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城市风景区生态设计理念研究

摘要:城市风景名胜区的地质灾害防治,既要保证防治工程安全经济,又需与景区环境相协调。以兰州市金城关景区马家石沟两侧边坡为例,根据边坡发育特征及稳定性分析,结合景区生态需要,采用了预应力锚索框架+SNS柔性防护网+三维网植草绿化的防护措施,对影响美观的预应力锚索外锚头采用了内置式处理。通过治理,使原来满目疮痍的城市补丁,变成了风景秀丽的游人休闲区,既稳定了坡体上变形的危岩体,又为景区增色,为城市景区地质灾害治理工程提供了可借鉴的生态设计理念。

关键词:城市风景区;地质灾害防治;生态设计理念

城市风景名胜区是一个城市的标志,往往融自然景观、人文景观及历史文化于一体,是市民日常休闲的场所。但多数风景区依山或依沟而建,遭受地质灾害危害的现象十分频发,造成了很大的人员伤亡及财产损失[1],对游客的心理形成了恐慌。在以往对景区地质灾害的治理工程中,使用了大量的混凝土等硬性工程,由于其观赏性差,后期无法绿化等因素,虽然达到了消除灾害的目的,但往往被后人诟病,如兰州市五泉山公园内五泉砾岩危岩体体治理时采用了挂网喷砼方式,使五泉瀑布及高达几十米的天然砾岩景观消失,代之以灰黑色混凝土面墙,使过往游客视觉感十分压抑。兰州市金城关景区是著名的旅游景点,为文化、商业交汇的黄金地段,是兰州市的城市名片,一直受到广大游客的青睐,特别是盛夏,更是游人如织。景区依白塔山而建,受自然条件的限制,在发展的过程中,产生了大量的地质灾害,马家石沟高陡边坡是其中的一处,位于兰州碑林公园与白塔山公园两大景观之间,为金城关游览观光区的重要组成部分,其特殊的地理位置在景区建设中具有不可替代的作用。为消除地质灾害隐患,同时改善景区环境,在后期的地质灾害治理设计中,引入了生态环保理念,达到了预期的效果。

1边坡区基本概况

边坡发育于马家石沟沟道两侧,总体方向NW40o,坡宽约160m,坡度约45°-60°,坡高10-30m。出露地层主要为前寒武系片麻岩(),上部披覆了薄层坡积黄土状粉土(Q4dl)。片麻岩因沟谷下切而露头较多,岩体中节理裂隙发育,总体上左(东)侧边坡岩层产状N65°~70°W/NE40°~50°,右(西)侧边坡岩层产状为N50°~60°E/NW25°~40°,两侧山坡组成岩体的产状差异,据分析为形成此沟的原因之一。上覆粉土存在局部坍塌及掉块,一般厚度为5m,如图1所示。该沟在区域构造上处于金城关断裂带上,断裂构造是基岩破碎的主要原因。断层总体呈N50°~60°W方向展布,西白沙井驿,向东经安宁堡、十里店到金城关。推测其出兰州市区后继续向东沿青白石、桑园峡延伸,长度>39km。白塔山段和五一山段主要发育于前寒武系变质岩与新近系砂泥岩或下更新统半胶结砾石层之间,性质为高角度逆断层(局部正断)[3]。边坡区域发育有基岩裂隙水,主要由大气降水及景区绿化灌溉时少量地表水沿岩土体孔隙、节理裂隙下渗补给地下水,水位标高及涌水量随季节性及景区绿化灌溉时间而变化[4]。由于地表水沿岩土体孔隙、节理裂隙下渗,在坡体内可形成暂时性孔隙水或裂隙水,边坡表面并无渗水。

2边坡稳定性分析

对马家石沟两侧边坡的稳定性,采用工程地质类比法、裂面配套综合图解法和极限平衡计算法等三种主要手段进行了分析。工程地质类比法主要通过不稳定斜坡附近的自然稳定斜坡进行类比,用以指导不稳定斜坡防治工程设计及参数选取[5];裂面配套综合图解法结合滑坡岩体地质力学方法确定斜坡变形破坏模式[6];极限平衡计算法定量确定不稳定斜坡稳定性及推力大小。边坡的变形与破坏主要发生在整个山体的外侧顺沟向临空面附近,在坡面上产生了危岩落石,局部剥落和脱落,属于坡面破坏的性质。整个坡体无明显的陷落、错台,未发现地裂缝,坡上建筑物也未发现有变形的形迹,斜坡出露岩性为片麻岩,发育有N15°E/NW75°、N30°E/NW50°、N45°E/NW80°、N50°E/NW37°、N75°E/SE40°裂面与层面的相互交割,将岩体切割为碎块状,在风化作用下呈碎块石土状,其综合强度、破碎程度、结构面与构造面的组合以及与临空面的关系等共同控制边坡的稳定性。边坡由上而下一定厚度内的岩体已经松弛,在坡体结构上,外侧岩土较内部相对松软,在雨季期,外部一定范围内岩土较内部潮湿[7],在陡倾裂面的控制下,一定厚度内的松散岩土层可产生整体变形。外侧风化破碎较严重的片麻岩可因地震而进一步松弛变形,在雨期含水量增大而综合强度降低,不能支撑既有的坡率而发生坍塌变形[8],如图2所示。

3治理工程方案

根据边坡工程地质条件,针对边坡的变形破坏模式,加固工程的设计方案如图2所示。1)深部变形加固:对存在倾向临空结构面、构造面及可能产生滑动变形的斜坡,设计中贯彻“建绿色斜坡,走环保之路”、“技术先进、经济美观”、“融入艺术及美学思想,使斜坡线性流畅”的设计理念,在本设计中,主要采用锚杆及预应力锚索框架加固体系。2)坡脚应力集中加固:为有效消除坡脚应力集中问题,结合斜坡下部为破碎片麻岩的实际情况,在设计中,在边坡坡脚修建了一道高1.4m的挡墙,在墙上进行装饰,为景观设计构建一平台。3)局部块体变形加固:边坡主要为危岩体病害,产生局部掉块与大块的坍塌变形,由于坡体节理裂隙发育,再加上片麻岩的整体结合强度不高,采用了预应力锚杆主动受力结构加固以防边坡岩体松动和裂隙继续发展,同时为防止坡面落石掉块以保证游人的安全,坡面采用SNS柔性网防护,不破坏坡体的景观效果。4)浅表层变形防护:为控制边坡片麻岩地层的风化速率,同时防止雨水冲刷表层坡面,采用锚杆框架加固坡面,在框架格内采用三维网植草绿化。

4生态设计理念

本次治理工程中,充分考虑景区因素,将绿色生态贯穿于设计的全过程。主要有:①为保持基岩山体的原始地层及地貌景观,对高陡山体采用深层加固后,在坡面采用了SNS柔性网防护,并对防护网颜色提出了与基岩颜色相统一的要求,使防护工程与原始地层紧密地结合在一起,SNS柔性网以高强度钢丝绳作为主要构件,可以覆盖或包裹在所需要的防护的斜坡或岩体上,具有防护灵活、易铺展、适应任何坡面地形的特点;②因预应力锚索为主动受力系统,需要张拉锁定,因此,在工程完工后需要额外增加锚头用以封闭,在以往景区实施后,凸起的锚头破坏了景区的协调性,针对预应力锚索锚头的突兀性特点,本次设计采取了内置式锚头,如图3所示,很好地解决了这一问题,但给后续施工造成了一定的难度;③结合兰州市植被生长特点,选择了三维网绿化措施,喷播于大面积的锚杆(索)框架格内,使整个治理工程与景区环境协调统一,如图4所示。

5结论

1)城市风景区的地质灾害治理工程需要充分考虑生态设计理念,通过调整防护工程结构,结合先进的绿化、美化手段,可以达到治理工程与景区浑然天成的效果,如图5所示。2)兰州市金城关景区马家石沟治理工程已竣工10年,消除了地质灾害隐患,坡面经过SNS柔性防护网加固及三维网植草绿化,沟口环境与整个景区浑然天成,已成为景区不可或缺的一部分,每年都有大量游客在此纳凉、休闲,治理效果得到了建设方及社会各界的认可。3)在景区设置预应力锚索后,通过改进加固措施,采用内置式锚头,10年来未发现预应力锚索有较大的预应力损失,取得了良好的治理效果,在景区地质灾害治理中具有借鉴意义。

参考文献:

[1]崔鹏,陈晓清,柳素清,等.风景区泥石流防治特点与技术[J].地学前缘,2007,14(6):172-180.

[2]程晓伟,邓安,尚继红,等.北京戒台寺滑坡治理工程动态监测[J].水文地质工程地质,2009,3:123-127.

[3]袁道阳,王兰民,何文贵,等.兰州市地震活断层探测新进展[J].地震地质,2008,30(1):236-249.

[4]郑颖人,陈祖煜,王恭先,等.边坡与滑坡工程治理(第二版)[M].北京:人民交通出版社,2010.[5]GB50330—2013,建筑边坡工程技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2013.

[6]TB10025-2006,铁路路基支档结构设计规范[S].北京:中国铁道出版社,2013.

[7]李海光.新型支档结构设计与工程实例(第二版)[M].北京:人民交通出版社,2014.

[8]DZ/T0219-2006,滑坡防治设计与施工技术规范[S].北京:中国标准出版社,2006.

作者:郭红东 郑伟 畅才源 单位:1.甘肃省地矿局第二地质矿产勘查院 2.甘肃水文地质工程地质勘察院

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