廣東紫金某中學(xué)地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)治理方案探析

廣東省有色礦山地質(zhì)災(zāi)害防治中心 鄭欽灶

一、項(xiàng)目概況

（一）任務(wù)來源

2013年8月“尤特”臺(tái)風(fēng)特大暴雨期間，河源市紫金縣龍窩鎮(zhèn)第二中學(xué)后山多處邊坡發(fā)生崩塌、滑坡，坡腳多處教學(xué)樓、宿舍樓受到影響，損失嚴(yán)重。

2018年12月，受原紫金縣國土資源局委托，原設(shè)計(jì)單位完成該地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)的勘查及施工圖設(shè)計(jì)工作。2019年3月，該隱患點(diǎn)開始施工。

2019年7月，為改善學(xué)生住宿環(huán)境，龍窩二中在教師宿舍樓①北側(cè)新建一棟5層學(xué)生宿舍樓，其后山未進(jìn)行邊坡治理。2020年9月，受強(qiáng)降雨影響，該邊坡局部發(fā)生崩落，崩塌威脅到坡腳學(xué)生新宿舍樓，為一個(gè)新增地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)。

2020年12月，龍窩二中第一期治理工程通過初步驗(yàn)收。為保障坡腳學(xué)校學(xué)生生命財(cái)產(chǎn)安全，消除該地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)，減少地質(zhì)災(zāi)害對學(xué)校師生帶來的安全隱患，紫金縣自然資源局根據(jù)相關(guān)規(guī)定，對該處地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)啟動(dòng)治理工作程序，并委托我單位在原施工圖設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，開展該地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)的施工圖補(bǔ)充設(shè)計(jì)工作。

（二）工作范圍

補(bǔ)充設(shè)計(jì)治理的范圍是龍窩二中的科學(xué)樓—教學(xué)樓—教師宿舍樓①后山邊坡段和新建學(xué)生宿舍樓后山邊坡段已經(jīng)出現(xiàn)滑坡、崩塌和變形的影響范圍，平面上呈多邊形。

（三）目標(biāo)任務(wù)

根據(jù)《廣東省地質(zhì)災(zāi)害治理工程生態(tài)修復(fù)指引（試行）》（2020年6月）第一條基本規(guī)定，結(jié)合紫金縣自然資源局及校方要求，對原第二期治理工程進(jìn)行設(shè)計(jì)變更，對新增地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)充設(shè)計(jì)，具體分為三個(gè)方面：

（1）第二期（科學(xué)樓—教學(xué)樓—教師宿舍樓①后山邊坡段）原設(shè)計(jì)的治理措施為掛網(wǎng)噴砼，不符合《廣東省地質(zhì)災(zāi)害治理工程生態(tài)修復(fù)指引（試行）》的相關(guān)規(guī)定，現(xiàn)對原設(shè)計(jì)進(jìn)行變更，治理措施由掛網(wǎng)噴砼更改為錨桿格構(gòu)梁，格構(gòu)梁內(nèi)植草綠化。

（2）根據(jù)2020年12月新測量的地形圖，發(fā)現(xiàn)第二期（科學(xué)樓—教學(xué)樓—教師宿舍樓①后山邊坡段）施工現(xiàn)狀與原設(shè)計(jì)方案存在偏差、西側(cè)坡腳處有兩處塌方、西側(cè)跌水槽坡率過陡等問題，現(xiàn)對原設(shè)計(jì)進(jìn)行變更，完善設(shè)計(jì)方案，統(tǒng)計(jì)變更的工程量。

（3）增加第二期（新建學(xué)生宿舍樓后山邊坡段）新增地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)的設(shè)計(jì)。

該地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)的設(shè)計(jì)工作是在勘查成果和原施工圖設(shè)計(jì)成果的基礎(chǔ)上，本著安全可靠、保護(hù)環(huán)境、技術(shù)適用、經(jīng)濟(jì)合理、施工可行的原則，結(jié)合項(xiàng)目區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件和邊坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果，在盡量不干擾學(xué)校正常辦學(xué)的前提下，進(jìn)行防治工程設(shè)計(jì)，提出最合理的工程設(shè)計(jì)方案、施工的主要技術(shù)要求、設(shè)計(jì)工程量及其它要求，用于該治理項(xiàng)目的實(shí)施，從而確保治理后的邊坡的穩(wěn)定、安全。

二、地質(zhì)環(huán)境條件

（一）氣象水文

紫金縣龍窩鎮(zhèn)屬亞熱帶季風(fēng)氣候，有明顯的干濕季節(jié)。4～6月潮濕多雨，7～9月高溫，常有大雨、暴雨、山體崩塌等自然災(zāi)害發(fā)生。年降雨量為1700～1900mm，年平均氣溫20.6℃，年平均相對濕度73%，年平均風(fēng)速1.4m/s。

龍窩鎮(zhèn)最大時(shí)降雨量為48mm（2013年8月16日），最大6小時(shí)降雨量211mm（2013年8月16日），最大24小時(shí)降雨量達(dá)489.5mm（2013年8月17日），最大72小時(shí)降雨量達(dá)652.5mm（2013年8月18日），為超100年一遇的強(qiáng)降雨過程。

龍窩鎮(zhèn)水系發(fā)育，自然排泄比較通暢，屬韓江水系。龍窩二中運(yùn)動(dòng)場南面約30m處有一寬約15m河涌，降雨時(shí)有明顯坡面徑流匯集至校園內(nèi)排水溝。

（二）地形地貌

龍窩鎮(zhèn)主要為低山丘陵地貌，形成一個(gè)以S242為軸線，兩邊高中間低的斜凹形地貌，從S242向兩側(cè)展開，地形依次為丘陵區(qū)、低山區(qū)，其地貌成因類型為構(gòu)造侵蝕。

龍窩中學(xué)后山山頂標(biāo)高246～269m，坡腳標(biāo)高約230m，相對高差16～39m，自然山坡坡度35～45°，坡腳處人為放坡，形成坡度45°～70°的人工邊坡，人為放坡對當(dāng)?shù)氐匦蔚孛哺淖兇蟆?/p>

（三）工程地質(zhì)條件

根據(jù)勘查資料，治理區(qū)巖土按成因類型可劃分為：第四系坡殘積土（Qel+dl）和燕山二期花崗閃長巖((γδ52(2))，自上而下將巖土特征分述如下：

1.坡殘積層

粉質(zhì)黏土：黃褐色，可塑～硬塑，稍濕，為花崗巖風(fēng)化殘坡而成，主要為黏性土組成，具有遇水易軟化的特性，主要位于人工邊坡頂部及山坡上，厚度0.80～6.00m。

2.基巖層

全風(fēng)化花崗巖：黃褐色～褐黃色，風(fēng)化劇烈，原巖結(jié)構(gòu)基本被破壞，遇水易軟化，主要位于人工邊坡頂部及山坡上，厚度2.40～14.00m。

強(qiáng)風(fēng)化花崗巖：黃褐色～褐黃色，呈半巖半土狀，風(fēng)化劇烈，原巖結(jié)構(gòu)大部分被破壞，遇水易軟化，主要位于人工邊坡頂部及山坡上，厚度1.60～15.30m。

中風(fēng)化花崗巖：灰色，巖芯破碎成塊狀，厚度1.00～2.20m。

（四）水文地質(zhì)條件

根據(jù)勘查資料及現(xiàn)場調(diào)查分析，治理區(qū)地下水類型主要為基巖裂隙水，分布于后山山體中，坡面主要為花崗巖風(fēng)化層，厚度大于10m，水位受降雨和地表水影響大，以潛水為主。

三、防治工程設(shè)計(jì)

（一）治理方案思路

（1）對原第二期治理工程進(jìn)行設(shè)計(jì)變更，坡率按坡面現(xiàn)狀坡率，錨桿直徑、傾角、間距不變，治理措施由掛網(wǎng)噴砼更改為錨桿格構(gòu)梁，格構(gòu)梁內(nèi)植草綠化，按穩(wěn)定性計(jì)算相應(yīng)調(diào)整錨桿長度，統(tǒng)計(jì)變更的工程量。

（2）根據(jù)2020年12月新測量的地形圖，針對第二期（科學(xué)樓—教學(xué)樓—教師宿舍樓①后山邊坡段）施工現(xiàn)狀與原設(shè)計(jì)方案存在的偏差及其他問題，對原設(shè)計(jì)進(jìn)行變更，完善設(shè)計(jì)方案，統(tǒng)計(jì)變更的工程量：

a、西側(cè)坡腳I-I′段原設(shè)計(jì)有保留擋土墻，由于原擋墻離坡腳科學(xué)樓和教學(xué)樓距離過近，為增大現(xiàn)場施工作業(yè)空間，方便削坡土方運(yùn)輸，現(xiàn)設(shè)計(jì)拆除原擋墻，修整坡面留出施工作業(yè)空間，重新設(shè)計(jì)西側(cè)坡腳I-I′段擋土墻；

b、西側(cè)坡腳的兩處塌方處邊緣修坡時(shí)應(yīng)圓弧過渡，后采用填充漿砌片石處理；

c、西側(cè)跌水槽坡率過陡，可能會(huì)影響科學(xué)樓，現(xiàn)設(shè)計(jì)拆除已建跌水槽，減緩跌水槽坡度，重新修建跌水槽；

d、西側(cè)坡面匯水流量較大，集中排到西側(cè)跌水槽可能會(huì)影響科學(xué)樓，現(xiàn)在西側(cè)坡面設(shè)計(jì)新增一段跌水槽分流。

（3）增加第二期（新建學(xué)生宿舍樓后山邊坡段）新增地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)的設(shè)計(jì)，治理范圍與原第二期治理范圍相銜接，坡腳擋土墻與原設(shè)計(jì)擋土墻相連，平臺(tái)及坡腳排水溝與已修筑好的跌水槽相連。

（二）治理方案選定

地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)邊坡目前已經(jīng)完成削坡，自然狀況下處于穩(wěn)定～基本穩(wěn)定狀態(tài)，但在極端天氣條件下，存在發(fā)生災(zāi)害的可能，根據(jù)治理方案原則、治理方案思路，結(jié)合勘查設(shè)計(jì)成果及現(xiàn)場實(shí)際情況提出以下方案：

（1）科學(xué)樓—教學(xué)樓—教師宿舍樓①后山邊坡

擋土墻+削坡+錨桿格構(gòu)梁+截排水系統(tǒng)+綠化+監(jiān)測

（2）新建學(xué)生宿舍樓后山邊坡

擋土墻+削坡+錨桿格構(gòu)梁+截排水系統(tǒng)+綠化+監(jiān)測

（三）治理方案設(shè)計(jì)工況、參數(shù)

1.設(shè)計(jì)工況的確定

地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)的直接威脅對象為學(xué)校師生及學(xué)校教學(xué)生活實(shí)施，潛在威脅人數(shù)1000人，潛在經(jīng)濟(jì)損失850萬元，根據(jù)《滑坡防治工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》（DZ/T 0219-2006）中第5.1條規(guī)定，該邊坡防治工程分級為一級。

設(shè)計(jì)工況確定為自重+地下水（工況Ⅱ），校核工況為自重+地下水+暴雨工況（工況Ⅲ）。根據(jù)《滑坡防治工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》（DZ/T 0219-2006）中第5.4條規(guī)定，對于滑體防治工程，應(yīng)采用抗滑安全系數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，抗滑安全系數(shù)取值為設(shè)計(jì)工況1.30，校核工況為1.15。

本邊坡位于抗震設(shè)防Ⅵ區(qū)，據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（2016版）》（GB50011-2010），計(jì)算時(shí)無需考慮地震的影響，因此，計(jì)算時(shí)不考慮地震荷載。

2.設(shè)計(jì)參數(shù)的確定

巖土層參數(shù)選取參照《廣東省河源市紫金縣龍窩鎮(zhèn)第二中學(xué)后山地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)治理工程施工圖設(shè)計(jì)》（廣東省有色礦山地質(zhì)災(zāi)害防治中心，2019年2月）。

（四）穩(wěn)定性計(jì)算及穩(wěn)定性評價(jià)

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查和勘查成果，采用圓弧滑動(dòng)法計(jì)算其穩(wěn)定性。目前邊坡處于穩(wěn)定～基本穩(wěn)定狀態(tài)，在采用以上措施治理后，按以上兩種工況對代表性剖面：科學(xué)樓—教學(xué)樓—教師宿舍樓①后山邊坡剖面、新建學(xué)生宿舍樓后山邊坡剖面，用理正巖土計(jì)算軟件進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性計(jì)算。在工況Ⅱ和Ⅲ下安全系數(shù)均大于設(shè)計(jì)安全系數(shù)，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。

（五）治理工程設(shè)計(jì)

1.坡面修整工程設(shè)計(jì)

對現(xiàn)有邊坡進(jìn)行分級削坡或削坡減載，清除邊坡上浮土、樹根及松散巖土體。在坡面修整過程中，不同坡率邊坡間自然圓滑過渡。

2.截排水工程設(shè)計(jì)

① 科學(xué)樓—教學(xué)樓—教師宿舍樓①后山邊坡段

在該段邊坡坡頂設(shè)置一道截水溝，截水溝中部及兩端連接四道跌水槽。截水溝形狀為方形，采用鋼筋混凝土修筑，尺寸：寬×深=0.5m×0.5m，壁厚0.1m。

在該段邊坡平臺(tái)及擋墻下方各設(shè)置一道排水溝，平臺(tái)排水溝形狀為梯形，采用鋼筋混凝土修筑，與格構(gòu)梁相連接，尺寸：頂寬0.6m，底寬0.3m，深0.4m，壁厚0.1m。擋墻下方排水溝形狀為梯形，采用鋼筋混凝土修筑，與擋墻相連接，尺寸：頂寬0.58m，底寬0.5m，深0.5m，壁厚0.15m。

在邊坡坡腳設(shè)置一道排水溝，一端連接擋土墻，一端接入現(xiàn)場的排水系統(tǒng)，排水溝形狀為方形，采用鋼筋混凝土修筑，尺寸：頂寬0.6m，底寬0.6m，深0.6m，壁厚0.1m。

該段邊坡兩端、及中部設(shè)置四道跌水槽。跌水槽內(nèi)設(shè)置跌水踏步，跌水槽寬0.5m，壁厚0.1m，采用鋼筋混凝土修筑，坡度根據(jù)實(shí)際地形布置。

上述邊坡跌水槽與坡腳擋墻連接處各設(shè)置消能池一座，尺寸為長×寬×深=0.8m×0.8m×0.8m， 池 壁 厚0.15m，采用鋼筋混凝土修筑。

②新建學(xué)生宿舍樓后山邊坡段補(bǔ)充設(shè)計(jì)

在邊坡坡頂設(shè)置平臺(tái)排水溝，平臺(tái)排水溝一端連接跌水槽，一端連接沉砂池及排水溝，平臺(tái)排水溝形狀為梯形，采用鋼筋混凝土修筑，尺寸：頂寬0.6m，底寬0.3m，深0.4m，壁厚0.1m。

在邊坡坡腳設(shè)置一道排水溝，一端連接新設(shè)計(jì)擋土墻，一端接入現(xiàn)場的排水系統(tǒng)，排水溝形狀為方形，采用鋼筋混凝土修筑，尺寸：頂寬0.6m，底寬0.6m，深0.6m，壁厚0.1m。

擋土墻下方排水溝形狀為梯形，采用鋼筋混凝土修筑，一端連接原設(shè)計(jì)擋土墻，一端連接新修排水溝，尺寸：頂寬0.58m，底寬0.5m，深0.5m，壁厚0.15m。

邊坡坡腳擋土墻與平臺(tái)排水溝連接處設(shè)置沉砂池一座，尺寸為長×寬×深=0.8m×0.8m×0.8m， 池 壁 厚0.15m，采用鋼筋混凝土修筑。

上述坡腳排水溝均通過地面排水溝接入已有排水溝。

3.擋土墻護(hù)坡工程設(shè)計(jì)

科學(xué)樓—教學(xué)樓—教師宿舍樓①邊坡、新建學(xué)生宿舍樓后山邊坡坡腳修建鋼筋混凝土仰斜式擋墻，擋墻高1.5m，埋深1.0m，頂寬0.5m，基礎(chǔ)底寬1.45m，澆筑C30混凝土。

在擋土墻墻體上按2.0m間距設(shè)置直徑為110mm的泄水孔。

4.錨桿格構(gòu)梁護(hù)坡工程設(shè)計(jì)

錨桿間距采用2.0×1.7m，錨桿桿體采用Φ28熱軋鋼筋，錨桿鉆孔孔徑不小于130mm，錨孔成孔入射角為20°，在錨桿外端預(yù)留0.35m與加強(qiáng)筋焊接。注漿采用42.5R普通硅酸鹽水泥凈漿，水灰比0.45，注漿壓力0.3～0.5MPa。

格構(gòu)梁鋼筋為Φ22熱軋鋼筋，格構(gòu)間距300mm×300mm，在錨桿與鋼筋網(wǎng)間加Φ28加強(qiáng)筋。

5.坡面綠化防護(hù)工程設(shè)計(jì)

根據(jù)《廣東省地質(zhì)災(zāi)害治理工程生態(tài)修復(fù)指引（試行）》（2020年6月）附件：廣東省地質(zhì)災(zāi)害治理工程生態(tài)修復(fù)表中植被修復(fù)方法，三維植被網(wǎng)法和漿砌片石骨架植草法適用于坡面綠化，而三維植被網(wǎng)法相對漿砌片石骨架植草法技術(shù)成熟，操作簡單，經(jīng)濟(jì)合理。綜合考慮，本坡面綠化防護(hù)工程擬采用三維植被網(wǎng)法。

坡面格構(gòu)梁間進(jìn)行三維網(wǎng)植草，草種選擇適宜本地生長且根系發(fā)達(dá)的，養(yǎng)護(hù)成活率不低于90%。原設(shè)計(jì)平臺(tái)建綠化槽，綠化槽內(nèi)栽種爬山虎，與坡面綠化措施三維網(wǎng)植草作用重復(fù)，現(xiàn)進(jìn)行去除。

6.平臺(tái)及坡腳混凝土硬化設(shè)計(jì)

平臺(tái)采用C25混凝土硬化，厚度為100mm；坡腳采用C25混凝土硬化，厚度為150mm。

四、監(jiān)測工程布設(shè)

（1）施工期間及工程結(jié)束后，須對邊坡進(jìn)行監(jiān)測，整理監(jiān)測信息、數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)的分析。

（2）本次邊坡位移監(jiān)測重點(diǎn)是對危險(xiǎn)段進(jìn)行邊坡的位移監(jiān)測。監(jiān)測點(diǎn)要求與坡體牢固連接，不因風(fēng)、雨或人為影響移動(dòng)。

（3）監(jiān)測內(nèi)容為邊坡水平位移、豎向位移、周邊裂縫觀測、排水監(jiān)測，具體參照《崩塌、滑坡、泥石流監(jiān)測規(guī)范》（DZ/T0221-2006）中的相關(guān)要求進(jìn)行。

（4）邊坡水平位移和沉降位移監(jiān)測控制值為坡高的0.25%且不大于40mm，或連續(xù)3天每天位移超過5mm；報(bào)警值為坡高的0.20%且不大于32mm，或連續(xù)3天每天位移超過2mm。

（5）監(jiān)測頻率：施工期間要求每7天監(jiān)測一次，竣工后半年內(nèi)要求每月測一次，竣工后半年到1年內(nèi)2個(gè)月觀測一次，竣工后1～2年每季度監(jiān)測一次，暴雨或者出現(xiàn)異常情況時(shí)應(yīng)加密。

五、結(jié)論及建議

本次僅對河源市紫金縣龍窩鎮(zhèn)第二中學(xué)的科學(xué)樓—教學(xué)樓—教師宿舍樓①后山邊坡段和新建學(xué)生宿舍樓后山邊坡段進(jìn)行工程治理設(shè)計(jì)，結(jié)合勘查、原施工圖設(shè)計(jì)、現(xiàn)場施工情況和相關(guān)文件要求，采用“擋土墻+削坡+錨桿格構(gòu)梁+截排水系統(tǒng)+綠化+監(jiān)測”治理方案。

本工程按使用年限50年設(shè)計(jì)，治理工程完工后應(yīng)每年定期對截排水溝進(jìn)行檢查維護(hù)，汛期期間加強(qiáng)巡查，定期清除溝中雜物，對損壞部分進(jìn)行維修。本邊坡監(jiān)測的同時(shí)，加強(qiáng)對周邊坡段的長期、連續(xù)監(jiān)測和群防群測工作。