松林小學綜合樓建設場地地質災害發育特征及防治

鄭桂青

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松林小學綜合樓建設場地地質災害發育特征及防治

鄭桂青

（桂林理工大學地球科學學院，廣西 桂林 541006）

通過對廣西恭城瑤族自治縣嘉會鎮松林小學建設項目地段地質災害發育狀況，結合該建設項目的地質環境條件、工程概況及規劃設計方案等的分析預測，評估地質災害對建設項目的影響，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。

地質災害；基坑崩塌；防治措施；廣西恭城

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

擬在現有教學綜合樓南西側建設一棟教學綜合樓（3F），為低層建筑，設計標高164 m（圖1），建筑面積為1 000m2，占地353m2。建筑物框架結構，條形基礎，項目總投資170萬元。

圖1 建設項目平面設計圖

1 建設項目氣象環境狀況

1.1 氣象水文

研究區屬中亞熱帶季風氣候區，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?？菟竟潪?1月至翌年2月，降雨量少，較干燥。年無霜期319天以上。對該區發生地質災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災害。

東河在研究區西側約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

研究區位于侵蝕溶蝕地貌之孤峰平原亞區，地貌類型單一。區內海拔標高160～166 m，地形坡度為1°~5°，地勢平坦，高差1~6 m，區內通視條件良好。

1. 3 地質特征

研究區下伏基巖為下石炭統巖關組（C1）白云質灰巖[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）。

研究區位于桂林弧形斷褶帶（П2-2）之南東部]，栗木—蓮花復式向斜南端[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灰巖組成，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]從研究區東側約0.2km處通過，總體南北向展布，在研究區轉成北東向，長18 km。該斷層與黃埠斷層[3]和恭城—蓮花正斷層[4]在研究區西約1.2 km處匯合。上述斷層距離研究區較遠，對建設項目基本無影響。

評估區地質構造簡單。

圖2 研究區地質簡圖

1-地質界線；2-上泥盆統；3-下石炭統巖關組；4-下石炭統黃金組下段；5-第四系全新統；6-第四系更新統；7-巖層產狀；8-正斷層；9-實測、推測斷層；10-建設項目位置；11-斷層編號；12-栗木-蓮花復式向斜；13-大圩-陽朔向斜

1.4 巖土體工程地質類型及特征

根據巖土體工程地質性質，結合巖性、結構、組合關系、強度等以及現場調查，可將研究區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，工程地質性質和工程力學性質良好，一般可作為優良的地基持力下臥層[2]。但該組巖層具有較強的可溶性，巖面埋深約6m，加上巖性性脆易碎，巖層中節理、裂隙較發育，在水的化學、物理風化作用下，常發育有規模不等的溶洞、溶隙，因此進行基礎設計施工時需考慮到巖溶地面塌陷地質災害的發生，其對場地地基穩定具有一定的危害。

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，液性指數逐漸過渡為0.34~0.75，呈稍濕，可塑—軟塑，無搖振反應，干強度中等偏上、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，土體裂隙弱發育，呈致密狀結構，有較好的力學性能[3]。上部覆蓋的腐殖土，富含有機物，強度低，具不均勻性和高壓縮性。進行工程建設應考慮其脹縮性影響。此外，在研究區表層分布少量腐殖土和耕植土，腐殖土和耕植土強度低，具不均勻性和高壓縮性，不宜做基礎的直接持力層，施工時應該予以鏟除。

總體看，研究區巖土體工程地質性質較差。

1.5 地下水類型及巖溶發育特征

研究區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，潛水面隨季節性變化較大，豐水位期水位上升，水量增大，枯水季節，潛水面下降，年變化幅度一般1~2m。地下水質類型為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，受溶洞及裂隙發育程度控制，水量不大，地下水水位標高為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系。該區地處地下水徑流排泄區，區內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，但對裸露鋼筋結構具弱腐蝕性。

根據規劃設計，擬建建筑場地標高為+164.0m，基坑開挖深度1~3 m，因此，總體看，地下水對工程建設影響小，研究區工程水文地質條件良好。

1.6 人類工程活動對地質環境的影響。

根據野外地質調查，目前研究區內人類工程活動主要表現為民房、學校建（構）筑物等的修建，雖然對地形地貌造成了一定的擾動，但未對原始地質環境條件造成較大改變。因此，研究區破壞地質環境的人類工程活動一般。

2 地質災害發育現狀評估

通過野外調查、訪問和查閱相關資料可知，研究區現狀未發現有基坑崩塌等地質災害現象，研究區現狀為地質災害弱發育區。

3 地質災害發育預測評估

根據研究區的地形地貌、地層巖性、地質構造、巖土體工程地質特征、水文地質條件和工程建設對地質環境的影響，結合地質災害類型和地質災害發育規律及形成條件[5,6]，預測本工程建設過程中可能引發的地質災害主要為基坑崩塌和巖溶地面塌陷。

3.1 工程建設引發地質災害預測

3.1.1 基坑崩塌

工程建設，特別是在基礎施工時，一般需開挖基坑至穩定基巖面或穩定地基土[2]，擬建教學綜合樓會形成深1.0~3.0m的臨時基坑邊坡。坑開挖會形成卸載臨空面，上部第四系土層結構較松散，透水性較強，下部巖體飽水后抗剪強度降低，易沿巖土接觸面、節理裂隙面或順向層面形成軟弱結構面?；舆吰路€定性較差，在施工過程中如設計不當，或未及時對邊坡體進行有效監測與支護處理，在施工機械振動、荷載等外界條件影響下，臨時基坑邊坡容易失穩形成基坑崩塌地質災害。鑒于工程建設中基坑開挖深度不大，所形成的崩塌體規模應以小型為主（體積＜100 m3），落距一般不會超過3.0 m，主要危害工程建設過程中的機械設備、施工人員（一般2~5人）等，預估造成的直接經濟損失小于30萬元，危害時限至項目建設完工為止。預測工程建設引發基坑崩塌地質災害的可能性中等，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，淺層巖溶中等發育，加之區內地下水埋深較淺，年變幅較大，具備發生巖溶地面塌陷的基本條件。工程建設、施工機械及車輛運輸等所產生的震（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。研究區的巖溶地下水位埋深較淺，工程建設過程中需要施工用水，若工程建設未按相關規范合理設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度，改變土體中原有的平衡狀態，可能引發巖溶地面塌陷。另外，地表水的下滲也可能引發巖溶地面塌陷。巖溶地面塌陷主要危害附近的施工人員及師生（15~30人）、機械設備和建（構）筑物等，預估造成直接經濟損失100~120萬元。由于巖溶地面塌陷具有突發性，可能造成其附近建（構）筑物損壞，有時甚至會造成人身傷害。預測工程建設可能引發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 建設工程本身可能遭受的地質災害

3.2.1 巖溶地面塌陷

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

研究區下伏基巖為下石炭統巖關組（C1白云質灰巖，為可溶性的碳酸鹽巖，淺層巖溶中等發育，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，本工程的建設勢必加劇人類活動和對地質環境的人為擾動，改變巖土體中原有的平衡狀態，易使建設工程遭受巖溶地面塌陷，從而導致上覆土體發生地基不均勻沉降。巖溶地基不均勻沉降主要危害建設工程中有地基基礎的建構筑物。因此，預測建設工程本身遭受巖溶地基不均勻沉降的可能性中等，預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持力層會產生一定的危害，由于膨脹土地基易于處理，預估地基處理費用小于工程總投資10%，因此，預測評估區遭受此類地質災害的可能性小，危害程度小，危險性小[5,6]。

4 地質災害防治措施

4.1 基坑崩塌防治措施

為預防基坑崩塌，地基基礎工程宜避開雨季施工，開挖基坑發生地裂、局部上層滯水或巖土層有較大變化時，應及時處理后方能繼續施工。對建筑基坑開挖過程中形成的基坑壁和臨時邊坡，應采取有效的支護措施并按時完工，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定，防止其失穩產生崩塌[7,8,9]。

4.2 巖溶地面塌陷治措施

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

2）禁止在建筑區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展狀況的出現，可避免和減少巖溶地面塌陷地質災害的發生和危害；

3）可進行地下水長期動態觀測，掌握地下水活動特征，預測土洞的形成和發展，從而預測巖溶地面塌陷發生的時間和概率，為地質災害的防治提供科學依據；

4）暴雨季節或嚴重干旱季節，應加強巡視工作，發現塌陷應設置警示標志并及時治理，防止地質災害的擴大。

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災害，在施工前期應查明溶溝、溶槽以及地下溶洞、土洞發育情況，對查明的隱伏土洞、溶洞應采取開挖回填或灌漿加固處理；

2）施工時應避免遭受較急劇的天氣影響，并嚴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），基礎要深埋至大氣急劇影響深度以下，使其座落在土質較均勻的土層上，且施工時應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全面硬化，嚴防地表水下滲[10]。

4.4 其他防治措施

項目建設前，應按有關規定對擬建工程場地進行巖土工程勘察工作，查明場地內各工程巖土層的分布、埋深、厚度變化、工程地質性質，查明場地內地基下伏基巖巖溶發育情況，軟弱夾層等不良工程地質現象的分布情況，對建（構）筑物有影響的不良地質現象，必須采取有關措施及時加以處理。項目建設廢棄土石宜選擇地形封閉較低洼之處堆放，并應及時修建擋土墻、截水溝，防止坡面失穩產生崩塌、滑坡等地質災害[10]。

5 結論

1）研究區位于侵蝕溶蝕地貌之孤峰平原亞區，地貌類型單一，區內海拔標高160~166m，總體地形坡度1°~5°，地勢平坦，地形簡單；區內未見斷層發育，地質構造較簡單，下伏基巖為下石炭統巖關組（C1）白云質灰巖，中-厚層狀構造，巖性單一；具單層結構土體，有少量不良土體分布，巖溶中等發育，巖土體工程地質性質較差，地下水對工程建設無明顯影響，工程水文地質條件良好；現狀地質災害弱發育，破壞地質環境的人類工程活動一般，屬地殼基本穩定區。因此，綜合判定評估區地質環境條件復雜程度為中等類型。

2）研究區現狀未發育地質災害。

3）預測研究區未來可能發生的地質災害有基坑崩塌、巖溶地面塌陷、巖溶地基不均勻沉降、膨脹土地基脹縮。其中，基坑崩塌發生的可能性中等，危害程度小，危險性小；巖溶地面塌陷及巖溶路基不均勻沉降發生的可能性中等，危害程度中等，危險性中等；膨脹土地基脹縮發生的可能性小，危害程度小，危險性小。

4）針對研究區可能發生的地質災害應采取防滲排泄、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] 地質部廣西壯族自治區地質局．1：20萬桂林幅區域地質測量報告書[R]，1969．

[2] GB50007－2011，建筑地基基礎設計規范[S].

[3] 常士驃，張蘇民．工程地質手冊[K]．北京：中國建筑工業出版社，2006．

[4] 廣西水文地質工程地質隊．1：20萬桂林幅區域水文地質普查報告[R]，1983．

[5] DB45/T382-2006．廣西建設項目地質災害危險性評估規程[S]．

[6] 廣西地質學會．廣西建設項目地質災害危險性評估規程培訓班培訓材料匯編[G]，2014．

[7] DZ/T 0218-2006，滑坡防治工程勘察規范[S].

[8] DZ/T 0219-2006，滑坡防治工程設計與施工技術規范[S].

[9] DZ/T 0221-2006，崩塌、滑坡、泥石流監測規范[S].

[10] DZ/T 0222-2006，地質災害防治工程監理規范[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：構造地質學

P642.21

A

1006-0995（2018）03-0479-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2018.03.029