義馬化工廠建設場地地質災害危險性評估

黃超杰，楊 杰

1.中國地震局地球物理勘探中心，河南鄭州 450002

2.華北水利水電學院，河南鄭州 450011

0 引言

根據《地質災害防治條例》及國土資發[2004]69號文件精神，為減少或避免地質災害給人民生命財產造成的損失，本文義馬化工廠為例，分析了評估區的地質環境條件和地質災害特征，對其進行地質災害危險性評估及建設場地適宜性評價，并提出相應的防治措施及建議。

1 工程概況與評估級別

該工程位于河南省義馬市，為2×4.5萬噸/年1，4丁二醇工程。主要包括甲醛裝置、乙炔站、PSA制氫裝置、丁二醇裝置、公用工程和輔助生產設施等。其中，甲醛裝置主要為甲醛框架；乙炔站主要由破碎及斗式提升輸送、碎電石料倉及輸送、乙炔發生、氣柜和壓濾及澄清等組成；PSA制氫裝置主要為PSA制氫廠房；丁二醇裝置主要由丁二醇裝置、901、902、903、904單元等組成；公用工程主要由酸堿站、冷凍及壓縮聯合裝置及低壓配電室等組成；輔助生產設施主要由甲醛原料及成品罐區、丁二醇中間罐區及成品罐區組成。評估總面積為0.12km2。

該工程為重要建設項目，地質環境條件復雜程度中等。依據《地質災害危險性評估技術要求》（試行）第5.8條“地質災害危險性評估分級表”中的規定，本次地質災害危險性評估為一級評估。

2 地質環境條件

2.1 氣象、水文

評估區屬北溫帶大陸性季風氣候區。據有關氣象資料，評估區歷年平均氣溫12.4℃，平均月最高氣溫為25.5℃，最低氣溫為-2.1℃，絕對最高氣溫為41.8℃，最低氣溫-18.5℃。年平均降水量為666.9mm，年差極大，最多年份為1 013.6mm，最少年份為456.1mm。最長連續降水日為79天，一次連續最大降水量為214.5mm；日最大降雨量138.1mm； 7、8、9三個月的降雨量占全年降雨量的57.7%。多年平均蒸發量為1 949.9mm，屬半干旱區。全年無霜期216天；冰凍期最大凍土厚度34cm。多年平均風速3.3m/s，瞬時極大風速為20m/s。

評估區及鄰區河流屬黃河水系。澗河平時水量很小，在評估區以南約5km通過。石河為澗河一級支流，為季節性山區河流，在評估區以東約0.5km通過。

2.2 地形地貌

評估區屬山前坡洪積斜地地貌。淺層堆積物主要為第四系黃土狀粉質粘土、粉質粘土和卵石層等。調查時場地已整平，高程474m～475m。原始地勢中西部較高，高程475m～479m；南部和東部較低，南部高程469m～470m，東部高程471m～472m。地貌類型單一，地形簡單。

2.3 地質構造與區域地殼穩定性

評估區位于豫皖斷塊的西部，據有關地質資料，場區內無活動斷裂通過，地質構造簡單。

根據《建筑抗震設計規范》（GBJ50011-2001）附錄A，義馬市抗震設防烈度為6度。區域地殼穩定性屬于穩定區。

2.4 地層巖性

依據工程地質勘察和有關地質資料，評估區被第四紀沉積物覆蓋，巖性巖相不穩定。地層從老至新概述如下：

1）侏羅系（J）：下統義馬組（J1y）巖性下部為灰色粉砂巖夾中細粒石英砂巖和厚煤層，上部主要為灰黑色粘土巖夾粉砂巖和薄煤層，底部多為砂礫巖層，厚26.1m～136m。中統馬凹組（J2m）下段為灰黃、灰綠、灰白色砂質粘土巖及粘土巖，夾砂及礫巖，底部為厚層狀礫巖；上段為磚紅色砂質粘土巖夾灰綠、灰黃色砂質粘土巖及礫巖，厚190.9m；

2）新近系上新統潞王墳組（N21）：分布于義馬西北、西南、東南等處。巖性主要為灰白色泥灰巖與灰色礫巖、砂礫巖、砂巖互層，厚7m～70m；

3）第四系中更新統（Q2）分布于澗河北岸，主要為棕黃色亞砂土、棕紅色粘土、亞粘土、灰黃色砂層、砂礫石層。厚10m～40m ；

4）第四系上更新統沖洪積層（Q3a1-pl）：為淺褐紅黃色、淺褐黃色粉質粘土局部分布， 厚度0.60m～3.00m，平均厚度為1.89m；雜色卵石層卵石粒徑4cm～20cm，含量約占60%～80%，卵石骨架間充填粉質粘土及少量砂和小礫石，全場地分布，厚度10m～20m ；

5）第四系全新統（Q4）：分人工填土層（Q4ml）、坡洪積層（Q4d1-pl）。其中人工填土層（Q4ml）主要分布在場地東部和南部，以黃褐色、暗褐色粉質粘土為主，均勻性較差。坡洪積層（Q4d1-pl）：為黃褐色、淺黃褐色黃土狀粉質黏土和雜色卵石（含泥）層，卵石巖性以石英巖、石英砂巖及火成巖為主。評估區地表為該套地層，厚度為10m。

2.5 工程水文地質條件

評估區土體巖性不穩定，地基土承載力不高，局部為填土地基或濕陷性黃土地基，工程地質條件較差。主要工程地質問題是地基穩定性及圍墻邊坡和基坑邊坡穩定性。

根據地下水介質特征和埋藏賦存條件，評估區地下水類型主要為松散巖類孔隙水，賦存于第四系黃土狀土和黏性土中，地下水位埋深一般大于30m，富水性差。據巖土工程勘察資料，評估區20m深度內未見地下水。工程建設水文地質條件良好。

2.6 人類工程活動對地質環境的影響

經調查詢證，評估區附近無采礦活動，評估區不受采礦活動影響。人類工程活動主要是將原始地表進行整平，評估區內破壞地質環境的人類工程活動一般。

3 地質災害危險性現狀評估

根據《地質災害危險性評估技術要求（試行）》規定，結合該工程建設特點，增加地面不均勻沉陷和黃土濕陷災種的評估。通過調查，評估區內現狀條件下，未發現滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷、地裂縫、地面沉降等地質災害。現狀條件下，評估區地質災害危險性小。

4 地質災害危險性預測評估

4.1 工程建設引發、遭受崩塌災害危險性的預測

該工程場地平整時，東部和南部填土厚度達5m～6m，最厚處6.8m，在東部和南部圍墻處形成高約6m的人工填土邊坡，穩定性較差，圍墻周圍和圍墻外易遭受崩塌危害。場地大部分表層土為填土，土質疏松，穩定性較差，開挖埋深為2.5m基坑可能引發崩塌。因基坑邊坡高度較小，可認為工程建設引發、遭受崩塌災害危險性為小。

4.2 工程建設引發、遭受地面不均勻沉陷災害危險性的預測

該工程建構筑物平面面積較大，對地基沉降較敏感。工程場地大部分為填土地基，淺層地基土均勻性較差，地基持力層承載力低。當填土地基質量不高或均勻性差時，建構筑物可能遭受地面不均勻沉陷災害。在評估區填土厚度2m以內的中西部地帶，工程建設引發、遭受地面不均勻沉陷災害危險性小；而在填土厚達6.8m的其他地帶，工程建設引發、遭受地面不均勻沉陷災害危險性中等。

4.3 工程建設引發、遭受黃土濕陷災害危險性的預測

據巖土工程勘察資料及《濕陷性黃土地區建筑規范GB50025-2004》，該場地地基濕陷等級為I級（輕微）。在工程上易于處理，工程建設引發、遭受黃土濕陷災害危險性小。

4.4 工程建設引發、遭受地裂縫災害危險性的預測

評估區被第四系松散堆積物覆蓋，填土面積及厚度較大，地基持力層承載力低，另外具有濕陷性，因此工程建設本身可能遭受地裂縫災害，其危險性小。

5 地質災害危險性綜合分區評估和建設場地適宜性評價

綜合分區評估認為，評估區主要地質災害類型為崩塌、地面不均勻沉陷、地裂縫、黃土濕陷等，可將評估區劃分為地質災害危險性小區和中等區。

地質災害危險性小區（I區）：位于評估區中西部地帶，現狀條件下尚未發現地質災害。區內填土厚度較薄，工程建設將引發或遭受崩塌、地裂縫、地面不均勻沉陷、黃土濕陷等地質災害。綜合分區評估認為該區為地質災害危險性小區，建設場地適宜該工程建設。但應針對工程建設引發或遭受的地質災害采取必要的防治措施。

地質災害危險性中等區（II區）: 位于評估區除了中西部地帶以外的其他地帶，現狀條件下尚未發現地質災害。區內填土厚度較厚，工程建設將引發或遭受崩塌、地裂縫、黃土濕陷等地質災害，災害危險性小；可能遭受地面不均勻沉陷災害危險性中等。該區綜合分區評估為地質災害危險性中等。建設場地基本適宜該工程建設。應采取工程措施和監測預警措施進行防治。

6 結論與建議

6.1 結論

1）廠址區工程現狀條件下，未發現滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷、地裂縫、地面沉降等地質災害。現狀條件下，評估區地質災害危險性小；

2）預測評估認為，該化工廠工程引發崩塌、地面不均勻沉陷災害危險性小。工程建設本身可能遭受崩塌、地裂縫、黃土濕陷災害危險性小。工程建設本身在中西部地帶可能遭受地面不均勻沉陷災害危險性小，在其他地帶可能遭受地面不均勻沉陷災害危險性中等；

3）綜合分區評估認為，評估區主要地質災害類型為崩塌、地面不均勻沉陷、地裂縫、黃土濕陷等。在中西部地帶綜合分區評估為地質災害危險性小區，建設場地適宜該工程建設；在其他地帶綜合分區評估為地質災害危險性中等區，建設場地基本適宜該工程建設。

6.2 防治措施建議

針對評估區內地質環境條件和地質災害種類及危險性提出相應的防治措施建議。

6.2.1 崩塌的防治措施建議

基坑和填土邊坡工程嚴格按規范進行設計、施工、監理，從各方面規范人類的工程活動。

1）基坑邊坡可采用放坡等工程措施防治；

2）填土邊坡工程可采用擋土墻等工程措施防治；

3）作好基坑、地面排水工作；

4）加強邊坡監測預警工作。

6.2.2 地裂縫、地面不均勻沉陷的防治措施建議

嚴格地基施工，場地所有填土要分層碾壓夯實，確保填土質量。對建構筑物地基進行地基處理或采用樁基等適宜的基礎類型，加強結構措施，并開展變形監測工作。

6.2.3 黃土濕陷的防治措施建議

按現行有關規范嚴格進行勘察（查）、設計、施工、監理。可選用墊層法（換填法）、（灰土）擠密法、樁基礎法等地基處理措施、結構措施和相應防水措施。

總之，地質災害防治應遵循“預防為主，避讓與治理相結合”的原則。業主在施工和運營過程中應樹立長期地質災害防范意識，加強監測，防止地質災害的發生。

[1]河南省地質局地科所.河南省構造體系圖及其說明書（1:500000），1980.

[2]河南省地質環境監測院.河南省義馬市地質災害調查與區劃報告[R]，2007.

[3]賀為民.黃土地區灰渣庫地質災害危險性評估[J].防災科技學院學報，2007.

[4]地質災害防治條例釋義編委會.地質災害防治條例釋義[M].北京：中國大地出版社，2004.

[5]中華人民共和國國土資源部(國土資發[2004]69號文件).國土資源部關于加強地質災害危險性評估工作的通知，2004-03-25.

[6]中華人民共和國國家標準編寫組.建筑抗震設計規范(GB5001-2001)[S].中國建筑工業出版社，2001.

[7]河南省洛陽豫西水文地質工程地質勘察公司.開祥化工BDO一期項目巖土工程勘察報告[R]，2010.