龍臺村某邊坡危巖開發式處治及復綠工程方案研究

李常輝

（湖南省煤田地質局第六勘探隊，湘潭，411100）

1 概況

1.1 區域概況

危巖體位于長沙市岳麓區蓮花鎮龍臺村，地理坐標為：東經112°45′58″～112°46′25″，北緯28°07′54″～28°08′03″，標高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年關閉后未進行治理，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一條長約25米U字型和一條長約9米長條型的裂縫帶（見圖1）；山體上方現已出現一條長約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

邊坡南側為反向坡，巖體穩定相對較好，現場調查未發現崩塌地質災害體。邊坡北部為順向坡、高邊坡崩塌危巖體，穩定性差，危險性大，目前危巖體處于欠穩定狀態，隨著風化作用、巖體重力作用、暴雨及水動力綜合作用，巖體裂縫有加劇現象（見圖3），邊坡時有發生掉石塊現象，存在較大安全隱患。山體上方為灌木植被覆蓋，無建筑物及居民居住；周邊山體分布旱地，上山須從危巖體下方山路經過；距危巖體坡腳下游方向約155m遠坐落分布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產安全。

圖2 危巖體上方裂縫

圖3 邊坡巖體風化破碎，節理發育

1.3 地質環境條件

1.3.1 地形地貌

區內屬剝蝕構造陡坡高丘陵地貌類型，標高212m～78m。總體地勢西北高東南低，自然坡角15°～29°，多為第四系覆蓋，植被覆蓋率達80%以上。

1.3.2 地層巖性

區內出露的地層簡單，主要為板溪群漠濱組（Pt3）變質砂巖和第四系全新統（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、灰色變質砂巖，夾淺灰綠色砂質板巖，條帶狀板巖，厚4757米。

（2）第四系全新統（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 地質構造

區內沒有明顯的斷層構造，地層呈單斜產出，走向為北東至南西，傾向約180°，傾角10～21°，平均19°左右。

區內臨空面主要發育兩組裂縫：第一組可見延伸長約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。第二組產狀220°∠45°，可見延伸長度約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）。邊坡地質構造屬中等類型。

1.3.4 地震

區內地震動峰值加速度0.05g，地震動反應譜特征周期值為0.35s，地震基本烈度為Ⅵ度區，屬弱震區。

1.3.5 水文地質條件

區內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。

本區主要補給來源為大氣降水、周圍地形較高處匯水，通過區內沖溝，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，匯水量小；邊坡處于地下水位以上，開采對地下水無污染。故工作區水文地質條件復雜程度屬簡單類型。

1.3.6 工程地質條件

區內分布有兩類工程地質巖組，一是松散（軟）巖土工程地質巖組、二是較堅硬變質砂巖類工程地質巖組：

（1）松散（軟）巖土工程地質巖組

由第四系沖積層構成，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。主要分布于區內中部的沖溝，由黃色、灰色砂質粘土、砂礫等殘坡積物和松散堆積物組成，常具二元結構，厚0～3m（平均1米）。

（2）中等風化較堅硬變質砂巖工程地質巖組

由板溪群漠濱組淺紅色、灰色變質砂巖，夾淺灰綠色砂質板巖，條帶狀板巖類巖組構成。以石英砂巖為主，巖體較破碎、中等風化、節理裂隙發育，以產狀166°∠80°的裂隙最為發育。巖體結構致密較堅硬，抗壓、抗剪切性能較強，但地表風化層及節理裂隙發育密集地段，巖石結構松散，吸水性，透水性較強，綜合分析屬于中等風化、Ⅲ類巖體類型。

綜上，區內工程地質條件屬中等類型。

區內土石環境破壞影響較重，巖體崩塌地質災害發育。地質災害對地質環境破壞及對人居環境的影響較重。結合區域地貌、地質構造、水文地質、工程地質條件等分析，邊坡環境地質條件復雜程度屬中等類型。

2 治理措施

邊坡南邊為反向坡，巖體穩定相對較好，未發現崩塌、滑坡等地質災害體；北部為順向坡、高邊坡崩塌危巖體發育，穩定性差，危險性大。設計對礦山北部高邊坡危巖體及西側、南側高邊坡進行坡面整形（削坡）、修筑馬道及封邊墻復綠；對工業廣場、堆土區進行土地平整然后復綠；對區內排水溝進行疏通、修筑連通，在馬道內側修筑簡易排水溝，整形區外側邊緣及坡腳修筑截、排水溝；連通區內鄉村公路并硬化。

2.1 設計思路

復綠范圍包括原礦山用地范圍、礦業活動影響范圍和可能產生不良地質因素存在的范圍。治理目標為消除地質災害隱患，恢復自然景觀。地質災害治理手段主要為：

（1）坡面整形工程（危巖體削方）：通過人工、機械、爆破工程相結合清除坡面危巖體，消除地質災害隱患，為后期復綠提供場地條件。

（2）排水工程：修筑截、排水溝，疏通區內排水，防止沖刷等。包括區內主排水溝（連接下游已有排水溝及上游水源地排水）、整形坡腳至區內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邊緣）、封邊墻簡易排水溝（布置在馬道內側）。

（3）自然景觀恢復：堆土平整、綠化工程。其中堆土平整主要是將現場的堆土區推平至坡角15°以內。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較平緩的廣場地段，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到綠化目的。

（4）鄉村公路硬化：區內土路硬化，連通區內外鄉村水泥路。

（5）建立礦山治理工程監測系統，主要通過人工巡視，對施工前、施工中、施工后進行全過程監測。一方面保障施工安全進展，另一方面檢驗治理工程效果，確保工程保質保量達到恢復治理目標。

2.2 分項設計

2.2.1 坡面整形設計及治理穩定性評價

（1）坡面整形設計

對危巖體進行清除、對高邊坡進行放坡（原高邊坡中間未設有開挖平臺），整形成臺階坡角不大于60°的多級平臺（依據巖體工程性質——Ⅲ類中等風化巖體，設計平臺高度為不大于12m，坡角不大于60°，削坡治理后，巖體能夠達到穩定狀態[2]。兼顧最小削坡工作量的原則，平臺寬度設計9m、3m兩種規格相結合）邊坡，也利于邊坡復綠。故根據采坑邊坡的形態，針對區內采坑共設計3個坡面整形區（如下圖）。

圖4 高危邊坡處治及邊坡復綠工程平面布置圖

圖5 3-3′剖面布置示意圖

1號坡面整形區位于礦區邊坡北側（順層坡，山體穩定性較差），分別于標高+116m、+128m、+140m、+152m、+164m、+176m處修建馬道。其中+116m、+128m、+140m平臺馬道寬度9m；+152m、+164m、+176m平臺馬道寬度3m。各級平臺設計垂直高度為不大于12m、坡角不大于60°進行放坡。

3號坡面整形區位于礦區邊坡南側（山體穩定性較好），分別于標高+128m處修建馬道，平臺馬道寬度3m。平臺設計垂直高度為不大于30m、坡角不大于60°進行放坡。

坡面整形共計削方量約25.5萬m3。

（2）治理穩定性評價

現場調查，區內北側為順向坡裂縫發育，西側及南側暫未發現明顯裂縫，南側為反向坡；區內工程地質條件屬中等類型。依據有關規范，在工作區北側區域對危巖體實施整體清除，然后實施多級臺階降坡，臺階平臺高差不大于12m，坡角不大于60°，臺階平臺寬度分為3m及9m兩種，治理后巖體能夠達到穩定狀態。西側高邊坡實施多級臺階降坡，臺階平臺高差不大于12m，坡角不大于60°，臺階平臺寬度為3m，治理后巖體能夠達到穩定狀態。南側反向高邊坡實施臺階降坡，臺階平臺高差不大于30m，坡角不大于60°，臺階平臺寬度為3m，治理后巖體能夠達到穩定狀態。

2.2.2 封邊墻綠化工程

對開采邊坡進行整形（危巖體清除）后，北邊形成6級平臺、西邊形成5級平臺、南側形成1級平臺，平臺寬度分為3m和9m兩種，其中3m寬馬道平臺897.6m、9m寬馬道平臺531.6m。于平臺內側布設一道封邊墻，沿馬道通長布設，長約1429.1m。

封邊墻采用漿砌塊石結構，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布設一道伸縮縫，自墻頂做到基底，縫寬20mm，縫內采用瀝青麻筋或瀝青木板充填，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，孔內保護PVC管外包無紡土工布，孔距l0m，泄水孔后設置反濾層，反濾層采用砂卵礫石填充，反濾層上下部均用粘土封填。封邊墻內側設簡易排水溝，以利于排水，沿內側坡腳采用0.1m厚漿砌石，根據現場地形標高，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：輸入的數字中頻信號進行混頻，得到下變頻后的I、Q兩路信號，I、Q兩路信號分別進入抗混疊濾波器，得到的信號降采樣之后存儲到容量一定的本地RAM，RAM存滿之后開始讀取數據至相關支路進行短時相關操作，相關得到的數據存儲至相干RAM作復數FFT運算，輸出的結果P次相干累加，得到檢測量可表示為[14]：

封邊墻內側覆土綠化，覆土平均厚度0.3m，分層回填。按照當地生物生長習性種植較矮的灌木、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密度進行，樹木呈品子形排列，考慮到植物后期的成活率及養護的困難程度，本次擬對施工后養護期延長為一年。

圖6 封邊墻結構簡示意圖

2.2.3 修筑截、排水溝

區內主排水溝：在區內中央修筑一條長238.9m的主排水溝，連通區內上游排水及下游排水溝，排水溝采用C20砼現澆，截面尺寸0.7m×0.9m，厚0.15m。通過最大降雨量及區內匯水面積計算，最大流量為0.57m3/s，區內主排水溝截面積為0.63m2，尺寸合理。排水溝內側3m范圍內回填夯實，形成3%的外傾排水坡度。

馬道封邊墻內側簡易排水溝：總長1429.1m，沿內側坡腳采用0.1m厚漿砌石，然后砂漿抹面；通過計算，最大流量為0.005m3/s，簡易排水溝截面積為0.026m2，尺寸合理。根據現場地形標高，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）

坡面整形外側修筑截水溝、整形坡腳修筑坡腳排水溝：北側截水溝長442m、設三段跌水總長44m、坡腳排水溝長97.3m；南側截水溝長203.4m、設兩端跌水總長72m、坡腳排水溝長159.5m。截、排水溝采用C20砼現澆，截面尺寸0.5m×0.4m，厚0.15m。通過最大降雨量及對應區域匯水面積計算，最大流量為0.15m3/s，截、排水溝截面積為0.20m2，尺寸合理。溝槽走向原則上應依山就勢，具體位置可根現場情況適當調整，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%時設置跌水臺階，臺面坡度為2%-3%，本次設計跌水共5段，設計合理。

截水溝與排水溝匯水處設消能池5處。

整形坡腳消能池至區內主排水溝連接段設排水溝：北側長67m、南側長34m，采用C20砼現澆，截面尺寸0.6m×0.6m，厚0.15m。通過計算，最大流量為0.30m3/s，排水溝截面積為0.36m2，尺寸合理。溝槽走向原則上應依山就勢，具體位置可根現場情況適當調整，以有利于地表水排出，排水坡度不小于0.5。設計合理。

2.2.4 堆土區平整、覆土及植草綠化

在工業廣場坡面整形區上面覆一層20cm厚的土，對礦區廣場、堆土區、覆土區，進行土地平整后，按80kg/ha的量播撒草籽。在礦區廣場、堆土區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密度進行，呈品子形排列，采坑邊坡長度約565.7m。

2.2.5 鄉村公路硬化

區內有一條土路約121m，通往礦區外鄉村水泥路。在土路基礎上，進行平整，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、長約121m，連通礦區外鄉村水泥路。

2.2.6 監測工程

在施工期、工程竣工后設計工程監測工作：建立監測、預報數據庫信息系統，采用地面形變宏觀巡視監測措施，進行邊坡變形監測，分析其變形活動與內、外動力的關系，及時掌握施工中邊坡巖體變形發展規律，指導防治工程施工，檢驗其防治效果。

3 效益分析

該方案全面實施，將會產生較大的防災減災及社會效益、經濟效益、環境效益，一次投入，永久受益。

（1）對危巖體清方、高邊坡削方處理后，周邊居民及財產免遭威脅。體現了防災減災、以人為本的理念，防災減災效益顯著。

（2）延長鄉村公路，方便當地出行；周邊居民的生活環境、環境綠化得到改善，居民安居樂業；利于社會穩定與和諧。

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

（4）樹立了同類邊坡治理工程的信心、對治理工程方案探索。增加林地、建設用地、草地面積，開發綠色經濟，植樹育林，能產生長遠經濟效益。

（5）方案采用開發式處治地質危巖體，輔以復綠工程，顯著改善當地居民生活、經濟及環境條件，促進人與自然和諧發展；契合當下保護山水林田湖草兼顧經濟發展的主體思想，示范效益顯著。

4 結語

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合，既達到了消除地質災害隱患、防止水土流失、恢復和美化景觀的目的；又兼顧了環境效益、社會效益和經濟效益。保證了邊坡綜合環境治理工作的連續性、可操作性和效果性，契合經濟發展與環境保護、人與自然和諧發展模式。