工程師變身校園大使 教你土力學 防斜坡事故｜STEM教室
2024-10-02 14:00 
山泥傾瀉是香港常見的天然災害，平均每年錄得約三百宗事故報告，而土力工程處正是專門防治山泥傾瀉的政府部門；平日除了默默完成工程任務，例如評估和加固山坡、改善排水系統等等之外，更會致力教育公眾，加強市民的災後應對能力，減低傷亡。
日前記者有幸獲邀，隨「土力工程處」到訪聖公會鄧肇堅中學進行《校園大使計畫》，通過工程師親自主持的講座、工作坊和小型展覽，既和各位同學分享斜坡安全和地理小知識，亦讓大家了解一下土力工程師的日常工作。今期《STEM教室》與你分享當日的活動花絮之餘，亦讓同學看看土力工程師如何活用書本知識，防止災難發生。
香港山多平地少，夏天時有暴雨，加上人口密集，城市發展的過程中，為了獲取更多空間，改造了不少天然山坡，建成平地，增加了山泥傾瀉的風險，令居於山坡附近的市民，長期面對着山泥傾瀉的威脅：
可怕山崩事故 促成專處防災
山泥傾瀉有甚麼可怕？各位同學，試想像有天望向窗外，竟看見一座十二層高的大廈在你眼前倒塌……
一九七二年六月十八日，港島區寶珊道發生可怕山崩事故。當夜大雨綿綿，導致附近一道火成岩山坡發生山泥傾瀉，滑落的泥石流化成下山猛虎，先沖毀一座雙層洋房，後擊垮位於干德道的六層高建築物，再順勢撲向十二層高的旭龢大廈，高聳挺立的大樓應聲倒下，更撞毀了景翠園E座最高四層，留下駭人的缺口。大量市民埋於瓦礫之下，英軍聯同搜救隊和消防員日夜挖掘，成功救出不少生還者。然而，山崩事故最後仍然造成六十七人死亡，十九人受傷，是香港歷來塌樓意外中，死亡人數第二多的事故。
除寶珊道山泥傾瀉事件，七十年代的香港曾發生連串山傾事故，包括一九七六年秀茂坪和筲箕灣兩宗意外，促使政府正視山泥傾瀉的風險，邀請多名國際專家商定解決方案，終在一九七七年成立土力工程處，負責斜坡安全，防治山泥傾瀉。
想了解更多香港昔日山泥傾瀉事故的同學，可觀看以下由土木工程拓展署土力工程處製作的電腦模擬動畫。
補充資料
火成岩（Igneous rock）
火成岩是三大岩類之一，又稱「岩漿岩」，泛指火山活動形成的岩石，例如岩漿噴出地面冷卻凝固而成。依冷卻速度可以分成「深成岩」 （Intrusive）和「噴出岩」（Extrusive）。深成岩的礦物顆粒較大，而且較完整，相反，噴出岩的礦物顆粒細小，甚至難以用肉眼分辨。香港人最熟悉的「花崗岩」，又稱「麻石」，經常用作建築材料，是香港常見的侵入火成岩，佔香港天然岩石百分之三十。
城市發展需要 處處人造斜坡
為了避免山泥傾瀉的慘劇發生，我們要先了解一道斜坡的結構，找出山崩原因，才能作出有效的應對方法。
同學只要細心留意，日常生活中處處可以見到斜坡。活動當日，校園大使土力工程師簡家穎在講座上問道：「各位同學猜一下，現時香港有多少個人造斜坡？」
斜坡分為天然山坡和人造山坡，因為城市發展需要，需要在斜坡上鋪設平台或道路，建成人造山坡。「現時土力工程處的《斜坡紀錄冊》共記錄了六萬個人造斜坡資料（當中約兩萬個屬私人斜坡，四萬個屬政府斜坡），方便後續的跟進事項。」
一道人造斜坡包括削坡、平台、填土坡和擋土牆：
- 「削坡」會增加原本的坡度，提供空間，製造平台，控制坡度是減低山泥傾瀉風 險的關鍵之一；
- 「填土坡」用以支撐平台；
- 「擋土牆」用以加固土坡，承受側向土應力，它可以分為不同類別，如重力式、 地錨式等等。
另外，亦有一些建於天然山坡的緩減措施，如泥石壩和柔性防護網。
可惡的水分子 引發山泥傾瀉
香港山泥傾瀉的成因可簡單分為五大類，分別是雨量充沛的氣候、山多平地少的地形、風化作用侵蝕岩石、過分伐木使泥土失去保護和人口快速增長增加平地需求。
從科學原理解析，當山坡上的岩土吸收大量水分，岩石式泥土內部的摩擦力下降，泥石變得不穩固，當這個摩擦力少於下墜的重量引力，泥石下滑，便發生山泥傾瀉。因此，土力工程師利用不同工程手段，一方面鞏固土坡，增加土坡能承受的下滑力，另一方面， 改善山坡排水系統，減少暴雨時水分子的影響。
常用手段泥釘 一寸長一寸強
「打泥釘」是鞏固山坡的常用手段，利用泥釘的拉力，增加泥土中的摩擦力，提升山坡穩固度（見下圖）。視乎個別山坡的情況，工作人員會先在斜坡鑽挖一個深幾米至十幾米的洞，然後將長長的泥釘鋼筋放入，再灌入水泥，最後封上泥釘頭。泥釘鋼筋直徑通常是二十五或三十二毫米，每支泥釘之間通常保持兩米距離。
置入泥釘後，會在安裝泥釘的位置上噴草和種植樹苗，或者在其表面噴上防護色，美化山坡外觀，因此各位同學平日很少見到這些「無名英雄」。
工程師「通山跑」 觀察入微如偵探
了解斜坡安全的理論和知識，想必各位同學也想知道這班在幕後為防災出力的工程師，他們的日常工作到底是怎樣的。
土力工程師Kian向記者分享，「我們有不同崗位，例如審批與岩土工程有關的設計和圖則、管理防治山泥傾瀉工程的規劃、設計和建造、管理石礦場和爆炸品等等。」其中負責防治山傾工程的工程師會經常出動視察場地，有時又須在山泥傾瀉現場進行勘測，像偵探一樣憑着現場的綫索，找出意外發生的原因。Kian提到現場勘查的關注點之一就是水，「因為水是山泥傾瀉的最主要成因，包括雨水、地下水位，甚至地下帶水施漏水。」
正因為「水」是防治山泥傾瀉的重點，每年雨季都是土力工程師比較忙碌的日子，「雨季山泥傾瀉意外較多，我們要為維修部門提供意見，讓他們進行山泥傾瀉的善後工作，例如清理、緊急維修和重開公共設施等。」
有興趣了解更多土力工程處的日常工作的同學，可以瀏覽他們的社交網站專頁「Geo Channel 土力場」。
公眾教育降風險 推《校園大使計畫》
土力工程處成立以來，成功將香港山泥傾瀉的風險大大降低。活動當日，土木工程拓展署總土力工程師陳惠蓮和記者簡介《校園大使計畫》，「山泥傾瀉風險不能百分百移除，特別是極端天氣可能帶來極嚴重的山泥傾瀉事故。」記者翻查資料，現時香港每年平均接獲約三百宗山泥傾瀉報告。
「所以我們致力推行公眾教育，提升市民的防災能力。針對年輕一代，自2019年三月展開《校園大使計畫》，讓學生認識地理科的實際應用，加強同學對斜坡安全和山泥傾瀉風險的意識。」土力工程處一方面利用工程手段，如鞏固斜坡和修建排水系統，另一方面，通過公眾教育，加強市民在發生災難時的應對能力，從而減低山泥傾瀉的傷亡。
校園活動
疫下戶外考察難 入校拓視野
參與計畫的聖公會鄧肇堅中學，校長袁經恒欣然說道：「疫情下，難以如往日般安排學生進行戶外考察。此次土力工程處的活動非常難得，有機會讓工程師入 校舉辦活動，既傳授科學知識，更能分享工作實況，啟發同學早作生涯規劃，開拓視野。」
知行合一 啟發科學腦
該校地理科周老師認為，今次活動對學生助益不少，不但有助修讀地理科的同學鞏固知識，亦啟發其他同學對科學的興趣，「今次情況有點特別，我看到低年級和沒有讀地理科的同學都有參加今次活動。」同時主理校內地理學會的周老師，平日會搜羅不少校外活動，供同學參與，例如「國際環境守護者青年會議」，擴闊學生的眼界；周老師又留意到今次活動，「與同學平日在課本的知識互相對應，他們會感覺到『熟口熟面』，自然興趣更大。」
總土力工程師陳惠蓮補充，《校園大使計畫》的內容貼合高中地理科課題，包括「機會與風險——居住在災害頻生的地區是否明智之舉？」和「動態的地球：香港地質和地貌的形成」。融合物理、工程、地理等科學知識，希望引導同學思考如何將課本的知識，在現實生活中應用，達到「知行合一」，而這亦是STEM的核心理念。
記者：盧家彥 攝影：褚樂琪 部分圖片：星島圖片庫、網上圖片、重大山泥傾瀉事故 土力工程處、防治山泥傾瀉 土力工程處
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