楊全城，王慶兵，董玉龍，劉妍芬

(山東省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站，山東 濟(jì)南 250014)

濟(jì)南藥山崩塌地質(zhì)災(zāi)害治理方法初探

楊全城，王慶兵，董玉龍，劉妍芬

(山東省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站，山東 濟(jì)南 250014)

濟(jì)南地區(qū)的中基性巖體，大面積隱伏分布于濟(jì)南市北部地帶，零星出露為孤峰或丘陵，構(gòu)成濟(jì)南地區(qū)著名的“齊煙九點(diǎn)”地貌景觀。藥山為“齊煙九點(diǎn)”之一，地處濟(jì)南雜巖體的中西部，巖性主要為閃長巖、輝長巖等，塊狀結(jié)構(gòu)，節(jié)理裂隙發(fā)育，易球狀風(fēng)化形成臨空狀危巖體，構(gòu)成崩塌地質(zhì)災(zāi)害隱患。結(jié)合濟(jì)南藥山危巖體組合特征，進(jìn)行了穩(wěn)定性計(jì)算和分析，提出了不同的治理方案以及具體施工方法和施工順序，以期達(dá)到消除地質(zhì)災(zāi)害隱患的目的，切實(shí)保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全，為類似地區(qū)開展地質(zhì)災(zāi)害治理提供參考。

危巖體；崩塌地質(zhì)災(zāi)害；穩(wěn)定性分析；治理方案；濟(jì)南藥山

0 引言

濟(jì)南地區(qū)的中基性巖體，大面積分布于濟(jì)南市的北部，西到玉符河、東到王舍人莊、濟(jì)南鋼鐵廠一帶，北部已過黃河，南部與奧陶紀(jì)灰?guī)r接觸，總面積4648km2。其同位素年齡值多為200Ma左右，屬中生代印支期侵入巖[1]。巖體大部分為第四系所覆蓋，零星出露為孤峰或丘陵，構(gòu)成濟(jì)南地區(qū)著名的“齊煙九點(diǎn)”地貌景觀。

藥山為“齊煙九點(diǎn)”之一，地處濟(jì)南雜巖體的中西部，巖性主要為閃長巖、輝長巖等，塊狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖石多呈球狀風(fēng)化，有些已形成臨空狀危巖體，構(gòu)成崩塌地質(zhì)災(zāi)害隱患。

危巖體形態(tài)、規(guī)模各異， 有兩兩堆疊在一起的，也有數(shù)塊相互依靠在緩坡地帶的，也有一石獨(dú)立的。在地震及暴雨等影響下，危巖體可能產(chǎn)生移動(dòng)，對(duì)下方的村民與房屋等產(chǎn)生威脅。為此，當(dāng)?shù)卣蛧临Y源部門對(duì)藥山組織開展了崩塌地質(zhì)災(zāi)害勘查設(shè)計(jì)和治理工作，成效明顯①王慶兵、董玉龍、楊全城等，濟(jì)南市天橋區(qū)藥山危巖體地質(zhì)災(zāi)害治理設(shè)計(jì)方案，2010年。。

1 危巖體穩(wěn)定性分析

1.1穩(wěn)定性計(jì)算方法

經(jīng)現(xiàn)場勘查，治理區(qū)危巖體計(jì)算適用于傾倒、滑移式和膨脹式危巖體3種方法[2]。

1.1.1傾倒式危巖體穩(wěn)定性計(jì)算

傾倒式危巖體穩(wěn)定性計(jì)算時(shí)主要考慮自重、連續(xù)降雨裂隙被充水工況及地震工況，其穩(wěn)定性系數(shù)(K)計(jì)算可采用如下公式：

1.1.2滑移式危巖體穩(wěn)定性計(jì)算

滑移式危巖體穩(wěn)定性計(jì)算時(shí)主要考慮滑面的傾角、磨擦系數(shù)及抗剪強(qiáng)度等，其穩(wěn)定性計(jì)算公式可采用如下公式：

W—危巖體重量(kN)；α—坡角(°)；β—磨擦角(°)。

1.1.3膨脹式危巖體穩(wěn)定性分析公式選擇

膨脹式危巖體穩(wěn)定性分析公式主要采用公式進(jìn)行計(jì)算：

K=AR無/W

式中：W—上部巖體重量；A—上部巖體的底面積；R無—下部軟巖在天然狀態(tài)下(雨季為飽水的)的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度。

1.2穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果分析

經(jīng)計(jì)算，治理區(qū)內(nèi)危巖體穩(wěn)定系數(shù)在0.78～1.03之間，判定為穩(wěn)定性差。其中，穩(wěn)定系數(shù)為0.78的危巖體穩(wěn)定性最差，長約4.2～4.5m，寬約3.5～3.7m，厚約1.2～2.0m，體積約為35～40m3，重約100t，前緣三面臨空，坡度起伏不平，底部坡度約25°～30°，坡面上緩下陡，頂?shù)赘卟罴s為90m。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，該危巖體下部巖石的支撐為閃長巖，但經(jīng)長期風(fēng)化剝蝕，危巖體出現(xiàn)多條風(fēng)化裂隙，危巖體下部僅剩幾個(gè)獨(dú)立支撐點(diǎn)與母巖相連接，且前緣已出現(xiàn)風(fēng)化裂隙并出現(xiàn)掉塊現(xiàn)象，易引發(fā)崩塌地質(zhì)災(zāi)害[3-4]。

2 治理目標(biāo)與原則

2.1治理目標(biāo)

通過采取工程措施，消除崩塌地質(zhì)災(zāi)害對(duì)山下居民生命財(cái)產(chǎn)安全的威脅，為當(dāng)?shù)靥峁┮粋€(gè)安全、和諧的休閑場所。

2.2治理原則[5]

(1)安全性原則：首先要確保通過采取工程措施消除危巖體威脅，保證人民生命財(cái)產(chǎn)安全；其次要保證施工安全，采取合適的施工防護(hù)措施，確保施工安全及施工人員安全。

(2)環(huán)境協(xié)調(diào)性原則：所采取工程措施要注意既不破壞周邊自然環(huán)境，又要保持環(huán)境的整體協(xié)調(diào)一致。

(3)實(shí)事求是原則：結(jié)合實(shí)際，堅(jiān)持因地制宜、注重實(shí)效的原則，選取切實(shí)可行的施工措施，確保所采取措施具有實(shí)際的可操作性，能夠順利實(shí)施。

(4)經(jīng)濟(jì)合理原則：對(duì)備選方案優(yōu)中選優(yōu)，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行合理優(yōu)化，既要消除災(zāi)害隱患，有要確保經(jīng)濟(jì)合理。

(5)社會(huì)安定原則：施工期間采取必要的宣傳措施告知當(dāng)?shù)孛癖姡⒉扇∫欢ǖ陌踩雷o(hù)措施，保證人民生命財(cái)產(chǎn)安全。

3 治理方案

3.1危巖體清除治理方案

對(duì)于體積大、重量大、風(fēng)化嚴(yán)重、邊坡較陡、局部破碎的危巖體，根據(jù)工程地質(zhì)條件、周圍生態(tài)環(huán)境、相關(guān)技術(shù)規(guī)范以及類比工程經(jīng)驗(yàn)，為了消除災(zāi)害危險(xiǎn)，可采用人工直接清除方案。如，對(duì)于疊堆在一起的2塊危巖體，據(jù)其堆放情況，可采用液壓擴(kuò)沖的方法，使危巖體脫離，進(jìn)行清除(圖1)。

圖1 危巖體人工清除方案示意圖

3.1.1施工方法與施工順序

①在2塊危巖體下部空隙處兩端向中間鋪設(shè)枕木，枕木高度控制在0.5m之上，鋪設(shè)的枕木與危巖體之間應(yīng)緊密聯(lián)系，左右兩塊枕木之間的距離控制在0.5m之內(nèi)。同時(shí)在枕木與巖體之間的空隙內(nèi)充填小的鋼筋或木材等，確保無空隙存在。

②在中間2塊枕木之間放置超高壓電動(dòng)分離式千斤頂，采用鋼板進(jìn)行固定，聯(lián)結(jié)輸油管線。

③進(jìn)行加電加壓，在進(jìn)行加壓時(shí)，應(yīng)緩慢進(jìn)行，確保兩端受力均勻，等待巖石擠滑過程中隨時(shí)觀察滑動(dòng)進(jìn)程并作好記錄，以便進(jìn)一步調(diào)整施工參數(shù)。

④危巖體清除后，采用M25砂漿對(duì)巖體及周圍裂隙進(jìn)行全充填灌注，對(duì)巖石進(jìn)行粘結(jié)加固，將巖石連接成整體。

⑤對(duì)清除的危巖體碎塊進(jìn)行清運(yùn)。

3.1.2施工技術(shù)要求

①千斤頂噸位控制在300t之上，行程控制在0.2m之上。

②輸油管線在危巖體后方20m以外區(qū)域。

③在工作過程及時(shí)進(jìn)行觀察巖石變化情況。

3.1.3施工安全防護(hù)要求

①清除前，對(duì)危巖體受威脅的居民進(jìn)行完全撤離；在主要路口設(shè)立警示標(biāo)志。

②為減少危巖體清除后滾落的彈跳力，在危巖體下方的最低處，采用稻草、高大樹杈等鋪設(shè)多層墊層。

③在居民區(qū)與山坡之間，沿危巖體可能運(yùn)動(dòng)方向，修建土質(zhì)擋土墻，截面呈梯形，長約50m，上部寬約3m，底寬約5m，高約2m，機(jī)械碾壓。擋土墻共修建三道，分別位于距村莊15m，50m，100m處。

④為降低和減少危巖體清除后在下方平臺(tái)上產(chǎn)生的彈跳力和速度，在危巖體下方第一個(gè)平臺(tái)上，緊靠其根部鋪厚度1m，寬度2～3m，長5m的草包團(tuán)帶，緩沖落石，使其按照設(shè)計(jì)的軌跡運(yùn)動(dòng)。

3.2危巖體加固方案

對(duì)危巖體進(jìn)行加固處理，首先要消除危巖體的安全隱患，其次加固措施應(yīng)因地制宜，做到“景治結(jié)合”，與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)。

3.2.1高陡邊坡危巖體加固

藥山閃長巖體直接裸露，邊坡坡度較陡，風(fēng)化較重，局部破碎嚴(yán)重。根據(jù)該工程地質(zhì)條件、考慮周邊環(huán)境、技術(shù)規(guī)范以及類比工程經(jīng)驗(yàn)，為了加固坡頂危巖，消除巖體崩塌隱患，可采用非預(yù)應(yīng)力錨桿、預(yù)應(yīng)力錨桿及擋土墻工程進(jìn)行加固[6](圖2)。

圖2 高陡邊坡危巖體加固方案示意圖

施工方法和施工順序如下： ①采用空壓機(jī)對(duì)危巖體下方平臺(tái)及四周雜物進(jìn)行清理，確保平臺(tái)及四周無散落雜物堆存。 ②在危巖體四周設(shè)置模板，從危巖體底部及四周充填C30混凝土漿，固結(jié)，增加危巖體與基巖的接觸面積，從而增加抗滑力，降低下滑力，高度控制在0.5～1m。 ③為便于施工，根據(jù)危巖體周圍地形，采用建筑架管搭建門字架施工平臺(tái)，門字架兩側(cè)立挺及橫梁均采用架管，為保證門字架穩(wěn)定性，立挺架管間距約1m×1m，截面不小于16m2，橫梁寬度不小于3m，頂部墊板采用木板，墊板直接與橫梁架管聯(lián)結(jié)在一起，保證墊板穩(wěn)定性。搭建時(shí)，施工平臺(tái)與危巖體間隔一定的距離，確保施工便利及施工安全。 ④采用50t導(dǎo)鏈鏈條，現(xiàn)場編制成網(wǎng)狀，對(duì)危巖體進(jìn)行包裹，網(wǎng)距100cm×100cm，采用“U”形卡進(jìn)行連接。包裹時(shí)，鏈條網(wǎng)不得緊繃。 ⑤選擇在危巖體后部完整巖石，施工抗滑錨桿，共施工2組鉆孔，危巖體兩側(cè)各設(shè)一組。每組設(shè)2排鉆孔，排距控制在1.5m左右，孔距控制在0.5m，共施工10個(gè)鉆孔。鉆孔直徑130mm，深度要深入完整基巖2m。成孔后首先用高壓風(fēng)清孔，將孔底殘?jiān)懦隹淄?，然后按順序放?0A工字鋼，并用水泥砂漿灌注。 ⑥在10A工字鋼上進(jìn)行鉆孔，孔徑控制在45mm，孔數(shù)為4排，確保2排孔距相等。將下部滑錨桿與上部10A工字鋼進(jìn)行焊結(jié)，在工字鋼2孔之間插入Φ45mm圓鋼，并焊結(jié)。 ⑦采50t三組(6條)導(dǎo)鏈鏈條，分別從危巖體下部左右兩側(cè)向上與鏈條網(wǎng)分別連結(jié)，掛鉤與圓鋼相連。采用50t一組(2條)導(dǎo)鏈鏈條，分別從上部危巖體中部左右兩側(cè)向上與鏈條網(wǎng)分別連接，掛鉤與圓鋼相連。對(duì)導(dǎo)鏈進(jìn)行拉緊，但不得緊繃。施工完全結(jié)束后拆除。

3.2.2緩坡地帶危巖體加固

根據(jù)危巖體的危害現(xiàn)狀，結(jié)合巖土體工程地質(zhì)性質(zhì)，參考現(xiàn)有的規(guī)范及治理經(jīng)驗(yàn)，可采用“下部修建擋墻，上部進(jìn)行充填處理”的加固處理的方法，消除危巖體災(zāi)害隱患(圖3)。

圖3 緩坡地帶危巖體加固施工示意圖

采用C30鋼筋混凝土擋墻，基礎(chǔ)形式采用矩形基礎(chǔ)，墻體采用不規(guī)則墻體，直角面為迎石面，底寬2m，頂寬2m，墻高1.5m。主筋采用Φ25@150～300二級(jí)鋼筋，分布筋采用Φ25@150二級(jí)鋼筋。

具體施工方法與施工順序如下： ①對(duì)危巖體下方平臺(tái)及四周雜物及失穩(wěn)危石進(jìn)行清理，確保平臺(tái)及四周無散落雜物堆存，同時(shí)，清除下部危巖體裂隙中的樹木及雜草。 ②采用空壓機(jī)對(duì)裂隙內(nèi)的雜物清除，在危巖體四周設(shè)置模板，從危巖體底部及四周充填混凝土漿，進(jìn)行固結(jié)，以增加危巖體與基巖的接觸面積，增加抗滑力，降低下滑力。 ③在危巖體下部平臺(tái)及兩側(cè)，施工鉆孔，成孔后灌注水泥砂漿，再插入鋼筋。兩側(cè)擋墻施工時(shí)可根據(jù)地形情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。 ④編制鋼筋網(wǎng)，并進(jìn)行連接，混凝土澆注。 ⑤對(duì)擋土墻外側(cè)進(jìn)行裝飾，確保擋土墻形狀和顏色與周圍山體協(xié)調(diào)一致。

3.2.3單體危巖體加固

根據(jù)危巖體所處的地理位置及體積，可采用人工支擋加固方法治理(圖4)。

圖4 單體危巖體加固方案示意圖

①墻體采用C30鋼筋混凝土擋墻，基礎(chǔ)形式采用矩形基礎(chǔ)，墻體采用不規(guī)則三角形墻體，斜角面為迎石面，底寬1m，墻高1～1.5m。主筋采用Φ25@150～300二級(jí)鋼筋，分布筋采用Φ25@150二級(jí)鋼筋。

②基礎(chǔ)抗滑錨釘： 采用成孔灌漿插筋方式，成孔直徑Φ50mm，深度不小于1.0m，成孔后灌注水泥漿，再插入Φ25二級(jí)鋼筋。

4 結(jié)論

崩塌地質(zhì)災(zāi)害嚴(yán)重威脅著人民生命財(cái)產(chǎn)安全，制約了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)建設(shè)和發(fā)展。開展崩塌地質(zhì)災(zāi)害治理，減少不必要的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失，是造福一方的民生工程。崩塌地質(zhì)災(zāi)害治理是一項(xiàng)復(fù)雜的工程，需根據(jù)場地地形地貌條件、地層構(gòu)造條件、工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件、周圍人文環(huán)境等，因地制宜綜合采取多種治理措施才能達(dá)到治理的目的[7]。藥山危巖體自2010年治理以來，消除了崩塌隱患，保障了周圍居民和游客的生命財(cái)產(chǎn)安全。

[1] 段秀銘,王慶兵,趙玉喜.濟(jì)南華山地質(zhì)公園地質(zhì)遺跡特征與開發(fā)保護(hù)研究[J].山東國土資源,2007,23(11):13-16.

[2] 陳洪凱,王蓉.三峽庫區(qū)危巖體錨固計(jì)算方法及應(yīng)用[J].中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào),2002,13(4):59-61.

[3] 易振華.震裂斜坡軟巖崩塌成因機(jī)制與穩(wěn)定性評(píng)價(jià)[J].巖土工程技術(shù),2012，(5):247-251.

[4] 趙允輝.危巖崩塌地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查評(píng)價(jià)與防治[J].中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào),2004,15(Z1):33-38.

[5] 呂曉亮,趙秀芳,王秀鳳.蒙陰縣歷史遺留采煤塌陷區(qū)現(xiàn)狀及防治建議[J].山東國土資源, 2015,31(11):30-32.

[6] 王冰,何真毅.預(yù)應(yīng)力錨索在垮巖山危巖治理工程的應(yīng)用[J].地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù),2005,16(4):429-432.

[7] 尹明泉,王治良,王建收.青島市嶗山風(fēng)景區(qū)崩塌地質(zhì)災(zāi)害治理方法探討——以大平嵐崩塌人造景觀石治理為例[J].山東國土資源,2010，26(10):35-39.

The Control Methods of Collapse Geologic Hazard in Yaoshan Area of Jinan City

YANG Quancheng, WANG Qingbing,DONG Yulong,LIU Yanfen

(Shandong Monitoring Center of Geological Environment,Shandong Jinan 250014,China)

Mafic rocks hidden located in north area of Jinan City, which scattered outcrops of buttes and hills, and forms famous landscapes as "Qi yan Jiu dian". Yaoshan mountain is located in mid-west, and mainly consist of diorite and gabbro. It is blocky structure, developed joint fissures, and likely ball-shaped weathering in air-like rock which will be constituting a geological disasters of collapse hazards. Combining with combined features of the Jinan Yaoshan risk rock, this article puts forward different treatment methods to control collapse geologic hazards in order to protect people's life and property safety, provide a reference of geological hazard control for similar areas as well.

Dangerous rock body; collapse geologic hazards; stability analysis; treatment schemes; Jinan Yaoshan

2016-10-18；

2016-12-23；編輯：陶衛(wèi)衛(wèi)

楊全城(1965—)，男，山東濟(jì)南人，助理工程師，主要從事水文地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)勘查研究工作；E-mail:ycm_12@sina.com

P642.21

B

楊全城，王慶兵，董玉龍，等.濟(jì)南藥山崩塌地質(zhì)災(zāi)害治理方法初探[J].山東國土資源，2017,33(2)：43-46.YANG Quancheng, WANG Qingbing,DONG Yulong,etc. The Control Methods of Collapse Geologic Hazard in Yaoshan Area of Jinan City[J].Shandong Land and Resources, 2017,33(2)：43-46.