鄭桂青

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松林小學(xué)綜合樓建設(shè)場地地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征及防治

鄭桂青

（桂林理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，廣西 桂林 541006）

通過對廣西恭城瑤族自治縣嘉會鎮(zhèn)松林小學(xué)建設(shè)項目地段地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育狀況，結(jié)合該建設(shè)項目的地質(zhì)環(huán)境條件、工程概況及規(guī)劃設(shè)計方案等的分析預(yù)測，評估地質(zhì)災(zāi)害對建設(shè)項目的影響，有針對性地提出了防滲排泄、擋土墻、灌漿加固以及對擬建綜合樓地基采取換填法處理等一系列防治措施。

地質(zhì)災(zāi)害；基坑崩塌；防治措施；廣西恭城

恭城瑤族自治縣嘉會鎮(zhèn)松林小學(xué)綜合樓建設(shè)項目規(guī)劃用地總面積10 995.1 m2（約16.5畝），中心地理坐標(biāo)：東經(jīng)110°52′01″，北緯24°57′30″，交通便利。該小學(xué)現(xiàn)有師生210人，目前已有磚混結(jié)構(gòu)的教學(xué)綜合樓（2F）一棟、磚混結(jié)構(gòu)的廁所（1F）和磚木結(jié)構(gòu)的雜物間（1F）。

擬在現(xiàn)有教學(xué)綜合樓南西側(cè)建設(shè)一棟教學(xué)綜合樓（3F），為低層建筑，設(shè)計標(biāo)高164 m（圖1），建筑面積為1 000m2，占地353m2。建筑物框架結(jié)構(gòu)，條形基礎(chǔ)，項目總投資170萬元。

圖1 建設(shè)項目平面設(shè)計圖

1 建設(shè)項目氣象環(huán)境狀況

1.1 氣象水文

研究區(qū)屬中亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，夏年平均氣溫19.7℃，極端最高氣溫40.0℃，極端最低氣溫﹣3.1℃；年平均降水量約為1 437 mm，4~6月份降雨量占全年的65%，期間常有大雨或暴雨。枯水季節(jié)為11月至翌年2月，降雨量少，較干燥。年無霜期319天以上。對該區(qū)發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害有較大影響的氣象主要為暴雨，久旱后的暴雨常常引起崩塌和巖溶地面塌陷等地質(zhì)災(zāi)害。

東河在研究區(qū)西側(cè)約600 m自北向南流過，深0.8~6.0 m，寬100~200 m，最大流量9 458 m3/s，最小流量3.69 m3/s，平均徑流模數(shù)31.1 L/s·km2，多年平均含砂量0.183 kg/m3。

1.2 地形地貌

研究區(qū)位于侵蝕溶蝕地貌之孤峰平原亞區(qū)，地貌類型單一。區(qū)內(nèi)海拔標(biāo)高160～166 m，地形坡度為1°~5°，地勢平坦，高差1~6 m，區(qū)內(nèi)通視條件良好。

1. 3 地質(zhì)特征

研究區(qū)下伏基巖為下石炭統(tǒng)巖關(guān)組（C1）白云質(zhì)灰?guī)r[1]，厚100~300 m；上覆地層主要為第四系紅黏土（Q4），厚3.0~8.0 m（圖2）。

研究區(qū)位于桂林弧形斷褶帶（П2-2）之南東部]，栗木—蓮花復(fù)式向斜南端[1]（圖2）。該向斜長大于20km，寬5～10 km，北窄南寬。向斜軸部由下石炭統(tǒng)灰?guī)r組成，兩翼由泥盆系地層，西翼巖層相對東翼出路較寬。

栗木—嘉會斷層[2]從研究區(qū)東側(cè)約0.2km處通過，總體南北向展布，在研究區(qū)轉(zhuǎn)成北東向，長18 km。該斷層與黃埠斷層[3]和恭城—蓮花正斷層[4]在研究區(qū)西約1.2 km處匯合。上述斷層距離研究區(qū)較遠(yuǎn)，對建設(shè)項目基本無影響。

評估區(qū)地質(zhì)構(gòu)造簡單。

圖2 研究區(qū)地質(zhì)簡圖

1-地質(zhì)界線；2-上泥盆統(tǒng)；3-下石炭統(tǒng)巖關(guān)組；4-下石炭統(tǒng)黃金組下段；5-第四系全新統(tǒng)；6-第四系更新統(tǒng)；7-巖層產(chǎn)狀；8-正斷層；9-實測、推測斷層；10-建設(shè)項目位置；11-斷層編號；12-栗木-蓮花復(fù)式向斜；13-大圩-陽朔向斜

1.4 巖土體工程地質(zhì)類型及特征

根據(jù)巖土體工程地質(zhì)性質(zhì)，結(jié)合巖性、結(jié)構(gòu)、組合關(guān)系、強(qiáng)度等以及現(xiàn)場調(diào)查，可將研究區(qū)巖土體劃分為第四系松散土體和基巖巖組兩大巖土體類型。

1）中—厚層狀中等巖溶化堅硬碳酸鹽巖巖組，由巖關(guān)組碳酸鹽巖組成，屬堅硬巖類，承載力特征值?ak=4 000 Kpa，透水性較強(qiáng)，工程地質(zhì)性質(zhì)和工程力學(xué)性質(zhì)良好，一般可作為優(yōu)良的地基持力下臥層[2]。但該組巖層具有較強(qiáng)的可溶性，巖面埋深約6m，加上巖性性脆易碎，巖層中節(jié)理、裂隙較發(fā)育，在水的化學(xué)、物理風(fēng)化作用下，常發(fā)育有規(guī)模不等的溶洞、溶隙，因此進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計施工時需考慮到巖溶地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，其對場地地基穩(wěn)定具有一定的危害。

2）紅粘土單層土體，中大部分為殘積成因的原狀紅粘土，表層液性指數(shù)0.05~0.12，含水量16.3%~41.7%，呈硬塑。隨著深度和含水量的增加，液性指數(shù)逐漸過渡為0.34~0.75，呈稍濕，可塑—軟塑，無搖振反應(yīng)，干強(qiáng)度中等偏上、韌性中等，屬低-中等壓縮性土；壓縮模量與土體的埋深成正比，土體裂隙弱發(fā)育，呈致密狀結(jié)構(gòu)，有較好的力學(xué)性能[3]。上部覆蓋的腐殖土，富含有機(jī)物，強(qiáng)度低，具不均勻性和高壓縮性。進(jìn)行工程建設(shè)應(yīng)考慮其脹縮性影響。此外，在研究區(qū)表層分布少量腐殖土和耕植土，腐殖土和耕植土強(qiáng)度低，具不均勻性和高壓縮性，不宜做基礎(chǔ)的直接持力層，施工時應(yīng)該予以鏟除。

總體看，研究區(qū)巖土體工程地質(zhì)性質(zhì)較差。

1.5 地下水類型及巖溶發(fā)育特征

研究區(qū)地下水類型可劃分為松散巖類孔隙水和碳酸鹽巖類裂隙溶洞水兩類[4]。松散巖類孔隙水主要賦存于紅粘土中，地下水水位埋深2~8m，主要受大氣降雨補給，潛水面隨季節(jié)性變化較大，豐水位期水位上升，水量增大，枯水季節(jié)，潛水面下降，年變化幅度一般1~2m。地下水質(zhì)類型為HCO3-Ca型，PH值為6.78~8.38。該類地下水雨季接受降雨補給后緩慢向下滲透補給下伏碳酸鹽巖巖溶水。碳酸鹽巖類裂隙溶洞水分布于碳酸鹽巖中，受溶洞及裂隙發(fā)育程度控制，水量不大，地下水水位標(biāo)高為158.0 m，主要接受上游巖溶水補給，垂向上與孔隙水有一定的互補關(guān)系。該區(qū)地處地下水徑流排泄區(qū)，區(qū)內(nèi)地下水位隨地形的變化而變化，一般由北東向南西徑流。地下水質(zhì)類型為HCO3-Ca型，PH值為6.78~8.38。地下水對砼不具腐蝕性，但對裸露鋼筋結(jié)構(gòu)具弱腐蝕性。

根據(jù)規(guī)劃設(shè)計，擬建建筑場地標(biāo)高為+164.0m，基坑開挖深度1~3 m，因此，總體看，地下水對工程建設(shè)影響小，研究區(qū)工程水文地質(zhì)條件良好。

1.6 人類工程活動對地質(zhì)環(huán)境的影響。

根據(jù)野外地質(zhì)調(diào)查，目前研究區(qū)內(nèi)人類工程活動主要表現(xiàn)為民房、學(xué)校建（構(gòu)）筑物等的修建，雖然對地形地貌造成了一定的擾動，但未對原始地質(zhì)環(huán)境條件造成較大改變。因此，研究區(qū)破壞地質(zhì)環(huán)境的人類工程活動一般。

2 地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育現(xiàn)狀評估

通過野外調(diào)查、訪問和查閱相關(guān)資料可知，研究區(qū)現(xiàn)狀未發(fā)現(xiàn)有基坑崩塌等地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象，研究區(qū)現(xiàn)狀為地質(zhì)災(zāi)害弱發(fā)育區(qū)。

3 地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育預(yù)測評估

根據(jù)研究區(qū)的地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、巖土體工程地質(zhì)特征、水文地質(zhì)條件和工程建設(shè)對地質(zhì)環(huán)境的影響，結(jié)合地質(zhì)災(zāi)害類型和地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育規(guī)律及形成條件[5,6]，預(yù)測本工程建設(shè)過程中可能引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害主要為基坑崩塌和巖溶地面塌陷。

3.1 工程建設(shè)引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測

3.1.1 基坑崩塌

工程建設(shè)，特別是在基礎(chǔ)施工時，一般需開挖基坑至穩(wěn)定基巖面或穩(wěn)定地基土[2]，擬建教學(xué)綜合樓會形成深1.0~3.0m的臨時基坑邊坡。坑開挖會形成卸載臨空面，上部第四系土層結(jié)構(gòu)較松散，透水性較強(qiáng)，下部巖體飽水后抗剪強(qiáng)度降低，易沿巖土接觸面、節(jié)理裂隙面或順向?qū)用嫘纬绍浫踅Y(jié)構(gòu)面?；舆吰路€(wěn)定性較差，在施工過程中如設(shè)計不當(dāng)，或未及時對邊坡體進(jìn)行有效監(jiān)測與支護(hù)處理，在施工機(jī)械振動、荷載等外界條件影響下，臨時基坑邊坡容易失穩(wěn)形成基坑崩塌地質(zhì)災(zāi)害。鑒于工程建設(shè)中基坑開挖深度不大，所形成的崩塌體規(guī)模應(yīng)以小型為主（體積＜100 m3），落距一般不會超過3.0 m，主要危害工程建設(shè)過程中的機(jī)械設(shè)備、施工人員（一般2~5人）等，預(yù)估造成的直接經(jīng)濟(jì)損失小于30萬元，危害時限至項目建設(shè)完工為止。預(yù)測工程建設(shè)引發(fā)基坑崩塌地質(zhì)災(zāi)害的可能性中等，危害程度、危險性小[5,6]。

3.1.2 巖溶地面塌陷

研究區(qū)上覆土層較薄，下伏基巖為可溶性碳酸鹽巖，淺層巖溶中等發(fā)育，加之區(qū)內(nèi)地下水埋深較淺，年變幅較大，具備發(fā)生巖溶地面塌陷的基本條件。工程建設(shè)、施工機(jī)械及車輛運輸?shù)人a(chǎn)生的震（振）動、荷載等作用下可能破壞地下溶洞或土洞的支撐平衡，形成巖溶地面塌陷。研究區(qū)的巖溶地下水位埋深較淺，工程建設(shè)過程中需要施工用水，若工程建設(shè)未按相關(guān)規(guī)范合理設(shè)計地下水抽排方案而自行集中過量或間歇性抽排地下水，將加大地下水的波動頻率和徑流強(qiáng)度，改變土體中原有的平衡狀態(tài)，可能引發(fā)巖溶地面塌陷。另外，地表水的下滲也可能引發(fā)巖溶地面塌陷。巖溶地面塌陷主要危害附近的施工人員及師生（15~30人）、機(jī)械設(shè)備和建（構(gòu)）筑物等，預(yù)估造成直接經(jīng)濟(jì)損失100~120萬元。由于巖溶地面塌陷具有突發(fā)性，可能造成其附近建（構(gòu)）筑物損壞，有時甚至?xí)斐扇松韨?。預(yù)測工程建設(shè)可能引發(fā)巖溶地面塌陷的可能性中等，危害程度中等，危險性中等[5,6]。

3.2 建設(shè)工程本身可能遭受的地質(zhì)災(zāi)害

3.2.1 巖溶地面塌陷

研究區(qū)下伏基巖為可溶性碳酸鹽巖，巖溶發(fā)育程度中等，第四系覆蓋層小于10 m，地下水位變化幅度較大，具備發(fā)生巖溶地面塌陷的基本條件。本項目的建設(shè)勢必加劇人類活動和對地質(zhì)環(huán)境的人為擾動，改變碳酸鹽巖體中原有的溶洞、溶隙的平衡狀態(tài)，并加速土洞的形成，易使建設(shè)工程遭受巖溶地面塌陷。另外，地表水的下滲也可能導(dǎo)致巖溶地面塌陷的發(fā)生。預(yù)測發(fā)生巖溶地面塌陷的規(guī)模以小型為主（＜50 m2）。主要危害附近學(xué)校師生和居民（10~20人）、建（構(gòu)）筑物（包括已建和擬建建筑）、道路以及其他配套設(shè)施等，可能造成的直接經(jīng)濟(jì)損失80~120萬元。因此，預(yù)測建設(shè)工程可能遭受巖溶地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害的可能性中等，危害程度中等，危險性中等[5,6]。

3.2.2 巖溶地基不均勻沉降

研究區(qū)下伏基巖為下石炭統(tǒng)巖關(guān)組（C1白云質(zhì)灰?guī)r，為可溶性的碳酸鹽巖，淺層巖溶中等發(fā)育，局部基巖巖面起伏較大并分布有軟弱土，可能會造成巖溶地基不均勻沉降。另外，本工程的建設(shè)勢必加劇人類活動和對地質(zhì)環(huán)境的人為擾動，改變巖土體中原有的平衡狀態(tài)，易使建設(shè)工程遭受巖溶地面塌陷，從而導(dǎo)致上覆土體發(fā)生地基不均勻沉降。巖溶地基不均勻沉降主要危害建設(shè)工程中有地基基礎(chǔ)的建構(gòu)筑物。因此，預(yù)測建設(shè)工程本身遭受巖溶地基不均勻沉降的可能性中等，預(yù)估巖溶地基不均勻沉降處理費用小于工程投資的10%~12%，危害程度中等，危險性中等[5,6]。

3.2.3膨脹土地基脹縮

由于研究區(qū)的紅粘土中含有灰白色親水化合物（蒙脫石、伊俐石等），使紅粘土具有一定的脹縮性[3]，主要表現(xiàn)為吸水膨脹、失水收縮，可能對建筑物和路面有不利影響，如建筑、路基開裂等。一般來說，對地面多層建筑的穩(wěn)定性影響不大，而對荷載較小的3層以下的主廠房、車庫、凈水站及污水處理站等建筑、道路以紅粘土作基礎(chǔ)持力層會產(chǎn)生一定的危害，由于膨脹土地基易于處理，預(yù)估地基處理費用小于工程總投資10%，因此，預(yù)測評估區(qū)遭受此類地質(zhì)災(zāi)害的可能性小，危害程度小，危險性小[5,6]。

4 地質(zhì)災(zāi)害防治措施

4.1 基坑崩塌防治措施

為預(yù)防基坑崩塌，地基基礎(chǔ)工程宜避開雨季施工，開挖基坑發(fā)生地裂、局部上層滯水或巖土層有較大變化時，應(yīng)及時處理后方能繼續(xù)施工。對建筑基坑開挖過程中形成的基坑壁和臨時邊坡，應(yīng)采取有效的支護(hù)措施并按時完工，并注意基坑周圍的防水排水工作，減少坡上附加荷載，以確保基坑壁和臨時邊坡的穩(wěn)定，防止其失穩(wěn)產(chǎn)生崩塌[7,8,9]。

4.2 巖溶地面塌陷治措施

1）應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)的巖土工程地質(zhì)勘察工作，查明上覆第四系土層厚度、工程地質(zhì)特性以及溶洞、土洞、軟土的分布范圍、規(guī)模和工程地質(zhì)特性，水文地質(zhì)條件，視不同地質(zhì)情況和工程設(shè)計方案特點，采用可行的施工工藝和地基加固處理方法進(jìn)行治理，如采用灌漿法對土洞、溶洞進(jìn)行治理[10]；

2）禁止在建筑區(qū)附近隨意開采地下水，減少因人為因素改變地下水運動狀況而加速土洞的形成和發(fā)展?fàn)顩r的出現(xiàn)，可避免和減少巖溶地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生和危害；

3）可進(jìn)行地下水長期動態(tài)觀測，掌握地下水活動特征，預(yù)測土洞的形成和發(fā)展，從而預(yù)測巖溶地面塌陷發(fā)生的時間和概率，為地質(zhì)災(zāi)害的防治提供科學(xué)依據(jù)；

4）暴雨季節(jié)或嚴(yán)重干旱季節(jié)，應(yīng)加強(qiáng)巡視工作，發(fā)現(xiàn)塌陷應(yīng)設(shè)置警示標(biāo)志并及時治理，防止地質(zhì)災(zāi)害的擴(kuò)大。

4.3 巖溶地基不均勻沉降防治措施

1）為減弱巖溶地基不均勻沉降地質(zhì)災(zāi)害，在施工前期應(yīng)查明溶溝、溶槽以及地下溶洞、土洞發(fā)育情況，對查明的隱伏土洞、溶洞應(yīng)采取開挖回填或灌漿加固處理；

2）施工時應(yīng)避免遭受較急劇的天氣影響，并嚴(yán)格做好地表水的防滲排泄工作，以免地表水下滲引起填土強(qiáng)度降低及攜帶填土顆粒遷移而加劇地基不均勻沉降[10]。

4.4 膨脹土地基脹縮防治措施

對多層建筑物和道路可采用換填法處理（如砂墊層），基礎(chǔ)要深埋至大氣急劇影響深度以下，使其座落在土質(zhì)較均勻的土層上，且施工時應(yīng)避開遭受較急劇的天氣影響，如大、暴雨天氣，并做好地表水的排泄工作。同時，對主要建筑物附近地面應(yīng)全面硬化，嚴(yán)防地表水下滲[10]。

4.4 其他防治措施

項目建設(shè)前，應(yīng)按有關(guān)規(guī)定對擬建工程場地進(jìn)行巖土工程勘察工作，查明場地內(nèi)各工程巖土層的分布、埋深、厚度變化、工程地質(zhì)性質(zhì)，查明場地內(nèi)地基下伏基巖巖溶發(fā)育情況，軟弱夾層等不良工程地質(zhì)現(xiàn)象的分布情況，對建（構(gòu)）筑物有影響的不良地質(zhì)現(xiàn)象，必須采取有關(guān)措施及時加以處理。項目建設(shè)廢棄土石宜選擇地形封閉較低洼之處堆放，并應(yīng)及時修建擋土墻、截水溝，防止坡面失穩(wěn)產(chǎn)生崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害[10]。

5 結(jié)論

1）研究區(qū)位于侵蝕溶蝕地貌之孤峰平原亞區(qū)，地貌類型單一，區(qū)內(nèi)海拔標(biāo)高160~166m，總體地形坡度1°~5°，地勢平坦，地形簡單；區(qū)內(nèi)未見斷層發(fā)育，地質(zhì)構(gòu)造較簡單，下伏基巖為下石炭統(tǒng)巖關(guān)組（C1）白云質(zhì)灰?guī)r，中-厚層狀構(gòu)造，巖性單一；具單層結(jié)構(gòu)土體，有少量不良土體分布，巖溶中等發(fā)育，巖土體工程地質(zhì)性質(zhì)較差，地下水對工程建設(shè)無明顯影響，工程水文地質(zhì)條件良好；現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害弱發(fā)育，破壞地質(zhì)環(huán)境的人類工程活動一般，屬地殼基本穩(wěn)定區(qū)。因此，綜合判定評估區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜程度為中等類型。

2）研究區(qū)現(xiàn)狀未發(fā)育地質(zhì)災(zāi)害。

3）預(yù)測研究區(qū)未來可能發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害有基坑崩塌、巖溶地面塌陷、巖溶地基不均勻沉降、膨脹土地基脹縮。其中，基坑崩塌發(fā)生的可能性中等，危害程度小，危險性?。粠r溶地面塌陷及巖溶路基不均勻沉降發(fā)生的可能性中等，危害程度中等，危險性中等；膨脹土地基脹縮發(fā)生的可能性小，危害程度小，危險性小。

4）針對研究區(qū)可能發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)采取防滲排泄、擋土墻、灌漿加固以及對擬建綜合樓地基采取換填法處理等一系列防治措施。

[1] 地質(zhì)部廣西壯族自治區(qū)地質(zhì)局．1：20萬桂林幅區(qū)域地質(zhì)測量報告書[R]，1969．

[2] GB50007－2011，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范[S].

[3] 常士驃，張?zhí)K民．工程地質(zhì)手冊[K]．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2006．

[4] 廣西水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊．1：20萬桂林幅區(qū)域水文地質(zhì)普查報告[R]，1983．

[5] DB45/T382-2006．廣西建設(shè)項目地質(zhì)災(zāi)害危險性評估規(guī)程[S]．

[6] 廣西地質(zhì)學(xué)會．廣西建設(shè)項目地質(zhì)災(zāi)害危險性評估規(guī)程培訓(xùn)班培訓(xùn)材料匯編[G]，2014．

[7] DZ/T 0218-2006，滑坡防治工程勘察規(guī)范[S].

[8] DZ/T 0219-2006，滑坡防治工程設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范[S].

[9] DZ/T 0221-2006，崩塌、滑坡、泥石流監(jiān)測規(guī)范[S].

[10] DZ/T 0222-2006，地質(zhì)災(zāi)害防治工程監(jiān)理規(guī)范[S].

Geohazard Development and Control of Complex Building Site of the Songlin Primary School

ZHENG Gui-qing

（College of Earth Sciences, Guilin University of Science and Technology, Guilin, Guangxi 541006）

This paper assesses the influence of geohazards on the complex building site of the Songlin Primary School in Jiahui, Gongcheng, Guangxi and puts forward some control measures on the basis of local geological condition, geohazard development and engineering design proposal.

geohazard;base pit collapse; control measure; Gongcheng, Guangxi

2017-10-09

鄭桂青（1993-），男，廣西桂林人，碩士研究生在讀，專業(yè)：構(gòu)造地質(zhì)學(xué)

P642.21

A

1006-0995（2018）03-0479-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2018.03.029