涇縣農林生物質熱電聯產項目地質災害危險性評估

李 丹

(安徽省地質礦產勘查局327地質隊，安徽 合肥 230011)

0 引 言

涇縣農、林生物質資源豐富,但未得到充分合理利用,建設涇縣農林生物質熱電聯產項目可使這些資源成為可再生能源,實現資源的綜合利用。開展項目的地質災害危險性評估工作,可從源頭上控制和減少由于不合理的工程活動而引發的地質災害以及工程遭受的地質災害危害,為建設單位預防地質災害、降低工程風險和維護費用提供科學依據。

1 評估工作概述

項目處在原涇縣琴溪鎮垃圾填埋場的東側,位于涇縣縣城東北部約10 km處。項目包含1臺生物質鍋爐和1套高溫高壓凝汽式汽輪發電機組,其規模分別為130 t/h、30 MW。項目為生物質電廠,生物質的年消耗量為2.538×105t,燃料為小麥、水稻、油菜、玉米、棉花等農作物秸稈以及部分林業廢棄物等生物質資源。廠區內的建、構筑物分為四個區:行政生活管理區、生產區、水工區、儲料區。行政生活管理區主要為綜合辦公樓。生產區由升壓站、主廠房、鍋爐房、空壓站、儲渣間、煙氣處理設施等組成。水工區由消防水池、凈水站、綜合水泵房、自然通風冷卻塔等組成。儲料區是電廠生產燃料的供給和貯存區。項目的灰渣全部綜合利用,廠內不設永久性灰渣場。本工程投資37 815.24萬元,設計使用年限50年。

工程屬電力行業中的新能源建設項目,為重要建設項目。涇縣農林生物質熱電聯產項目的建設項目重要性為重要,地質環境條件復雜程度為中等,故其評估級別為一級。

2 地質環境條件

2.1 區域地質背景

評估區地處沿江丘陵平原區,大地構造單元為揚子準地臺下揚子臺坳的沿江拱斷褶帶的石臺穹褶斷束。評估區地震活動不頻繁,也不強烈,屬低烈度區。評估區的地質構造條件簡單。評估區的地震動峰值加速度是0.05g,地震設防烈度為Ⅵ度。總體來說,評估區區域地質背景條件簡單。

2.2 氣象水文

評估區位于北亞熱帶季風濕潤氣候區,氣候溫和,四季分明,日照充足,雨量充沛。評估區及附近地表水系屬長江流域,青弋江水系。評估區附近水體主要為青弋江、徽水,其水文特征簡述如下:青弋江發源于石臺縣和黃山北麓,自西南向東北斜貫縣境,青弋江涇縣水文站以上流域面積4 352 km2。根據水文資料記載,其最高水位是34.64 m,最低水位是27.25 m,最大流量是5 600 m3/s。青弋江主要支流有徽水、琴溪、孤峰河。徽水發源于績溪縣徽嶺,經旌德縣于浙溪入境,流經榔橋、黃村、丁橋、涇川等鄉鎮注入青弋江。流域面積1 064.3 km2,最大流量為773 m3/s,最小流量0.2 m3/s。此外,評估區內分布有水塘、溝渠等,水深0.3～1.0 m。

2.3 地形地貌

評估區地勢總體為北部、中部高,東南部、西部低。最高點位于評估區的北部,標高123.14 m,最低點位于評估區的西南,標高48.24 m,相對高差達75.00 m。評估區地處沿江丘陵平原區,其微地貌類型包括低丘、山間谷地。

2.4 地層巖性

評估區地層為白堊系上統宣南組的礫巖、砂礫巖及含礫粗砂巖、泥質粉砂巖等,遍布評估區,產狀為350°∠4°,厚度為1 755～2 606 m。評估區內無巖漿巖。

2.5 地質構造與區域地殼穩定性

評估區內無褶皺。評估區內無斷層,距江南深斷裂的最近距離約2.3 km。

2.6 工程地質條件

評估區巖土體為白堊系上統宣南組的紅色粉砂巖、砂巖、礫巖及泥巖等。屬沉積巖建造、碎屑巖亞建造,為泥質粉砂狀結構,中-厚層狀構造,巖體表層為全風化砂礫巖,風化層厚度為2～10 m,巖層厚度為1 755～2 606 m,巖體較堅硬,巖體破碎,易軟化和風化,干抗壓強度46.4～96.7 MPa。

2.7 水文地質條件

評估區地下水類型包括松散巖類孔隙水和紅層孔隙裂隙水。松散巖類孔隙水的來源主要為大氣降水和徑流補給。紅層孔隙裂隙水主要接受大氣降水的入滲補給,并由中低山區向山前地帶徑流,排泄方式包括泉、地下徑流及蒸發。

2.8 人類工程活動對地質環境的影響

評估區現狀場地為垃圾填埋場、林地和廠房工程等,且無礦山開采活動。人類工程活動主要為交通工程、水利工程、工業建筑工程的建設。具體表現為:

(1)交通工程:評估區附近建設有G205國道、S322省道以及皖贛線鐵路。評估區內的道路多為鄉村公路,對地質環境的影響和破壞小。

(2)水利工程:評估區內水利設施建設主要為挖水塘和修溝渠,其規模較小,對評估區地質環境影響和破壞小。

(3)工業建筑工程:主要表現為評估區內的工業廠房建設,為涇縣生活垃圾處理有限公司的廠房。其為2～3層鋼混結構,建設時是依地形而建,切坡較少,且高度低,低于1.0 m，因此對評估區地質環境影響和破壞小。

此外,現狀條件下評估區西部包含涇縣生活垃圾掩埋區、垃圾填埋滲濾液處理站等構筑物。據調查了解,目前垃圾的產量小于用于焚燒發電的垃圾所需量。項目建成后垃圾填埋場將被廢棄,垃圾掩埋區現狀對評估區現狀地質環境的影響、破壞小。

3 地質災害危險性的現狀評估

評估區內現狀地質災害類型主要為滑坡地質災害,詳述如下:

經調查,在涇縣生活垃圾處理有限公司門口發現一處滑坡(H1),滑坡后緣為涇縣生活垃圾處理有限公司。該滑坡現處于初始變形階段,為全風化淺層巖質滑坡,其滑體厚度約9 m,滑體的坡度約為50°,微地貌類型為山間谷地,滑坡后緣出現裂縫,為拉張裂縫,長約10 m,寬約3 cm,深度為10 cm,滑痕指向為北偏東150°、傾角80°,組成滑帶的巖性為白堊系宣南組棕紅色粉砂巖和礫巖。該滑坡的主滑方向為北偏東150°,經現場調查,該滑坡坡面局部發育沿主滑方向的斷續小裂縫。該滑坡平面及剖面圖如圖1所示。

圖1 H1滑坡平面圖及1-1′線剖面圖

綜上,判斷該滑坡不穩定(強發育);該滑坡的誘發因素為降水,屬于自然因素;該滑坡的險情為受威脅人數約5人,可能直經濟損失約20萬元,故該滑坡的危害程度小;該滑坡的發育程度是強發育,危害程度小,因此,該滑坡地質災害的危險性為中等。

4 地質災害危險性的預測評估

4.1 工程建設中可能引發基坑崩塌地質災害的危險性預測

預測冷卻塔工程建設可能引發基坑崩塌地質災害,現狀為有林地,現狀地面標高為67.53～79.77 m,地形起伏,該處的設計標高為85.0 m,場地整平過程中需要填方,填方厚度約5.23～17.47 m。冷卻塔工程的施工順序是先填后挖,因此,冷卻塔基坑為開挖深度為4.5 m的填土深基坑。

本工程冷卻塔的基坑,若已知基坑開挖深度為h,基坑的直徑為d,土體破裂角按45°推算,則預測基坑崩塌量計算公式為:

V=[(h×h÷2)÷tan45°]×π×d

其基坑崩塌剖面圖如圖2所示。

圖2 冷卻塔的基坑剖面圖

現對冷卻塔工程的基坑開挖崩塌量進行預測評估:

其基坑開挖深度是4.5 m,基坑的直徑為65 m,以分層開挖深度1 m計算,并按土體破裂角為45°計算,其最大崩塌量為:V=[(h×h÷2)÷tan45°]×π×d=103 m3。

綜上所述,擬建工程的冷卻塔在建設過程中存在深基坑開挖,基坑崩塌方量為103 m3,小于500 m3。因此,工程建設中可能引發基坑崩塌地質災害,預測基坑崩塌危害程度為小,發育程度為弱,危險性小。

4.2 工程建設中可能引發崩塌地質災害危險性的預測

據工程的設計標高及地形情況,在工程建設中存在QP1～QP4四段切坡,因此,工程建設可能引發切坡崩塌地質災害。

工程擬建場地內地面標高61.75～122.25 m,設計地坪標高為85.0～90.8 m。擬建場地因人工開挖形成切坡,區內共有4個擬切坡段,切坡高度在0.2～31.45 m,均為單邊巖質切坡,巖體較堅硬。

QP1段人工切坡,位于工程區北部,切坡高度為0.2～31.45 m,切坡長度為230 m。邊坡可能沿著風化的巖體結構面而產生破壞,形成崩塌地質災害,預測崩塌方量為3 000 m3。

QP2段人工切坡,位于工程區西北部,切坡高度為0.2～6.2 m,切坡長度為36 m。邊坡可能沿著風化的巖體結構面而產生破壞,形成崩塌地質災害,預測崩塌方量為600 m3。

QP3段人工切坡,位于工程區東部,切坡高度為1.0～9.0 m,切坡長度為70 m。邊坡可能沿著風化的巖體結構面而產生破壞,形成崩塌地質災害,預測崩塌方量為900 m3。

QP4段人工切坡,位于工程區東北部,切坡高度為0.2～10.2 m,切坡長度為114 m。邊坡可能沿著風化的巖體結構面而產生破壞,形成崩塌地質災害,預測崩塌方量為1 500 m3。

總體而言,邊坡開挖時需采用機械或爆破,會造成巖體松動、破碎,在降水、震動等誘因下,危巖體、松散巖體極易沿裂隙面、軟弱接觸面產生崩塌地質災害。

以QP2切坡段為例,選取2-2′剖面,剖面圖如圖3所示。本工程中切坡段的預測崩塌方量計算結果見表1。

圖3 QP2切坡段2-2′線崩塌剖面圖

表1 本工程切坡段的預測崩塌方量一覽表

綜上所述,預測工程建設可能引發崩塌地質災害,預測崩塌方量為600～3 000 m3,其危害程度為小,發育程度為弱,危險性等級為小。因此,工程建設中可能引發崩塌地質災害,其危害程度為小,發育程度為弱,危險性等級為小。

4.3 工程建設中可能加劇滑坡地質災害危險性的預測

位于涇縣生活垃圾處理有限公司門口存在一處滑坡(H1),滑坡后緣為涇縣生活垃圾處理有限公司。該滑坡現處于初始變形階段,為全風化淺層巖質滑坡,其滑體厚度約9m,滑體的坡度約50°,微地貌類型為山間谷地,滑坡后緣出現裂縫,為拉張裂縫,長約10m,寬約3cm,深度為10cm,滑痕指向為北偏東150°、傾角80°,組成滑帶的巖性為白堊系宣南組棕紅色粉砂巖和礫巖。該滑坡的主滑方向為北偏東150°,該滑坡坡面局部發育為沿主滑方向的斷續小裂縫。

該滑坡不穩定(強發育);該滑坡的誘發因素為降水,屬于自然因素;該滑坡的險情為受威脅人數約5人,可能直接經濟損失約20萬元,故該滑坡的危害程度小;該滑坡的危害程度小,發育程度為強發育,故該滑坡地質災害的危險性中等。在降水、人為加載等復合作用下,巖體會沿著裂縫和潛在結構面發生滑塌,滑塌方量約為11萬m3。預測工程建設中可能加劇滑坡地質災害,其危害程度小,發育程度為強發育,故預測該滑坡地質災害的危險性為中等。

5 地質災害的防治措施

5.1 基坑崩塌地質災害的防治措施

(1) 擬建工程中的冷卻塔工程存在深基坑開挖,深度達4.5 m,在開挖時須遵循相關規范進行施工,并在周圍一定的范圍內禁止大量堆載和超重車輛通行,深基坑及周圍影響區域內應進行地面監測,若出現裂縫則立即停止施工。

(2) 擬建工程中的深基坑在開挖施工的過程中應選擇合理的支護措施,且注意防水,采取必要的降排水措施。

5.2 崩塌地質災害防治措施

(1) 工程切坡段中切坡高度大于等于8.0 m的切坡段(QP1、QP2、QP3、QP4中的部分切坡段)可先放出臺階,然后可采用格構錨索進行支護;切坡高度在5.0～8.0 m(QP1、QP2、QP3、QP4中的部分切坡段)可采用樁板式擋墻或格構錨索進行支護;切坡的高度小于5.0 m(QP1、QP2、QP3、QP4中的部分切坡段)且巖體較完整段可采用SNS柔性防護網、漿砌石擋墻等進行支護。

(2) 邊坡支護前均應先清理危巖體及坡頂松散巖土體。

(3) 邊坡須砌筑截、排水溝來防止地表水入滲。同時應盡量避免雨期施工,以防遭受崩塌災害,危及施工人員的安全,影響工程建設。

(4) 因本工程部分邊坡的切坡高度較大(最大可達31.45 m),施工時應做好相應的監測或支護措施。

5.3 滑坡地質災害防治措施

(1) 工程施工時應注意施工順序,應先填坡腳再填滑坡后壁,以防止先填滑坡后壁加劇滑坡。

(2) 對滑坡體上的拉張裂縫應進行填塞和掩埋,以減少降水及地表徑流沿裂縫入滲。

6 結束語

(1) 擬建工程施工中存在填方,建議嚴格按設計要求施工,分層鋪筑碾壓,壓實度及填料質地應滿足相關規范要求,以避免和減小不均勻沉陷。

(2) 擬建工程施工過程中應順地形走勢,合理布局,減小土石方工程。

(3) 擬建工程施工前應進行場地清表,清理工程場地范圍內的垃圾、植被等。

(4) 合理處置工程施工過程中產生的廢棄渣土,防止造成環境污染和次生災害。

(5) 評估區內有水塘分布,施工時應采用清淤和回填等措施予以處理,避免其對建(構)筑物產生影響。