廣東紫金某中學地質災害隱患點治理方案探析

廣東省有色礦山地質災害防治中心 鄭欽灶

一、項目概況

（一）任務來源

2013年8月“尤特”臺風特大暴雨期間，河源市紫金縣龍窩鎮第二中學后山多處邊坡發生崩塌、滑坡，坡腳多處教學樓、宿舍樓受到影響，損失嚴重。

2018年12月，受原紫金縣國土資源局委托，原設計單位完成該地質災害隱患點的勘查及施工圖設計工作。2019年3月，該隱患點開始施工。

2019年7月，為改善學生住宿環境，龍窩二中在教師宿舍樓①北側新建一棟5層學生宿舍樓，其后山未進行邊坡治理。2020年9月，受強降雨影響，該邊坡局部發生崩落，崩塌威脅到坡腳學生新宿舍樓，為一個新增地質災害隱患點。

2020年12月，龍窩二中第一期治理工程通過初步驗收。為保障坡腳學校學生生命財產安全，消除該地質災害隱患點，減少地質災害對學校師生帶來的安全隱患，紫金縣自然資源局根據相關規定，對該處地質災害隱患點啟動治理工作程序，并委托我單位在原施工圖設計的基礎上，開展該地質災害隱患點的施工圖補充設計工作。

（二）工作范圍

補充設計治理的范圍是龍窩二中的科學樓—教學樓—教師宿舍樓①后山邊坡段和新建學生宿舍樓后山邊坡段已經出現滑坡、崩塌和變形的影響范圍，平面上呈多邊形。

（三）目標任務

根據《廣東省地質災害治理工程生態修復指引（試行）》（2020年6月）第一條基本規定，結合紫金縣自然資源局及校方要求，對原第二期治理工程進行設計變更，對新增地質災害隱患點進行補充設計，具體分為三個方面：

（1）第二期（科學樓—教學樓—教師宿舍樓①后山邊坡段）原設計的治理措施為掛網噴砼，不符合《廣東省地質災害治理工程生態修復指引（試行）》的相關規定，現對原設計進行變更，治理措施由掛網噴砼更改為錨桿格構梁，格構梁內植草綠化。

（2）根據2020年12月新測量的地形圖，發現第二期（科學樓—教學樓—教師宿舍樓①后山邊坡段）施工現狀與原設計方案存在偏差、西側坡腳處有兩處塌方、西側跌水槽坡率過陡等問題，現對原設計進行變更，完善設計方案，統計變更的工程量。

（3）增加第二期（新建學生宿舍樓后山邊坡段）新增地質災害隱患點的設計。

該地質災害隱患點的設計工作是在勘查成果和原施工圖設計成果的基礎上，本著安全可靠、保護環境、技術適用、經濟合理、施工可行的原則，結合項目區地質環境條件和邊坡穩定性計算結果，在盡量不干擾學校正常辦學的前提下，進行防治工程設計，提出最合理的工程設計方案、施工的主要技術要求、設計工程量及其它要求，用于該治理項目的實施，從而確保治理后的邊坡的穩定、安全。

二、地質環境條件

（一）氣象水文

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

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

龍窩鎮水系發育，自然排泄比較通暢，屬韓江水系。龍窩二中運動場南面約30m處有一寬約15m河涌，降雨時有明顯坡面徑流匯集至校園內排水溝。

（二）地形地貌

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

龍窩中學后山山頂標高246～269m，坡腳標高約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，人為放坡對當地地形地貌改變大。

（三）工程地質條件

根據勘查資料，治理區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

粉質黏土：黃褐色，可塑～硬塑，稍濕，為花崗巖風化殘坡而成，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

全風化花崗巖：黃褐色～褐黃色，風化劇烈，原巖結構基本被破壞，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。

強風化花崗巖：黃褐色～褐黃色，呈半巖半土狀，風化劇烈，原巖結構大部分被破壞，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。

中風化花崗巖：灰色，巖芯破碎成塊狀，厚度1.00～2.20m。

（四）水文地質條件

根據勘查資料及現場調查分析，治理區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、防治工程設計

（一）治理方案思路

（1）對原第二期治理工程進行設計變更，坡率按坡面現狀坡率，錨桿直徑、傾角、間距不變，治理措施由掛網噴砼更改為錨桿格構梁，格構梁內植草綠化，按穩定性計算相應調整錨桿長度，統計變更的工程量。

（2）根據2020年12月新測量的地形圖，針對第二期（科學樓—教學樓—教師宿舍樓①后山邊坡段）施工現狀與原設計方案存在的偏差及其他問題，對原設計進行變更，完善設計方案，統計變更的工程量：

a、西側坡腳I-I′段原設計有保留擋土墻，由于原擋墻離坡腳科學樓和教學樓距離過近，為增大現場施工作業空間，方便削坡土方運輸，現設計拆除原擋墻，修整坡面留出施工作業空間，重新設計西側坡腳I-I′段擋土墻；

b、西側坡腳的兩處塌方處邊緣修坡時應圓弧過渡，后采用填充漿砌片石處理；

c、西側跌水槽坡率過陡，可能會影響科學樓，現設計拆除已建跌水槽，減緩跌水槽坡度，重新修建跌水槽；

d、西側坡面匯水流量較大，集中排到西側跌水槽可能會影響科學樓，現在西側坡面設計新增一段跌水槽分流。

（3）增加第二期（新建學生宿舍樓后山邊坡段）新增地質災害隱患點的設計，治理范圍與原第二期治理范圍相銜接，坡腳擋土墻與原設計擋土墻相連，平臺及坡腳排水溝與已修筑好的跌水槽相連。

（二）治理方案選定

地質災害隱患點邊坡目前已經完成削坡，自然狀況下處于穩定～基本穩定狀態，但在極端天氣條件下，存在發生災害的可能，根據治理方案原則、治理方案思路，結合勘查設計成果及現場實際情況提出以下方案：

（1）科學樓—教學樓—教師宿舍樓①后山邊坡

擋土墻+削坡+錨桿格構梁+截排水系統+綠化+監測

（2）新建學生宿舍樓后山邊坡

擋土墻+削坡+錨桿格構梁+截排水系統+綠化+監測

（三）治理方案設計工況、參數

1.設計工況的確定

地質災害隱患點的直接威脅對象為學校師生及學校教學生活實施，潛在威脅人數1000人，潛在經濟損失850萬元，根據《滑坡防治工程設計與施工技術規范》（DZ/T 0219-2006）中第5.1條規定，該邊坡防治工程分級為一級。

設計工況確定為自重+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《滑坡防治工程設計與施工技術規范》（DZ/T 0219-2006）中第5.4條規定，對于滑體防治工程，應采用抗滑安全系數進行設計，抗滑安全系數取值為設計工況1.30，校核工況為1.15。

本邊坡位于抗震設防Ⅵ區，據《建筑抗震設計規范（2016版）》（GB50011-2010），計算時無需考慮地震的影響，因此，計算時不考慮地震荷載。

2.設計參數的確定

巖土層參數選取參照《廣東省河源市紫金縣龍窩鎮第二中學后山地質災害隱患點治理工程施工圖設計》（廣東省有色礦山地質災害防治中心，2019年2月）。

（四）穩定性計算及穩定性評價

根據現場調查和勘查成果，采用圓弧滑動法計算其穩定性。目前邊坡處于穩定～基本穩定狀態，在采用以上措施治理后，按以上兩種工況對代表性剖面：科學樓—教學樓—教師宿舍樓①后山邊坡剖面、新建學生宿舍樓后山邊坡剖面，用理正巖土計算軟件進行邊坡穩定性計算。在工況Ⅱ和Ⅲ下安全系數均大于設計安全系數，達到穩定狀態。

（五）治理工程設計

1.坡面修整工程設計

對現有邊坡進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.截排水工程設計

① 科學樓—教學樓—教師宿舍樓①后山邊坡段

在該段邊坡坡頂設置一道截水溝，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。

在該段邊坡平臺及擋墻下方各設置一道排水溝，平臺排水溝形狀為梯形，采用鋼筋混凝土修筑，與格構梁相連接，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。

在邊坡坡腳設置一道排水溝，一端連接擋土墻，一端接入現場的排水系統，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、及中部設置四道跌水槽。跌水槽內設置跌水踏步，跌水槽寬0.5m，壁厚0.1m，采用鋼筋混凝土修筑，坡度根據實際地形布置。

上述邊坡跌水槽與坡腳擋墻連接處各設置消能池一座，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新建學生宿舍樓后山邊坡段補充設計

在邊坡坡頂設置平臺排水溝，平臺排水溝一端連接跌水槽，一端連接沉砂池及排水溝，平臺排水溝形狀為梯形，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。

在邊坡坡腳設置一道排水溝，一端連接新設計擋土墻，一端接入現場的排水系統，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，一端連接原設計擋土墻，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排水溝連接處設置沉砂池一座，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.擋土墻護坡工程設計

科學樓—教學樓—教師宿舍樓①邊坡、新建學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，基礎底寬1.45m，澆筑C30混凝土。

在擋土墻墻體上按2.0m間距設置直徑為110mm的泄水孔。

4.錨桿格構梁護坡工程設計

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°，在錨桿外端預留0.35m與加強筋焊接。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。

格構梁鋼筋為Φ22熱軋鋼筋，格構間距300mm×300mm，在錨桿與鋼筋網間加Φ28加強筋。

5.坡面綠化防護工程設計

根據《廣東省地質災害治理工程生態修復指引（試行）》（2020年6月）附件：廣東省地質災害治理工程生態修復表中植被修復方法，三維植被網法和漿砌片石骨架植草法適用于坡面綠化，而三維植被網法相對漿砌片石骨架植草法技術成熟，操作簡單，經濟合理。綜合考慮，本坡面綠化防護工程擬采用三維植被網法。

坡面格構梁間進行三維網植草，草種選擇適宜本地生長且根系發達的，養護成活率不低于90%。原設計平臺建綠化槽，綠化槽內栽種爬山虎，與坡面綠化措施三維網植草作用重復，現進行去除。

6.平臺及坡腳混凝土硬化設計

平臺采用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、監測工程布設

（1）施工期間及工程結束后，須對邊坡進行監測，整理監測信息、數據，對數據進行相關的分析。

（2）本次邊坡位移監測重點是對危險段進行邊坡的位移監測。監測點要求與坡體牢固連接，不因風、雨或人為影響移動。

（3）監測內容為邊坡水平位移、豎向位移、周邊裂縫觀測、排水監測，具體參照《崩塌、滑坡、泥石流監測規范》（DZ/T0221-2006）中的相關要求進行。

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

（5）監測頻率：施工期間要求每7天監測一次，竣工后半年內要求每月測一次，竣工后半年到1年內2個月觀測一次，竣工后1～2年每季度監測一次，暴雨或者出現異常情況時應加密。

五、結論及建議

本次僅對河源市紫金縣龍窩鎮第二中學的科學樓—教學樓—教師宿舍樓①后山邊坡段和新建學生宿舍樓后山邊坡段進行工程治理設計，結合勘查、原施工圖設計、現場施工情況和相關文件要求，采用“擋土墻+削坡+錨桿格構梁+截排水系統+綠化+監測”治理方案。

本工程按使用年限50年設計，治理工程完工后應每年定期對截排水溝進行檢查維護，汛期期間加強巡查，定期清除溝中雜物，對損壞部分進行維修。本邊坡監測的同時，加強對周邊坡段的長期、連續監測和群防群測工作。