張秀梅,魏振山
(1.新疆地礦局第一水文工程地質(zhì)大隊(duì),新疆 烏魯木齊 830091;2.新疆地質(zhì)工程有限公司,新疆 烏魯木齊 830091)
金溝河工業(yè)園砂石料廠治理區(qū)位于新疆沙灣縣縣城東南約2 km處的金溝河工業(yè)園區(qū)南部,北鄰S115省道,南鄰312國(guó)道(烏奎高速),東距烏魯木齊市185 km,金溝河工業(yè)園區(qū)在東北端外接沙灣縣城市道路,通過(guò)城市道路可至115省道和烏奎高速公路,交通便利。取土料場(chǎng)位于治理區(qū)西部金溝河西岸,取土料場(chǎng)距離治理區(qū)中心約7.6 km,從治理區(qū)至取土料場(chǎng)有瀝青道路及碎石路通行。
為了改善當(dāng)?shù)氐匦蔚孛簿坝^,基本恢復(fù)土地功能,消除采砂坑對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響及周圍居民生命財(cái)產(chǎn)構(gòu)成的威脅,使治理區(qū)與周圍地質(zhì)環(huán)境相協(xié)調(diào)。因此,本文以新疆沙灣縣金溝河工業(yè)園砂石料廠治理區(qū)為工程背景,以往研究成果的基礎(chǔ)上[1-5],根據(jù)勘查報(bào)告和現(xiàn)場(chǎng)踏勘成果,對(duì)金溝河工業(yè)園砂石料廠治理區(qū)編制了地質(zhì)環(huán)境治理工程設(shè)計(jì)和施工組織設(shè)計(jì)。
治理區(qū)位于天山北麓、準(zhǔn)噶爾盆地南緣,地貌單元屬山前沖洪積傾斜平原,地層巖性主要為第四系上更新統(tǒng)-全新統(tǒng)沖洪積松散砂礫石層。地形起伏不大,地勢(shì)由南向北緩傾斜,地形坡度20‰左右,海拔480~560 m。
治理區(qū)周邊地形起伏較小,在治理區(qū)內(nèi)共有采坑4個(gè),CK2號(hào)采坑位于治理區(qū)西側(cè),CK3號(hào)采坑位于治理區(qū)南側(cè),CK4、CK5號(hào)采坑位于治理區(qū)東北側(cè),采坑深度均不大,最深的約6 m,各采坑內(nèi)均有少量廢渣石或土堆,坑內(nèi)地形起伏不大,僅在坑壁處存在陡坎。露天采砂坑和廢料堆嚴(yán)重破壞了原始地貌形態(tài)。
治理區(qū)所在區(qū)域地層單一,為第四系上更新統(tǒng)-全新統(tǒng)沖洪積層,巖性主要為砂礫石,稍密-中密。區(qū)內(nèi)局部地段分布有粉土,稍濕稍密,含植物根系。地層厚度大于100 m,地表植被較發(fā)育。
料場(chǎng)區(qū)出露地層為第四系上更新統(tǒng)沖洪積層,巖性上部局部為粉土,下部為砂礫石。粉土層厚0.3~3.8 m,粉土下部為砂礫層,中密-密實(shí),該層厚度大于35 m。
治理區(qū)位于天山北麓,準(zhǔn)噶爾坳陷南緣。大地構(gòu)造上隸屬準(zhǔn)噶爾-北天山褶皺系,北天山優(yōu)地槽褶皺帶中的烏魯木齊山前坳陷。烏魯木齊山前坳陷位于北天山北麓,準(zhǔn)噶爾南緣,是在華力西褶皺基底上發(fā)育的大型中-新生代坳陷。出露地層有三疊系、侏羅系、白堊系、第三系和第四系??辈閰^(qū)內(nèi)無(wú)褶皺、斷裂等構(gòu)造發(fā)育,地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單。
治理區(qū)所在區(qū)域新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)十分強(qiáng)烈,主要表現(xiàn)在山區(qū)急劇上升,平原區(qū)相對(duì)沉降,于老構(gòu)造具有繼承性,區(qū)內(nèi)博格達(dá)山弧形構(gòu)造起主導(dǎo)作用。本區(qū)約在華力西晚期已初具規(guī)模,后來(lái)受燕山、喜瑪拉雅運(yùn)動(dòng)的影響,在古老的構(gòu)造格局基礎(chǔ)上,中新生界地層已卷入新的構(gòu)造格局之中。受新構(gòu)造的影響,古夷平面的繼續(xù)抬升,上第三系受擠壓和抬升成傾斜地層,山前深斷裂、構(gòu)造臺(tái)階的繼續(xù)活動(dòng)都是新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的具體體現(xiàn)。
治理區(qū)位于山前沖洪積平原,地下水類型為單一結(jié)構(gòu)的第四系松散巖類孔隙潛水。地下水埋藏深度30~40 m,地下水流向由南向北,含水層巖性為砂礫石、中粗砂、細(xì)砂等,厚度大于30 m。在治理區(qū)一帶,單位涌水量4 601.9 m3/d·m,滲透系數(shù)89~135 m/d;地下水礦化度在0.2~0.4 g/L,水化學(xué)類型為HCO3-Ca型。
地下水主要接受南部山區(qū)地下水側(cè)向徑流、河谷潛流、河流入滲、渠系水入滲、灌溉水入滲及大氣降水的垂直入滲補(bǔ)給,主要以人工開采和地下徑流方式最終排泄于準(zhǔn)噶爾盆地。
治理區(qū)內(nèi)巖土體類型為礫類土單層土體。巖性主要為圓礫,青灰色、灰色為主,干,中密,顆粒磨圓度以亞圓狀為主,顆粒級(jí)配齊全,分選性一般,母巖巖性成份以砂巖、石英巖為主。工程地質(zhì)條件較好,不均勻系數(shù)在11~32.6之間,曲率系數(shù)在0.2~2.0之間,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)天然容重試驗(yàn),天然容重平均值為2.08 g/cm3。
取土料場(chǎng)內(nèi)巖土體類型為粉土、圓礫雙層結(jié)構(gòu)土體。上部粉土厚度0.3~3.8 m,干,稍密,工程地質(zhì)條件一般,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)天然容重試驗(yàn)結(jié)果,天然容重平均值為1.62 g/cm3。下部圓礫結(jié)構(gòu)中密,工程地質(zhì)條件較好,不均勻系數(shù)Cu在9.3~38.9之間,曲率系數(shù)在0.4~2.1之間,天然容重平均值為2.20 g/cm3。根據(jù)擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果,最大干密度平均值為2.17 g/cm3,最優(yōu)含水率平均值為3.78%。
治理區(qū)所處的沙灣縣金溝河工業(yè)園歷史上曾為砂石料礦區(qū),閉礦后形成了4處采坑,除采坑外其周邊原始地表亦經(jīng)嚴(yán)重?cái)_動(dòng),地面高低不平,小型溝、坎、土堆遍地。露天采坑、廢料堆改變了原始地貌形態(tài),所產(chǎn)生的地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題主要為嚴(yán)重破壞了原始地質(zhì)環(huán)境,造成揚(yáng)塵、潛在崩塌、潛在地下水污染等次生地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題。
采坑的開挖破壞了原始地表植被,使砂石、土堆裸露于地表,形成了揚(yáng)塵的策源地;深大陡立的采坑壁和人工開采邊坡,為崩塌的產(chǎn)生提供了條件;區(qū)內(nèi)礫石層孔隙發(fā)育,地層裸露的采坑底部,為地表污染物滲入地下含水層提供了通道。
3.1.1 B1治理段
B1治理段位于治理區(qū)西部,占地面積60 801.17 m2,分布有CK2采坑,整個(gè)治理段均為采坑回填區(qū)。設(shè)計(jì)地面高程為555.2~547.7 m,自南西向北東坡降為1.33%。依據(jù)設(shè)計(jì)高程,通過(guò)土方計(jì)算,B1段削方體積7 188.1 m3,采坑回填體積74 105 m3。
CK2采坑削填不足部分66 916.9 m3從料場(chǎng)取土回填。采用1.2 m3挖掘機(jī)挖裝12 t自卸汽車運(yùn)輸,料場(chǎng)至CK2采坑的運(yùn)距為7.0 km?;靥顣r(shí)應(yīng)分層壓實(shí),分層厚度為0.8 m,壓實(shí)系數(shù)為0.8,利用自卸汽車及推土機(jī)碾壓。
采砂坑與取土料場(chǎng)的圓礫土質(zhì)級(jí)別均為III類。
3.1.2 B2治理段
B2治理段位于治理區(qū)中部,占地面積122 455.79 m2,分布有CK2采坑,其中采坑回填區(qū)面積41 343.4 m,削填平整區(qū)面積81 112.39 m2。設(shè)計(jì)高程為551.0~545.4 m,自南西向北東坡降為1.03%。依據(jù)設(shè)計(jì)高程,通過(guò)土方計(jì)算,B2段削方體積17 767.5 m3,總回填體積107 929.7 m3。
首先對(duì)采坑南部平整區(qū)按設(shè)計(jì)高程采用132 kW推土機(jī)進(jìn)行削填平整,由于削填土方平衡后為負(fù)值,不足部分90 162.2 m3從邊坡整治區(qū)(B5治理區(qū))和料場(chǎng)取土回填,其中從邊坡區(qū)拉運(yùn)45 001.9 m3,從料場(chǎng)拉運(yùn)45 160.3 m3。邊坡區(qū)至CK3采坑的運(yùn)距為0.45 km,料場(chǎng)至CK3采坑的運(yùn)距為7.6 km。
回填時(shí)按設(shè)計(jì)要求預(yù)留出渠道,預(yù)留渠道區(qū)內(nèi)采用平板震動(dòng)夯分層夯實(shí),分層厚度0.5 m,壓實(shí)系數(shù)0.88。
3.1.3 B3段
B3段位于治理區(qū)中部,占地面積90 786.7 m2,分布有CK4采坑,整個(gè)治理段均為采坑回填區(qū)。設(shè)計(jì)高程為546.5~541.45 m,自南西向北東坡降為1.25%。依據(jù)設(shè)計(jì)高程,通過(guò)土方計(jì)算,B3段削方體積8 204.7 m3,采坑回填體積200 138.1 m3。此外在該采坑內(nèi)還堆積有4 550 m3的植物垃圾(樹根)。
首先將CK4號(hào)采砂坑內(nèi)的植物垃圾(樹根)用1.2 m3挖掘機(jī)裝12 t自卸汽車清運(yùn)至縣城西部的垃圾場(chǎng)堆放,運(yùn)距4.6 km;采坑削填不足部分191 933.4 m3從料場(chǎng)取土回填,運(yùn)距為8.3 km?;靥顣r(shí)按設(shè)計(jì)要求預(yù)留出渠道。
3.1.4 B4段
B4段位于治理區(qū)東部,占地面積42 640.9 m2,分布有CK5采坑,整個(gè)治理段均為采坑回填區(qū)。設(shè)計(jì)高程為543.5~540.9 m,自南西向北東坡降為1.34%,設(shè)計(jì)高程為543.5~540.9 m。依據(jù)設(shè)計(jì)高程,通過(guò)土方計(jì)算,B4段削方體積1 375.4 m3,采坑回填體積93 810.5 m3。
CK5采坑削填不足部分92 435.1 m3從料場(chǎng)取土回填,運(yùn)距為8.75 km?;靥顣r(shí)按設(shè)計(jì)要求預(yù)留出渠道。
3.1.5 B5段
B5段位于治理區(qū)西南角,為本次新增治理范圍,占地面積171 941.85 m2。該治理段內(nèi)東側(cè)為邊坡整治區(qū),西側(cè)為河道平整區(qū)。平整區(qū)面積144 202.05 m2,設(shè)計(jì)起算基準(zhǔn)高程點(diǎn)位于該段西側(cè),自西向東坡降為0.74%,設(shè)計(jì)高程為556.1~549.6 m,平整時(shí)按設(shè)計(jì)要求預(yù)留出渠道;邊坡刷方區(qū)面積27 739.8 m2,坡頂設(shè)計(jì)高程為原始地面高程,設(shè)計(jì)放坡坡比為1:1,刷方量45 001.9 m3。
采用132 kW推土機(jī)按設(shè)計(jì)高程對(duì)河道進(jìn)行平整;采用1.2 m3挖掘機(jī)按設(shè)計(jì)坡比刷坡,所刷土方采用12 t自卸汽車轉(zhuǎn)運(yùn)至CK3號(hào)采坑回填;預(yù)留渠道區(qū)內(nèi)采用平板震動(dòng)夯夯實(shí),壓實(shí)系數(shù)0.88。
預(yù)留渠道以西南端烏奎高速橋涵為起點(diǎn),樁號(hào)為K0+000,以東北端道路涵洞為終點(diǎn),樁號(hào)為K1+727;渠道中心線與原河道主流線大致平行;共有4個(gè)轉(zhuǎn)彎點(diǎn)(交點(diǎn)),轉(zhuǎn)彎處平曲線半徑為20~50 m。
采坑回填完畢后,按照設(shè)計(jì)高程對(duì)整個(gè)場(chǎng)地進(jìn)行平整,平整采用132 kW推土機(jī);對(duì)預(yù)留渠道底部及邊坡采用人工整修;對(duì)刷方邊坡采用1.2 m3挖掘機(jī)按設(shè)計(jì)坡比刷坡整飾。
治理工程結(jié)束后,在治理區(qū)設(shè)立永久性治理工程說(shuō)明碑,工程說(shuō)明碑布置在治理區(qū)進(jìn)口東側(cè),斜交于工業(yè)園主干道布置。
(1)金溝河工業(yè)園砂石料廠治理區(qū)位于新疆沙灣縣縣城東南約2 km處的金溝河工業(yè)園區(qū)南部,地貌單元屬山前沖洪積傾斜平原,地層巖性主要為第四系上更新統(tǒng)-全新統(tǒng)沖洪積松散砂礫石層。勘查區(qū)內(nèi)無(wú)褶皺、斷裂等構(gòu)造發(fā)育,地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單。
(2)治理區(qū)采坑的開挖破壞了原始地表植被,使砂石、土堆裸露于地表,形成了揚(yáng)塵的策源地;深大陡立的采坑壁和人工開采邊坡,為崩塌的產(chǎn)生提供了條件;區(qū)內(nèi)礫石層孔隙發(fā)育,地層裸露的采坑底部,為地表污染物滲入地下含水層提供了通道。
(3)本治理項(xiàng)目主要針對(duì)治理區(qū)內(nèi)CK2、CK3、CK4、CK5四個(gè)采砂坑和南部不穩(wěn)定邊坡進(jìn)行治理,并在治理區(qū)范圍內(nèi)進(jìn)行削填平整,使其與周邊地形地物相協(xié)調(diào),同時(shí)需按下游農(nóng)田灌溉要求預(yù)留出農(nóng)灌渠道。