某机场新建航站楼场地岩溶发育规律及防治措施

吴晓恩 杨平园 贾瑞杰

(1.中国能建集团装备有限公司，北京 100007； 2.湖南省交通规划勘察设计院，湖南 长沙 410008；

某机场新建航站楼场地岩溶发育规律及防治措施

吴晓恩1,3杨平园2,3贾瑞杰4

(1.中国能建集团装备有限公司，北京 100007； 2.湖南省交通规划勘察设计院，湖南 长沙 410008；

3.中南大学土木工程学院，湖南 长沙 410075； 4.湖南省电力勘测设计院，湖南 长沙 410007)

为指导新建航站楼的地基及基础工程设计和施工，阐述了研究区的区域地质条件、工程地质条件、地下水条件，研究了场地的岩溶发育特征及规律，并将航站楼场地划分为6个分区分别进行岩溶发育程度等级评价，在此基础上，对岩溶的防治措施提出了建议。

岩溶发育程度，分区评价，防治措施

0 引言

岩溶亦称喀斯特(Karst)，是在以碳酸盐类为主的可溶性岩石分布区，由于水，特别是地下水，对岩石以溶蚀为主的作用下所形成的诸现象的综合[1]。中国西南地区碳酸盐岩的分布比较广泛，在西南地区的工程建设中，岩溶问题难以避免，这些岩溶问题的发生，将对工程的施工以及运营安全产生重大的不良影响，给国家和人民带来重大损失，因此，在勘察阶段应查明场地的岩溶发育规律[2，3]。

南宁市吴圩国际机场新航站区为广西壮族自治区重点建设项目，机场航站楼为该工程重要组成部分，航站楼位于广西南宁市江南区吴圩镇永红村，北起定力坡(屯)、经天利坡(屯)，南至大琴坡(屯)，长约1 080 m，宽约23 m～330 m，占地面积约300亩。航站楼场地岩溶十分发育，正确合理地评定该场地的岩溶发育程度等级，将有助于机场工程的建设。

1 研究区的工程地质条件

1.1 区域地质背景

拟建场址地貌单元属溶蚀准平原地貌，地形平缓，总体上北高南低，由北向南缓坡状倾斜，自然坡度小于5°，地面高程118.73 m～123.66 m，相对高差约4.93 m。勘察区东、北和西面以丘陵地形为主，南面多为农田、池塘与林地，人类活动频繁，植被覆盖较好。

根据区域地质资料，场地位于苏圩褶断区坛河背斜东南翼，东、南两个方向在10 km 范围内未发现有断层存在，场地西北侧丘陵地段第三系及泥盆系地层中发育有数条性质不明断层，其中最近一条断层距离场区约5 km，呈NE40°走向。结合现场钻探揭露，场址处地层主要由第四系残积层(Qel)粉质粘土、粘土混角砾、红粘土和石炭系下统(C1)石灰岩构成，石灰岩的岩层产状为150°∠15°，未见活动性断裂构造带通过，区域地质构造较为稳定。

1.2 地层分布

①耕土：灰褐色，稍湿～湿，土质结构松散，以粘性土为主，混硅质岩碎屑，含较多有机质及植物根系。

②粉质粘土：红褐色、夹黄白色，硬塑状态为主、局部为坚硬状态，局部含较多硅质岩、灰岩角砾。

③粘土混角砾：棕红色、棕黄色，硬塑～坚硬状态，粘土为主，混硅质岩、灰岩角砾约占25%～40%，粒径以2 mm～25 mm为主，上段及中段的局部地段碎石含量超过50%，相变为碎石土或角砾混粘土。

④红粘土：棕黄色、红褐色，含少量铁锰质氧化物和硅质岩、石灰岩角砾，根据状态不同可分为硬塑红粘土及可塑红粘土两个亚层。

⑤石灰岩：灰色，隐晶质结构，中厚～厚层状构造，岩石坚硬，岩体局部溶蚀沟槽和溶孔发育，裂隙中有方解石细脉充填胶结。岩芯采取率65%～85%，岩芯多呈短柱状，少数呈碎块状，岩体内部洞隙较发育。

1.3 地下水

研究区的地下水主要分为第四系残积层中的上层滞水及深部石灰岩中的岩溶裂隙水。

1)上层滞水：主要赋存于②残积粉质粘土、③粘土混角砾及④红粘土中，水量较小，主要受大气降水、地表水塘(沟)水及居民区生活废水补给。勘察期间量测得初见水位高程108.40 m～121.11 m，稳定水位高程108.70 m～121.34 m。水位及水量受季节性气候影响较大，水位年变化幅度约为1 m～2 m。

2)岩溶裂隙水：稳定水位高程100.67 m～103.16 m，主要赋存于石灰岩的溶蚀裂隙及洞穴中。据现场调查访问天利屯村民饮水井概况，结合区域水文地质资料，拟建场址5 km范围内机井井深约85 m～120 m，单井涌水量为100 t/d～1 000 t/d(水位降深5 m～10 m)，研究区深部岩溶裂隙水较丰富，主要由大气降水及地表水进行补给。

2 研究区岩溶发育的空间特征

1)平面特征：由钻探揭露结果，研究区基岩面呈波状起伏较大，西段基岩面埋藏相对较浅，基岩面高程约为105 m～117 m；东段基岩面埋藏较深，基岩面高程约为100 m～105 m，为溶蚀凹槽区，走向约155°，与岩层倾向基本一致。总体上来说，研究区中部航站楼场地的岩溶发育强度较指廊和人行通道场地的岩溶发育强度要强。

2)垂直特征研究区在详细勘察阶段有98个钻孔揭露有溶洞，见洞率为24.3%，洞高为0.1～15.60不等，多为粘土全充填、部分为空洞，钻探钻进时均有不同程度的漏水现象，说明岩溶发育段地下水仍有活动趋势，在其周围还可能伴有其他溶洞存在，尤其是岩土层接触带地段岩溶较发育。其中建筑场地西段岩溶发育强度相对较弱，属岩溶弱发育区，形态以小溶孔和单体溶洞为主，主要发育在高程104 m～112 m段；建筑物东部岩溶发育较强，形态以小溶孔、较大规模的溶隙和串珠状溶洞为主，主要发育在高程104 m～95 m段。

3 研究区岩溶发育程度等级评定

由前节所述可知，航站楼场地的岩溶发育在空间上并不均匀。考虑到航站楼占地面积较大，因此，应将场地划分为数个单元进行评价，才能体现出场地岩溶发育的空间差异性。场地评价范围的划分主要考虑：1)以沉降单元为基本单位进行划分;2)评价范围内的孔数不宜太少，以满足统计需要，当某个评价单元内孔数较少时，与邻近单元合并。

航站楼分为主楼和指廊，南面有两座步行天桥连接航站楼和交通区，步行桥宽约6 m，长约170 m，航站楼的岩溶发育程度评价分区见图1。根据GB 50007-2011建筑地基基础设计规范[5]，上述各分区的岩溶发育程度等级评价见表1。

表1 场地岩溶发育程度评价表

从表1可以看出，航站楼场地及指廊Ⅴ的岩溶强烈发育，其余部分均为中等发育，地基及基础设计时应根据岩溶发育程度等级区别对待。

4 岩溶的危害与防治措施建议

结合场地地质环境特点，对岩溶的不良地质作用危害与防治措施分析如下：1)研究区岩溶大部分地段以强～中发育为主，虽然溶孔、溶隙和溶洞等溶蚀现象破坏了岩体的完整性，但主要位于基岩浅部3 m～8 m，规模以中小型为主，对场地整体稳定影响不大，建筑地基选择岩层作为基础持力层时宜选基岩深部完整段作为拟建建筑的基础持力层。2)溶洞等岩溶对桩基础施工会出现漏浆以及在重大冲击力作用下塌陷、增加施工入岩难度等，应在进行基础设计、施工时充分考虑其不利影响，采取有效的预防及处理措施。3)地下水的开采将加剧岩溶的发育，容易形成土洞、引起地面塌陷等不良地质作用，建筑施工前应对研究区附近的饮水井进行封闭，并禁止在建筑场地及附近开采地下水。4)岩溶区地质条件复杂，基础施工前，应根据规范要求对基础主要受力层进行施工勘察，进一步查明基础底部土洞(采用浅基础时)或溶洞(采用桩基础时)等岩溶发育状况，以确保建筑物安全。

[1] 张倬元，王士天，王兰生.工程地质分析原理[M].北京：地质出版社，1994.

[2] 米 健，唐运刚.岩溶形成机理分析及工程实践[J].资源环境与工程，2010，24(5)：589-592.

[3] 韩淑朋，严新泺.广西岩溶塌陷类型、影响因素、成因机制及其防治措施[J].资源调查与环境，2012，33(2)：130-135.

[4] GB 50021-2001,岩土工程勘察规范(2009年版)[S].

[5] GB 50007-2011,建筑地基基础设计规范[S].

Karst development law and treatment measures in the new terminal buildings of an airport

WU Xiao-en1,3YANG Ping-yuan2,3JIA Rui-jie4

(1.ChinaEnergyEquipmentCo.,Ltd.,Beijing100007,China;2.HunanProvincialCommunicationsPlanningSurvery&DesignInstitute,Changsha410008,China;3.SchoolofCivilEngineeringCentralSouthUniversity,Changsha410075,China;4.HunanElectricPowerDesignInstitute,Changsha410007,China)

To guide design and construction of foundation and infrastructure of the new terminal buildings, this article elaborates the geological condition, engineering and construction condition and underground water condition of the study area, delivers the research on the characteristics and rules of karst development area, divides the terminal site into 6 zones according to different karst development periods, and gives advices on the potential damages and protection methods of karst region.

rules of karst development, partition evaluation, protection methods

1009-6825(2014)28-0051-03

2014-07-25

吴晓恩(1983- )，男，工程师，在读博士； 杨平园(1982- )，女，工程师，在读博士； 贾瑞杰(1980- )，男，工程师

P642.25

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