某機(jī)場新建航站樓場地巖溶發(fā)育規(guī)律及防治措施

吳曉恩 楊平園 賈瑞杰

(1.中國能建集團(tuán)裝備有限公司，北京 100007； 2.湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院，湖南 長沙 410008；

某機(jī)場新建航站樓場地巖溶發(fā)育規(guī)律及防治措施

吳曉恩1,3楊平園2,3賈瑞杰4

(1.中國能建集團(tuán)裝備有限公司，北京 100007； 2.湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院，湖南 長沙 410008；

3.中南大學(xué)土木工程學(xué)院，湖南 長沙 410075； 4.湖南省電力勘測設(shè)計(jì)院，湖南 長沙 410007)

為指導(dǎo)新建航站樓的地基及基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)和施工，闡述了研究區(qū)的區(qū)域地質(zhì)條件、工程地質(zhì)條件、地下水條件，研究了場地的巖溶發(fā)育特征及規(guī)律，并將航站樓場地劃分為6個分區(qū)分別進(jìn)行巖溶發(fā)育程度等級評價，在此基礎(chǔ)上，對巖溶的防治措施提出了建議。

巖溶發(fā)育程度，分區(qū)評價，防治措施

0 引言

巖溶亦稱喀斯特(Karst)，是在以碳酸鹽類為主的可溶性巖石分布區(qū)，由于水，特別是地下水，對巖石以溶蝕為主的作用下所形成的諸現(xiàn)象的綜合[1]。中國西南地區(qū)碳酸鹽巖的分布比較廣泛，在西南地區(qū)的工程建設(shè)中，巖溶問題難以避免，這些巖溶問題的發(fā)生，將對工程的施工以及運(yùn)營安全產(chǎn)生重大的不良影響，給國家和人民帶來重大損失，因此，在勘察階段應(yīng)查明場地的巖溶發(fā)育規(guī)律[2，3]。

南寧市吳圩國際機(jī)場新航站區(qū)為廣西壯族自治區(qū)重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，機(jī)場航站樓為該工程重要組成部分，航站樓位于廣西南寧市江南區(qū)吳圩鎮(zhèn)永紅村，北起定力坡(屯)、經(jīng)天利坡(屯)，南至大琴坡(屯)，長約1 080 m，寬約23 m～330 m，占地面積約300畝。航站樓場地巖溶十分發(fā)育，正確合理地評定該場地的巖溶發(fā)育程度等級，將有助于機(jī)場工程的建設(shè)。

1 研究區(qū)的工程地質(zhì)條件

1.1 區(qū)域地質(zhì)背景

擬建場址地貌單元屬溶蝕準(zhǔn)平原地貌，地形平緩，總體上北高南低，由北向南緩坡狀傾斜，自然坡度小于5°，地面高程118.73 m～123.66 m，相對高差約4.93 m?？辈靺^(qū)東、北和西面以丘陵地形為主，南面多為農(nóng)田、池塘與林地，人類活動頻繁，植被覆蓋較好。

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，場地位于蘇圩褶斷區(qū)壇河背斜東南翼，東、南兩個方向在10 km 范圍內(nèi)未發(fā)現(xiàn)有斷層存在，場地西北側(cè)丘陵地段第三系及泥盆系地層中發(fā)育有數(shù)條性質(zhì)不明斷層，其中最近一條斷層距離場區(qū)約5 km，呈NE40°走向。結(jié)合現(xiàn)場鉆探揭露，場址處地層主要由第四系殘積層(Qel)粉質(zhì)粘土、粘土混角礫、紅粘土和石炭系下統(tǒng)(C1)石灰?guī)r構(gòu)成，石灰?guī)r的巖層產(chǎn)狀為150°∠15°，未見活動性斷裂構(gòu)造帶通過，區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造較為穩(wěn)定。

1.2 地層分布

①耕土：灰褐色，稍濕～濕，土質(zhì)結(jié)構(gòu)松散，以粘性土為主，混硅質(zhì)巖碎屑，含較多有機(jī)質(zhì)及植物根系。

②粉質(zhì)粘土：紅褐色、夾黃白色，硬塑狀態(tài)為主、局部為堅(jiān)硬狀態(tài)，局部含較多硅質(zhì)巖、灰?guī)r角礫。

③粘土混角礫：棕紅色、棕黃色，硬塑～堅(jiān)硬狀態(tài)，粘土為主，混硅質(zhì)巖、灰?guī)r角礫約占25%～40%，粒徑以2 mm～25 mm為主，上段及中段的局部地段碎石含量超過50%，相變?yōu)樗槭粱蚪堑[混粘土。

④紅粘土：棕黃色、紅褐色，含少量鐵錳質(zhì)氧化物和硅質(zhì)巖、石灰?guī)r角礫，根據(jù)狀態(tài)不同可分為硬塑紅粘土及可塑紅粘土兩個亞層。

⑤石灰?guī)r：灰色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，中厚～厚層狀構(gòu)造，巖石堅(jiān)硬，巖體局部溶蝕溝槽和溶孔發(fā)育，裂隙中有方解石細(xì)脈充填膠結(jié)。巖芯采取率65%～85%，巖芯多呈短柱狀，少數(shù)呈碎塊狀，巖體內(nèi)部洞隙較發(fā)育。

1.3 地下水

研究區(qū)的地下水主要分為第四系殘積層中的上層滯水及深部石灰?guī)r中的巖溶裂隙水。

1)上層滯水：主要賦存于②殘積粉質(zhì)粘土、③粘土混角礫及④紅粘土中，水量較小，主要受大氣降水、地表水塘(溝)水及居民區(qū)生活廢水補(bǔ)給?？辈炱陂g量測得初見水位高程108.40 m～121.11 m，穩(wěn)定水位高程108.70 m～121.34 m。水位及水量受季節(jié)性氣候影響較大，水位年變化幅度約為1 m～2 m。

2)巖溶裂隙水：穩(wěn)定水位高程100.67 m～103.16 m，主要賦存于石灰?guī)r的溶蝕裂隙及洞穴中。據(jù)現(xiàn)場調(diào)查訪問天利屯村民飲水井概況，結(jié)合區(qū)域水文地質(zhì)資料，擬建場址5 km范圍內(nèi)機(jī)井井深約85 m～120 m，單井涌水量為100 t/d～1 000 t/d(水位降深5 m～10 m)，研究區(qū)深部巖溶裂隙水較豐富，主要由大氣降水及地表水進(jìn)行補(bǔ)給。

2 研究區(qū)巖溶發(fā)育的空間特征

1)平面特征：由鉆探揭露結(jié)果，研究區(qū)基巖面呈波狀起伏較大，西段基巖面埋藏相對較淺，基巖面高程約為105 m～117 m；東段基巖面埋藏較深，基巖面高程約為100 m～105 m，為溶蝕凹槽區(qū)，走向約155°，與巖層傾向基本一致。總體上來說，研究區(qū)中部航站樓場地的巖溶發(fā)育強(qiáng)度較指廊和人行通道場地的巖溶發(fā)育強(qiáng)度要強(qiáng)。

2)垂直特征研究區(qū)在詳細(xì)勘察階段有98個鉆孔揭露有溶洞，見洞率為24.3%，洞高為0.1～15.60不等，多為粘土全充填、部分為空洞，鉆探鉆進(jìn)時均有不同程度的漏水現(xiàn)象，說明巖溶發(fā)育段地下水仍有活動趨勢，在其周圍還可能伴有其他溶洞存在，尤其是巖土層接觸帶地段巖溶較發(fā)育。其中建筑場地西段巖溶發(fā)育強(qiáng)度相對較弱，屬巖溶弱發(fā)育區(qū)，形態(tài)以小溶孔和單體溶洞為主，主要發(fā)育在高程104 m～112 m段；建筑物東部巖溶發(fā)育較強(qiáng)，形態(tài)以小溶孔、較大規(guī)模的溶隙和串珠狀溶洞為主，主要發(fā)育在高程104 m～95 m段。

3 研究區(qū)巖溶發(fā)育程度等級評定

由前節(jié)所述可知，航站樓場地的巖溶發(fā)育在空間上并不均勻?？紤]到航站樓占地面積較大，因此，應(yīng)將場地劃分為數(shù)個單元進(jìn)行評價，才能體現(xiàn)出場地巖溶發(fā)育的空間差異性。場地評價范圍的劃分主要考慮：1)以沉降單元為基本單位進(jìn)行劃分;2)評價范圍內(nèi)的孔數(shù)不宜太少，以滿足統(tǒng)計(jì)需要，當(dāng)某個評價單元內(nèi)孔數(shù)較少時，與鄰近單元合并。

航站樓分為主樓和指廊，南面有兩座步行天橋連接航站樓和交通區(qū)，步行橋?qū)捈s6 m，長約170 m，航站樓的巖溶發(fā)育程度評價分區(qū)見圖1。根據(jù)GB 50007-2011建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[5]，上述各分區(qū)的巖溶發(fā)育程度等級評價見表1。

表1 場地巖溶發(fā)育程度評價表

從表1可以看出，航站樓場地及指廊Ⅴ的巖溶強(qiáng)烈發(fā)育，其余部分均為中等發(fā)育，地基及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時應(yīng)根據(jù)巖溶發(fā)育程度等級區(qū)別對待。

4 巖溶的危害與防治措施建議

結(jié)合場地地質(zhì)環(huán)境特點(diǎn)，對巖溶的不良地質(zhì)作用危害與防治措施分析如下：1)研究區(qū)巖溶大部分地段以強(qiáng)～中發(fā)育為主，雖然溶孔、溶隙和溶洞等溶蝕現(xiàn)象破壞了巖體的完整性，但主要位于基巖淺部3 m～8 m，規(guī)模以中小型為主，對場地整體穩(wěn)定影響不大，建筑地基選擇巖層作為基礎(chǔ)持力層時宜選基巖深部完整段作為擬建建筑的基礎(chǔ)持力層。2)溶洞等巖溶對樁基礎(chǔ)施工會出現(xiàn)漏漿以及在重大沖擊力作用下塌陷、增加施工入巖難度等，應(yīng)在進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、施工時充分考慮其不利影響，采取有效的預(yù)防及處理措施。3)地下水的開采將加劇巖溶的發(fā)育，容易形成土洞、引起地面塌陷等不良地質(zhì)作用，建筑施工前應(yīng)對研究區(qū)附近的飲水井進(jìn)行封閉，并禁止在建筑場地及附近開采地下水。4)巖溶區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜，基礎(chǔ)施工前，應(yīng)根據(jù)規(guī)范要求對基礎(chǔ)主要受力層進(jìn)行施工勘察，進(jìn)一步查明基礎(chǔ)底部土洞(采用淺基礎(chǔ)時)或溶洞(采用樁基礎(chǔ)時)等巖溶發(fā)育狀況，以確保建筑物安全。

[1] 張倬元，王士天，王蘭生.工程地質(zhì)分析原理[M].北京：地質(zhì)出版社，1994.

[2] 米 健，唐運(yùn)剛.巖溶形成機(jī)理分析及工程實(shí)踐[J].資源環(huán)境與工程，2010，24(5)：589-592.

[3] 韓淑朋，嚴(yán)新濼.廣西巖溶塌陷類型、影響因素、成因機(jī)制及其防治措施[J].資源調(diào)查與環(huán)境，2012，33(2)：130-135.

[4] GB 50021-2001,巖土工程勘察規(guī)范(2009年版)[S].

[5] GB 50007-2011,建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)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

吳曉恩(1983- )，男，工程師，在讀博士； 楊平園(1982- )，女，工程師，在讀博士； 賈瑞杰(1980- )，男，工程師

P642.25

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