松林小学综合楼建设场地地质灾害发育特征及防治

郑桂青



松林小学综合楼建设场地地质灾害发育特征及防治

郑桂青

（桂林理工大学地球科学学院，广西 桂林 541006）

通过对广西恭城瑶族自治县嘉会镇松林小学建设项目地段地质灾害发育状况，结合该建设项目的地质环境条件、工程概况及规划设计方案等的分析预测，评估地质灾害对建设项目的影响，有针对性地提出了防渗排泄、挡土墙、灌浆加固以及对拟建综合楼地基采取换填法处理等一系列防治措施。

地质灾害；基坑崩塌；防治措施；广西恭城

恭城瑶族自治县嘉会镇松林小学综合楼建设项目规划用地总面积10 995.1 m2（约16.5亩），中心地理坐标：东经110°52′01″，北纬24°57′30″，交通便利。该小学现有师生210人，目前已有砖混结构的教学综合楼（2F）一栋、砖混结构的厕所（1F）和砖木结构的杂物间（1F）。

拟在现有教学综合楼南西侧建设一栋教学综合楼（3F），为低层建筑，设计标高164 m（图1），建筑面积为1 000m2，占地353m2。建筑物框架结构，条形基础，项目总投资170万元。

图1 建设项目平面设计图

1 建设项目气象环境状况

1.1 气象水文

研究区属中亚热带季风气候区，夏年平均气温19.7℃，极端最高气温40.0℃，极端最低气温﹣3.1℃；年平均降水量约为1 437 mm，4~6月份降雨量占全年的65%，期间常有大雨或暴雨。枯水季节为11月至翌年2月，降雨量少，较干燥。年无霜期319天以上。对该区发生地质灾害有较大影响的气象主要为暴雨，久旱后的暴雨常常引起崩塌和岩溶地面塌陷等地质灾害。

东河在研究区西侧约600 m自北向南流过，深0.8~6.0 m，宽100~200 m，最大流量9 458 m3/s，最小流量3.69 m3/s，平均径流模数31.1 L/s·km2，多年平均含砂量0.183 kg/m3。

1.2 地形地貌

研究区位于侵蚀溶蚀地貌之孤峰平原亚区，地貌类型单一。区内海拔标高160～166 m，地形坡度为1°~5°，地势平坦，高差1~6 m，区内通视条件良好。

1. 3 地质特征

研究区下伏基岩为下石炭统岩关组（C1）白云质灰岩[1]，厚100~300 m；上覆地层主要为第四系红黏土（Q4），厚3.0~8.0 m（图2）。

研究区位于桂林弧形断褶带（П2-2）之南东部]，栗木—莲花复式向斜南端[1]（图2）。该向斜长大于20km，宽5～10 km，北窄南宽。向斜轴部由下石炭统灰岩组成，两翼由泥盆系地层，西翼岩层相对东翼出路较宽。

栗木—嘉会断层[2]从研究区东侧约0.2km处通过，总体南北向展布，在研究区转成北东向，长18 km。该断层与黄埠断层[3]和恭城—莲花正断层[4]在研究区西约1.2 km处汇合。上述断层距离研究区较远，对建设项目基本无影响。

评估区地质构造简单。

图2 研究区地质简图

1-地质界线；2-上泥盆统；3-下石炭统岩关组；4-下石炭统黄金组下段；5-第四系全新统；6-第四系更新统；7-岩层产状；8-正断层；9-实测、推测断层；10-建设项目位置；11-断层编号；12-栗木-莲花复式向斜；13-大圩-阳朔向斜

1.4 岩土体工程地质类型及特征

根据岩土体工程地质性质，结合岩性、结构、组合关系、强度等以及现场调查，可将研究区岩土体划分为第四系松散土体和基岩岩组两大岩土体类型。

1）中—厚层状中等岩溶化坚硬碳酸盐岩岩组，由岩关组碳酸盐岩组成，属坚硬岩类，承载力特征值ƒak=4 000 Kpa，透水性较强，工程地质性质和工程力学性质良好，一般可作为优良的地基持力下卧层[2]。但该组岩层具有较强的可溶性，岩面埋深约6m，加上岩性性脆易碎，岩层中节理、裂隙较发育，在水的化学、物理风化作用下，常发育有规模不等的溶洞、溶隙，因此进行基础设计施工时需考虑到岩溶地面塌陷地质灾害的发生，其对场地地基稳定具有一定的危害。

2）红粘土单层土体，中大部分为残积成因的原状红粘土，表层液性指数0.05~0.12，含水量16.3%~41.7%，呈硬塑。随着深度和含水量的增加，液性指数逐渐过渡为0.34~0.75，呈稍湿，可塑—软塑，无摇振反应，干强度中等偏上、韧性中等，属低-中等压缩性土；压缩模量与土体的埋深成正比，土体裂隙弱发育，呈致密状结构，有较好的力学性能[3]。上部覆盖的腐殖土，富含有机物，强度低，具不均匀性和高压缩性。进行工程建设应考虑其胀缩性影响。此外，在研究区表层分布少量腐殖土和耕植土，腐殖土和耕植土强度低，具不均匀性和高压缩性，不宜做基础的直接持力层，施工时应该予以铲除。

总体看，研究区岩土体工程地质性质较差。

1.5 地下水类型及岩溶发育特征

研究区地下水类型可划分为松散岩类孔隙水和碳酸盐岩类裂隙溶洞水两类[4]。松散岩类孔隙水主要赋存于红粘土中，地下水水位埋深2~8m，主要受大气降雨补给，潜水面随季节性变化较大，丰水位期水位上升，水量增大，枯水季节，潜水面下降，年变化幅度一般1~2m。地下水质类型为HCO3-Ca型，PH值为6.78~8.38。该类地下水雨季接受降雨补给后缓慢向下渗透补给下伏碳酸盐岩岩溶水。碳酸盐岩类裂隙溶洞水分布于碳酸盐岩中，受溶洞及裂隙发育程度控制，水量不大，地下水水位标高为158.0 m，主要接受上游岩溶水补给，垂向上与孔隙水有一定的互补关系。该区地处地下水径流排泄区，区内地下水位随地形的变化而变化，一般由北东向南西径流。地下水质类型为HCO3-Ca型，PH值为6.78~8.38。地下水对砼不具腐蚀性，但对裸露钢筋结构具弱腐蚀性。

根据规划设计，拟建建筑场地标高为+164.0m，基坑开挖深度1~3 m，因此，总体看，地下水对工程建设影响小，研究区工程水文地质条件良好。

1.6 人类工程活动对地质环境的影响。

根据野外地质调查，目前研究区内人类工程活动主要表现为民房、学校建（构）筑物等的修建，虽然对地形地貌造成了一定的扰动，但未对原始地质环境条件造成较大改变。因此，研究区破坏地质环境的人类工程活动一般。

2 地质灾害发育现状评估

通过野外调查、访问和查阅相关资料可知，研究区现状未发现有基坑崩塌等地质灾害现象，研究区现状为地质灾害弱发育区。

3 地质灾害发育预测评估

根据研究区的地形地貌、地层岩性、地质构造、岩土体工程地质特征、水文地质条件和工程建设对地质环境的影响，结合地质灾害类型和地质灾害发育规律及形成条件[5,6]，预测本工程建设过程中可能引发的地质灾害主要为基坑崩塌和岩溶地面塌陷。

3.1 工程建设引发地质灾害预测

3.1.1 基坑崩塌

工程建设，特别是在基础施工时，一般需开挖基坑至稳定基岩面或稳定地基土[2]，拟建教学综合楼会形成深1.0~3.0m的临时基坑边坡。坑开挖会形成卸载临空面，上部第四系土层结构较松散，透水性较强，下部岩体饱水后抗剪强度降低，易沿岩土接触面、节理裂隙面或顺向层面形成软弱结构面。基坑边坡稳定性较差，在施工过程中如设计不当，或未及时对边坡体进行有效监测与支护处理，在施工机械振动、荷载等外界条件影响下，临时基坑边坡容易失稳形成基坑崩塌地质灾害。鉴于工程建设中基坑开挖深度不大，所形成的崩塌体规模应以小型为主（体积＜100 m3），落距一般不会超过3.0 m，主要危害工程建设过程中的机械设备、施工人员（一般2~5人）等，预估造成的直接经济损失小于30万元，危害时限至项目建设完工为止。预测工程建设引发基坑崩塌地质灾害的可能性中等，危害程度、危险性小[5,6]。

3.1.2 岩溶地面塌陷

研究区上覆土层较薄，下伏基岩为可溶性碳酸盐岩，浅层岩溶中等发育，加之区内地下水埋深较浅，年变幅较大，具备发生岩溶地面塌陷的基本条件。工程建设、施工机械及车辆运输等所产生的震（振）动、荷载等作用下可能破坏地下溶洞或土洞的支撑平衡，形成岩溶地面塌陷。研究区的岩溶地下水位埋深较浅，工程建设过程中需要施工用水，若工程建设未按相关规范合理设计地下水抽排方案而自行集中过量或间歇性抽排地下水，将加大地下水的波动频率和径流强度，改变土体中原有的平衡状态，可能引发岩溶地面塌陷。另外，地表水的下渗也可能引发岩溶地面塌陷。岩溶地面塌陷主要危害附近的施工人员及师生（15~30人）、机械设备和建（构）筑物等，预估造成直接经济损失100~120万元。由于岩溶地面塌陷具有突发性，可能造成其附近建（构）筑物损坏，有时甚至会造成人身伤害。预测工程建设可能引发岩溶地面塌陷的可能性中等，危害程度中等，危险性中等[5,6]。

3.2 建设工程本身可能遭受的地质灾害

3.2.1 岩溶地面塌陷

研究区下伏基岩为可溶性碳酸盐岩，岩溶发育程度中等，第四系覆盖层小于10 m，地下水位变化幅度较大，具备发生岩溶地面塌陷的基本条件。本项目的建设势必加剧人类活动和对地质环境的人为扰动，改变碳酸盐岩体中原有的溶洞、溶隙的平衡状态，并加速土洞的形成，易使建设工程遭受岩溶地面塌陷。另外，地表水的下渗也可能导致岩溶地面塌陷的发生。预测发生岩溶地面塌陷的规模以小型为主（＜50 m2）。主要危害附近学校师生和居民（10~20人）、建（构）筑物（包括已建和拟建建筑）、道路以及其他配套设施等，可能造成的直接经济损失80~120万元。因此，预测建设工程可能遭受岩溶地面塌陷地质灾害的可能性中等，危害程度中等，危险性中等[5,6]。

3.2.2 岩溶地基不均匀沉降

研究区下伏基岩为下石炭统岩关组（C1白云质灰岩，为可溶性的碳酸盐岩，浅层岩溶中等发育，局部基岩岩面起伏较大并分布有软弱土，可能会造成岩溶地基不均匀沉降。另外，本工程的建设势必加剧人类活动和对地质环境的人为扰动，改变岩土体中原有的平衡状态，易使建设工程遭受岩溶地面塌陷，从而导致上覆土体发生地基不均匀沉降。岩溶地基不均匀沉降主要危害建设工程中有地基基础的建构筑物。因此，预测建设工程本身遭受岩溶地基不均匀沉降的可能性中等，预估岩溶地基不均匀沉降处理费用小于工程投资的10%~12%，危害程度中等，危险性中等[5,6]。

3.2.3膨胀土地基胀缩

由于研究区的红粘土中含有灰白色亲水化合物（蒙脱石、伊俐石等），使红粘土具有一定的胀缩性[3]，主要表现为吸水膨胀、失水收缩，可能对建筑物和路面有不利影响，如建筑、路基开裂等。一般来说，对地面多层建筑的稳定性影响不大，而对荷载较小的3层以下的主厂房、车库、净水站及污水处理站等建筑、道路以红粘土作基础持力层会产生一定的危害，由于膨胀土地基易于处理，预估地基处理费用小于工程总投资10%，因此，预测评估区遭受此类地质灾害的可能性小，危害程度小，危险性小[5,6]。

4 地质灾害防治措施

4.1 基坑崩塌防治措施

为预防基坑崩塌，地基基础工程宜避开雨季施工，开挖基坑发生地裂、局部上层滞水或岩土层有较大变化时，应及时处理后方能继续施工。对建筑基坑开挖过程中形成的基坑壁和临时边坡，应采取有效的支护措施并按时完工，并注意基坑周围的防水排水工作，减少坡上附加荷载，以确保基坑壁和临时边坡的稳定，防止其失稳产生崩塌[7,8,9]。

4.2 岩溶地面塌陷治措施

1）应进行详细的岩土工程地质勘察工作，查明上覆第四系土层厚度、工程地质特性以及溶洞、土洞、软土的分布范围、规模和工程地质特性，水文地质条件，视不同地质情况和工程设计方案特点，采用可行的施工工艺和地基加固处理方法进行治理，如采用灌浆法对土洞、溶洞进行治理[10]；

2）禁止在建筑区附近随意开采地下水，减少因人为因素改变地下水运动状况而加速土洞的形成和发展状况的出现，可避免和减少岩溶地面塌陷地质灾害的发生和危害；

3）可进行地下水长期动态观测，掌握地下水活动特征，预测土洞的形成和发展，从而预测岩溶地面塌陷发生的时间和概率，为地质灾害的防治提供科学依据；

4）暴雨季节或严重干旱季节，应加强巡视工作，发现塌陷应设置警示标志并及时治理，防止地质灾害的扩大。

4.3 岩溶地基不均匀沉降防治措施

1）为减弱岩溶地基不均匀沉降地质灾害，在施工前期应查明溶沟、溶槽以及地下溶洞、土洞发育情况，对查明的隐伏土洞、溶洞应采取开挖回填或灌浆加固处理；

2）施工时应避免遭受较急剧的天气影响，并严格做好地表水的防渗排泄工作，以免地表水下渗引起填土强度降低及携带填土颗粒迁移而加剧地基不均匀沉降[10]。

4.4 膨胀土地基胀缩防治措施

对多层建筑物和道路可采用换填法处理（如砂垫层），基础要深埋至大气急剧影响深度以下，使其座落在土质较均匀的土层上，且施工时应避开遭受较急剧的天气影响，如大、暴雨天气，并做好地表水的排泄工作。同时，对主要建筑物附近地面应全面硬化，严防地表水下渗[10]。

4.4 其他防治措施

项目建设前，应按有关规定对拟建工程场地进行岩土工程勘察工作，查明场地内各工程岩土层的分布、埋深、厚度变化、工程地质性质，查明场地内地基下伏基岩岩溶发育情况，软弱夹层等不良工程地质现象的分布情况，对建（构）筑物有影响的不良地质现象，必须采取有关措施及时加以处理。项目建设废弃土石宜选择地形封闭较低洼之处堆放，并应及时修建挡土墙、截水沟，防止坡面失稳产生崩塌、滑坡等地质灾害[10]。

5 结论

1）研究区位于侵蚀溶蚀地貌之孤峰平原亚区，地貌类型单一，区内海拔标高160~166m，总体地形坡度1°~5°，地势平坦，地形简单；区内未见断层发育，地质构造较简单，下伏基岩为下石炭统岩关组（C1）白云质灰岩，中-厚层状构造，岩性单一；具单层结构土体，有少量不良土体分布，岩溶中等发育，岩土体工程地质性质较差，地下水对工程建设无明显影响，工程水文地质条件良好；现状地质灾害弱发育，破坏地质环境的人类工程活动一般，属地壳基本稳定区。因此，综合判定评估区地质环境条件复杂程度为中等类型。

2）研究区现状未发育地质灾害。

3）预测研究区未来可能发生的地质灾害有基坑崩塌、岩溶地面塌陷、岩溶地基不均匀沉降、膨胀土地基胀缩。其中，基坑崩塌发生的可能性中等，危害程度小，危险性小；岩溶地面塌陷及岩溶路基不均匀沉降发生的可能性中等，危害程度中等，危险性中等；膨胀土地基胀缩发生的可能性小，危害程度小，危险性小。

4）针对研究区可能发生的地质灾害应采取防渗排泄、挡土墙、灌浆加固以及对拟建综合楼地基采取换填法处理等一系列防治措施。

[1] 地质部广西壮族自治区地质局．1：20万桂林幅区域地质测量报告书[R]，1969．

[2] GB50007－2011，建筑地基基础设计规范[S].

[3] 常士骠，张苏民．工程地质手册[K]．北京：中国建筑工业出版社，2006．

[4] 广西水文地质工程地质队．1：20万桂林幅区域水文地质普查报告[R]，1983．

[5] DB45/T382-2006．广西建设项目地质灾害危险性评估规程[S]．

[6] 广西地质学会．广西建设项目地质灾害危险性评估规程培训班培训材料汇编[G]，2014．

[7] DZ/T 0218-2006，滑坡防治工程勘察规范[S].

[8] DZ/T 0219-2006，滑坡防治工程设计与施工技术规范[S].

[9] DZ/T 0221-2006，崩塌、滑坡、泥石流监测规范[S].

[10] DZ/T 0222-2006，地质灾害防治工程监理规范[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

郑桂青（1993-），男，广西桂林人，硕士研究生在读，专业：构造地质学

P642.21

A

1006-0995（2018）03-0479-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2018.03.029