广东紫金某中学地质灾害隐患点治理方案探析

广东省有色矿山地质灾害防治中心 郑钦灶

一、项目概况

（一）任务来源

2013年8月“尤特”台风特大暴雨期间，河源市紫金县龙窝镇第二中学后山多处边坡发生崩塌、滑坡，坡脚多处教学楼、宿舍楼受到影响，损失严重。

2018年12月，受原紫金县国土资源局委托，原设计单位完成该地质灾害隐患点的勘查及施工图设计工作。2019年3月，该隐患点开始施工。

2019年7月，为改善学生住宿环境，龙窝二中在教师宿舍楼①北侧新建一栋5层学生宿舍楼，其后山未进行边坡治理。2020年9月，受强降雨影响，该边坡局部发生崩落，崩塌威胁到坡脚学生新宿舍楼，为一个新增地质灾害隐患点。

2020年12月，龙窝二中第一期治理工程通过初步验收。为保障坡脚学校学生生命财产安全，消除该地质灾害隐患点，减少地质灾害对学校师生带来的安全隐患，紫金县自然资源局根据相关规定，对该处地质灾害隐患点启动治理工作程序，并委托我单位在原施工图设计的基础上，开展该地质灾害隐患点的施工图补充设计工作。

（二）工作范围

补充设计治理的范围是龙窝二中的科学楼—教学楼—教师宿舍楼①后山边坡段和新建学生宿舍楼后山边坡段已经出现滑坡、崩塌和变形的影响范围，平面上呈多边形。

（三）目标任务

根据《广东省地质灾害治理工程生态修复指引（试行）》（2020年6月）第一条基本规定，结合紫金县自然资源局及校方要求，对原第二期治理工程进行设计变更，对新增地质灾害隐患点进行补充设计，具体分为三个方面：

（1）第二期（科学楼—教学楼—教师宿舍楼①后山边坡段）原设计的治理措施为挂网喷砼，不符合《广东省地质灾害治理工程生态修复指引（试行）》的相关规定，现对原设计进行变更，治理措施由挂网喷砼更改为锚杆格构梁，格构梁内植草绿化。

（2）根据2020年12月新测量的地形图，发现第二期（科学楼—教学楼—教师宿舍楼①后山边坡段）施工现状与原设计方案存在偏差、西侧坡脚处有两处塌方、西侧跌水槽坡率过陡等问题，现对原设计进行变更，完善设计方案，统计变更的工程量。

（3）增加第二期（新建学生宿舍楼后山边坡段）新增地质灾害隐患点的设计。

该地质灾害隐患点的设计工作是在勘查成果和原施工图设计成果的基础上，本着安全可靠、保护环境、技术适用、经济合理、施工可行的原则，结合项目区地质环境条件和边坡稳定性计算结果，在尽量不干扰学校正常办学的前提下，进行防治工程设计，提出最合理的工程设计方案、施工的主要技术要求、设计工程量及其它要求，用于该治理项目的实施，从而确保治理后的边坡的稳定、安全。

二、地质环境条件

（一）气象水文

紫金县龙窝镇属亚热带季风气候，有明显的干湿季节。4～6月潮湿多雨，7～9月高温，常有大雨、暴雨、山体崩塌等自然灾害发生。年降雨量为1700～1900mm，年平均气温20.6℃，年平均相对湿度73%，年平均风速1.4m/s。

龙窝镇最大时降雨量为48mm（2013年8月16日），最大6小时降雨量211mm（2013年8月16日），最大24小时降雨量达489.5mm（2013年8月17日），最大72小时降雨量达652.5mm（2013年8月18日），为超100年一遇的强降雨过程。

龙窝镇水系发育，自然排泄比较通畅，属韩江水系。龙窝二中运动场南面约30m处有一宽约15m河涌，降雨时有明显坡面径流汇集至校园内排水沟。

（二）地形地貌

龙窝镇主要为低山丘陵地貌，形成一个以S242为轴线，两边高中间低的斜凹形地貌，从S242向两侧展开，地形依次为丘陵区、低山区，其地貌成因类型为构造侵蚀。

龙窝中学后山山顶标高246～269m，坡脚标高约230m，相对高差16～39m，自然山坡坡度35～45°，坡脚处人为放坡，形成坡度45°～70°的人工边坡，人为放坡对当地地形地貌改变大。

（三）工程地质条件

根据勘查资料，治理区岩土按成因类型可划分为：第四系坡残积土（Qel+dl）和燕山二期花岗闪长岩((γδ52(2))，自上而下将岩土特征分述如下：

1.坡残积层

粉质黏土：黄褐色，可塑～硬塑，稍湿，为花岗岩风化残坡而成，主要为黏性土组成，具有遇水易软化的特性，主要位于人工边坡顶部及山坡上，厚度0.80～6.00m。

2.基岩层

全风化花岗岩：黄褐色～褐黄色，风化剧烈，原岩结构基本被破坏，遇水易软化，主要位于人工边坡顶部及山坡上，厚度2.40～14.00m。

强风化花岗岩：黄褐色～褐黄色，呈半岩半土状，风化剧烈，原岩结构大部分被破坏，遇水易软化，主要位于人工边坡顶部及山坡上，厚度1.60～15.30m。

中风化花岗岩：灰色，岩芯破碎成块状，厚度1.00～2.20m。

（四）水文地质条件

根据勘查资料及现场调查分析，治理区地下水类型主要为基岩裂隙水，分布于后山山体中，坡面主要为花岗岩风化层，厚度大于10m，水位受降雨和地表水影响大，以潜水为主。

三、防治工程设计

（一）治理方案思路

（1）对原第二期治理工程进行设计变更，坡率按坡面现状坡率，锚杆直径、倾角、间距不变，治理措施由挂网喷砼更改为锚杆格构梁，格构梁内植草绿化，按稳定性计算相应调整锚杆长度，统计变更的工程量。

（2）根据2020年12月新测量的地形图，针对第二期（科学楼—教学楼—教师宿舍楼①后山边坡段）施工现状与原设计方案存在的偏差及其他问题，对原设计进行变更，完善设计方案，统计变更的工程量：

a、西侧坡脚I-I′段原设计有保留挡土墙，由于原挡墙离坡脚科学楼和教学楼距离过近，为增大现场施工作业空间，方便削坡土方运输，现设计拆除原挡墙，修整坡面留出施工作业空间，重新设计西侧坡脚I-I′段挡土墙；

b、西侧坡脚的两处塌方处边缘修坡时应圆弧过渡，后采用填充浆砌片石处理；

c、西侧跌水槽坡率过陡，可能会影响科学楼，现设计拆除已建跌水槽，减缓跌水槽坡度，重新修建跌水槽；

d、西侧坡面汇水流量较大，集中排到西侧跌水槽可能会影响科学楼，现在西侧坡面设计新增一段跌水槽分流。

（3）增加第二期（新建学生宿舍楼后山边坡段）新增地质灾害隐患点的设计，治理范围与原第二期治理范围相衔接，坡脚挡土墙与原设计挡土墙相连，平台及坡脚排水沟与已修筑好的跌水槽相连。

（二）治理方案选定

地质灾害隐患点边坡目前已经完成削坡，自然状况下处于稳定～基本稳定状态，但在极端天气条件下，存在发生灾害的可能，根据治理方案原则、治理方案思路，结合勘查设计成果及现场实际情况提出以下方案：

（1）科学楼—教学楼—教师宿舍楼①后山边坡

挡土墙+削坡+锚杆格构梁+截排水系统+绿化+监测

（2）新建学生宿舍楼后山边坡

挡土墙+削坡+锚杆格构梁+截排水系统+绿化+监测

（三）治理方案设计工况、参数

1.设计工况的确定

地质灾害隐患点的直接威胁对象为学校师生及学校教学生活实施，潜在威胁人数1000人，潜在经济损失850万元，根据《滑坡防治工程设计与施工技术规范》（DZ/T 0219-2006）中第5.1条规定，该边坡防治工程分级为一级。

设计工况确定为自重+地下水（工况Ⅱ），校核工况为自重+地下水+暴雨工况（工况Ⅲ）。根据《滑坡防治工程设计与施工技术规范》（DZ/T 0219-2006）中第5.4条规定，对于滑体防治工程，应采用抗滑安全系数进行设计，抗滑安全系数取值为设计工况1.30，校核工况为1.15。

本边坡位于抗震设防Ⅵ区，据《建筑抗震设计规范（2016版）》（GB50011-2010），计算时无需考虑地震的影响，因此，计算时不考虑地震荷载。

2.设计参数的确定

岩土层参数选取参照《广东省河源市紫金县龙窝镇第二中学后山地质灾害隐患点治理工程施工图设计》（广东省有色矿山地质灾害防治中心，2019年2月）。

（四）稳定性计算及稳定性评价

根据现场调查和勘查成果，采用圆弧滑动法计算其稳定性。目前边坡处于稳定～基本稳定状态，在采用以上措施治理后，按以上两种工况对代表性剖面：科学楼—教学楼—教师宿舍楼①后山边坡剖面、新建学生宿舍楼后山边坡剖面，用理正岩土计算软件进行边坡稳定性计算。在工况Ⅱ和Ⅲ下安全系数均大于设计安全系数，达到稳定状态。

（五）治理工程设计

1.坡面修整工程设计

对现有边坡进行分级削坡或削坡减载，清除边坡上浮土、树根及松散岩土体。在坡面修整过程中，不同坡率边坡间自然圆滑过渡。

2.截排水工程设计

① 科学楼—教学楼—教师宿舍楼①后山边坡段

在该段边坡坡顶设置一道截水沟，截水沟中部及两端连接四道跌水槽。截水沟形状为方形，采用钢筋混凝土修筑，尺寸：宽×深=0.5m×0.5m，壁厚0.1m。

在该段边坡平台及挡墙下方各设置一道排水沟，平台排水沟形状为梯形，采用钢筋混凝土修筑，与格构梁相连接，尺寸：顶宽0.6m，底宽0.3m，深0.4m，壁厚0.1m。挡墙下方排水沟形状为梯形，采用钢筋混凝土修筑，与挡墙相连接，尺寸：顶宽0.58m，底宽0.5m，深0.5m，壁厚0.15m。

在边坡坡脚设置一道排水沟，一端连接挡土墙，一端接入现场的排水系统，排水沟形状为方形，采用钢筋混凝土修筑，尺寸：顶宽0.6m，底宽0.6m，深0.6m，壁厚0.1m。

该段边坡两端、及中部设置四道跌水槽。跌水槽内设置跌水踏步，跌水槽宽0.5m，壁厚0.1m，采用钢筋混凝土修筑，坡度根据实际地形布置。

上述边坡跌水槽与坡脚挡墙连接处各设置消能池一座，尺寸为长×宽×深=0.8m×0.8m×0.8m， 池 壁 厚0.15m，采用钢筋混凝土修筑。

②新建学生宿舍楼后山边坡段补充设计

在边坡坡顶设置平台排水沟，平台排水沟一端连接跌水槽，一端连接沉砂池及排水沟，平台排水沟形状为梯形，采用钢筋混凝土修筑，尺寸：顶宽0.6m，底宽0.3m，深0.4m，壁厚0.1m。

在边坡坡脚设置一道排水沟，一端连接新设计挡土墙，一端接入现场的排水系统，排水沟形状为方形，采用钢筋混凝土修筑，尺寸：顶宽0.6m，底宽0.6m，深0.6m，壁厚0.1m。

挡土墙下方排水沟形状为梯形，采用钢筋混凝土修筑，一端连接原设计挡土墙，一端连接新修排水沟，尺寸：顶宽0.58m，底宽0.5m，深0.5m，壁厚0.15m。

边坡坡脚挡土墙与平台排水沟连接处设置沉砂池一座，尺寸为长×宽×深=0.8m×0.8m×0.8m， 池 壁 厚0.15m，采用钢筋混凝土修筑。

上述坡脚排水沟均通过地面排水沟接入已有排水沟。

3.挡土墙护坡工程设计

科学楼—教学楼—教师宿舍楼①边坡、新建学生宿舍楼后山边坡坡脚修建钢筋混凝土仰斜式挡墙，挡墙高1.5m，埋深1.0m，顶宽0.5m，基础底宽1.45m，浇筑C30混凝土。

在挡土墙墙体上按2.0m间距设置直径为110mm的泄水孔。

4.锚杆格构梁护坡工程设计

锚杆间距采用2.0×1.7m，锚杆杆体采用Φ28热轧钢筋，锚杆钻孔孔径不小于130mm，锚孔成孔入射角为20°，在锚杆外端预留0.35m与加强筋焊接。注浆采用42.5R普通硅酸盐水泥净浆，水灰比0.45，注浆压力0.3～0.5MPa。

格构梁钢筋为Φ22热轧钢筋，格构间距300mm×300mm，在锚杆与钢筋网间加Φ28加强筋。

5.坡面绿化防护工程设计

根据《广东省地质灾害治理工程生态修复指引（试行）》（2020年6月）附件：广东省地质灾害治理工程生态修复表中植被修复方法，三维植被网法和浆砌片石骨架植草法适用于坡面绿化，而三维植被网法相对浆砌片石骨架植草法技术成熟，操作简单，经济合理。综合考虑，本坡面绿化防护工程拟采用三维植被网法。

坡面格构梁间进行三维网植草，草种选择适宜本地生长且根系发达的，养护成活率不低于90%。原设计平台建绿化槽，绿化槽内栽种爬山虎，与坡面绿化措施三维网植草作用重复，现进行去除。

6.平台及坡脚混凝土硬化设计

平台采用C25混凝土硬化，厚度为100mm；坡脚采用C25混凝土硬化，厚度为150mm。

四、监测工程布设

（1）施工期间及工程结束后，须对边坡进行监测，整理监测信息、数据，对数据进行相关的分析。

（2）本次边坡位移监测重点是对危险段进行边坡的位移监测。监测点要求与坡体牢固连接，不因风、雨或人为影响移动。

（3）监测内容为边坡水平位移、竖向位移、周边裂缝观测、排水监测，具体参照《崩塌、滑坡、泥石流监测规范》（DZ/T0221-2006）中的相关要求进行。

（4）边坡水平位移和沉降位移监测控制值为坡高的0.25%且不大于40mm，或连续3天每天位移超过5mm；报警值为坡高的0.20%且不大于32mm，或连续3天每天位移超过2mm。

（5）监测频率：施工期间要求每7天监测一次，竣工后半年内要求每月测一次，竣工后半年到1年内2个月观测一次，竣工后1～2年每季度监测一次，暴雨或者出现异常情况时应加密。

五、结论及建议

本次仅对河源市紫金县龙窝镇第二中学的科学楼—教学楼—教师宿舍楼①后山边坡段和新建学生宿舍楼后山边坡段进行工程治理设计，结合勘查、原施工图设计、现场施工情况和相关文件要求，采用“挡土墙+削坡+锚杆格构梁+截排水系统+绿化+监测”治理方案。

本工程按使用年限50年设计，治理工程完工后应每年定期对截排水沟进行检查维护，汛期期间加强巡查，定期清除沟中杂物，对损坏部分进行维修。本边坡监测的同时，加强对周边坡段的长期、连续监测和群防群测工作。