石窟工程場地穩(wěn)定性及適宜性評價(jià)

袁達(dá)

（福建省邵武地質(zhì)大隊(duì)，福建 邵武 354000）

1 工程概況

福建合掌巖萬佛石窟及東三大佛石窟建設(shè)項(xiàng)目地處福建省南平市順昌縣城西郊，項(xiàng)目屬新開發(fā)用地，擬建合掌巖石窟洞室上部不存在其它已建構(gòu)筑物，僅擬建東三大佛石窟洞室上部存在小廟亭及在建龍泉院建。合掌巖萬佛石窟平面形態(tài)呈“回”字形，石窟占地約0.3 萬m2，石窟內(nèi)外雕塑總面積超10000m2。該窟由前廳、大廳、后通道、念佛堂、閉關(guān)洞等相連而成，大小佛像超過萬尊，洞室長約43.0～235.0m，其中大廳長43m，寬35m，通高14.0m，最高處18.0m，正廳中央留有11.0m×8.0m 的擎天柱；擬建合掌巖石窟最小洞徑4.0m，最大洞徑43.0m；頂板覆蓋層最小厚度10.0m，最大厚度55.8m，洞室底部設(shè)計(jì)標(biāo)高470.0～480.0m。擬建東三大佛石窟平面形態(tài)呈“E”字形，石窟設(shè)計(jì)為“一窟三佛”方案，主洞窟南北向長約260m，東西向?qū)捈s100m，洞室高32.0～92.0m，洞室廊道高10.0～15.0m，跨徑一般在10.0～32.0m，最大跨徑260.0m（三佛處）。石窟后壁雕鑿佛像，初步設(shè)計(jì)洞室佛像高在70.0～100.0m，設(shè)計(jì)洞室地面標(biāo)高為288.0m；洞室廊道高分上、中、下3 個(gè)段，上段廊道高10.0m，設(shè)計(jì)洞室地面標(biāo)高356.0m；中段廊道高12.0m，設(shè)計(jì)洞室地面標(biāo)高325.0m，下段廊道高15.0～20.0m，設(shè)計(jì)洞室地面標(biāo)高280.0～283.50m。

2 工程區(qū)域地質(zhì)、水文概況以及地震效應(yīng)評價(jià)

2.1 地質(zhì)構(gòu)造概況

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，結(jié)合本次現(xiàn)場野外地質(zhì)調(diào)查點(diǎn)、物探、鉆孔、孔內(nèi)聲波測試及孔內(nèi)攝像等地質(zhì)資料，工程區(qū)場地內(nèi)未見新構(gòu)造活動跡象；但在正施工的萬佛石窟后洞室?guī)r柱見斷層一條（F1），寬1.0～3.50m，可見延伸長約15.0m，F(xiàn)1斷層走向北東向35°，傾向305°，傾角59°，帶內(nèi)巖體很破碎，高嶺土化很強(qiáng)烈，見滲水現(xiàn)象，附近伴生多組走向近一致的裂隙。同時(shí)本次勘察部分鉆孔揭露的巖體在不同深度存在節(jié)理裂隙密集帶，其延伸方向、產(chǎn)狀與萬佛石窟洞室F1 斷層走向近一致，推測發(fā)育的節(jié)理裂隙密集帶受斷層影響形成，推測擬建東三大佛北西側(cè)存在F2 壓扭性斷層，走向?yàn)楸睎|25°～42°, 傾向295°～312°，傾角55°～68°；同時(shí)根據(jù)地表野外地質(zhì)調(diào)查點(diǎn)，其裂隙產(chǎn)狀大部分與上述F1、F2 斷層產(chǎn)狀大致相同，受斷層影響明顯。

2.2 水文地質(zhì)情況

第一，地表水。工程區(qū)位于山頂、鞍部及斜坡地帶，區(qū)內(nèi)地表大部分為基巖裸露，地形坡度較陡，溝谷切割較大，溝谷縱坡降達(dá)25～45%，場地表層局部存在少量殘坡積礫質(zhì)黏性土，植被較發(fā)育，主要為松樹及灌木。場地周邊無人工水庫、水塘分布，地表水主要為大氣降水形成，常時(shí)地表溝谷內(nèi)無地表水流及泉點(diǎn)出露，僅降雨期間溝谷內(nèi)才有少量地表流水匯集，順溝谷及沿巖體裂隙排泄于低洼處、巖體深部；該地表水也是補(bǔ)給場地地下水主要來源之一。本次采集地表水一組，采集水樣點(diǎn)位于東側(cè)坡腳1.2km 處溝谷水塘內(nèi)。

第二，地下水。場地地下水類型主要為基巖風(fēng)化裂隙水，主要賦存于強(qiáng)～中風(fēng)化帶及節(jié)理裂隙密集帶內(nèi)，地下水主要受大氣降水地表下滲補(bǔ)給，含水層具中～強(qiáng)透水性，勘察期間測得場地內(nèi)地下水穩(wěn)定水位埋深1.60～78.60m（高程294.06～533.03m），屬潛水；富水性較好，場地地下水位水量隨地形、季節(jié)性影響變化很明顯，場地水位年變化幅度3.0～5.0m。

2.3 場地地震效應(yīng)評價(jià)

根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2010(2016年版)附錄A、《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》GB18306-2015 及福建省區(qū)劃一覽表，本場地位于建筑抗震設(shè)防烈度六度區(qū)，設(shè)計(jì)基本地震加速度值0.05g，設(shè)計(jì)地震分組第一組。場地內(nèi)分布的巖土體類型簡單，不存在砂土液化和軟土震陷問題，但場地地形坡度較陡，且起伏變化大，局部斜坡邊緣為陡崖，山體采用洞室開挖，跨度較大、高度較大，場地屬建筑抗震不利地段。根據(jù)《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》GB50223-2008，擬建物屬重點(diǎn)設(shè)防類建筑，應(yīng)按高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度要求確定其抗震措施和地震作用。

3 石窟工程場地穩(wěn)定性及適宜性評價(jià)分析

3.1 石窟圍巖基本質(zhì)量

本工程項(xiàng)目圍巖基本質(zhì)量分級按照巖石堅(jiān)硬程度（Rc）及巖體的完整性(Kv)，結(jié)合地下水、裂隙、圍巖應(yīng)力狀態(tài)等對圍巖的影響，據(jù)《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTJD70-2004)計(jì)算洞室圍巖體基本質(zhì)量指標(biāo)修正值[BQ]，結(jié)合洞室圍巖體基本質(zhì)量定性特征和圍巖基本質(zhì)量指標(biāo)修正值[BQ]，其洞室圍巖物理力學(xué)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值見下表1。

表1 洞室圍巖物理力學(xué)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值表

3.2 石窟洞室工程地質(zhì)評價(jià)

根據(jù)本次現(xiàn)場野外地質(zhì)調(diào)查點(diǎn)、物探、鉆孔、孔內(nèi)聲波測試及孔內(nèi)等地質(zhì)成果資料，擬建萬佛石窟及東三大佛石窟洞頂及洞身段圍巖以中～微風(fēng)化花崗巖為主，上部巖體裂隙發(fā)育～較發(fā)育，巖體較破碎～較完整，下部巖體裂隙不發(fā)育，巖體完整，各風(fēng)化層間存在節(jié)理裂隙密集帶，裂隙很發(fā)育，巖體破碎；其中風(fēng)化花崗巖層圍巖基本質(zhì)量指標(biāo)修正值[BQ]=376.98，圍巖級別Ⅲ級，微風(fēng)化花崗巖層圍巖基本質(zhì)量指標(biāo)修正值[BQ]=461.50，圍巖級別Ⅱ級，節(jié)理裂隙密集帶圍巖基本質(zhì)量指標(biāo)修正值[BQ]=90.91，圍巖級別Ⅴ級。

3.3 評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

第一，場地穩(wěn)定性評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。之所以進(jìn)行場地穩(wěn)定性評價(jià)，就是要選定出和工程相匹配的區(qū)域以及場地，從而滿足工程建設(shè)需求的地基，進(jìn)而保障工程在要求期限內(nèi)的地基安全。按照動力地質(zhì)作用的破壞影響程度以及環(huán)境工程地質(zhì)條件可以將場地穩(wěn)定性評價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。

表2 場地穩(wěn)定性評價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)

第二，場地適宜性評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。按照場地工程建設(shè)適宜性分類標(biāo)準(zhǔn)，在充分考慮到場地穩(wěn)定性、地形地貌、地基穩(wěn)定性以及場地排水等多因素的基礎(chǔ)上進(jìn)行適宜性評價(jià)。針對不同要素建立工程建設(shè)適宜性分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)體系如表3所示。

表3 場地工程建設(shè)適宜性分區(qū)指標(biāo)體系及標(biāo)準(zhǔn)

第三，評價(jià)內(nèi)容及結(jié)果。擬建場地地貌屬中低山丘陵，工程區(qū)場地內(nèi)未見新構(gòu)造活動跡象，經(jīng)調(diào)查無滑坡、崩塌、泥石流、溶洞、活動斷裂等不良地質(zhì)作用及地質(zhì)災(zāi)害。工程區(qū)前廣場溝谷、后廣場溝谷及東側(cè)廊道導(dǎo)洞坡腳存在大量棄渣土（棄渣土量仍在增加），堆填棄渣土松散，穩(wěn)定性差，易引發(fā)滑坡、崩塌等災(zāi)害。

已開鑿在建萬佛石窟埋藏較淺，洞室頂部圍巖體較完整～完整，裂隙發(fā)育～較發(fā)育，圍巖自穩(wěn)能力好，圍巖級別Ⅱ～Ⅲ級；僅局部（F1 斷層處）巖體很破碎，裂隙很發(fā)育，斷層帶內(nèi)高嶺土化很強(qiáng)烈，見滲水現(xiàn)象，圍巖自穩(wěn)能力差，圍巖級別Ⅴ級。洞室頂部易發(fā)生巖塊脫落，斷層影響范圍易引發(fā)滑塌、巖塊脫落、坍塌等不良地質(zhì)現(xiàn)象。建議對溝谷棄渣場采取永久性的擋墻支護(hù)及建截排水等措施；對石窟洞口、洞室及斷層帶存在邊坡、圍巖不穩(wěn)定地段采取噴錨、錨桿掛網(wǎng)、高壓注漿及鋼拱架等相應(yīng)的永久性支護(hù)措施，確保施工安全及石窟洞室穩(wěn)定。

擬建東三大佛石窟目前尚未開鑿施工，但場地東側(cè)已存在的人工邊坡高陡，表層巖土體松散、破碎，不穩(wěn)定，極易發(fā)生滑塌、巖塊脫落等不良地質(zhì)現(xiàn)象；本次施工鉆孔揭露的節(jié)理裂隙密集帶，其分布位置、埋藏深度及影響的范圍，推測該工程區(qū)內(nèi)存在北東走向F2 斷層，場地北西側(cè)F1、F2 斷層對開鑿石窟洞室（擬建東方藥師佛）圍巖穩(wěn)定性影響很大。該石窟開鑿的洞室高度、跨度均較大，其裂隙（帶）及斷層帶的巖體破碎，延伸較長，圍巖穩(wěn)定性差，極易發(fā)生大的掉塊冒頂、滑塌、坍塌等不良地質(zhì)現(xiàn)象；同時(shí)可能存在洞室涌水現(xiàn)象。建議對擬建東三大佛石窟東方藥師佛選址作適量調(diào)整，較大程度避開不利地段；施工避開雨季，對東側(cè)邊坡采取永久性支護(hù)措施；對后期開鑿石窟洞室內(nèi)做好相應(yīng)的噴錨、錨桿掛網(wǎng)、高壓注漿及鋼拱架等相應(yīng)的永久性支護(hù)措施及截排水措施，做好地質(zhì)雷達(dá)等超前預(yù)警措施。

綜上所述，本項(xiàng)目工程開鑿施工建設(shè)過程中及建成后易引發(fā)滑塌、巖塊脫落、坍塌地下涌水等不良地質(zhì)現(xiàn)象，但可采取措施予以治理，在采取相應(yīng)的選址調(diào)整方案及防治措施予以處理后，場地基本適宜作為擬建項(xiàng)目建設(shè)。