高層建筑邊坡地質(zhì)災(zāi)害危險性評估與防治

趙 亮

(中國有色金屬長沙勘察設(shè)計研究院有限公司，湖南長沙 410011)

0 引言

我國地形地貌復(fù)雜多樣，地質(zhì)條件較差，在南部地區(qū)更是顯著［1］。隨著國內(nèi)現(xiàn)代化建設(shè)的推進，公路、鐵路以及高層建筑等也在高速發(fā)展。在建設(shè)過程中都會遇到各種各樣的地質(zhì)災(zāi)害影響，考慮地質(zhì)災(zāi)害的影響是整個工程能否達標(biāo)的重要因素之一［2］。如何采用合理的技術(shù)方法，對地質(zhì)災(zāi)害進行評估預(yù)測，以求得到合理的施工方案和防治措施，是目前地質(zhì)災(zāi)害中一個重要的課題［3］。尤其是對于邊坡地質(zhì)災(zāi)害這一普遍存在的地質(zhì)條件。目前，國內(nèi)外學(xué)者對于公路、鐵路以及露天礦山工程中的邊坡災(zāi)害研究較多，而對于丘陵地區(qū)城市高層建筑的邊坡地質(zhì)災(zāi)害研究較少［4-8］。

本文對高層建設(shè)項目工程邊坡災(zāi)害進行了現(xiàn)狀分析，并采用分區(qū)評估的方法，確定了評估原則，量化了評估指標(biāo)，對邊坡災(zāi)害的危險性進行了分析預(yù)測。在此基礎(chǔ)上，提出了相應(yīng)的防治措施和建議。

1 項目背景

擬建通用國際社區(qū)位于湖南省長沙市天心區(qū)金盆嶺，赤嶺路以東，原長沙化工機械廠區(qū)內(nèi)。通用國際社區(qū)南地塊擬建5棟高層建筑及幼兒園，由于通用國際社區(qū)南地塊存在長約215 m高邊坡，且存在時間較長，需進行擬建工程建設(shè)場地地質(zhì)災(zāi)害危險性評估，提出相應(yīng)防治措施，確保工程順利開展［9，10］。

1.1 工程概況

邊坡項目場地位于長沙市天心區(qū)金盆嶺，赤嶺路以東，原長沙化工機械廠區(qū)內(nèi)，用地范圍地理坐標(biāo):東經(jīng) 112°58'21″～112°58'31″，北緯 28°08'56″～28°09'07″。南地塊邊坡全長約215 m，高10 m～15 m，為便于表述，將整個邊坡分別劃分為AB段、BC段、AD段三段，即本次評估的邊坡對象。

其中，AD，AB段和BC段邊坡都屬于填方邊坡，邊坡土體由人工填土組成，邊坡下部設(shè)有重力式擋土墻。邊坡項目主要拐點坐標(biāo)見表1。

表1 邊坡項目主要拐點坐標(biāo)

1.2 地質(zhì)環(huán)境條件

該項目建設(shè)用地高程一般在63.00 m～89.00 m之間，地形起伏變化較大，地形坡角一般60°～80°，為湘江沖積階地，地貌類型單一?；椎貙訛榘讏紫抵小駥訝钅噘|(zhì)粉砂巖，巖性單一，巖層單斜產(chǎn)出，上覆10 m～30 m第四系土層，未發(fā)現(xiàn)斷層分布，構(gòu)造不發(fā)育，地質(zhì)構(gòu)造簡單。巖土體工程地質(zhì)性質(zhì)良好，碳酸鹽巖巖溶不發(fā)育，水文地質(zhì)條件簡單。區(qū)內(nèi)新構(gòu)造運動不強烈，表現(xiàn)為緩慢間歇性抬升，地震基本烈度6度，屬地殼較穩(wěn)定區(qū)。評估區(qū)人類工程活動較強烈，現(xiàn)狀條件下，未曾發(fā)生各類地質(zhì)災(zāi)害，地質(zhì)災(zāi)害不發(fā)育。

綜上所述，評估區(qū)范圍內(nèi)的地質(zhì)環(huán)境條件屬于中等類型復(fù)雜程度。

2 評估預(yù)測

2.1 地質(zhì)災(zāi)害危險性現(xiàn)狀評估

建設(shè)工程地質(zhì)災(zāi)害危險性評估的災(zāi)種主要包括:崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷(含巖溶塌陷和礦山采空塌陷)、地裂縫和地面沉降等［11］。根據(jù)本次實地的現(xiàn)場調(diào)查，評估區(qū)范圍內(nèi)未發(fā)生上述地質(zhì)災(zāi)害。評估現(xiàn)狀危險性小，危害小。

2.2 地質(zhì)災(zāi)害危害性預(yù)測評估

工程施工會誘發(fā)和增大地質(zhì)災(zāi)害的危險性，由于現(xiàn)狀條件下，評估區(qū)未發(fā)生各類地質(zhì)災(zāi)害，不存在增大地質(zhì)災(zāi)害的問題，因此，需對工程施工誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的危險性進行評估預(yù)測?？紤]到工程地塊的地質(zhì)條件，經(jīng)過人工處理之后，工程施工誘發(fā)崩塌地質(zhì)災(zāi)害、泥石流地質(zhì)災(zāi)害、地面塌陷和地面沉降裂縫等的可能性小，危害小，危險性小。由于現(xiàn)階段通用國際社區(qū)內(nèi)人類工程活動頻繁，地形變化較大，根據(jù)勘察資料，南地塊堆填填土深約10 m～15 m，與原始地形相比變化較大，對擋土墻的影響較大，即對于滑坡地質(zhì)災(zāi)害影響中等。因此，對于地質(zhì)災(zāi)害危險性的預(yù)測評估主要是對擋土墻的穩(wěn)定性進行評估。

將邊坡分為DA，AA1，AB與BC四段，分別對應(yīng)的剖面為1—1剖面、2—2剖面、3—3剖面與4—4剖面。采用理正巖土5.6軟件對邊坡穩(wěn)定性進行計算。

只舉例1—1剖面進行分析，見圖1。

圖1 邊坡剖面1—1

計算簡圖見圖2，采用現(xiàn)場實測物理力學(xué)參數(shù)，自動搜索最危險滑裂面。分別從一般情況和最不利組合情況分析驗算了重力式擋土墻的滑動穩(wěn)定性、傾覆穩(wěn)定性、地基應(yīng)力和偏心距、基礎(chǔ)強度、墻底截面強度和整體穩(wěn)定性。驗算結(jié)果全部滿足設(shè)計和實際要求。對于其他剖面經(jīng)過驗算，也符合要求。

圖2 巖土理正計算簡圖

反過來，工程施工也可能會受到地質(zhì)災(zāi)害影響，需要對其進行危險性預(yù)測。工程施工本身受到滑坡類地質(zhì)災(zāi)害的危險性中等、可能性中等;工程施工本身受到其他類地質(zhì)災(zāi)害的可能性小、危險性小、危害小。

2.3 地質(zhì)災(zāi)害危險性綜合分區(qū)評估

2.3.1 評估原則和量化指標(biāo)確定

1)評估原則。

a.根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害的現(xiàn)狀評估與預(yù)測危險性結(jié)果，全面結(jié)合評估區(qū)范圍內(nèi)的地質(zhì)隱患潛在點的分布、環(huán)境地質(zhì)條件的差別以及危險程度，量化評判區(qū)段內(nèi)危險性的指標(biāo)，依據(jù)“區(qū)內(nèi)相似、區(qū)際相異”的原則，采取定性、半定量的分析方法對工程施工地質(zhì)災(zāi)害的危險性等級進行劃分［2，3］。

b.根據(jù)評估區(qū)內(nèi)存在的和可能存在誘發(fā)的規(guī)模、災(zāi)種多少、承災(zāi)對象的社會屬性和穩(wěn)定性等，綜合評判工程建設(shè)的地質(zhì)災(zāi)害危險性的級別區(qū)(段)。評估地質(zhì)災(zāi)害的危險性，危險性劃分為大、中、小三級，分別用Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ代號表示。

2)量化指標(biāo)確定。

依據(jù)施工場地的地質(zhì)災(zāi)害的危險性分區(qū)評估原則，在現(xiàn)狀評估與預(yù)測評估的基礎(chǔ)上，綜合考慮規(guī)模、分級分區(qū)的災(zāi)種多少、穩(wěn)定性、社會經(jīng)濟屬性、危害程度和承災(zāi)對象等多因素的影響來確定。按“半定量”原則，采用指數(shù)和法進行量化指標(biāo)的確定。地質(zhì)災(zāi)害危險性指數(shù)賦值與分級標(biāo)準(zhǔn)見表2～表4。

表2 綜合分區(qū)評估地質(zhì)災(zāi)害危險性指數(shù)賦值

表3 綜合分區(qū)評估地質(zhì)災(zāi)害危險性分級標(biāo)準(zhǔn)

表4 地質(zhì)災(zāi)害危害程度分級標(biāo)準(zhǔn)

2.3.2 地質(zhì)災(zāi)害危險性綜合分區(qū)評估

根據(jù)上述評估原則及評估方法，通用國際社區(qū)南地塊邊坡項目建設(shè)場地可分為兩個區(qū)，即Ⅱ區(qū)和Ⅲ區(qū)，Ⅱ區(qū)以滑坡為主的中等危險性地質(zhì)災(zāi)害區(qū)，Ⅲ區(qū)為危險性小的地質(zhì)災(zāi)害區(qū)。其施工場地地質(zhì)災(zāi)害的綜合評估結(jié)果見表5。

建設(shè)工程區(qū)地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀評估不發(fā)育，危險性小，南地塊邊坡滑坡類地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測評估危險性中等，地質(zhì)環(huán)境為中等復(fù)雜程度，綜合評定該評估區(qū)為危險性中等滑坡地質(zhì)災(zāi)害區(qū)(Ⅱ);除上述區(qū)域以外建設(shè)工程區(qū)綜合分區(qū)危險性評判指數(shù)為3.3，綜合評定評估區(qū)為地質(zhì)災(zāi)害危險性小區(qū)(Ⅲ)。

2.3.3 建設(shè)場地適應(yīng)性分區(qū)評估

建設(shè)區(qū)場地適宜性等級劃分標(biāo)準(zhǔn)，主要考慮場區(qū)是否適宜擬規(guī)劃建設(shè)項目的適用程度。主要與地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育程度及易發(fā)程度、危險性程度、工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件、地形地貌，以及地質(zhì)災(zāi)害防治難度及其經(jīng)濟合理性等因素直接相關(guān)，綜合考慮上述因素及其組合，對建設(shè)區(qū)場地適宜性進行評估。

表5 建設(shè)場地地質(zhì)災(zāi)害危險性綜合分區(qū)評估結(jié)果

建設(shè)用地適宜性分級表見表6。

表6 建設(shè)用地適宜性分級表［9］

根據(jù)上述土地適宜性的影響因素及其權(quán)重、適宜性的分級標(biāo)準(zhǔn)，對評估區(qū)規(guī)劃項目建設(shè)的適宜性進行了分區(qū)評估，其結(jié)果如下:

地質(zhì)災(zāi)害的危險性屬中等區(qū)(Ⅱ)，地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀不發(fā)育，危害性小;工程施工增大地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測可能性小，危險性小，危害小;工程施工誘發(fā)或受到滑坡類地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測危險性中等，可能性中等，危險性中等，可采取擋墻加固等方法進行處理，防治難度小，防治費用低，為工程建設(shè)基本適宜區(qū)。

地質(zhì)災(zāi)害危險性小區(qū)(Ⅲ)，地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀不發(fā)育，危害性小;工程施工誘發(fā)、增大或受到地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測可能性小，危險性小，危害小，基本上不需要采用防護工程進行防護，為工程建設(shè)適宜區(qū)。

3 結(jié)論

3.1 防治措施

根據(jù)工程建設(shè)可能引發(fā)、加劇和遭受的地質(zhì)災(zāi)害危險性大小及災(zāi)害種類，評估區(qū)分為滑坡地質(zhì)災(zāi)害次重點防治區(qū)(Ⅱ)及地質(zhì)災(zāi)害一般防治區(qū)(Ⅲ)。

次重點防治區(qū)(Ⅱ)以滑坡為主的地質(zhì)災(zāi)害危險性中等區(qū)的防治措施建議以工程措施為主，結(jié)合監(jiān)測措施。南地塊邊坡為永久性邊坡，其支護應(yīng)有專門的巖土工程支護設(shè)計方案。地質(zhì)災(zāi)害一般防治區(qū)(Ⅲ)防治措施以生物措施防治為主。

3.2 建議

1)對邊坡坡頂擬建建筑，應(yīng)采用樁基礎(chǔ)，樁長應(yīng)深入坡底，且進入穩(wěn)定地層一定深度。

2)在邊坡周圍應(yīng)避免堆載，樁基礎(chǔ)施工應(yīng)采用非擠土、振動小、荷載輕的成樁工藝，避免基礎(chǔ)及上部建筑施工對邊坡產(chǎn)生不利影響，并采取有效的防護或加固措施，確保邊坡的安全。

3)工程建設(shè)中盡量避免深開挖、大切方，對于工程建設(shè)過程中形成的各類邊坡，應(yīng)采取工程措施予以防護，消除其發(fā)生崩塌、滑坡的可能性及危險性。

4)工程建設(shè)過程中如進行深基坑開挖、樁基施工等需大量抽排地下水的工程或大量開采深部地下水，將改變評估區(qū)地下水的平衡狀況，可能誘發(fā)地面沉降等地質(zhì)災(zāi)害，施工過程中應(yīng)采取隔水帷幕等形式減小工程建設(shè)引發(fā)地面沉降等地質(zhì)災(zāi)害的可能性。

5)勘察中應(yīng)查明巖土物理力學(xué)性質(zhì)等，為設(shè)計和施工提供可靠的依據(jù)。

6)在施工過程中，應(yīng)對邊坡進行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)異常及時預(yù)報;對周邊環(huán)境亦應(yīng)加強巡視或監(jiān)測。

［1］方 瓊，段中滿.湖南省地形地貌與地質(zhì)災(zāi)害分布關(guān)系分析［J］.中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報，2012，23(2):83-88.

［2］黎劍華，鞠海燕，成尚鋒，等.災(zāi)害邊坡“系統(tǒng)治理”對策及實踐［J］.施工技術(shù)，2006，35(11):78-82.

［3］李 鵬，周才輝，吳少授，等.對地質(zhì)災(zāi)害評估的綜述［J］.中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2011(1):85.

［4］楊偉鋒，周 韜.復(fù)雜地質(zhì)條件下隧道口邊坡地質(zhì)災(zāi)害研究［J］.山西建筑，2007，33(4):318-319.

［5］李術(shù)才，薛翊國，張慶松，等.高風(fēng)險巖溶地區(qū)隧道施工地質(zhì)災(zāi)害綜合預(yù)報預(yù)警關(guān)鍵技術(shù)研究［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2008，27(7):1297-1307.

［6］彭瑞華.武漢市軌道交通8號線施工地質(zhì)災(zāi)害分析［J］.山西建筑，2011，37(6):107-109.

［7］鄔 凱，盛 謙，張勇慧，等.山區(qū)公路路基邊坡地質(zhì)災(zāi)害遠(yuǎn)程監(jiān)測預(yù)報系統(tǒng)開發(fā)及應(yīng)用［J］.巖土力學(xué)，2010，31(11):3683-3687.

［8］郎少林，馬顯春.成都地鐵工程建設(shè)地質(zhì)災(zāi)害類型及其防治措施［J］.山西建筑，2012，38(35):47-50.

［9］國土資發(fā)［2004］69號文，國土資源部關(guān)于實行建設(shè)用地地質(zhì)災(zāi)害危險性評估的通知［S］.

［10］國務(wù)院令第349號，地質(zhì)災(zāi)害防治條例［S］.

［11］國土資發(fā)［2004］69號文，地質(zhì)災(zāi)害危險性評估技術(shù)要求(試行)［S］.