栗木矿区学校教建设项目地质灾害发育特征及防治

胡轶，郑桂青

栗木矿区学校教建设项目地质灾害发育特征及防治

胡轶，郑桂青

（桂林理工大学地球科学学院，广西 桂林 541006）

广西恭城瑶族自治县栗木矿区学校建设项目地质环境条件复杂程度中等，地质灾害弱发育。但有可能发生基坑和边坡崩塌、滑坡、地面塌陷、岩溶地基不均匀沉降等地质灾害。根据实地调查，引发上述地质灾害的可能性中等，危害程度小至中等。通过调查分析，提出了有针对性的防渗排泄、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；建设项目；防治措施；恭城

恭城瑶族自治县栗木矿区学校建设项目位于桂林市恭城瑶族自治县栗木镇。建设项目规划用地总面积12 376.05m2（约18.56亩）。拟建项目北部紧邻乡道，南东距恭城瑶族自治县栗木镇约4km（直线距离），交通十分便利。

学校总建筑面积约4 769 m2，有7个教学班，需住校教师18人。学校拟在操场西侧建设一栋（综合）教师宿舍楼（3F），总建筑面积约900 m2，设计标高241.1 m（图1）。建筑类型为低层建筑，采用砖混结构，条形基础。项目总投资37.42万元。

图1 学校建设项目平面设计图

1 建设项目地质环境条件

1.1 气象及环境条件

该校属中亚热带季风气候区，夏长冬短，具有冬有轻寒，夏有奇热的特点。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。降雨量集中于4~6月份，占全年降雨量的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。对本建设项目地质灾害发生有较大影响的气象特征主要为大强度集中降水的暴雨天气，尤其是久旱突遇暴雨，可能引发崩塌、滑坡等地质灾害。

调查评估区南西部为蛋子江水库，为附近最大水体，长约300 m，宽约200 m。库岸为含碎石粉质粘土的质边坡，宽约330 m、高2~4 m、坡度约50°。边坡北部紧靠建设项目区段，已采取阶梯式浆砌石挡土墙防护，其余基本保留原始状态，其上长有灌木、杂草和农作物等。整体看，库岸边坡处于基本稳定状态。水库水位标高232~236 m，常年平均水位234 m，水深大于5 m。区内地表水主要来源于大气降水，可自行排入周围低洼地带。评估区地下水总体流向为从北西到南东方向，自然疏干条件较好。

1.2 地形地貌

评估区位于侵蚀溶蚀之峰丛平原亚区，地貌类型单一。区内海拔标高226~246 m，相对高差20 m，地形坡度小于15°，地势较平缓。评估区现状用地主要为学校、街道和居民区，东南部有少量耕地，种植有豆角，黄瓜和红薯等。总体看，评估区地形与地貌类型简单。

1.3 地质特征

1.3.1地层

评估区区域上出露地层主要为下石炭统大塘组（C1）灰岩及第四系（Q4）覆盖层（图2、3）。

图2 建设项目区域地质图

1.三级构造单元界限；2.三级构造单元界限；3.四级构造界限；4.项目位置；Ⅰ—桂北台隆；Ⅰ-1—九万大山穹褶带；Ⅰ-2—龙胜褶断带；Ⅰ-3—越城岭褶断带；Ⅱ—桂中—桂东台陷；Ⅱ1-1—罗城褶断带；Ⅱ1-2—宜山弧形褶断带；Ⅱ1-3—来宾褶断带；Ⅱ2-1—海洋山褶断带；Ⅱ2-2—桂林弧形褶断带；Ⅱ3—大瑶山凸起；Ⅲ—云开台隆；Ⅳ—钦州残余地槽；Ⅳ1—博白坳陷；Ⅳ2—六万大山隆起；Ⅳ3—钦州坳陷；Ⅳ4—十万大山坳陷；Ⅴ—右江再生地槽；Ⅴ1-1—那坡褶断带；Ⅴ1-2—西林—白色断褶带；Ⅴ1-3—南丹断褶带；Ⅴ2—都阳山隆起；Ⅴ3—靖西—田东隆起；Ⅴ4—下雷—灵马坳陷；Ⅴ5—西大明山坳陷；Ⅵ—北部湾坳陷。

1）第四系主要有：①耕植土（Q4pd），分布于评估区南东部，原始地表耕地土层，灰褐-黑色，主要由富含有机质的粘土夹植物根系组成，稍湿-干燥，多呈松散状态，厚度一般0.2~0.6 m。②杂填土（Q4ml），主要分布于评估区中东部，色杂，由耕植土、生活垃圾和建筑垃圾等组成，硬质物含量约20%~40%，结构松散，碎块大小不一，直径一般为2~30 cm，堆积厚度0.3~1.0 m。③素填土（Q4ml），分布于评估区内学校、居民区和街道等所在区域，为原先学校、城镇建设所填土体，黄褐色，由粘土夹灰岩碎块组成，亦含少量植物根茎及有机质土。素填土结构较松散，不均匀，具较高压缩性，下部逐渐过渡到稍湿状态，厚度约1~3 m。④含碎石粉质粘土（Q4al+pl），评估区广泛分布，出露于南西部蛋子江P1边坡处；呈黄褐-红褐色，稍湿，坚硬-可塑状态；碎石含量10%~20%，成分比例局部有增减，大小混杂，粒径一般2.0~6.0 cm，成分主要为灰岩和砂岩碎块，近地表或被揭露而失水干燥多为松散状态。土层厚1.0~2.5 m。

2）下石炭统大塘组灰岩，分布于整个评估区，，为评估区下伏基岩，因第四系覆盖在评估区未见出露。灰岩中～厚层状构造，致密坚硬，节理裂隙较发育，岩层产状145°∠40°，总厚度953~1 606 m。

1.3.2 地质构造

评估区位于桂林弧形断褶带（П2-2）之南东部，栗木向斜西翼[1]（图2）。栗木向斜轴长约20 km，宽4~8 km，核部地层由下石炭统大塘组灰岩组成，翼部地层主要由下石炭统岩关组（C1y）灰岩和上泥盆统（D3）灰岩组成。

区域上SN向和NE向断裂较发育。其中，苔塘断层从评估区西侧约1km处通过，该断层长约40 km，性质不明。评估区内未发现有断层。评估区地质构造简单。

1.4 岩土体工程地质类型及特征

根据评估区岩土体工程地质性质，结合岩性、结构、组合关系和强度等以及现场调查，将岩土体划分为基岩岩组和第四系松散土体两大类型。

1） 第四系素填土和含碎石粉质粘土双层土体分布于整个评估区，自上而下为素填土和含碎石粉质粘土，厚度2~5.5 m。素填土呈黄褐色，厚度约 1~3 m，欠固结，力学性能较差，具不均匀性，易造成地基不均匀沉降，施工时应予以铲除；若作为房屋建筑的直接持力层，需进行地基处理，采取相应的基础方案方能利用。含碎石粉质粘土厚1.0~2.5 m，为冲洪积成因，未经处理不宜作为地基持力层或下卧层。该层近地表或被揭露而失水干燥多为松散状态，且表层覆盖的腐殖土，富含有机物，强度低，具不均匀性和高压缩性，不宜做基础的直接持力层，施工时应予以铲除。

图4 A-A’工程剖面示意图

2）大塘组中-厚层状中等岩溶化坚硬碳酸盐岩岩组，为评估区下伏基岩，工程力学性质较好，抗压强度较高，一般为100~180 MPa，可作为优良的地基持力下卧层。但该组岩层具有较强的可溶性，加上岩性性脆易碎，岩层中节理较发育，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、漏斗，岩面起伏亦较大，多有溶沟、溶槽出现。因此，评估区内下伏的各种岩溶形态发育较复杂，可能产生岩溶塌陷等地质灾害，对地基的稳定性具有一定的危害。

总体看，评估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

评估区地下水类型为碳酸盐岩裂隙溶洞水，主要分布于大塘组灰岩中。地下水赋存于碳酸盐岩的溶隙、溶洞等岩溶裂隙管道中，主要接受大气降雨补给，通过碳酸盐岩溶洞、裂隙等岩溶通道往溪沟、河流等自然地形低洼处呈分散的泄流形式排泄。据区域水文地质资料，地下水位标高约234 m，埋深大于5 m，受季节变化影响较大，一般变幅为1~2 m，地下水类型以HCO3-Ca型为主，矿化度170~250mg/L，对钢筋混凝土结构中钢筋具微腐蚀性，对钢结构和混凝土结构有弱腐蚀性。评估区地下水总体流向为从北西到南东方向，为岩溶中等发育区且临近水库，地下水发育，对工程建设有较大影响。因此，评定本区水文地质条件较差。

根据附近工勘资料，该区面岩溶率0.40~0.52，点岩溶率1.64~2.70个/km2，钻孔线岩溶率2.85%~4.50%。评估区第四系覆盖层厚度一般为2~5.5 m，土层厚度薄、透水条件好，大量雨水透过该层补给地下水，在地下水补给、迳流、排泄过程中，不断对碳酸盐岩进行冲刷、溶解，有利于岩溶发育；加上评估区南西侧紧邻蛋子江水库，地下水与水库有一定的连通性与互补性，在地下水补给、迳流、排泄过程中，不断对碳酸盐岩进行冲刷、溶解，较利于岩溶发育。该组灰岩岩溶较发育，岩溶作用主要沿灰岩裂隙、层面、缝合线等边界进行，主要表现为溶沟、溶槽及溶洞等岩溶形态。同时，基岩埋深较浅，浅层岩溶发育，评估区内也不排除存在隐伏土洞和溶洞，并进而发展为岩溶地面塌陷的可能。因此，综合判断评估区岩溶发育程度中等。

1.6 人类工程活动对地质环境的影响。

评估区位于栗木矿区内，栗木锡矿于20世纪30年代发现，至今已有近80年的开采历史。栗木锡矿目前主要采取地下开采方式，开采区域主要位于评估区西侧的金竹源、北侧的老虎头和东侧的水溪庙、三个黄牛等地，它们均不在评估区内，上述地下开采尚未对评估区产生影响。

根据调查，目前人类工程活动在评估区东、西部表现为人类建筑物的修建，评估区北部为乡道（图片7），南部紧邻蛋子江水库。蛋子江水库修建于20世纪50年代，为截留金竹源等地流出的蛋子江水而成，原在库区及其下游附近有村庄、居民，因水库修建这些居民被迫迁往他地安置，人类工程活动已对原始地质环境造成了较大的扰动。总体看，评估区破坏地质环境的人类工程活动较强烈。

2 地质灾害发育现状评估及预测

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危险性小区。

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有基坑崩塌和岩溶地面塌陷；建设工程本身遭受的地质灾害有岩溶地面塌陷、岩溶地基不均匀沉降及膨胀土地基胀缩。由于研究区现状未发育地质灾害，所以工程建设不存在加剧现状地质灾害的可能性。

2.1 工程建设活动可能引发的地质灾害

1）基坑崩塌，在评估区北西部拟建教师宿舍基础施工时，需进行基坑开挖等工程活动，一般需开挖基坑至稳定基岩面或稳定地基土才能满足设计要求。本建设工程采用天然地基浅基础，基础型式采用条形基础，因此在基础施工时局部区段会形成高约2~5 m的临时基坑边坡，基坑壁主要由素填土、含碎石粉质粘土组成，土层结构较松散，透水性较强，基坑边坡稳定性较差。基坑开挖后，形成卸载临空面，在施工过程中如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崩塌地质灾害。基坑边坡崩塌主要危害工程建设过程中的机械设备、施工人员（3~5人）和附近建筑物等。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）。因此，预测发生基坑崩塌的可能性中等，危害程度小，危险性小。

2）岩溶地面塌陷，该区岩溶中等发育，因此，工程建设过程中施工机械和车辆运输等所产生的震（振）动、荷载等作用可能破坏地下溶洞或土洞的支撑平衡，形成岩溶地面塌陷。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，引起地下水位升降，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 地面塌陷主要危害规划用地内的建筑物、道路、绿化及其他配套设施等。由于岩溶地面塌陷具有突发性，除可能造成其附近建（构）筑物损坏之外，还可能造成人员伤亡。主要危害附近的施工人员及在校师生（5~15人）、机械设备、建（构）筑物等。预测本区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。

2.2 建设工程本身可能遭受的地质灾害

1）岩溶地面塌陷、滑坡：预测建设工程本身可能遭受崩塌、滑坡地质灾害的区段主要在评估区南西侧蛋子江水库库岸边坡和南东侧现状边坡附近。上述边坡可能产生崩塌、滑坡地质灾害，规模应以小型为主（体积＜500 m3），主要危害附近建（构）筑物、机械设备、行人及在校师生（10~50人）等。因此，预测建设工程本身在蛋子江水库库岸边坡P1和边坡P2附近遭受崩塌、滑坡地质灾害的可能性中等，危害程度中等，危险性中等。除上述区段外的评估区其他区段，场地较平缓，预测遭受崩塌、滑坡地质灾害的可能性小，危害程度小，危险性小。

2）岩溶地基不均匀沉降：预测整个评估区可能遭受岩溶地基不均匀沉降地质灾害。评估区下伏基岩为可溶性碳酸盐岩，岩溶发育程度中等，地下水位变动位置位于基岩中，具备岩溶地基不均匀沉降地质灾害发生的基本条件。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，改变碳酸盐岩体中原有的溶洞、溶隙的平衡状态，易使建设工程遭受岩溶地面塌陷，从而导致上覆土体发生岩溶地基不均匀沉降。岩溶地基不均匀沉降主要危害附近的建（构）筑物、机械设备、过往车辆、行人及在校师生（10~50人）等。因此，预测建设工程本身可能遭受岩溶地基不均匀沉降的可能性中等，危害程度中等，危险性中等。

3 地质灾害防治措施

3.1 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]。

3.2 边坡崩塌、滑坡防治措施

1）P1边坡虽然部分已经采取浆砌石防护，但是局部地段仍会存在不稳定性。未经专业人员勘察、设计，禁止随意对P1岸坡体开挖，以防破坏其稳定性。禁止在P1边坡附近新建建筑物，而对其附近已有建（构）筑物，如教学楼、食堂等，应进行变形监测工作，包括地表位移变形、建筑物裂缝和应力变化等监测，若发现有危及建（构）筑物及附属设施的崩塌、滑坡地质灾害及其隐患时，应组织人员撤离。

2）对于P2边坡，要进行定期监测。禁止随意对P2边坡体开挖和在其附近进行大规模施工活动，若遇到坡体开裂现象，应及时组织人员撤离，并及时进行修补。

3.3 岩溶地面塌陷治措施

1）对查明的隐伏土洞、溶洞可采取开挖回填或灌浆加固处理；

2）禁止在评估区内或附近过量或间歇性抽取地下水；

3）禁止在评估区内或其附近进行会引发地质灾害的大的机械荷载、振动或爆破；

4）基坑开挖后应进行插钎验槽，若发现土洞和不良工程地质等问题，应及时采取相关措施（如灌浆加固）进行处理。

3.4 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，应该清除在溶沟、溶槽等部位存在软弱土层，建议多层建筑基础采用砂垫层，并碾压夯实，必要时对溶沟、溶槽灌浆加固处理，对影响地基稳定的浅层溶洞进行灌浆充填处理。此外，在施工前期应彻底清除地面腐殖土等不良土体，并对软弱土加固；

2）对回填土层应分层碾压处理，回填土层未经加固处理不宜作建（构）筑物基础持力层；对已堆填的地基，建议采用强夯或重夯进行加固，以防止岩溶地基不均匀沉降造成建（构）筑物、埋设的管线等变形，发生安全隐患事故；

3）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沉降。

3.5 其他防治措施

项目建设施工前，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、工程地质性质等，尤其是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。为减少人为作用造成的地质灾害，在施工过程中应注意可能出现的地质环境改变对工程稳定性的影响，尽量避免采用会诱发地质灾害发生的过大振动、大爆破等施工方式，减少人为地质灾害的发生。且在施工时也应避免遭受较急剧的天气影响，如大、暴雨天气，同时做好地表水的排泄工作。

4 结论

1）评估区位于侵蚀溶蚀地貌之峰丛平原亚区，地貌类型单一；区内海拔标高226~246 m，相对高差20 m，地形起伏不大，地形坡度小于15°，地形与地貌类型简单；区内无断层通过，地质构造简单；下伏基岩为下石炭统大塘组（C1d）灰岩，具双层结构土体，岩土体工程地质性质较差；水文地质条件较差，现状地质灾害弱发育，破坏地质环境的人类工程活动较强烈；评估区属地壳基本稳定区，地质环境条件复杂程度为中等类型。

2）评估区现状为地质灾害弱发育。

3）预测评估区未来可能发生的地质灾害有基坑崩塌、边坡崩塌滑坡、岩溶地面塌陷、岩溶地基不均匀沉降。其中，崩塌地质灾害的可能性中等，危害程度小，危险性小；引发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；工程建设不存在加剧现状地质灾害的可能性；建设工程本身遭受崩塌、滑坡的地质灾害的可能性中等，危害程度中等，危险性中等；遭受岩溶地基不均匀沉降地质灾害的可能性中等，危害程度中等，危险性中等。

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教师宿舍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].

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

胡轶（1993-），女，湖北潜江人，研究生，地质学专业

P642.2

A

1006-0995（2018）04-0629-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2018.04.021