廢棄礦山地質(zhì)災(zāi)害治理工程應(yīng)用于徐州市漢畫像石館文物保護(hù)

徐 豪，羅 躍

（江蘇省地質(zhì)礦產(chǎn)局第五地質(zhì)大隊(duì)，江蘇徐州 221004）

徐州漢畫像石藝術(shù)館是一座集合了陳列、收藏、研究漢畫像石的專題性博物館，是國(guó)家二級(jí)博物館，館內(nèi)畫像石題材豐富、內(nèi)容廣泛，形成了漢代社會(huì)的縮影，是一部真實(shí)生動(dòng)的漢代史。

徐州市漢畫像石館東側(cè)邊坡為2020年新增崩塌隱患點(diǎn)。該隱患點(diǎn)位于云龍山西北坡、云龍湖風(fēng)景名勝區(qū)內(nèi)，邊坡西側(cè)緊臨徐州市泉山區(qū)金山街道徐州漢畫像石藝術(shù)館北館庫(kù)房，坡面存在多處崩塌隱患，且近期發(fā)生過塊石崩落現(xiàn)象，存在一定安全隱患。為了保證漢畫像石館及云龍山周邊地質(zhì)環(huán)境的穩(wěn)定，消除宕口地質(zhì)災(zāi)害隱患，美化地形地貌景觀，徐州市云龍湖風(fēng)景名勝區(qū)管理委員會(huì)決定對(duì)徐州市漢畫像石館東側(cè)邊坡地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)進(jìn)行治理工作。

1 地質(zhì)環(huán)境背景

邊坡位于泉山區(qū)金山街道徐州漢畫像石藝術(shù)館北館庫(kù)房后，地層巖性為寒武系張夏組—饅頭組灰?guī)r，產(chǎn)狀160°∠70°，巖體破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育兩組，產(chǎn)狀110°∠45°、40°∠48°，邊坡長(zhǎng)約220m，坡向東北，最大高差約50m，整體坡度在61°左右。山體整體植被茂密，坡面沿巖體節(jié)理多生長(zhǎng)低矮灌木，坡面陡立，上部分布有危巖體及浮石，坡下為住房。未來在強(qiáng)降雨等不利因素影響下，可能失穩(wěn)，發(fā)生崩塌災(zāi)害。

2 地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀

徐州市漢畫像石館東側(cè)邊坡由于歷史遺留開山采石活動(dòng)，留下高陡邊坡。邊坡分南、北兩個(gè)，均呈“U”字型。北部1號(hào)宕口坡底標(biāo)高約41m，坡頂標(biāo)高76~90m，坡底線長(zhǎng)約220m，坡高最大約50m，整體坡度約60°；南部2號(hào)宕口坡底標(biāo)高約47m，坡頂標(biāo)高48~52m，坡底線長(zhǎng)約115m，坡高最大約4m，整體坡度較直立。山體巖層產(chǎn)狀160°∠70°，整體為逆向坡。坡面巖體整體較穩(wěn)定，發(fā)育兩組較明顯的節(jié)理裂隙，產(chǎn)狀110°∠45°、40°∠48°；局部坡面由于植被根系生長(zhǎng)導(dǎo)致節(jié)理裂隙發(fā)育，坡面巖石破碎，有碎石、浮石，少量巖石懸空。調(diào)查期間發(fā)現(xiàn)崩塌點(diǎn)3處，崩塌隱患點(diǎn)5處。崩塌隱患情況見表1。

表1 崩塌隱患點(diǎn)統(tǒng)計(jì)表

治理區(qū)由于早期采石破壞了原有山體的穩(wěn)定性，形成了高陡邊坡，邊坡整體穩(wěn)定性較好，但坡面植被較茂密，植被根系沿巖體節(jié)理裂隙生長(zhǎng)，破壞了原有巖體的穩(wěn)定性，局部巖石已脫離母巖處于懸空狀態(tài)，存在多處崩塌隱患點(diǎn)，隨時(shí)有產(chǎn)生崩塌地質(zhì)災(zāi)害的可能，崩塌地質(zhì)災(zāi)害發(fā)展趨勢(shì)為不穩(wěn)定。

3 水文與工程地質(zhì)條件

（1）水文地質(zhì)條件：治理區(qū)及周邊主要含水層為松散巖類孔隙水和碳酸鹽巖巖溶裂隙水兩大類。松散巖類孔隙水主要是土體內(nèi)的潛水，其水量受大氣降水影響，地下水位埋深多小于2m。碳酸鹽巖巖溶裂隙水主要沿巖溶裂隙、溶孔以及溶洞分布。貫通性好，受裂隙充填程度影響，滲透系數(shù)差異較大。其補(bǔ)給主要來自大氣降水、地表水的滲透補(bǔ)給，水量多大于500m3/d。治理區(qū)內(nèi)地層為寒武系灰?guī)r，主要表現(xiàn)為碳酸鹽巖巖溶裂隙水，治理區(qū)最低標(biāo)高高于本區(qū)侵蝕基準(zhǔn)面，巖層透水不含水，治理區(qū)內(nèi)主要補(bǔ)給來源為大氣降水，排泄途徑為自然徑流、蒸發(fā)及少量下滲。因此，本區(qū)的水文地質(zhì)條件為簡(jiǎn)單型。

（2）工程地質(zhì)條件：治理區(qū)內(nèi)出露基巖主要為寒武系灰?guī)r，屬可溶鹽類工程地質(zhì)巖組，為中等—堅(jiān)硬巖石，據(jù)資料表明，抗壓強(qiáng)度值為60~90MPa。巖石結(jié)構(gòu)面主要為層面、節(jié)理面，節(jié)理產(chǎn)狀110°∠45°、40°∠48°，區(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)明顯的軟弱巖層組，但節(jié)理面多泥質(zhì)充填。巖石整體較完整，微風(fēng)化，采石邊坡存在較多浮石、碎石。因此，治理區(qū)內(nèi)工程地質(zhì)條件簡(jiǎn)單。

4 穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

本次采用赤平投影法進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性計(jì)算?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，局部巖體結(jié)構(gòu)面為泥質(zhì)和鈣質(zhì)膠結(jié)，根據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330-2013）規(guī)定治理區(qū)邊坡巖體結(jié)構(gòu)面結(jié)合程度為一般—差，故巖石結(jié)構(gòu)面粘聚力值取120kPa，內(nèi)摩擦角取30°；巖體類型為Ⅲ或Ⅳ級(jí)，破壞后很嚴(yán)重，故邊坡安全等級(jí)為一級(jí)。

（1）邊坡整體穩(wěn)定性：治理區(qū)邊坡呈U 字型，邊坡長(zhǎng)分別約115m、220m，整體坡向東北，最大高差約50m，整體坡度約61°，局部近直立，巖層產(chǎn)狀160°∠70°，整體為逆向坡。坡面巖體整體較穩(wěn)定，發(fā)育兩組較明顯的節(jié)理裂隙，產(chǎn)狀110°∠45°、40°∠48°，巖體的穩(wěn)定性可能受節(jié)理、裂隙的影響，故采用根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知治理區(qū)邊坡整體穩(wěn)定，邊坡穩(wěn)定性類型為穩(wěn)定類型。

（2）BY4 隱患點(diǎn)穩(wěn)定性：BY4 隱患點(diǎn)位于坡高26m的邊坡，危巖倒懸于坡面，節(jié)理產(chǎn)狀分別為190°∠15°、160°∠70°，經(jīng)計(jì)算，沿交線方向坡頂面與邊坡面位于圓心兩側(cè)，邊坡倒懸，其穩(wěn)定性為穩(wěn)定。

綜上所述，治理區(qū)內(nèi)邊坡整體穩(wěn)定。但由于邊坡局部危巖體外傾、懸空，節(jié)理裂隙多被泥質(zhì)充填，且受植被根系擾動(dòng)較大，邊坡坡表巖體受雨水沖蝕卸荷形成碎裂狀小塊體，穩(wěn)定性相對(duì)較差，易發(fā)生失穩(wěn)破壞而形成坡面巖體的碎落，存在崩塌的可能性。

5 設(shè)計(jì)方案

（1）設(shè)計(jì)原則。

①安全原則[1]。堅(jiān)持以人為本，把消除地質(zhì)災(zāi)害隱患為首要任務(wù)。防災(zāi)減災(zāi)，保障山體自身及周邊人民的生命財(cái)產(chǎn)安全和穩(wěn)定，保護(hù)自然資源。

②技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的原則。依據(jù)山體現(xiàn)狀，結(jié)合自然條件、土地利用與環(huán)境整治要求，合理確定整治技術(shù)方法，堅(jiān)持因地制宜，量力而行，綜合治理。盡量采用區(qū)內(nèi)成熟的技術(shù)和方法。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新，逐步探索適合于該地區(qū)山體地質(zhì)環(huán)境治理的新技術(shù)、新工藝。

③立足長(zhǎng)遠(yuǎn)，綜合治理的原則。

（2）具體目標(biāo)。本次治理設(shè)計(jì)具體目標(biāo)是針對(duì)邊坡采用清坡、錨固等施工措施，加強(qiáng)邊坡自身穩(wěn)定性，消除邊坡存在的崩塌隱患點(diǎn)；設(shè)置截水溝，防止水土流失導(dǎo)致的滑坡、崩塌；設(shè)置警示牌，防止人員靠近，保障居民的生命及財(cái)產(chǎn)安全[2]。

（3）技術(shù)方法與工程內(nèi)容。結(jié)合治理區(qū)坡面現(xiàn)狀及場(chǎng)地現(xiàn)狀，針對(duì)本項(xiàng)目的坡面地質(zhì)災(zāi)害隱患特點(diǎn)及場(chǎng)地特點(diǎn)，通過邊坡防治方案比選，綜合考慮經(jīng)濟(jì)及技術(shù)可行性要求及本項(xiàng)目地質(zhì)災(zāi)害特征，為防止邊坡巖石長(zhǎng)期暴露風(fēng)化及雨水沖刷造成坡面失穩(wěn)，以點(diǎn)、區(qū)段為單位進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害治理。主要治理措施為采取清坡（清除危巖）、毛石混凝土嵌補(bǔ)護(hù)坡?lián)鯄?、攔石擋墻和植被緩沖、坡頂防護(hù)網(wǎng)、截水暗墻、警示牌等。

①BT1~BT2崩塌點(diǎn)：采取清坡、毛石混凝土嵌補(bǔ)護(hù)坡措施：清坡只要是采用人工方式對(duì)坡面進(jìn)行清坡，清除坡面浮石、危石（被節(jié)理、裂隙切割后易崩落的巖石）、松動(dòng)石塊及邊坡裂隙中的粘土，清除影響施工作業(yè)對(duì)固土護(hù)坡無作用力的雜草灌木，以及清除掉根系發(fā)達(dá)會(huì)導(dǎo)致巖石開裂的樹木，清坡的同時(shí)需對(duì)坡腳至房屋間的碎石等雜物進(jìn)行清雜；毛石混凝土嵌補(bǔ)護(hù)坡主要在坡面逐層澆筑混凝土、鋪設(shè)毛石護(hù)坡。砼的澆筑應(yīng)分層連續(xù)進(jìn)行，一般分層厚度為振搗器作用部分長(zhǎng)度的1.25倍，最大不超過50cm。澆灌時(shí)，應(yīng)先鋪一層10~15cm厚砼打底，再鋪上毛石，毛石插入混凝土約一半后，在灌筑注一層30cm的混凝土，填滿所有孔隙，振搗完全后，然后在普通混凝土上再投放一層毛石，繼續(xù)澆筑混凝土，逐層鋪設(shè)毛石、澆筑混凝土及振搗，直至達(dá)到擋土墻頂面，保持毛石頂部有不少于10cm厚的砼覆蓋層。墻頂部使用C20 混凝土克頂，克頂厚度不小于5cm，擋墻內(nèi)設(shè)置泄水孔，泄水孔的泄水口高出地面30cm，水平孔距3m，泄水管采用?75PPR塑料排水管，自墻內(nèi)向外傾斜布設(shè)，坡度5%，采用土工布包扎，然后擋墻內(nèi)側(cè)泄水管處設(shè)置碎（礫）石反濾包。

②BT2~BY3隱患點(diǎn)：主要是采用清坡、設(shè)置攔石擋墻及植被緩沖帶等措施。其中為了防止該區(qū)段坡頂危巖、碎石掉落造成人員傷亡和房屋破壞，在該區(qū)段邊坡坡腳外沿2m修建混凝土澆筑擋墻，采用C20混凝土澆筑，矩形斷面，墻體頂、底部均寬80cm，墻高150cm，基礎(chǔ)埋深50cm，地基承載力不小于100kPa。擋墻澆筑完成后，在擋墻內(nèi)種植喬木、藤本以對(duì)上部危巖、碎石起到緩沖作用。藤本的選擇及布置：藤本的選擇以爬山虎、紫藤蘿等為主，沿坡腳間距0.5m相間種植爬山虎及紫藤蘿，綠化邊坡面。喬木的選擇及布置：坡腳擋土墻內(nèi)0.5m、1.5m補(bǔ)植兩排櫸樹，呈梅花狀，采用挖穴種植，每排喬木株間距1m。栽植時(shí)先沿行距劃好行定位線，然后再沿行定位線按株距確定株定位點(diǎn)。在各株定位點(diǎn)挖穴種植。挖坑采用直徑0.6m，坑深0.5m 的規(guī)格開挖。樹苗要求胸徑不小于3cm，苗高不低于120cm，且冠型飽滿，無病蟲危害和機(jī)械損傷；栽植時(shí)做到根舒壓實(shí)，上面增一層松土成龜背形[3]。

③BY5隱患點(diǎn)：采取混凝土嵌補(bǔ)、錨釘加固對(duì)危巖體進(jìn)行加固。對(duì)BY5 危巖體節(jié)理裂隙灌注混凝土勾縫。為加強(qiáng)混凝土強(qiáng)度，在水平節(jié)理裂隙每間隔50cm嵌補(bǔ)一個(gè)錨釘，錨釘長(zhǎng)10cm。

④截水暗墻：為防止水土流失引發(fā)的滑坡、崩塌地質(zhì)災(zāi)害，在BT1~BY3 區(qū)段沿坡頂內(nèi)0.5m 設(shè)置截水暗墻，向北50m延伸至區(qū)外小路，經(jīng)道路改為矩形暗渠匯水至劉備泉。截水墻采用混凝土現(xiàn)澆，矩形斷面，砌筑截水暗墻原則上以基巖面為基礎(chǔ)，砌筑前需進(jìn)行坡面松散土層清理，在新鮮巖面砌筑0.5m 高、0.4m 寬截水墻（實(shí)際墻高以松散土層厚度為準(zhǔn)）。暗渠采用水泥板預(yù)制暗渠，寬0.5m，高0.4m，長(zhǎng)約23m。

⑤防護(hù)網(wǎng)：由于治理區(qū)邊坡臨近漢畫像石館，坡腳分布有民房，其內(nèi)常住居民為固定威脅對(duì)象，云龍山邊坡陡峭，游客為潛在威脅對(duì)象，為防止游客靠近山坡、坡面碎石掉落，以及防止人員、石塊從坡頂?shù)洌贐T1~BY3區(qū)段以截水暗墻為基礎(chǔ)設(shè)置防護(hù)網(wǎng)。防護(hù)網(wǎng)選用單片焊接網(wǎng)防護(hù)柵，網(wǎng)高1.2m，立柱間隔3m，孔：80mm×80mm，立柱使用直徑為10cm 的鋼管，鋼管厚度不小于1.5mm，邊框?yàn)?0mm×30mm 的方管，壁厚1.5mm，鋼管外進(jìn)行噴塑。

⑥安全警示牌：于BY5 隱患點(diǎn)和BT1~BY3 區(qū)段防護(hù)網(wǎng)上每間隔50m設(shè)置1塊安全警示牌，安全警示牌為永久設(shè)置，設(shè)置警示牌為4塊。

6 結(jié)論與建議

（1）本工程旨在全面貫徹落實(shí)國(guó)家倡導(dǎo)的“五位一體”發(fā)展理念，消除地質(zhì)災(zāi)害隱患，提高周圍居民生活環(huán)境質(zhì)量。主要施工工藝是清坡、毛石混凝土嵌補(bǔ)護(hù)坡?lián)鯄?、攔石擋墻和植被緩沖、坡頂防護(hù)網(wǎng)、截水暗墻、警示牌。

（2）項(xiàng)目區(qū)存在崩塌的危險(xiǎn)性，在日常施工時(shí)，施工單位應(yīng)采用信息化施工，注意及時(shí)清除危巖，同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，對(duì)層面及節(jié)理裂隙等構(gòu)造面的發(fā)育情況及時(shí)了解，各參加單位及時(shí)溝通，以便采取更加合理的加固措施予以解危。