栗木礦區學校教建設項目地質災害發育特征及防治

胡軼，鄭桂青

栗木礦區學校教建設項目地質災害發育特征及防治

胡軼，鄭桂青

（桂林理工大學地球科學學院，廣西 桂林 541006）

廣西恭城瑤族自治縣栗木礦區學校建設項目地質環境條件復雜程度中等，地質災害弱發育。但有可能發生基坑和邊坡崩塌、滑坡、地面塌陷、巖溶地基不均勻沉降等地質災害。根據實地調查，引發上述地質災害的可能性中等，危害程度小至中等。通過調查分析，提出了有針對性的防滲排泄、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；建設項目；防治措施；恭城

恭城瑤族自治縣栗木礦區學校建設項目位于桂林市恭城瑤族自治縣栗木鎮。建設項目規劃用地總面積12 376.05m2（約18.56畝）。擬建項目北部緊鄰鄉道，南東距恭城瑤族自治縣栗木鎮約4km（直線距離），交通十分便利。

學校總建筑面積約4 769 m2，有7個教學班，需住校教師18人。學校擬在操場西側建設一棟（綜合）教師宿舍樓（3F），總建筑面積約900 m2，設計標高241.1 m（圖1）。建筑類型為低層建筑，采用磚混結構，條形基礎。項目總投資37.42萬元。

圖1 學校建設項目平面設計圖

1 建設項目地質環境條件

1.1 氣象及環境條件

該校屬中亞熱帶季風氣候區，夏長冬短，具有冬有輕寒，夏有奇熱的特點。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。降雨量集中于4~6月份，占全年降雨量的65%，期間常有大雨或暴雨，枯水季節為11月至翌年2月，降雨量少，較干燥。年無霜期319天以上。對本建設項目地質災害發生有較大影響的氣象特征主要為大強度集中降水的暴雨天氣，尤其是久旱突遇暴雨，可能引發崩塌、滑坡等地質災害。

調查評估區南西部為蛋子江水庫，為附近最大水體，長約300 m，寬約200 m。庫岸為含碎石粉質粘土的質邊坡，寬約330 m、高2~4 m、坡度約50°。邊坡北部緊靠建設項目區段，已采取階梯式漿砌石擋土墻防護，其余基本保留原始狀態，其上長有灌木、雜草和農作物等。整體看，庫岸邊坡處于基本穩定狀態。水庫水位標高232~236 m，常年平均水位234 m，水深大于5 m。區內地表水主要來源于大氣降水，可自行排入周圍低洼地帶。評估區地下水總體流向為從北西到南東方向，自然疏干條件較好。

1.2 地形地貌

評估區位于侵蝕溶蝕之峰叢平原亞區，地貌類型單一。區內海拔標高226~246 m，相對高差20 m，地形坡度小于15°，地勢較平緩。評估區現狀用地主要為學校、街道和居民區，東南部有少量耕地，種植有豆角，黃瓜和紅薯等。總體看，評估區地形與地貌類型簡單。

1.3 地質特征

1.3.1地層

評估區區域上出露地層主要為下石炭統大塘組（C1）灰巖及第四系（Q4）覆蓋層（圖2、3）。

圖2 建設項目區域地質圖

1.三級構造單元界限；2.三級構造單元界限；3.四級構造界限；4.項目位置；Ⅰ—桂北臺隆；Ⅰ-1—九萬大山穹褶帶；Ⅰ-2—龍勝褶斷帶；Ⅰ-3—越城嶺褶斷帶；Ⅱ—桂中—桂東臺陷；Ⅱ1-1—羅城褶斷帶；Ⅱ1-2—宜山弧形褶斷帶；Ⅱ1-3—來賓褶斷帶；Ⅱ2-1—海洋山褶斷帶；Ⅱ2-2—桂林弧形褶斷帶；Ⅱ3—大瑤山凸起；Ⅲ—云開臺隆；Ⅳ—欽州殘余地槽；Ⅳ1—博白坳陷；Ⅳ2—六萬大山隆起；Ⅳ3—欽州坳陷；Ⅳ4—十萬大山坳陷；Ⅴ—右江再生地槽；Ⅴ1-1—那坡褶斷帶；Ⅴ1-2—西林—白色斷褶帶；Ⅴ1-3—南丹斷褶帶；Ⅴ2—都陽山隆起；Ⅴ3—靖西—田東隆起；Ⅴ4—下雷—靈馬坳陷；Ⅴ5—西大明山坳陷；Ⅵ—北部灣坳陷。

1）第四系主要有：①耕植土（Q4pd），分布于評估區南東部，原始地表耕地土層，灰褐-黑色，主要由富含有機質的粘土夾植物根系組成，稍濕-干燥，多呈松散狀態，厚度一般0.2~0.6 m。②雜填土（Q4ml），主要分布于評估區中東部，色雜，由耕植土、生活垃圾和建筑垃圾等組成，硬質物含量約20%~40%，結構松散，碎塊大小不一，直徑一般為2~30 cm，堆積厚度0.3~1.0 m。③素填土（Q4ml），分布于評估區內學校、居民區和街道等所在區域，為原先學校、城鎮建設所填土體，黃褐色，由粘土夾灰巖碎塊組成，亦含少量植物根莖及有機質土。素填土結構較松散，不均勻，具較高壓縮性，下部逐漸過渡到稍濕狀態，厚度約1~3 m。④含碎石粉質粘土（Q4al+pl），評估區廣泛分布，出露于南西部蛋子江P1邊坡處；呈黃褐-紅褐色，稍濕，堅硬-可塑狀態；碎石含量10%~20%，成分比例局部有增減，大小混雜，粒徑一般2.0~6.0 cm，成分主要為灰巖和砂巖碎塊，近地表或被揭露而失水干燥多為松散狀態。土層厚1.0~2.5 m。

2）下石炭統大塘組灰巖，分布于整個評估區，，為評估區下伏基巖，因第四系覆蓋在評估區未見出露。灰巖中～厚層狀構造，致密堅硬，節理裂隙較發育，巖層產狀145°∠40°，總厚度953~1 606 m。

1.3.2 地質構造

評估區位于桂林弧形斷褶帶（П2-2）之南東部，栗木向斜西翼[1]（圖2）。栗木向斜軸長約20 km，寬4~8 km，核部地層由下石炭統大塘組灰巖組成，翼部地層主要由下石炭統巖關組（C1y）灰巖和上泥盆統（D3）灰巖組成。

區域上SN向和NE向斷裂較發育。其中，苔塘斷層從評估區西側約1km處通過，該斷層長約40 km，性質不明。評估區內未發現有斷層。評估區地質構造簡單。

1.4 巖土體工程地質類型及特征

根據評估區巖土體工程地質性質，結合巖性、結構、組合關系和強度等以及現場調查，將巖土體劃分為基巖巖組和第四系松散土體兩大類型。

1） 第四系素填土和含碎石粉質粘土雙層土體分布于整個評估區，自上而下為素填土和含碎石粉質粘土，厚度2~5.5 m。素填土呈黃褐色，厚度約 1~3 m，欠固結，力學性能較差，具不均勻性，易造成地基不均勻沉降，施工時應予以鏟除；若作為房屋建筑的直接持力層，需進行地基處理，采取相應的基礎方案方能利用。含碎石粉質粘土厚1.0~2.5 m，為沖洪積成因，未經處理不宜作為地基持力層或下臥層。該層近地表或被揭露而失水干燥多為松散狀態，且表層覆蓋的腐殖土，富含有機物，強度低，具不均勻性和高壓縮性，不宜做基礎的直接持力層，施工時應予以鏟除。

圖4 A-A’工程剖面示意圖

2）大塘組中-厚層狀中等巖溶化堅硬碳酸鹽巖巖組，為評估區下伏基巖，工程力學性質較好，抗壓強度較高，一般為100~180 MPa，可作為優良的地基持力下臥層。但該組巖層具有較強的可溶性，加上巖性性脆易碎，巖層中節理較發育，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、漏斗，巖面起伏亦較大，多有溶溝、溶槽出現。因此，評估區內下伏的各種巖溶形態發育較復雜，可能產生巖溶塌陷等地質災害，對地基的穩定性具有一定的危害。

總體看，評估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

評估區地下水類型為碳酸鹽巖裂隙溶洞水，主要分布于大塘組灰巖中。地下水賦存于碳酸鹽巖的溶隙、溶洞等巖溶裂隙管道中，主要接受大氣降雨補給，通過碳酸鹽巖溶洞、裂隙等巖溶通道往溪溝、河流等自然地形低洼處呈分散的泄流形式排泄。據區域水文地質資料，地下水位標高約234 m，埋深大于5 m，受季節變化影響較大，一般變幅為1~2 m，地下水類型以HCO3-Ca型為主，礦化度170~250mg/L，對鋼筋混凝土結構中鋼筋具微腐蝕性，對鋼結構和混凝土結構有弱腐蝕性。評估區地下水總體流向為從北西到南東方向，為巖溶中等發育區且臨近水庫，地下水發育，對工程建設有較大影響。因此，評定本區水文地質條件較差。

根據附近工勘資料，該區面巖溶率0.40~0.52，點巖溶率1.64~2.70個/km2，鉆孔線巖溶率2.85%~4.50%。評估區第四系覆蓋層厚度一般為2~5.5 m，土層厚度薄、透水條件好，大量雨水透過該層補給地下水，在地下水補給、逕流、排泄過程中，不斷對碳酸鹽巖進行沖刷、溶解，有利于巖溶發育；加上評估區南西側緊鄰蛋子江水庫，地下水與水庫有一定的連通性與互補性，在地下水補給、逕流、排泄過程中，不斷對碳酸鹽巖進行沖刷、溶解，較利于巖溶發育。該組灰巖巖溶較發育，巖溶作用主要沿灰巖裂隙、層面、縫合線等邊界進行，主要表現為溶溝、溶槽及溶洞等巖溶形態。同時，基巖埋深較淺，淺層巖溶發育，評估區內也不排除存在隱伏土洞和溶洞，并進而發展為巖溶地面塌陷的可能。因此，綜合判斷評估區巖溶發育程度中等。

1.6 人類工程活動對地質環境的影響。

評估區位于栗木礦區內，栗木錫礦于20世紀30年代發現，至今已有近80年的開采歷史。栗木錫礦目前主要采取地下開采方式，開采區域主要位于評估區西側的金竹源、北側的老虎頭和東側的水溪廟、三個黃牛等地，它們均不在評估區內，上述地下開采尚未對評估區產生影響。

根據調查，目前人類工程活動在評估區東、西部表現為人類建筑物的修建，評估區北部為鄉道（圖片7），南部緊鄰蛋子江水庫。蛋子江水庫修建于20世紀50年代，為截留金竹源等地流出的蛋子江水而成，原在庫區及其下游附近有村莊、居民，因水庫修建這些居民被迫遷往他地安置，人類工程活動已對原始地質環境造成了較大的擾動。總體看，評估區破壞地質環境的人類工程活動較強烈。

2 地質災害發育現狀評估及預測

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危險性小區。

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有基坑崩塌和巖溶地面塌陷；建設工程本身遭受的地質災害有巖溶地面塌陷、巖溶地基不均勻沉降及膨脹土地基脹縮。由于研究區現狀未發育地質災害，所以工程建設不存在加劇現狀地質災害的可能性。

2.1 工程建設活動可能引發的地質災害

1）基坑崩塌，在評估區北西部擬建教師宿舍基礎施工時，需進行基坑開挖等工程活動，一般需開挖基坑至穩定基巖面或穩定地基土才能滿足設計要求。本建設工程采用天然地基淺基礎，基礎型式采用條形基礎，因此在基礎施工時局部區段會形成高約2~5 m的臨時基坑邊坡，基坑壁主要由素填土、含碎石粉質粘土組成，土層結構較松散，透水性較強，基坑邊坡穩定性較差。基坑開挖后，形成卸載臨空面，在施工過程中如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崩塌地質災害。基坑邊坡崩塌主要危害工程建設過程中的機械設備、施工人員（3~5人）和附近建筑物等。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）。因此，預測發生基坑崩塌的可能性中等，危害程度小，危險性小。

2）巖溶地面塌陷，該區巖溶中等發育，因此，工程建設過程中施工機械和車輛運輸等所產生的震（振）動、荷載等作用可能破壞地下溶洞或土洞的支撐平衡，形成巖溶地面塌陷。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，引起地下水位升降，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 地面塌陷主要危害規劃用地內的建筑物、道路、綠化及其他配套設施等。由于巖溶地面塌陷具有突發性，除可能造成其附近建（構）筑物損壞之外，還可能造成人員傷亡。主要危害附近的施工人員及在校師生（5~15人）、機械設備、建（構）筑物等。預測本區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。

2.2 建設工程本身可能遭受的地質災害

1）巖溶地面塌陷、滑坡：預測建設工程本身可能遭受崩塌、滑坡地質災害的區段主要在評估區南西側蛋子江水庫庫岸邊坡和南東側現狀邊坡附近。上述邊坡可能產生崩塌、滑坡地質災害，規模應以小型為主（體積＜500 m3），主要危害附近建（構）筑物、機械設備、行人及在校師生（10~50人）等。因此，預測建設工程本身在蛋子江水庫庫岸邊坡P1和邊坡P2附近遭受崩塌、滑坡地質災害的可能性中等，危害程度中等，危險性中等。除上述區段外的評估區其他區段，場地較平緩，預測遭受崩塌、滑坡地質災害的可能性小，危害程度小，危險性小。

2）巖溶地基不均勻沉降：預測整個評估區可能遭受巖溶地基不均勻沉降地質災害。評估區下伏基巖為可溶性碳酸鹽巖，巖溶發育程度中等，地下水位變動位置位于基巖中，具備巖溶地基不均勻沉降地質災害發生的基本條件。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，改變碳酸鹽巖體中原有的溶洞、溶隙的平衡狀態，易使建設工程遭受巖溶地面塌陷，從而導致上覆土體發生巖溶地基不均勻沉降。巖溶地基不均勻沉降主要危害附近的建（構）筑物、機械設備、過往車輛、行人及在校師生（10~50人）等。因此，預測建設工程本身可能遭受巖溶地基不均勻沉降的可能性中等，危害程度中等，危險性中等。

3 地質災害防治措施

3.1 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]。

3.2 邊坡崩塌、滑坡防治措施

1）P1邊坡雖然部分已經采取漿砌石防護，但是局部地段仍會存在不穩定性。未經專業人員勘察、設計，禁止隨意對P1岸坡體開挖，以防破壞其穩定性。禁止在P1邊坡附近新建建筑物，而對其附近已有建（構）筑物，如教學樓、食堂等，應進行變形監測工作，包括地表位移變形、建筑物裂縫和應力變化等監測，若發現有危及建（構）筑物及附屬設施的崩塌、滑坡地質災害及其隱患時，應組織人員撤離。

2）對于P2邊坡，要進行定期監測。禁止隨意對P2邊坡體開挖和在其附近進行大規模施工活動，若遇到坡體開裂現象，應及時組織人員撤離，并及時進行修補。

3.3 巖溶地面塌陷治措施

1）對查明的隱伏土洞、溶洞可采取開挖回填或灌漿加固處理；

2）禁止在評估區內或附近過量或間歇性抽取地下水；

3）禁止在評估區內或其附近進行會引發地質災害的大的機械荷載、振動或爆破；

4）基坑開挖后應進行插釬驗槽，若發現土洞和不良工程地質等問題，應及時采取相關措施（如灌漿加固）進行處理。

3.4 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，應該清除在溶溝、溶槽等部位存在軟弱土層，建議多層建筑基礎采用砂墊層，并碾壓夯實，必要時對溶溝、溶槽灌漿加固處理，對影響地基穩定的淺層溶洞進行灌漿充填處理。此外，在施工前期應徹底清除地面腐殖土等不良土體，并對軟弱土加固；

2）對回填土層應分層碾壓處理，回填土層未經加固處理不宜作建（構）筑物基礎持力層；對已堆填的地基，建議采用強夯或重夯進行加固，以防止巖溶地基不均勻沉降造成建（構）筑物、埋設的管線等變形，發生安全隱患事故；

3）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沉降。

3.5 其他防治措施

項目建設施工前，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、工程地質性質等，尤其是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。為減少人為作用造成的地質災害，在施工過程中應注意可能出現的地質環境改變對工程穩定性的影響，盡量避免采用會誘發地質災害發生的過大振動、大爆破等施工方式，減少人為地質災害的發生。且在施工時也應避免遭受較急劇的天氣影響，如大、暴雨天氣，同時做好地表水的排泄工作。

4 結論

1）評估區位于侵蝕溶蝕地貌之峰叢平原亞區，地貌類型單一；區內海拔標高226~246 m，相對高差20 m，地形起伏不大，地形坡度小于15°，地形與地貌類型簡單；區內無斷層通過，地質構造簡單；下伏基巖為下石炭統大塘組（C1d）灰巖，具雙層結構土體，巖土體工程地質性質較差；水文地質條件較差，現狀地質災害弱發育，破壞地質環境的人類工程活動較強烈；評估區屬地殼基本穩定區，地質環境條件復雜程度為中等類型。

2）評估區現狀為地質災害弱發育。

3）預測評估區未來可能發生的地質災害有基坑崩塌、邊坡崩塌滑坡、巖溶地面塌陷、巖溶地基不均勻沉降。其中，崩塌地質災害的可能性中等，危害程度小，危險性小；引發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；工程建設不存在加劇現狀地質災害的可能性；建設工程本身遭受崩塌、滑坡的地質災害的可能性中等，危害程度中等，危險性中等；遭受巖溶地基不均勻沉降地質災害的可能性中等，危害程度中等，危險性中等。

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教師宿舍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].

Development and Control of Geohazards for School Teaching and Construction Project in the Limu Mine District

HU Yi ZHENG Gui-qing

（College of Earth Science, Guilin University of Technology, Guangxi Guilin 541004）

The school teaching and construction project in the Limu Mine District, Gongcheng, Guangxi is characterized by complex geological condition and developmental geohazards. A field investigation indicates that there is a medium probability of geohazards here. This paper makes some suggestions on geohazard control such as anti-seepage discharge, retaining wall, grouting reinforcement and foundation replacement method.

construction project; geohazard; control; countermeasure; Gongcheng

2018-01-21

胡軼（1993-），女，湖北潛江人，研究生，地質學專業

P642.2

A

1006-0995（2018）04-0629-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2018.04.021