城市風景區地質災害治理中的生態設計理念

郭紅東 ，鄭 偉 ，暢才源

（1.甘肅省地礦局第二地質礦產勘查院，甘肅 蘭州 730020；2.甘肅水文地質工程地質勘察院，甘肅 蘭州730020）

城市風景名勝區是一個城市的標志，往往融自然景觀、人文景觀及歷史文化于一體，是市民日常休閑的場所。但多數風景區依山或依溝而建，遭受地質災害危害的現象十分頻發，造成了很大的人員傷亡及財產損失[1]，對游客的心理形成了恐慌。在以往對景區地質災害的治理工程中，使用了大量的混凝土等硬性工程，由于其觀賞性差，后期無法綠化等因素，雖然達到了消除災害的目的，但往往被后人詬病，如蘭州市五泉山公園內五泉礫巖危巖體體治理時采用了掛網噴砼方式，使五泉瀑布及高達幾十米的天然礫巖景觀消失，代之以灰黑色混凝土面墻，使過往游客視覺感十分壓抑。蘭州市金城關景區是著名的旅游景點，為文化、商業交匯的黃金地段，是蘭州市的城市名片，一直受到廣大游客的青睞，特別是盛夏，更是游人如織。景區依白塔山而建，受自然條件的限制，在發展的過程中，產生了大量的地質災害，馬家石溝高陡邊坡是其中的一處，位于蘭州碑林公園與白塔山公園兩大景觀之間，為金城關游覽觀光區的重要組成部分，其特殊的地理位置在景區建設中具有不可替代的作用。為消除地質災害隱患，同時改善景區環境，在后期的地質災害治理設計中，引入了生態環保理念，達到了預期的效果。

1 邊坡區基本概況

邊坡發育于馬家石溝溝道兩側，總體方向NW40o，坡寬約160m，坡度約45°-60°，坡高10-30m。出露地層主要為前寒武系片麻巖()，上部披覆了薄層坡積黃土狀粉土(Q4dl)。片麻巖因溝谷下切而露頭較多，巖體中節理裂隙發育，總體上左（東）側邊坡巖層產狀 N65°～70° W/NE40°～50°,右（西）側邊坡巖層產狀為 N50°～60° E/NW25°～40°, 兩側山坡組成巖體的產狀差異，據分析為形成此溝的原因之一。上覆粉土存在局部坍塌及掉塊，一般厚度為5m,如圖1所示。

圖1 治理前蘭州市金城關風景區馬家石溝溝口地貌

該溝在區域構造上處于金城關斷裂帶上，斷裂構造是基巖破碎的主要原因。斷層總體呈N50°～60°W方向展布，西白沙井驛，向東經安寧堡、十里店到金城關。推測其出蘭州市區后繼續向東沿青白石、桑園峽延伸，長度>39km。白塔山段和五一山段主要發育于前寒武系變質巖與新近系砂泥巖或下更新統半膠結礫石層之間，性質為高角度逆斷層(局部正斷)[3]。

邊坡區域發育有基巖裂隙水，主要由大氣降水及景區綠化灌溉時少量地表水沿巖土體孔隙、節理裂隙下滲補給地下水，水位標高及涌水量隨季節性及景區綠化灌溉時間而變化[4]。由于地表水沿巖土體孔隙、節理裂隙下滲，在坡體內可形成暫時性孔隙水或裂隙水，邊坡表面并無滲水。

2 邊坡穩定性分析

對馬家石溝兩側邊坡的穩定性，采用工程地質類比法、裂面配套綜合圖解法和極限平衡計算法等三種主要手段進行了分析。工程地質類比法主要通過不穩定斜坡附近的自然穩定斜坡進行類比，用以指導不穩定斜坡防治工程設計及參數選取[5]；裂面配套綜合圖解法結合滑坡巖體地質力學方法確定斜坡變形破壞模式[6]；極限平衡計算法定量確定不穩定斜坡穩定性及推力大小。

邊坡的變形與破壞主要發生在整個山體的外側順溝向臨空面附近，在坡面上產生了危巖落石，局部剝落和脫落，屬于坡面破壞的性質。整個坡體無明顯的陷落、錯臺，未發現地裂縫，坡上建筑物也未發現有變形的形跡，斜坡出露巖性為片麻巖，發育有 N15°E／NW75°、N30°E／NW50°、N45°E／NW80°、N50°E／NW37°、N75°E／SE40°裂面與層面的相互交割，將巖體切割為碎塊狀，在風化作用下呈碎塊石土狀，其綜合強度、破碎程度、結構面與構造面的組合以及與臨空面的關系等共同控制邊坡的穩定性。邊坡由上而下一定厚度內的巖體已經松弛，在坡體結構上，外側巖土較內部相對松軟，在雨季期，外部一定范圍內巖土較內部潮濕[7]，在陡傾裂面的控制下，一定厚度內的松散巖土層可產生整體變形。外側風化破碎較嚴重的片麻巖可因地震而進一步松弛變形，在雨期含水量增大而綜合強度降低，不能支撐既有的坡率而發生坍塌變形[8]，如圖2所示。

圖2 馬家石溝治理工程平面布置圖

3 治理工程方案

根據邊坡工程地質條件，針對邊坡的變形破壞模式，加固工程的設計方案如圖2所示。

1）深部變形加固：對存在傾向臨空結構面、構造面及可能產生滑動變形的斜坡，設計中貫徹“建綠色斜坡，走環保之路”、“技術先進、經濟美觀”、“融入藝術及美學思想，使斜坡線性流暢”的設計理念，在本設計中，主要采用錨桿及預應力錨索框架加固體系。

2）坡腳應力集中加固：為有效消除坡腳應力集中問題，結合斜坡下部為破碎片麻巖的實際情況，在設計中，在邊坡坡腳修建了一道高1.4m的擋墻，在墻上進行裝飾，為景觀設計構建一平臺。

3）局部塊體變形加固：邊坡主要為危巖體病害，產生局部掉塊與大塊的坍塌變形，由于坡體節理裂隙發育，再加上片麻巖的整體結合強度不高，采用了預應力錨桿主動受力結構加固以防邊坡巖體松動和裂隙繼續發展，同時為防止坡面落石掉塊以保證游人的安全，坡面采用SNS柔性網防護，不破壞坡體的景觀效果。

4）淺表層變形防護：為控制邊坡片麻巖地層的風化速率，同時防止雨水沖刷表層坡面，采用錨桿框架加固坡面，在框架格內采用三維網植草綠化。

4 生態設計理念

本次治理工程中，充分考慮景區因素，將綠色生態貫穿于設計的全過程。主要有：①為保持基巖山體的原始地層及地貌景觀，對高陡山體采用深層加固后，在坡面采用了SNS柔性網防護，并對防護網顏色提出了與基巖顏色相統一的要求，使防護工程與原始地層緊密地結合在一起，SNS柔性網以高強度鋼絲繩作為主要構件，可以覆蓋或包裹在所需要的防護的斜坡或巖體上，具有防護靈活、易鋪展、適應任何坡面地形的特點；②因預應力錨索為主動受力系統，需要張拉鎖定，因此，在工程完工后需要額外增加錨頭用以封閉，在以往景區實施后，凸起的錨頭破壞了景區的協調性，針對預應力錨索錨頭的突兀性特點，本次設計采取了內置式錨頭，如圖3所示，很好地解決了這一問題，但給后續施工造成了一定的難度；③結合蘭州市植被生長特點，選擇了三維網綠化措施，噴播于大面積的錨桿（索）框架格內，使整個治理工程與景區環境協調統一，如圖4所示。

圖3 內置式錨頭結構圖

圖4 SNS柔性防護網與自然景觀統一協調

5 結論

1）城市風景區的地質災害治理工程需要充分考慮生態設計理念，通過調整防護工程結構，結合先進的綠化、美化手段，可以達到治理工程與景區渾然天成的效果，如圖5所示。

圖5 治理后的馬家石溝邊坡景觀

2）蘭州市金城關景區馬家石溝治理工程已竣工10年，消除了地質災害隱患，坡面經過SNS柔性防護網加固及三維網植草綠化，溝口環境與整個景區渾然天成，已成為景區不可或缺的一部分，每年都有大量游客在此納涼、休閑,治理效果得到了建設方及社會各界的認可。

3）在景區設置預應力錨索后，通過改進加固措施，采用內置式錨頭，10年來未發現預應力錨索有較大的預應力損失，取得了良好的治理效果，在景區地質災害治理中具有借鑒意義。