沙湾县金沟河工业园砂石料厂地质环境治理设计

2023-01-13张秀梅魏振山

地下水 2022年4期

张秀梅，魏振山

(1.新疆地矿局第一水文工程地质大队，新疆乌鲁木齐 830091；2.新疆地质工程有限公司，新疆乌鲁木齐 830091)

金沟河工业园砂石料厂治理区位于新疆沙湾县县城东南约2 km处的金沟河工业园区南部，北邻S115省道，南邻312国道(乌奎高速)，东距乌鲁木齐市185 km，金沟河工业园区在东北端外接沙湾县城市道路，通过城市道路可至115省道和乌奎高速公路，交通便利。取土料场位于治理区西部金沟河西岸，取土料场距离治理区中心约7.6 km，从治理区至取土料场有沥青道路及碎石路通行。

为了改善当地地形地貌景观，基本恢复土地功能，消除采砂坑对地质环境的影响及周围居民生命财产构成的威胁，使治理区与周围地质环境相协调。因此，本文以新疆沙湾县金沟河工业园砂石料厂治理区为工程背景，以往研究成果的基础上[1-5]，根据勘查报告和现场踏勘成果，对金沟河工业园砂石料厂治理区编制了地质环境治理工程设计和施工组织设计。

1 研究区地质环境背景条件

1.1 地形地貌

治理区位于天山北麓、准噶尔盆地南缘，地貌单元属山前冲洪积倾斜平原，地层岩性主要为第四系上更新统-全新统冲洪积松散砂砾石层。地形起伏不大，地势由南向北缓倾斜，地形坡度20‰左右，海拔480～560 m。

治理区周边地形起伏较小，在治理区内共有采坑4个，CK2号采坑位于治理区西侧，CK3号采坑位于治理区南侧，CK4、CK5号采坑位于治理区东北侧，采坑深度均不大，最深的约6 m，各采坑内均有少量废渣石或土堆，坑内地形起伏不大，仅在坑壁处存在陡坎。露天采砂坑和废料堆严重破坏了原始地貌形态。

1.2 地层岩性

治理区所在区域地层单一，为第四系上更新统-全新统冲洪积层，岩性主要为砂砾石，稍密-中密。区内局部地段分布有粉土，稍湿稍密，含植物根系。地层厚度大于100 m，地表植被较发育。

料场区出露地层为第四系上更新统冲洪积层，岩性上部局部为粉土，下部为砂砾石。粉土层厚0.3～3.8 m，粉土下部为砂砾层，中密-密实，该层厚度大于35 m。

1.3 地质构造及新构造运动

治理区位于天山北麓，准噶尔坳陷南缘。大地构造上隶属准噶尔-北天山褶皱系，北天山优地槽褶皱带中的乌鲁木齐山前坳陷。乌鲁木齐山前坳陷位于北天山北麓，准噶尔南缘，是在华力西褶皱基底上发育的大型中-新生代坳陷。出露地层有三叠系、侏罗系、白垩系、第三系和第四系。勘查区内无褶皱、断裂等构造发育，地质构造简单。

治理区所在区域新构造运动十分强烈，主要表现在山区急剧上升，平原区相对沉降，于老构造具有继承性，区内博格达山弧形构造起主导作用。本区约在华力西晚期已初具规模，后来受燕山、喜玛拉雅运动的影响，在古老的构造格局基础上，中新生界地层已卷入新的构造格局之中。受新构造的影响，古夷平面的继续抬升，上第三系受挤压和抬升成倾斜地层，山前深断裂、构造台阶的继续活动都是新构造运动的具体体现。

1.4 水文地质条件

治理区位于山前冲洪积平原，地下水类型为单一结构的第四系松散岩类孔隙潜水。地下水埋藏深度30～40 m，地下水流向由南向北，含水层岩性为砂砾石、中粗砂、细砂等，厚度大于30 m。在治理区一带，单位涌水量4 601.9 m3/d·m，渗透系数89～135 m/d；地下水矿化度在0.2～0.4 g/L，水化学类型为HCO3-Ca型。

地下水主要接受南部山区地下水侧向径流、河谷潜流、河流入渗、渠系水入渗、灌溉水入渗及大气降水的垂直入渗补给，主要以人工开采和地下径流方式最终排泄于准噶尔盆地。

1.5 工程地质条件

治理区内岩土体类型为砾类土单层土体。岩性主要为圆砾，青灰色、灰色为主，干，中密，颗粒磨圆度以亚圆状为主，颗粒级配齐全，分选性一般，母岩岩性成份以砂岩、石英岩为主。工程地质条件较好，不均匀系数在11～32.6之间，曲率系数在0.2～2.0之间，根据现场天然容重试验，天然容重平均值为2.08 g/cm3。

取土料场内岩土体类型为粉土、圆砾双层结构土体。上部粉土厚度0.3～3.8 m，干，稍密，工程地质条件一般，根据现场天然容重试验结果，天然容重平均值为1.62 g/cm3。下部圆砾结构中密，工程地质条件较好，不均匀系数Cu在9.3～38.9之间，曲率系数在0.4～2.1之间，天然容重平均值为2.20 g/cm3。根据击实试验结果，最大干密度平均值为2.17 g/cm3，最优含水率平均值为3.78%。

2 治理区主要地质环境问题

治理区所处的沙湾县金沟河工业园历史上曾为砂石料矿区，闭矿后形成了4处采坑，除采坑外其周边原始地表亦经严重扰动，地面高低不平，小型沟、坎、土堆遍地。露天采坑、废料堆改变了原始地貌形态，所产生的地质环境问题主要为严重破坏了原始地质环境，造成扬尘、潜在崩塌、潜在地下水污染等次生地质环境问题。

采坑的开挖破坏了原始地表植被，使砂石、土堆裸露于地表，形成了扬尘的策源地；深大陡立的采坑壁和人工开采边坡，为崩塌的产生提供了条件；区内砾石层孔隙发育，地层裸露的采坑底部，为地表污染物渗入地下含水层提供了通道。

3 地质环境治理设计方案

3.1 采坑回填与边坡整治

3.1.1 B1治理段

B1治理段位于治理区西部，占地面积60 801.17 m2，分布有CK2采坑，整个治理段均为采坑回填区。设计地面高程为555.2～547.7 m，自南西向北东坡降为1.33%。依据设计高程，通过土方计算，B1段削方体积7 188.1 m3，采坑回填体积74 105 m3。

CK2采坑削填不足部分66 916.9 m3从料场取土回填。采用1.2 m3挖掘机挖装12 t自卸汽车运输，料场至CK2采坑的运距为7.0 km。回填时应分层压实，分层厚度为0.8 m，压实系数为0.8，利用自卸汽车及推土机碾压。

采砂坑与取土料场的圆砾土质级别均为III类。

3.1.2 B2治理段

B2治理段位于治理区中部，占地面积122 455.79 m2，分布有CK2采坑，其中采坑回填区面积41 343.4 m，削填平整区面积81 112.39 m2。设计高程为551.0～545.4 m，自南西向北东坡降为1.03%。依据设计高程，通过土方计算，B2段削方体积17 767.5 m3，总回填体积107 929.7 m3。

首先对采坑南部平整区按设计高程采用132 kW推土机进行削填平整，由于削填土方平衡后为负值，不足部分90 162.2 m3从边坡整治区(B5治理区)和料场取土回填，其中从边坡区拉运45 001.9 m3，从料场拉运45 160.3 m3。边坡区至CK3采坑的运距为0.45 km，料场至CK3采坑的运距为7.6 km。

回填时按设计要求预留出渠道，预留渠道区内采用平板震动夯分层夯实，分层厚度0.5 m，压实系数0.88。

3.1.3 B3段

B3段位于治理区中部，占地面积90 786.7 m2，分布有CK4采坑，整个治理段均为采坑回填区。设计高程为546.5～541.45 m，自南西向北东坡降为1.25%。依据设计高程，通过土方计算，B3段削方体积8 204.7 m3，采坑回填体积200 138.1 m3。此外在该采坑内还堆积有4 550 m3的植物垃圾(树根)。

首先将CK4号采砂坑内的植物垃圾(树根)用1.2 m3挖掘机装12 t自卸汽车清运至县城西部的垃圾场堆放，运距4.6 km；采坑削填不足部分191 933.4 m3从料场取土回填，运距为8.3 km。回填时按设计要求预留出渠道。

3.1.4 B4段

B4段位于治理区东部，占地面积42 640.9 m2，分布有CK5采坑，整个治理段均为采坑回填区。设计高程为543.5～540.9 m，自南西向北东坡降为1.34%，设计高程为543.5～540.9 m。依据设计高程，通过土方计算，B4段削方体积1 375.4 m3，采坑回填体积93 810.5 m3。

CK5采坑削填不足部分92 435.1 m3从料场取土回填，运距为8.75 km。回填时按设计要求预留出渠道。

3.1.5 B5段

B5段位于治理区西南角，为本次新增治理范围，占地面积171 941.85 m2。该治理段内东侧为边坡整治区，西侧为河道平整区。平整区面积144 202.05 m2，设计起算基准高程点位于该段西侧，自西向东坡降为0.74%，设计高程为556.1～549.6 m，平整时按设计要求预留出渠道；边坡刷方区面积27 739.8 m2，坡顶设计高程为原始地面高程，设计放坡坡比为1:1，刷方量45 001.9 m3。

采用132 kW推土机按设计高程对河道进行平整；采用1.2 m3挖掘机按设计坡比刷坡，所刷土方采用12 t自卸汽车转运至CK3号采坑回填；预留渠道区内采用平板震动夯夯实，压实系数0.88。