地质灾害危险性评估应用分析--以安徽省灵璧县某建设工程项目为例.pdf

勘察与测量KANCHAYUCELIANG张辉,等:地质灾害危险性评估应用分析 以安徽省灵璧县某建设工程项目为例 工程与建设 年第 卷第期收稿日期:;修改日期:作者简介:张辉(),男,安徽宿州人,硕士,工程师地质灾害危险性评估应用分析 以安徽省灵璧县某建设工程项目为例张辉,吴国栋(安徽省煤田地质局水文勘探队,安徽 宿州 )摘要:地质灾害危险性评估是建设项目防灾减灾的重要依据.根据野外调查,综合考虑评估区地质环境条件等因素确定本项目地质灾害危险性评估等级为一级评估.运用a s t G B S A R高精度监测设备、数值模拟等手段,对建设场地地质灾害危险性现状评估、预测评估和综合评估,得出该建设场地存在基坑崩塌隐患,总体适宜性差,并对此提出一系列具体的预防与治理措施,为工程建设项目的后期规范和决策提供科学依据.关键词:地质灾害;预测评估;综合分区;防治措施中图分类号:U 文献标志码:A文章编号:()引言灵璧县位于安徽省东北部,东临泗县,西连宿州市埇桥区.本文研究建设项目位于灵璧老县城中心,周边路网发达,交通便利.区内拟建一 F地下室,因多重因素已烂尾,并形成一个长 m,宽 m,深度 m的基坑.由于连续暴雨,该基坑已初现险情,局部地区沉降变形超过规范允许值.随后业主开展了紧急抢险加固工作,分别在基坑南部、西部及北侧采用黏土回 填反 压,并 在部 分地 段支 护 桩外 采用 旋喷 桩 止 水加固.该工程位于老县城中心,周围环境复杂,基坑周边行人、车辆络绎不绝,国防电缆等重要管线密布,最近民房与基坑边缘的距离仅m,一旦发生基坑崩塌失稳地质灾害,后果不堪设想.出于安全起见,确定以用地红线外扩 m作为评估区界线,如图所示.评估范围面积约 m.图评估区综合平面图评估区级别确定()建设工程重要性评估.区内拟建建筑物为 F地下室(埋深 m),框架结构,单柱下最大荷载约为 k N.基坑开挖为垂直放坡,支护形式采用钻孔灌注桩外加旋喷桩止水帷幕.根据文献,该基坑为安全等级为一级的重要建设项目.()评估区复杂程度分类.评估区地形简单,地貌类型单一,第四系厚度在 m左右,岩性变化较小,地质构造较复杂,区域地壳基本稳定,水文地质与工程地质条件较差,破坏地质环境的人类工程活动较强烈.总体确定评估区地质环境条件复杂程度为中等.()评估级别确定.根据上述内容,区内地质环境条件复杂程度为中等,建设项目属重要项目,确定本次建设工程项目危险性评估级别为一级.地质灾害危险性现状评估 岩溶塌陷地质灾害危险性现状评估根据物探瞬变电磁法解译结果(图),基岩面起伏小,岩溶裂隙局部较发育,分布在基岩面附近,水域的电阻率分层为明显的三层,m为杂填土和黏土层,电阻率在 m,为相对高阻;m为粉质黏土、粉土,比较富水,电阻率在 m,为相对低阻,m以下为强风化和中风化灰岩,受浅部低阻层影响表现为低阻异常,电阻率小于 m.钻探揭露显示,基坑底部下伏灰岩呈蜂窝状,风化程度较强.根据浅层地震时间剖面图(图),与相应的勘探剖面对比分析(图),反射波时间剖面波相与地层有一定的相关性.纵观全区的每条地震时距剖面,在 m s范围内主要有组组相,该组相能量强,幅值大,同相轴连续可追踪,基张辉,等:地质灾害危险性评估应用分析 以安徽省灵璧县某建设工程项目为例勘察与测量KANCHAYUCELIANG 工程与建设 年第 卷第期 本为水平状态,略有起伏,且幅度变化不大,推测上面三组组相来自覆盖层中地层,最后一组推测来自基岩.地震勘探进一步验证了瞬变电磁的探测结果.图S B 测线电阻率等值线图图浅层地震D Z 线时间剖面图图评估区A A 地质剖面图根据钻探、物探相互验证,评估区上覆松散层平均厚度为 m,基岩面起伏小,灰岩风化较强烈,钻探岩性呈块状和蜂窝状,并未发现大的溶洞,评估岩溶塌陷不发育.基坑崩塌地质灾害危险性现状评估基坑的开挖改变了原岩土体的三维初始应力状态,表现为大、中主应力不变,小主应力减小,随着时间的推移,岩土体向临空面蠕变松弛,产生大小主应力差,宏观上主要表现为周边地表渐进性变形,因此监测地表的三维形变尤为重要.常规时序I n S A R主要研究地表的二维形变,监测周期为年,周期较长且精度较低,在时间紧迫且地表微小形变的情况下,很难获取较为可靠的监测数据.因此,本次采用全极化地基合成孔径雷达a s t G B S A R高精度(单次测量视线向精度 mm水平)监测设备进行观测测量.在基坑附近选取 个观测点,每个观测点平均观测时长为 h.为了获取高精度平均形变场,利用时间跨度为期两天的干涉像对进行干涉处理,在每个观测点处得到 幅以上干涉相位图.通过叠加这些干涉图,得到S A R视线向平均形变图,如图、图所示.图基坑地面垂直形变矢量图图基坑地面水平形变矢量图在图和图中 点附近(m半径的圆内)各随机选择了 个点,计算了观测值和误差,见表.表地基I n s a r位移观测值测点东北上 勘察与测量KANCHAYUCELIANG张辉,等:地质灾害危险性评估应用分析 以安徽省灵璧县某建设工程项目为例 工程与建设 年第 卷第期续表测点东北上 由表可知,基坑存在水平和垂直变形,说明尽管基坑采取了加固措施,基坑未做内支撑,基坑边坡由于应力释放仍存在一定的变形量.主要威胁东部道路、管线及西部部分民居,财产 万 万,危害 程度 中等,现状 基坑 崩塌 危 险性中等.综上所述,评估区现状条件下发育种地质灾害.基坑崩塌危险性中等.地质灾害危险性预测评估 工程建设中、建设后可能引发地质灾害危险性预测评估 加固后坑内抽水稳定性分析基坑重新启用后,势必要进行抽水、回填土清除等后续工作,考虑到坑内抽水对边坡稳定性会有一定程度降低,采用深基坑软件对坑内抽水时基坑稳定性进行计算分析,工况为抽水一半,回填土水位面为抛物线分布,工况为最终抽水结束,回填土水位面和坑底齐平.分析结果显示,工况稳定系数为 ,满足 要求 的限值(临时边坡),但是富余度并不高,如图所示.工况稳定系数为 ,有较高的富余度,如图所示.因此,控制工况为工况,即抽水至中间阶段,出现土坡内水位渗流的情况.加固后坑内黏土开挖清除分析黏土回填反压为临时抢险加固,随着基坑的重新启用,回填土需进一步清除,基坑进一步变成桩锚支护,可能会重新出现险情.因此,现采用模拟软件对土袋开挖进行分工况计算其基坑稳定性.计算时候,考虑到基坑外侧土体注浆加固以及旋喷桩止水帷幕(具有土体加固作用),把计算土体参数适当提高.根图工况稳定系计算结果图工况稳定系计算结果据以往土体加固工程经验,土体强度参数c值 加固 后 取为 k P a,采用水土合算计算方式.其计算结果如下:()锚杆计算时,发现锚固长度不足,实际采用的锚杆锚固长度分别为 m、m和 m,计算需要的锚杆锚固长度分别为m、m和 m.()位移计算时,桩顶最大水平位移为 mm,如图所示,小于原设计提出的 mm;基坑周边道路地表最大地面沉降计算值为 mm,如图 所示,大于原设计提出道路沉降的 mm的 预 警 值,基 坑 周 边 房 屋 最 大 沉 降 计 算 值 为 mm,大于原设计提出的建筑物沉降 mm的预警值,不满足原设计要求.因此,纵向位移计算不能满足相关要求.图桩顶水平位移计算结果综上分析,当基坑启用,基坑抽排水及土袋清除时,仍然容易导致基坑失稳,基坑处于欠稳定不稳定状态,基坑崩塌发育程度强,主要威胁基坑周边道路、管线及居民建筑物财产张辉,等:地质灾害危险性评估应用分析 以安徽省灵璧县某建设工程项目为例勘察与测量KANCHAYUCELIANG 工程与建设 年第 卷第期 图 地表沉降计算结果超过 万,危害程度大,引发的基坑崩塌危险性大.建设工程自身可能遭受已存在地质灾害危险性预测评估参考 地质灾害勘查指南(地质出版社),根据岩溶塌陷的形成条件及主要影响因素,选取浅部岩溶发育指标、土体厚度结构指标、地下水位指标、地貌特征指标等个评价因子,对九顶山组灰岩分布区地面稳定性进行预测.预测模型见如下公式:NKSHWFGN 极易塌陷(不稳定),可产生大量塌陷;N为 易塌陷(较不稳定),可产生较多塌陷;N 不易塌陷(基本稳定),可产生少量或零星塌陷.评价因子按它们对塌陷发育的影响大小分为三到四级,综合已有的实践经验,分别赋予经验指标,取值见表.表预测因子及经验指标表预测因子经验指标级级级级K岩溶发育程度微弱中等强烈S覆盖层岩性结构均一黏性土双层或多层状黏性土砂砾石均一砂土;双层或多层,底为砂砾石H覆盖层厚度/m W岩溶地下水位/m,在基岩中,在土层中;,在基岩中,在基岩面波动或土层中,在基岩面附近波动F岩溶地下水径流条件径流区潜水和岩溶水双层含水层分布主径流带,排泄带G地貌谷坡丘陵或山前缓坡,岩溶台地,高阶地岩溶洼地、谷地、盆地、平原、低阶地岩溶发育程度微弱,K;覆盖层岩性为双层黏性土,S;覆 盖 层 厚 度 m,H;岩 溶 地 下 水 在 基 岩 中,m,W;潜水和岩溶水双层含水层分布,F;地貌属平原,G.经 计 算,本 区N,属 不易 塌陷 区,较 稳定.岩溶发育程度弱.另外,依据,岩溶发育程度弱,危害程度小,建设工程本身遭受岩溶塌陷地质灾害危险性小.评估区工程建设遭受岩 溶塌 陷 地质 灾害 的可 能性 小,危 险性小.综上所述,评估区基坑开挖深度大于 m,基坑启用、降水、土方开挖后,仍可能导致基坑失稳,形成崩塌.工程可能引发基坑崩塌地质灾害,其发育程度强,危害程度大,工程可能引发基坑崩塌地质灾害危险性大.评估区下伏九顶山组灰岩分布区,本区岩溶预测因子评分N,属不易塌陷区,较稳定,岩溶发育程度弱,危害程度小,工程建设可能遭受的岩溶塌陷地质灾害危险性小.地质灾害危险性综合分区评估及防治措施 地质灾害危险性综合分区评估依据地质灾害危险性、防治难度和防治效益,对建设场地的适宜性作出评估,详见表.表建设场地适宜性分区评估表评估项目评估结果分区名称基坑崩塌、岩溶塌陷地质灾害危险性大区()地质环境条件上覆松散层厚 m,下伏基岩为震旦系下统九顶山组灰岩现状地质灾害的类型及危险性基坑崩塌发育程度中等,危害程度中等,危险性中等遭受地质灾害的类型及危险性岩溶塌陷地质灾害发育弱,危害程度小,危险性小引发、加剧地质灾害的类型及危险性引发基坑崩塌发育程度强,危害程度大,危险性大防治难易程度可采取措施予以处理适宜性评估适宜差 防治措施 基坑回填恢复防治措施()基坑回填时,基坑疏干排水应控制抽水速度,边抽边回填,直至填满基坑.()采用机械碾压、重锤夯实和强夯加固填埋黏土,预防地面不均匀沉降.基坑启用后防治措施()若建设场区具备退台或放坡条件,基坑启用,回填土后续开挖时可分层逐级进行放坡,用机械开挖作业面时,应辅以人工配合修整坡面,尽量减少边坡超挖和扰动边坡土体,不破坏原有支护工程;()若建设场区不具备退台或放坡条件,可采用喷锚法或勘察与测量KANCHAYUCELIANG张辉,等:地质灾害危险性评估应用分析 以安徽省灵璧县某建设工程项目为例 工程与建设 年第 卷第期支护桩对基坑进行支护;()基坑施工前应进行降排水工作,基坑外围应设置截水沟,以防止地表水冲刷基坑壁和流入基坑内,基坑内应设明排系统,防止基坑底部受水浸泡.()对于基坑周边的管线和房屋要做好沉降监测工作,当发现沉降变形量超过设计和规范要求的预警值时要立即停止施工,采取必要的保护措施,确保管线和房屋安全后方可施工.结论()评估区地形简单,区内地质环境条件复杂程度为中等,建设项目属重要项目,确定本次建设工程项目危险性评估级别为一级.()评估区划分为一个区,基坑崩塌、岩溶塌陷地质灾害危险性大区(),可采取措施予以处理,适宜性差.参考文献中华人民共和国国土资源部地质灾害危险性评估规范:D Z/T S北京:中国标准出版社,中华人民共和国住房和城乡建设部建筑边坡工程技术规范:G B S北京:中国建筑工业出版社,中华人民共和国住房和城乡建设部建筑基坑支护技术规程:J G J S北京:中国建筑工业出版社,李振河,徐骏千,徐廷云,等基于I n S A R属性分类的地面沉降精确监测研究J北京测绘,():杨洁,曾强D I n S A R技术用