龍臺(tái)村某邊坡危巖開發(fā)式處治及復(fù)綠工程方案研究

李常輝

（湖南省煤田地質(zhì)局第六勘探隊(duì)，湘潭，411100）

1 概況

1.1 區(qū)域概況

危巖體位于長(zhǎng)沙市岳麓區(qū)蓮花鎮(zhèn)龍臺(tái)村，地理坐標(biāo)為：東經(jīng)112°45′58″～112°46′25″，北緯28°07′54″～28°08′03″，標(biāo)高78～212m。

1.2 高危邊坡危巖體概況

危巖體由原礦山露天開采形成，采深+175至+91米，2012年關(guān)閉后未進(jìn)行治理，留下一處約49～69m米的高邊坡危巖體（坡角約66°），目前邊坡臨空面出現(xiàn)一條長(zhǎng)約25米U字型和一條長(zhǎng)約9米長(zhǎng)條型的裂縫帶（見圖1）；山體上方現(xiàn)已出現(xiàn)一條長(zhǎng)約30米、寬約0.3～1.0米的裂縫帶（見圖2），危巖體積9.6萬m3[1]。

圖1 高邊坡危巖體臨空面兩條裂縫帶

邊坡南側(cè)為反向坡，巖體穩(wěn)定相對(duì)較好，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查未發(fā)現(xiàn)崩塌地質(zhì)災(zāi)害體。邊坡北部為順向坡、高邊坡崩塌危巖體，穩(wěn)定性差，危險(xiǎn)性大，目前危巖體處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，隨著風(fēng)化作用、巖體重力作用、暴雨及水動(dòng)力綜合作用，巖體裂縫有加劇現(xiàn)象（見圖3），邊坡時(shí)有發(fā)生掉石塊現(xiàn)象，存在較大安全隱患。山體上方為灌木植被覆蓋，無建筑物及居民居??；周邊山體分布旱地，上山須從危巖體下方山路經(jīng)過；距危巖體坡腳下游方向約155m遠(yuǎn)坐落分布15棟民房，居民約40人。邊坡危巖體威脅上山道路行人安全、山體下方居民人身及財(cái)產(chǎn)安全。

圖2 危巖體上方裂縫

圖3 邊坡巖體風(fēng)化破碎，節(jié)理發(fā)育

1.3 地質(zhì)環(huán)境條件

1.3.1 地形地貌

區(qū)內(nèi)屬剝蝕構(gòu)造陡坡高丘陵地貌類型，標(biāo)高212m～78m。總體地勢(shì)西北高東南低，自然坡角15°～29°，多為第四系覆蓋，植被覆蓋率達(dá)80%以上。

1.3.2 地層巖性

區(qū)內(nèi)出露的地層簡(jiǎn)單，主要為板溪群漠濱組（Pt3）變質(zhì)砂巖和第四系全新統(tǒng)（Q4）砂壤土、砂礫、砂土及亞粘土。

（1）板溪群漠濱組（Pt3）：該地層為淺紅色、灰色變質(zhì)砂巖，夾淺灰綠色砂質(zhì)板巖，條帶狀板巖，厚4757米。

（2）第四系全新統(tǒng)（Q4）：分布于坡地和低洼地，巖性為以砂壤土、砂礫、砂土、碎石及亞粘土為主，平均厚度約0.5m。

1.3.3 地質(zhì)構(gòu)造

區(qū)內(nèi)沒有明顯的斷層構(gòu)造，地層呈單斜產(chǎn)出，走向?yàn)楸睎|至南西，傾向約180°，傾角10～21°，平均19°左右。

區(qū)內(nèi)臨空面主要發(fā)育兩組裂縫：第一組可見延伸長(zhǎng)約25米、呈U字型、向正南方向傾斜，可見延伸寬度0.5～1m，微張，無填充物，裂面較光滑，呈折線狀起伏延伸，線密度4條/m。第二組產(chǎn)狀220°∠45°，可見延伸長(zhǎng)度約9米，可見延伸寬度0.5～1m，微張，無填充物，裂面較光滑，呈折線狀起伏延伸，線密度4條/m（如圖1）。邊坡地質(zhì)構(gòu)造屬中等類型。

1.3.4 地震

區(qū)內(nèi)地震動(dòng)峰值加速度0.05g，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期值為0.35s，地震基本烈度為Ⅵ度區(qū)，屬弱震區(qū)。

1.3.5 水文地質(zhì)條件

區(qū)內(nèi)含水層有第四系殘坡積松散物弱孔隙潛水含水層、板溪群裂隙水含水巖組兩種類型；隔水層有殘破沖積粘土層和完整巖礦石隔水層兩種類型。

本區(qū)主要補(bǔ)給來源為大氣降水、周圍地形較高處匯水，通過區(qū)內(nèi)沖溝，由西向東徑流排泄。降雨主要集中在4～8月份，匯水總面積約為462380m2，最大降雨量約為166.9mm/d，日最大值約為49022m3，日正常匯水量約為1086.8m3。

地表水系不發(fā)育，巖層為裂隙含水層，地表富水性弱；主要匯水來源為大氣降水，匯水量?。贿吰绿幱诘叵滤灰陨?，開采對(duì)地下水無污染。故工作區(qū)水文地質(zhì)條件復(fù)雜程度屬簡(jiǎn)單類型。

1.3.6 工程地質(zhì)條件

區(qū)內(nèi)分布有兩類工程地質(zhì)巖組，一是松散（軟）巖土工程地質(zhì)巖組、二是較堅(jiān)硬變質(zhì)砂巖類工程地質(zhì)巖組：

（1）松散（軟）巖土工程地質(zhì)巖組

由第四系沖積層構(gòu)成，巖土體由砂壤土、砂礫、砂土、碎石及亞粘土組成，黃褐色，平均厚度約0.5m。主要分布于區(qū)內(nèi)中部的沖溝，由黃色、灰色砂質(zhì)粘土、砂礫等殘坡積物和松散堆積物組成，常具二元結(jié)構(gòu)，厚0～3m（平均1米）。

（2）中等風(fēng)化較堅(jiān)硬變質(zhì)砂巖工程地質(zhì)巖組

由板溪群漠濱組淺紅色、灰色變質(zhì)砂巖，夾淺灰綠色砂質(zhì)板巖，條帶狀板巖類巖組構(gòu)成。以石英砂巖為主，巖體較破碎、中等風(fēng)化、節(jié)理裂隙發(fā)育，以產(chǎn)狀166°∠80°的裂隙最為發(fā)育。巖體結(jié)構(gòu)致密較堅(jiān)硬，抗壓、抗剪切性能較強(qiáng)，但地表風(fēng)化層及節(jié)理裂隙發(fā)育密集地段，巖石結(jié)構(gòu)松散，吸水性，透水性較強(qiáng)，綜合分析屬于中等風(fēng)化、Ⅲ類巖體類型。

綜上，區(qū)內(nèi)工程地質(zhì)條件屬中等類型。

區(qū)內(nèi)土石環(huán)境破壞影響較重，巖體崩塌地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育。地質(zhì)災(zāi)害對(duì)地質(zhì)環(huán)境破壞及對(duì)人居環(huán)境的影響較重。結(jié)合區(qū)域地貌、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)、工程地質(zhì)條件等分析，邊坡環(huán)境地質(zhì)條件復(fù)雜程度屬中等類型。

2 治理措施

邊坡南邊為反向坡，巖體穩(wěn)定相對(duì)較好，未發(fā)現(xiàn)崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害體；北部為順向坡、高邊坡崩塌危巖體發(fā)育，穩(wěn)定性差，危險(xiǎn)性大。設(shè)計(jì)對(duì)礦山北部高邊坡危巖體及西側(cè)、南側(cè)高邊坡進(jìn)行坡面整形（削坡）、修筑馬道及封邊墻復(fù)綠；對(duì)工業(yè)廣場(chǎng)、堆土區(qū)進(jìn)行土地平整然后復(fù)綠；對(duì)區(qū)內(nèi)排水溝進(jìn)行疏通、修筑連通，在馬道內(nèi)側(cè)修筑簡(jiǎn)易排水溝，整形區(qū)外側(cè)邊緣及坡腳修筑截、排水溝；連通區(qū)內(nèi)鄉(xiāng)村公路并硬化。

2.1 設(shè)計(jì)思路

復(fù)綠范圍包括原礦山用地范圍、礦業(yè)活動(dòng)影響范圍和可能產(chǎn)生不良地質(zhì)因素存在的范圍。治理目標(biāo)為消除地質(zhì)災(zāi)害隱患，恢復(fù)自然景觀。地質(zhì)災(zāi)害治理手段主要為：

（1）坡面整形工程（危巖體削方）：通過人工、機(jī)械、爆破工程相結(jié)合清除坡面危巖體，消除地質(zhì)災(zāi)害隱患，為后期復(fù)綠提供場(chǎng)地條件。

（2）排水工程：修筑截、排水溝，疏通區(qū)內(nèi)排水，防止沖刷等。包括區(qū)內(nèi)主排水溝（連接下游已有排水溝及上游水源地排水）、整形坡腳至區(qū)內(nèi)主排水溝連接段排水溝、坡腳排水溝、截水溝（布置于坡面整形外側(cè)邊緣）、封邊墻簡(jiǎn)易排水溝（布置在馬道內(nèi)側(cè)）。

（3）自然景觀恢復(fù)：堆土平整、綠化工程。其中堆土平整主要是將現(xiàn)場(chǎng)的堆土區(qū)推平至坡角15°以內(nèi)。綠化工程主要包括播撒草籽綠化和封邊墻綠化，播撒草籽綠化主要布置在地勢(shì)較平緩的廣場(chǎng)地段，封邊墻綠化主要布置在缺乏土壤且無客土的地段，通過封邊墻綠化可以有效達(dá)到綠化目的。

（4）鄉(xiāng)村公路硬化：區(qū)內(nèi)土路硬化，連通區(qū)內(nèi)外鄉(xiāng)村水泥路。

（5）建立礦山治理工程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，主要通過人工巡視，對(duì)施工前、施工中、施工后進(jìn)行全過程監(jiān)測(cè)。一方面保障施工安全進(jìn)展，另一方面檢驗(yàn)治理工程效果，確保工程保質(zhì)保量達(dá)到恢復(fù)治理目標(biāo)。

2.2 分項(xiàng)設(shè)計(jì)

2.2.1 坡面整形設(shè)計(jì)及治理穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

（1）坡面整形設(shè)計(jì)

對(duì)危巖體進(jìn)行清除、對(duì)高邊坡進(jìn)行放坡（原高邊坡中間未設(shè)有開挖平臺(tái)），整形成臺(tái)階坡角不大于60°的多級(jí)平臺(tái)（依據(jù)巖體工程性質(zhì)——Ⅲ類中等風(fēng)化巖體，設(shè)計(jì)平臺(tái)高度為不大于12m，坡角不大于60°，削坡治理后，巖體能夠達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)[2]。兼顧最小削坡工作量的原則，平臺(tái)寬度設(shè)計(jì)9m、3m兩種規(guī)格相結(jié)合）邊坡，也利于邊坡復(fù)綠。故根據(jù)采坑邊坡的形態(tài)，針對(duì)區(qū)內(nèi)采坑共設(shè)計(jì)3個(gè)坡面整形區(qū)（如下圖）。

圖4 高危邊坡處治及邊坡復(fù)綠工程平面布置圖

圖5 3-3′剖面布置示意圖

1號(hào)坡面整形區(qū)位于礦區(qū)邊坡北側(cè)（順層坡，山體穩(wěn)定性較差），分別于標(biāo)高+116m、+128m、+140m、+152m、+164m、+176m處修建馬道。其中+116m、+128m、+140m平臺(tái)馬道寬度9m；+152m、+164m、+176m平臺(tái)馬道寬度3m。各級(jí)平臺(tái)設(shè)計(jì)垂直高度為不大于12m、坡角不大于60°進(jìn)行放坡。

3號(hào)坡面整形區(qū)位于礦區(qū)邊坡南側(cè)（山體穩(wěn)定性較好），分別于標(biāo)高+128m處修建馬道，平臺(tái)馬道寬度3m。平臺(tái)設(shè)計(jì)垂直高度為不大于30m、坡角不大于60°進(jìn)行放坡。

坡面整形共計(jì)削方量約25.5萬m3。

（2）治理穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，區(qū)內(nèi)北側(cè)為順向坡裂縫發(fā)育，西側(cè)及南側(cè)暫未發(fā)現(xiàn)明顯裂縫，南側(cè)為反向坡；區(qū)內(nèi)工程地質(zhì)條件屬中等類型。依據(jù)有關(guān)規(guī)范，在工作區(qū)北側(cè)區(qū)域?qū)ξr體實(shí)施整體清除，然后實(shí)施多級(jí)臺(tái)階降坡，臺(tái)階平臺(tái)高差不大于12m，坡角不大于60°，臺(tái)階平臺(tái)寬度分為3m及9m兩種，治理后巖體能夠達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。西側(cè)高邊坡實(shí)施多級(jí)臺(tái)階降坡，臺(tái)階平臺(tái)高差不大于12m，坡角不大于60°，臺(tái)階平臺(tái)寬度為3m，治理后巖體能夠達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。南側(cè)反向高邊坡實(shí)施臺(tái)階降坡，臺(tái)階平臺(tái)高差不大于30m，坡角不大于60°，臺(tái)階平臺(tái)寬度為3m，治理后巖體能夠達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。

2.2.2 封邊墻綠化工程

對(duì)開采邊坡進(jìn)行整形（危巖體清除）后，北邊形成6級(jí)平臺(tái)、西邊形成5級(jí)平臺(tái)、南側(cè)形成1級(jí)平臺(tái)，平臺(tái)寬度分為3m和9m兩種，其中3m寬?cǎi)R道平臺(tái)897.6m、9m寬?cǎi)R道平臺(tái)531.6m。于平臺(tái)內(nèi)側(cè)布設(shè)一道封邊墻，沿馬道通長(zhǎng)布設(shè)，長(zhǎng)約1429.1m。

封邊墻采用漿砌塊石結(jié)構(gòu)，高0.3m，寬0.3m，封邊墻外邊線距馬道邊緣不得小于0.5 m。封邊墻每15 m布設(shè)一道伸縮縫，自墻頂做到基底，縫寬20mm，縫內(nèi)采用瀝青麻筋或?yàn)r青木板充填，封邊墻用Ml0水泥砂漿抹面，抹面厚度一般為20mm。沿封邊墻底部布設(shè)一排泄水孔，距地面為0.20m處，泄水孔傾角5°，傾向墻外，采用Φ50mmPVC排水管，孔內(nèi)保護(hù)PVC管外包無紡?fù)凉げ?，孔距l(xiāng)0m，泄水孔后設(shè)置反濾層，反濾層采用砂卵礫石填充，反濾層上下部均用粘土封填。封邊墻內(nèi)側(cè)設(shè)簡(jiǎn)易排水溝，以利于排水，沿內(nèi)側(cè)坡腳采用0.1m厚漿砌石，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形標(biāo)高，選擇最高處向兩端放坡排水，匯入截水溝，排水坡度不小于0.5°（如下圖）。

捕獲的過程為：輸入的數(shù)字中頻信號(hào)進(jìn)行混頻，得到下變頻后的I、Q兩路信號(hào)，I、Q兩路信號(hào)分別進(jìn)入抗混疊濾波器，得到的信號(hào)降采樣之后存儲(chǔ)到容量一定的本地RAM，RAM存滿之后開始讀取數(shù)據(jù)至相關(guān)支路進(jìn)行短時(shí)相關(guān)操作，相關(guān)得到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至相干RAM作復(fù)數(shù)FFT運(yùn)算，輸出的結(jié)果P次相干累加，得到檢測(cè)量可表示為[14]：

封邊墻內(nèi)側(cè)覆土綠化，覆土平均厚度0.3m，分層回填。按照當(dāng)?shù)厣锷L(zhǎng)習(xí)性種植較矮的灌木、藤類植物及草本植物，灌木以女貞為主，間距0.3m，胸徑不小于0.5cm，苗株高不低于50cm；藤類植物選用爬山虎，間距0.3m，株高均為30-50cm左右。約127500株/ha密度進(jìn)行，樹木呈品子形排列，考慮到植物后期的成活率及養(yǎng)護(hù)的困難程度，本次擬對(duì)施工后養(yǎng)護(hù)期延長(zhǎng)為一年。

圖6 封邊墻結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)示意圖

2.2.3 修筑截、排水溝

區(qū)內(nèi)主排水溝：在區(qū)內(nèi)中央修筑一條長(zhǎng)238.9m的主排水溝，連通區(qū)內(nèi)上游排水及下游排水溝，排水溝采用C20砼現(xiàn)澆，截面尺寸0.7m×0.9m，厚0.15m。通過最大降雨量及區(qū)內(nèi)匯水面積計(jì)算，最大流量為0.57m3/s，區(qū)內(nèi)主排水溝截面積為0.63m2，尺寸合理。排水溝內(nèi)側(cè)3m范圍內(nèi)回填夯實(shí)，形成3%的外傾排水坡度。

馬道封邊墻內(nèi)側(cè)簡(jiǎn)易排水溝：總長(zhǎng)1429.1m，沿內(nèi)側(cè)坡腳采用0.1m厚漿砌石，然后砂漿抹面；通過計(jì)算，最大流量為0.005m3/s，簡(jiǎn)易排水溝截面積為0.026m2，尺寸合理。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形標(biāo)高，選擇最高處向兩端放坡排水，匯入截水溝，排水坡度不小于0.5°。（如圖6）

坡面整形外側(cè)修筑截水溝、整形坡腳修筑坡腳排水溝：北側(cè)截水溝長(zhǎng)442m、設(shè)三段跌水總長(zhǎng)44m、坡腳排水溝長(zhǎng)97.3m；南側(cè)截水溝長(zhǎng)203.4m、設(shè)兩端跌水總長(zhǎng)72m、坡腳排水溝長(zhǎng)159.5m。截、排水溝采用C20砼現(xiàn)澆，截面尺寸0.5m×0.4m，厚0.15m。通過最大降雨量及對(duì)應(yīng)區(qū)域匯水面積計(jì)算，最大流量為0.15m3/s，截、排水溝截面積為0.20m2，尺寸合理。溝槽走向原則上應(yīng)依山就勢(shì)，具體位置可根現(xiàn)場(chǎng)情況適當(dāng)調(diào)整，以有利于地表水排出，排水坡度不小于0.5。截排水溝坡度大于30%時(shí)設(shè)置跌水臺(tái)階，臺(tái)面坡度為2%-3%，本次設(shè)計(jì)跌水共5段，設(shè)計(jì)合理。

截水溝與排水溝匯水處設(shè)消能池5處。

整形坡腳消能池至區(qū)內(nèi)主排水溝連接段設(shè)排水溝：北側(cè)長(zhǎng)67m、南側(cè)長(zhǎng)34m，采用C20砼現(xiàn)澆，截面尺寸0.6m×0.6m，厚0.15m。通過計(jì)算，最大流量為0.30m3/s，排水溝截面積為0.36m2，尺寸合理。溝槽走向原則上應(yīng)依山就勢(shì)，具體位置可根現(xiàn)場(chǎng)情況適當(dāng)調(diào)整，以有利于地表水排出，排水坡度不小于0.5。設(shè)計(jì)合理。

2.2.4 堆土區(qū)平整、覆土及植草綠化

在工業(yè)廣場(chǎng)坡面整形區(qū)上面覆一層20cm厚的土，對(duì)礦區(qū)廣場(chǎng)、堆土區(qū)、覆土區(qū)，進(jìn)行土地平整后，按80kg/ha的量播撒草籽。在礦區(qū)廣場(chǎng)、堆土區(qū)采坑邊坡坡腳種植爬山虎，間距0.3m，株高均為30-50cm左右，約127500株/ha密度進(jìn)行，呈品子形排列，采坑邊坡長(zhǎng)度約565.7m。

2.2.5 鄉(xiāng)村公路硬化

區(qū)內(nèi)有一條土路約121m，通往礦區(qū)外鄉(xiāng)村水泥路。在土路基礎(chǔ)上，進(jìn)行平整，再鋪0.1m厚墊層，上面澆筑0.2m厚混泥土硬化，道路寬度為3.5m、長(zhǎng)約121m，連通礦區(qū)外鄉(xiāng)村水泥路。

2.2.6 監(jiān)測(cè)工程

在施工期、工程竣工后設(shè)計(jì)工程監(jiān)測(cè)工作：建立監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)庫(kù)信息系統(tǒng)，采用地面形變宏觀巡視監(jiān)測(cè)措施，進(jìn)行邊坡變形監(jiān)測(cè)，分析其變形活動(dòng)與內(nèi)、外動(dòng)力的關(guān)系，及時(shí)掌握施工中邊坡巖體變形發(fā)展規(guī)律，指導(dǎo)防治工程施工，檢驗(yàn)其防治效果。

3 效益分析

該方案全面實(shí)施，將會(huì)產(chǎn)生較大的防災(zāi)減災(zāi)及社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益，一次投入，永久受益。

（1）對(duì)危巖體清方、高邊坡削方處理后，周邊居民及財(cái)產(chǎn)免遭威脅。體現(xiàn)了防災(zāi)減災(zāi)、以人為本的理念，防災(zāi)減災(zāi)效益顯著。

（2）延長(zhǎng)鄉(xiāng)村公路，方便當(dāng)?shù)爻鲂?；周邊居民的生活環(huán)境、環(huán)境綠化得到改善，居民安居樂業(yè)；利于社會(huì)穩(wěn)定與和諧。

（3）修筑截、排水溝，將減輕地表植被破壞，增強(qiáng)水土保持，減少地表環(huán)境污染，生態(tài)與環(huán)境效益顯著。

（4）樹立了同類邊坡治理工程的信心、對(duì)治理工程方案探索。增加林地、建設(shè)用地、草地面積，開發(fā)綠色經(jīng)濟(jì)，植樹育林，能產(chǎn)生長(zhǎng)遠(yuǎn)經(jīng)濟(jì)效益。

（5）方案采用開發(fā)式處治地質(zhì)危巖體，輔以復(fù)綠工程，顯著改善當(dāng)?shù)鼐用裆?、?jīng)濟(jì)及環(huán)境條件，促進(jìn)人與自然和諧發(fā)展；契合當(dāng)下保護(hù)山水林田湖草兼顧經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主體思想，示范效益顯著。

4 結(jié)語

方案采用邊坡整形、封邊墻綠化、修筑排水溝、堆土平整及植草綠化等措施相結(jié)合，既達(dá)到了消除地質(zhì)災(zāi)害隱患、防止水土流失、恢復(fù)和美化景觀的目的；又兼顧了環(huán)境效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。保證了邊坡綜合環(huán)境治理工作的連續(xù)性、可操作性和效果性，契合經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)、人與自然和諧發(fā)展模式。