濟南藥山崩塌地質災害治理方法初探

楊全城，王慶兵，董玉龍，劉妍芬

(山東省地質環境監測總站，山東 濟南 250014)

濟南藥山崩塌地質災害治理方法初探

楊全城，王慶兵，董玉龍，劉妍芬

(山東省地質環境監測總站，山東 濟南 250014)

濟南地區的中基性巖體，大面積隱伏分布于濟南市北部地帶，零星出露為孤峰或丘陵，構成濟南地區著名的“齊煙九點”地貌景觀。藥山為“齊煙九點”之一，地處濟南雜巖體的中西部，巖性主要為閃長巖、輝長巖等，塊狀結構，節理裂隙發育，易球狀風化形成臨空狀危巖體，構成崩塌地質災害隱患。結合濟南藥山危巖體組合特征，進行了穩定性計算和分析，提出了不同的治理方案以及具體施工方法和施工順序，以期達到消除地質災害隱患的目的，切實保護人民生命財產安全，為類似地區開展地質災害治理提供參考。

危巖體；崩塌地質災害；穩定性分析；治理方案；濟南藥山

0 引言

濟南地區的中基性巖體，大面積分布于濟南市的北部，西到玉符河、東到王舍人莊、濟南鋼鐵廠一帶，北部已過黃河，南部與奧陶紀灰巖接觸，總面積4648km2。其同位素年齡值多為200Ma左右，屬中生代印支期侵入巖[1]。巖體大部分為第四系所覆蓋，零星出露為孤峰或丘陵，構成濟南地區著名的“齊煙九點”地貌景觀。

藥山為“齊煙九點”之一，地處濟南雜巖體的中西部，巖性主要為閃長巖、輝長巖等，塊狀構造，節理裂隙發育，巖石多呈球狀風化，有些已形成臨空狀危巖體，構成崩塌地質災害隱患。

危巖體形態、規模各異， 有兩兩堆疊在一起的，也有數塊相互依靠在緩坡地帶的，也有一石獨立的。在地震及暴雨等影響下，危巖體可能產生移動，對下方的村民與房屋等產生威脅。為此，當地政府和國土資源部門對藥山組織開展了崩塌地質災害勘查設計和治理工作，成效明顯①王慶兵、董玉龍、楊全城等，濟南市天橋區藥山危巖體地質災害治理設計方案，2010年。。

1 危巖體穩定性分析

1.1穩定性計算方法

經現場勘查，治理區危巖體計算適用于傾倒、滑移式和膨脹式危巖體3種方法[2]。

1.1.1傾倒式危巖體穩定性計算

傾倒式危巖體穩定性計算時主要考慮自重、連續降雨裂隙被充水工況及地震工況，其穩定性系數(K)計算可采用如下公式：

1.1.2滑移式危巖體穩定性計算

滑移式危巖體穩定性計算時主要考慮滑面的傾角、磨擦系數及抗剪強度等，其穩定性計算公式可采用如下公式：

W—危巖體重量(kN)；α—坡角(°)；β—磨擦角(°)。

1.1.3膨脹式危巖體穩定性分析公式選擇

膨脹式危巖體穩定性分析公式主要采用公式進行計算：

K=AR無/W

式中：W—上部巖體重量；A—上部巖體的底面積；R無—下部軟巖在天然狀態下(雨季為飽水的)的無側限抗壓強度。

1.2穩定性計算結果分析

經計算，治理區內危巖體穩定系數在0.78～1.03之間，判定為穩定性差。其中，穩定系數為0.78的危巖體穩定性最差，長約4.2～4.5m，寬約3.5～3.7m，厚約1.2～2.0m，體積約為35～40m3，重約100t，前緣三面臨空，坡度起伏不平，底部坡度約25°～30°，坡面上緩下陡，頂底高差約為90m。根據現場調查，該危巖體下部巖石的支撐為閃長巖，但經長期風化剝蝕，危巖體出現多條風化裂隙，危巖體下部僅剩幾個獨立支撐點與母巖相連接，且前緣已出現風化裂隙并出現掉塊現象，易引發崩塌地質災害[3-4]。

2 治理目標與原則

2.1治理目標

通過采取工程措施，消除崩塌地質災害對山下居民生命財產安全的威脅，為當地提供一個安全、和諧的休閑場所。

2.2治理原則[5]

(1)安全性原則：首先要確保通過采取工程措施消除危巖體威脅，保證人民生命財產安全；其次要保證施工安全，采取合適的施工防護措施，確保施工安全及施工人員安全。

(2)環境協調性原則：所采取工程措施要注意既不破壞周邊自然環境，又要保持環境的整體協調一致。

(3)實事求是原則：結合實際，堅持因地制宜、注重實效的原則，選取切實可行的施工措施，確保所采取措施具有實際的可操作性，能夠順利實施。

(4)經濟合理原則：對備選方案優中選優，根據實際情況進行合理優化，既要消除災害隱患，有要確保經濟合理。

(5)社會安定原則：施工期間采取必要的宣傳措施告知當地民眾，并采取一定的安全防護措施，保證人民生命財產安全。

3 治理方案

3.1危巖體清除治理方案

對于體積大、重量大、風化嚴重、邊坡較陡、局部破碎的危巖體，根據工程地質條件、周圍生態環境、相關技術規范以及類比工程經驗，為了消除災害危險，可采用人工直接清除方案。如，對于疊堆在一起的2塊危巖體，據其堆放情況，可采用液壓擴沖的方法，使危巖體脫離，進行清除(圖1)。

圖1 危巖體人工清除方案示意圖

3.1.1施工方法與施工順序

①在2塊危巖體下部空隙處兩端向中間鋪設枕木，枕木高度控制在0.5m之上，鋪設的枕木與危巖體之間應緊密聯系，左右兩塊枕木之間的距離控制在0.5m之內。同時在枕木與巖體之間的空隙內充填小的鋼筋或木材等，確保無空隙存在。

②在中間2塊枕木之間放置超高壓電動分離式千斤頂，采用鋼板進行固定，聯結輸油管線。

③進行加電加壓，在進行加壓時，應緩慢進行，確保兩端受力均勻，等待巖石擠滑過程中隨時觀察滑動進程并作好記錄，以便進一步調整施工參數。

④危巖體清除后，采用M25砂漿對巖體及周圍裂隙進行全充填灌注，對巖石進行粘結加固，將巖石連接成整體。

⑤對清除的危巖體碎塊進行清運。

3.1.2施工技術要求

①千斤頂噸位控制在300t之上，行程控制在0.2m之上。

②輸油管線在危巖體后方20m以外區域。

③在工作過程及時進行觀察巖石變化情況。

3.1.3施工安全防護要求

①清除前，對危巖體受威脅的居民進行完全撤離；在主要路口設立警示標志。

②為減少危巖體清除后滾落的彈跳力，在危巖體下方的最低處，采用稻草、高大樹杈等鋪設多層墊層。

③在居民區與山坡之間，沿危巖體可能運動方向，修建土質擋土墻，截面呈梯形，長約50m，上部寬約3m，底寬約5m，高約2m，機械碾壓。擋土墻共修建三道，分別位于距村莊15m，50m，100m處。

④為降低和減少危巖體清除后在下方平臺上產生的彈跳力和速度，在危巖體下方第一個平臺上，緊靠其根部鋪厚度1m，寬度2～3m，長5m的草包團帶，緩沖落石，使其按照設計的軌跡運動。

3.2危巖體加固方案

對危巖體進行加固處理，首先要消除危巖體的安全隱患，其次加固措施應因地制宜，做到“景治結合”，與周圍環境相協調。

3.2.1高陡邊坡危巖體加固

藥山閃長巖體直接裸露，邊坡坡度較陡，風化較重，局部破碎嚴重。根據該工程地質條件、考慮周邊環境、技術規范以及類比工程經驗，為了加固坡頂危巖，消除巖體崩塌隱患，可采用非預應力錨桿、預應力錨桿及擋土墻工程進行加固[6](圖2)。

圖2 高陡邊坡危巖體加固方案示意圖

施工方法和施工順序如下： ①采用空壓機對危巖體下方平臺及四周雜物進行清理，確保平臺及四周無散落雜物堆存。 ②在危巖體四周設置模板，從危巖體底部及四周充填C30混凝土漿，固結，增加危巖體與基巖的接觸面積，從而增加抗滑力，降低下滑力，高度控制在0.5～1m。 ③為便于施工，根據危巖體周圍地形，采用建筑架管搭建門字架施工平臺，門字架兩側立挺及橫梁均采用架管，為保證門字架穩定性，立挺架管間距約1m×1m，截面不小于16m2，橫梁寬度不小于3m，頂部墊板采用木板，墊板直接與橫梁架管聯結在一起，保證墊板穩定性。搭建時，施工平臺與危巖體間隔一定的距離，確保施工便利及施工安全。 ④采用50t導鏈鏈條，現場編制成網狀，對危巖體進行包裹，網距100cm×100cm，采用“U”形卡進行連接。包裹時，鏈條網不得緊繃。 ⑤選擇在危巖體后部完整巖石，施工抗滑錨桿，共施工2組鉆孔，危巖體兩側各設一組。每組設2排鉆孔，排距控制在1.5m左右，孔距控制在0.5m，共施工10個鉆孔。鉆孔直徑130mm，深度要深入完整基巖2m。成孔后首先用高壓風清孔，將孔底殘渣排出孔外，然后按順序放置10A工字鋼，并用水泥砂漿灌注。 ⑥在10A工字鋼上進行鉆孔，孔徑控制在45mm，孔數為4排，確保2排孔距相等。將下部滑錨桿與上部10A工字鋼進行焊結，在工字鋼2孔之間插入Φ45mm圓鋼，并焊結。 ⑦采50t三組(6條)導鏈鏈條，分別從危巖體下部左右兩側向上與鏈條網分別連結，掛鉤與圓鋼相連。采用50t一組(2條)導鏈鏈條，分別從上部危巖體中部左右兩側向上與鏈條網分別連接，掛鉤與圓鋼相連。對導鏈進行拉緊，但不得緊繃。施工完全結束后拆除。

3.2.2緩坡地帶危巖體加固

根據危巖體的危害現狀，結合巖土體工程地質性質，參考現有的規范及治理經驗，可采用“下部修建擋墻，上部進行充填處理”的加固處理的方法，消除危巖體災害隱患(圖3)。

圖3 緩坡地帶危巖體加固施工示意圖

采用C30鋼筋混凝土擋墻，基礎形式采用矩形基礎，墻體采用不規則墻體，直角面為迎石面，底寬2m，頂寬2m，墻高1.5m。主筋采用Φ25@150～300二級鋼筋，分布筋采用Φ25@150二級鋼筋。

具體施工方法與施工順序如下： ①對危巖體下方平臺及四周雜物及失穩危石進行清理，確保平臺及四周無散落雜物堆存，同時，清除下部危巖體裂隙中的樹木及雜草。 ②采用空壓機對裂隙內的雜物清除，在危巖體四周設置模板，從危巖體底部及四周充填混凝土漿，進行固結，以增加危巖體與基巖的接觸面積，增加抗滑力，降低下滑力。 ③在危巖體下部平臺及兩側，施工鉆孔，成孔后灌注水泥砂漿，再插入鋼筋。兩側擋墻施工時可根據地形情況進行適當調整。 ④編制鋼筋網，并進行連接，混凝土澆注。 ⑤對擋土墻外側進行裝飾，確保擋土墻形狀和顏色與周圍山體協調一致。

3.2.3單體危巖體加固

根據危巖體所處的地理位置及體積，可采用人工支擋加固方法治理(圖4)。

圖4 單體危巖體加固方案示意圖

①墻體采用C30鋼筋混凝土擋墻，基礎形式采用矩形基礎，墻體采用不規則三角形墻體，斜角面為迎石面，底寬1m，墻高1～1.5m。主筋采用Φ25@150～300二級鋼筋，分布筋采用Φ25@150二級鋼筋。

②基礎抗滑錨釘： 采用成孔灌漿插筋方式，成孔直徑Φ50mm，深度不小于1.0m，成孔后灌注水泥漿，再插入Φ25二級鋼筋。

4 結論

崩塌地質災害嚴重威脅著人民生命財產安全，制約了當地經濟建設和發展。開展崩塌地質災害治理，減少不必要的人員傷亡和經濟損失，是造福一方的民生工程。崩塌地質災害治理是一項復雜的工程，需根據場地地形地貌條件、地層構造條件、工程地質條件、水文地質條件、周圍人文環境等，因地制宜綜合采取多種治理措施才能達到治理的目的[7]。藥山危巖體自2010年治理以來，消除了崩塌隱患，保障了周圍居民和游客的生命財產安全。

[1] 段秀銘,王慶兵,趙玉喜.濟南華山地質公園地質遺跡特征與開發保護研究[J].山東國土資源,2007,23(11):13-16.

[2] 陳洪凱,王蓉.三峽庫區危巖體錨固計算方法及應用[J].中國地質災害與防治學報,2002,13(4):59-61.

[3] 易振華.震裂斜坡軟巖崩塌成因機制與穩定性評價[J].巖土工程技術,2012，(5):247-251.

[4] 趙允輝.危巖崩塌地質災害調查評價與防治[J].中國地質災害與防治學報,2004,15(Z1):33-38.

[5] 呂曉亮,趙秀芳,王秀鳳.蒙陰縣歷史遺留采煤塌陷區現狀及防治建議[J].山東國土資源, 2015,31(11):30-32.

[6] 王冰,何真毅.預應力錨索在垮巖山危巖治理工程的應用[J].地質災害與環境保護,2005,16(4):429-432.

[7] 尹明泉,王治良,王建收.青島市嶗山風景區崩塌地質災害治理方法探討——以大平嵐崩塌人造景觀石治理為例[J].山東國土資源,2010，26(10):35-39.

The Control Methods of Collapse Geologic Hazard in Yaoshan Area of Jinan City

YANG Quancheng, WANG Qingbing,DONG Yulong,LIU Yanfen

(Shandong Monitoring Center of Geological Environment,Shandong Jinan 250014,China)

Mafic rocks hidden located in north area of Jinan City, which scattered outcrops of buttes and hills, and forms famous landscapes as "Qi yan Jiu dian". Yaoshan mountain is located in mid-west, and mainly consist of diorite and gabbro. It is blocky structure, developed joint fissures, and likely ball-shaped weathering in air-like rock which will be constituting a geological disasters of collapse hazards. Combining with combined features of the Jinan Yaoshan risk rock, this article puts forward different treatment methods to control collapse geologic hazards in order to protect people's life and property safety, provide a reference of geological hazard control for similar areas as well.

Dangerous rock body; collapse geologic hazards; stability analysis; treatment schemes; Jinan Yaoshan

2016-10-18；

2016-12-23；編輯：陶衛衛

楊全城(1965—)，男，山東濟南人，助理工程師，主要從事水文地質、環境地質勘查研究工作；E-mail:ycm_12@sina.com

P642.21

B

楊全城，王慶兵，董玉龍，等.濟南藥山崩塌地質災害治理方法初探[J].山東國土資源，2017,33(2)：43-46.YANG Quancheng, WANG Qingbing,DONG Yulong,etc. The Control Methods of Collapse Geologic Hazard in Yaoshan Area of Jinan City[J].Shandong Land and Resources, 2017,33(2)：43-46.