涇縣農(nóng)林生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估

李 丹

(安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局327地質(zhì)隊(duì)，安徽 合肥 230011)

0 引 言

涇縣農(nóng)、林生物質(zhì)資源豐富,但未得到充分合理利用,建設(shè)涇縣農(nóng)林生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目可使這些資源成為可再生能源,實(shí)現(xiàn)資源的綜合利用。開展項(xiàng)目的地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估工作,可從源頭上控制和減少由于不合理的工程活動(dòng)而引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害以及工程遭受的地質(zhì)災(zāi)害危害,為建設(shè)單位預(yù)防地質(zhì)災(zāi)害、降低工程風(fēng)險(xiǎn)和維護(hù)費(fèi)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 評(píng)估工作概述

項(xiàng)目處在原涇縣琴溪鎮(zhèn)垃圾填埋場(chǎng)的東側(cè),位于涇縣縣城東北部約10 km處。項(xiàng)目包含1臺(tái)生物質(zhì)鍋爐和1套高溫高壓凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組,其規(guī)模分別為130 t/h、30 MW。項(xiàng)目為生物質(zhì)電廠,生物質(zhì)的年消耗量為2.538×105t,燃料為小麥、水稻、油菜、玉米、棉花等農(nóng)作物秸稈以及部分林業(yè)廢棄物等生物質(zhì)資源。廠區(qū)內(nèi)的建、構(gòu)筑物分為四個(gè)區(qū):行政生活管理區(qū)、生產(chǎn)區(qū)、水工區(qū)、儲(chǔ)料區(qū)。行政生活管理區(qū)主要為綜合辦公樓。生產(chǎn)區(qū)由升壓站、主廠房、鍋爐房、空壓站、儲(chǔ)渣間、煙氣處理設(shè)施等組成。水工區(qū)由消防水池、凈水站、綜合水泵房、自然通風(fēng)冷卻塔等組成。儲(chǔ)料區(qū)是電廠生產(chǎn)燃料的供給和貯存區(qū)。項(xiàng)目的灰渣全部綜合利用,廠內(nèi)不設(shè)永久性灰渣場(chǎng)。本工程投資37 815.24萬元,設(shè)計(jì)使用年限50年。

工程屬電力行業(yè)中的新能源建設(shè)項(xiàng)目,為重要建設(shè)項(xiàng)目。涇縣農(nóng)林生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目的建設(shè)項(xiàng)目重要性為重要,地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜程度為中等,故其評(píng)估級(jí)別為一級(jí)。

2 地質(zhì)環(huán)境條件

2.1 區(qū)域地質(zhì)背景

評(píng)估區(qū)地處沿江丘陵平原區(qū),大地構(gòu)造單元為揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)下?lián)P子臺(tái)坳的沿江拱斷褶帶的石臺(tái)穹褶斷束。評(píng)估區(qū)地震活動(dòng)不頻繁,也不強(qiáng)烈,屬低烈度區(qū)。評(píng)估區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造條件簡(jiǎn)單。評(píng)估區(qū)的地震動(dòng)峰值加速度是0.05g,地震設(shè)防烈度為Ⅵ度?？傮w來說,評(píng)估區(qū)區(qū)域地質(zhì)背景條件簡(jiǎn)單。

2.2 氣象水文

評(píng)估區(qū)位于北亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候區(qū),氣候溫和,四季分明,日照充足,雨量充沛。評(píng)估區(qū)及附近地表水系屬長(zhǎng)江流域,青弋江水系。評(píng)估區(qū)附近水體主要為青弋江、徽水,其水文特征簡(jiǎn)述如下:青弋江發(fā)源于石臺(tái)縣和黃山北麓,自西南向東北斜貫縣境,青弋江涇縣水文站以上流域面積4 352 km2。根據(jù)水文資料記載,其最高水位是34.64 m,最低水位是27.25 m,最大流量是5 600 m3/s。青弋江主要支流有徽水、琴溪、孤峰河。徽水發(fā)源于績(jī)溪縣徽嶺,經(jīng)旌德縣于浙溪入境,流經(jīng)榔橋、黃村、丁橋、涇川等鄉(xiāng)鎮(zhèn)注入青弋江。流域面積1 064.3 km2,最大流量為773 m3/s,最小流量0.2 m3/s。此外,評(píng)估區(qū)內(nèi)分布有水塘、溝渠等,水深0.3～1.0 m。

2.3 地形地貌

評(píng)估區(qū)地勢(shì)總體為北部、中部高,東南部、西部低。最高點(diǎn)位于評(píng)估區(qū)的北部,標(biāo)高123.14 m,最低點(diǎn)位于評(píng)估區(qū)的西南,標(biāo)高48.24 m,相對(duì)高差達(dá)75.00 m。評(píng)估區(qū)地處沿江丘陵平原區(qū),其微地貌類型包括低丘、山間谷地。

2.4 地層巖性

評(píng)估區(qū)地層為白堊系上統(tǒng)宣南組的礫巖、砂礫巖及含礫粗砂巖、泥質(zhì)粉砂巖等,遍布評(píng)估區(qū),產(chǎn)狀為350°∠4°,厚度為1 755～2 606 m。評(píng)估區(qū)內(nèi)無巖漿巖。

2.5 地質(zhì)構(gòu)造與區(qū)域地殼穩(wěn)定性

評(píng)估區(qū)內(nèi)無褶皺。評(píng)估區(qū)內(nèi)無斷層,距江南深斷裂的最近距離約2.3 km。

2.6 工程地質(zhì)條件

評(píng)估區(qū)巖土體為白堊系上統(tǒng)宣南組的紅色粉砂巖、砂巖、礫巖及泥巖等。屬沉積巖建造、碎屑巖亞建造,為泥質(zhì)粉砂狀結(jié)構(gòu),中-厚層狀構(gòu)造,巖體表層為全風(fēng)化砂礫巖,風(fēng)化層厚度為2～10 m,巖層厚度為1 755～2 606 m,巖體較堅(jiān)硬,巖體破碎,易軟化和風(fēng)化,干抗壓強(qiáng)度46.4～96.7 MPa。

2.7 水文地質(zhì)條件

評(píng)估區(qū)地下水類型包括松散巖類孔隙水和紅層孔隙裂隙水。松散巖類孔隙水的來源主要為大氣降水和徑流補(bǔ)給。紅層孔隙裂隙水主要接受大氣降水的入滲補(bǔ)給,并由中低山區(qū)向山前地帶徑流,排泄方式包括泉、地下徑流及蒸發(fā)。

2.8 人類工程活動(dòng)對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響

評(píng)估區(qū)現(xiàn)狀場(chǎng)地為垃圾填埋場(chǎng)、林地和廠房工程等,且無礦山開采活動(dòng)。人類工程活動(dòng)主要為交通工程、水利工程、工業(yè)建筑工程的建設(shè)。具體表現(xiàn)為:

(1)交通工程:評(píng)估區(qū)附近建設(shè)有G205國(guó)道、S322省道以及皖贛線鐵路。評(píng)估區(qū)內(nèi)的道路多為鄉(xiāng)村公路,對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響和破壞小。

(2)水利工程:評(píng)估區(qū)內(nèi)水利設(shè)施建設(shè)主要為挖水塘和修溝渠,其規(guī)模較小,對(duì)評(píng)估區(qū)地質(zhì)環(huán)境影響和破壞小。

(3)工業(yè)建筑工程:主要表現(xiàn)為評(píng)估區(qū)內(nèi)的工業(yè)廠房建設(shè),為涇縣生活垃圾處理有限公司的廠房。其為2～3層鋼混結(jié)構(gòu),建設(shè)時(shí)是依地形而建,切坡較少,且高度低,低于1.0 m，因此對(duì)評(píng)估區(qū)地質(zhì)環(huán)境影響和破壞小。

此外,現(xiàn)狀條件下評(píng)估區(qū)西部包含涇縣生活垃圾掩埋區(qū)、垃圾填埋滲濾液處理站等構(gòu)筑物。據(jù)調(diào)查了解,目前垃圾的產(chǎn)量小于用于焚燒發(fā)電的垃圾所需量。項(xiàng)目建成后垃圾填埋場(chǎng)將被廢棄,垃圾掩埋區(qū)現(xiàn)狀對(duì)評(píng)估區(qū)現(xiàn)狀地質(zhì)環(huán)境的影響、破壞小。

3 地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性的現(xiàn)狀評(píng)估

評(píng)估區(qū)內(nèi)現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害類型主要為滑坡地質(zhì)災(zāi)害,詳述如下:

經(jīng)調(diào)查,在涇縣生活垃圾處理有限公司門口發(fā)現(xiàn)一處滑坡(H1),滑坡后緣為涇縣生活垃圾處理有限公司。該滑坡現(xiàn)處于初始變形階段,為全風(fēng)化淺層巖質(zhì)滑坡,其滑體厚度約9 m,滑體的坡度約為50°,微地貌類型為山間谷地,滑坡后緣出現(xiàn)裂縫,為拉張裂縫,長(zhǎng)約10 m,寬約3 cm,深度為10 cm,滑痕指向?yàn)楸逼珫|150°、傾角80°,組成滑帶的巖性為白堊系宣南組棕紅色粉砂巖和礫巖。該滑坡的主滑方向?yàn)楸逼珫|150°,經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查,該滑坡坡面局部發(fā)育沿主滑方向的斷續(xù)小裂縫。該滑坡平面及剖面圖如圖1所示。

圖1 H1滑坡平面圖及1-1′線剖面圖

綜上,判斷該滑坡不穩(wěn)定(強(qiáng)發(fā)育);該滑坡的誘發(fā)因素為降水,屬于自然因素;該滑坡的險(xiǎn)情為受威脅人數(shù)約5人,可能直經(jīng)濟(jì)損失約20萬元,故該滑坡的危害程度小;該滑坡的發(fā)育程度是強(qiáng)發(fā)育,危害程度小,因此,該滑坡地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)性為中等。

4 地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性的預(yù)測(cè)評(píng)估

4.1 工程建設(shè)中可能引發(fā)基坑崩塌地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)

預(yù)測(cè)冷卻塔工程建設(shè)可能引發(fā)基坑崩塌地質(zhì)災(zāi)害,現(xiàn)狀為有林地,現(xiàn)狀地面標(biāo)高為67.53～79.77 m,地形起伏,該處的設(shè)計(jì)標(biāo)高為85.0 m,場(chǎng)地整平過程中需要填方,填方厚度約5.23～17.47 m。冷卻塔工程的施工順序是先填后挖,因此,冷卻塔基坑為開挖深度為4.5 m的填土深基坑。

本工程冷卻塔的基坑,若已知基坑開挖深度為h,基坑的直徑為d,土體破裂角按45°推算,則預(yù)測(cè)基坑崩塌量計(jì)算公式為:

V=[(h×h÷2)÷tan45°]×π×d

其基坑崩塌剖面圖如圖2所示。

圖2 冷卻塔的基坑剖面圖

現(xiàn)對(duì)冷卻塔工程的基坑開挖崩塌量進(jìn)行預(yù)測(cè)評(píng)估:

其基坑開挖深度是4.5 m,基坑的直徑為65 m,以分層開挖深度1 m計(jì)算,并按土體破裂角為45°計(jì)算,其最大崩塌量為:V=[(h×h÷2)÷tan45°]×π×d=103 m3。

綜上所述,擬建工程的冷卻塔在建設(shè)過程中存在深基坑開挖,基坑崩塌方量為103 m3,小于500 m3。因此,工程建設(shè)中可能引發(fā)基坑崩塌地質(zhì)災(zāi)害,預(yù)測(cè)基坑崩塌危害程度為小,發(fā)育程度為弱,危險(xiǎn)性小。

4.2 工程建設(shè)中可能引發(fā)崩塌地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性的預(yù)測(cè)

據(jù)工程的設(shè)計(jì)標(biāo)高及地形情況,在工程建設(shè)中存在QP1～QP4四段切坡,因此,工程建設(shè)可能引發(fā)切坡崩塌地質(zhì)災(zāi)害。

工程擬建場(chǎng)地內(nèi)地面標(biāo)高61.75～122.25 m,設(shè)計(jì)地坪標(biāo)高為85.0～90.8 m。擬建場(chǎng)地因人工開挖形成切坡,區(qū)內(nèi)共有4個(gè)擬切坡段,切坡高度在0.2～31.45 m,均為單邊巖質(zhì)切坡,巖體較堅(jiān)硬。

QP1段人工切坡,位于工程區(qū)北部,切坡高度為0.2～31.45 m,切坡長(zhǎng)度為230 m。邊坡可能沿著風(fēng)化的巖體結(jié)構(gòu)面而產(chǎn)生破壞,形成崩塌地質(zhì)災(zāi)害,預(yù)測(cè)崩塌方量為3 000 m3。

QP2段人工切坡,位于工程區(qū)西北部,切坡高度為0.2～6.2 m,切坡長(zhǎng)度為36 m。邊坡可能沿著風(fēng)化的巖體結(jié)構(gòu)面而產(chǎn)生破壞,形成崩塌地質(zhì)災(zāi)害,預(yù)測(cè)崩塌方量為600 m3。

QP3段人工切坡,位于工程區(qū)東部,切坡高度為1.0～9.0 m,切坡長(zhǎng)度為70 m。邊坡可能沿著風(fēng)化的巖體結(jié)構(gòu)面而產(chǎn)生破壞,形成崩塌地質(zhì)災(zāi)害,預(yù)測(cè)崩塌方量為900 m3。

QP4段人工切坡,位于工程區(qū)東北部,切坡高度為0.2～10.2 m,切坡長(zhǎng)度為114 m。邊坡可能沿著風(fēng)化的巖體結(jié)構(gòu)面而產(chǎn)生破壞,形成崩塌地質(zhì)災(zāi)害,預(yù)測(cè)崩塌方量為1 500 m3。

總體而言,邊坡開挖時(shí)需采用機(jī)械或爆破,會(huì)造成巖體松動(dòng)、破碎,在降水、震動(dòng)等誘因下,危巖體、松散巖體極易沿裂隙面、軟弱接觸面產(chǎn)生崩塌地質(zhì)災(zāi)害。

以QP2切坡段為例,選取2-2′剖面,剖面圖如圖3所示。本工程中切坡段的預(yù)測(cè)崩塌方量計(jì)算結(jié)果見表1。

圖3 QP2切坡段2-2′線崩塌剖面圖

表1 本工程切坡段的預(yù)測(cè)崩塌方量一覽表

綜上所述,預(yù)測(cè)工程建設(shè)可能引發(fā)崩塌地質(zhì)災(zāi)害,預(yù)測(cè)崩塌方量為600～3 000 m3,其危害程度為小,發(fā)育程度為弱,危險(xiǎn)性等級(jí)為小。因此,工程建設(shè)中可能引發(fā)崩塌地質(zhì)災(zāi)害,其危害程度為小,發(fā)育程度為弱,危險(xiǎn)性等級(jí)為小。

4.3 工程建設(shè)中可能加劇滑坡地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性的預(yù)測(cè)

位于涇縣生活垃圾處理有限公司門口存在一處滑坡(H1),滑坡后緣為涇縣生活垃圾處理有限公司。該滑坡現(xiàn)處于初始變形階段,為全風(fēng)化淺層巖質(zhì)滑坡,其滑體厚度約9m,滑體的坡度約50°,微地貌類型為山間谷地,滑坡后緣出現(xiàn)裂縫,為拉張裂縫,長(zhǎng)約10m,寬約3cm,深度為10cm,滑痕指向?yàn)楸逼珫|150°、傾角80°,組成滑帶的巖性為白堊系宣南組棕紅色粉砂巖和礫巖。該滑坡的主滑方向?yàn)楸逼珫|150°,該滑坡坡面局部發(fā)育為沿主滑方向的斷續(xù)小裂縫。

該滑坡不穩(wěn)定(強(qiáng)發(fā)育);該滑坡的誘發(fā)因素為降水,屬于自然因素;該滑坡的險(xiǎn)情為受威脅人數(shù)約5人,可能直接經(jīng)濟(jì)損失約20萬元,故該滑坡的危害程度小;該滑坡的危害程度小,發(fā)育程度為強(qiáng)發(fā)育,故該滑坡地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)性中等。在降水、人為加載等復(fù)合作用下,巖體會(huì)沿著裂縫和潛在結(jié)構(gòu)面發(fā)生滑塌,滑塌方量約為11萬m3。預(yù)測(cè)工程建設(shè)中可能加劇滑坡地質(zhì)災(zāi)害,其危害程度小,發(fā)育程度為強(qiáng)發(fā)育,故預(yù)測(cè)該滑坡地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)性為中等。

5 地質(zhì)災(zāi)害的防治措施

5.1 基坑崩塌地質(zhì)災(zāi)害的防治措施

(1) 擬建工程中的冷卻塔工程存在深基坑開挖,深度達(dá)4.5 m,在開挖時(shí)須遵循相關(guān)規(guī)范進(jìn)行施工,并在周圍一定的范圍內(nèi)禁止大量堆載和超重車輛通行,深基坑及周圍影響區(qū)域內(nèi)應(yīng)進(jìn)行地面監(jiān)測(cè),若出現(xiàn)裂縫則立即停止施工。

(2) 擬建工程中的深基坑在開挖施工的過程中應(yīng)選擇合理的支護(hù)措施,且注意防水,采取必要的降排水措施。

5.2 崩塌地質(zhì)災(zāi)害防治措施

(1) 工程切坡段中切坡高度大于等于8.0 m的切坡段(QP1、QP2、QP3、QP4中的部分切坡段)可先放出臺(tái)階,然后可采用格構(gòu)錨索進(jìn)行支護(hù);切坡高度在5.0～8.0 m(QP1、QP2、QP3、QP4中的部分切坡段)可采用樁板式擋墻或格構(gòu)錨索進(jìn)行支護(hù);切坡的高度小于5.0 m(QP1、QP2、QP3、QP4中的部分切坡段)且?guī)r體較完整段可采用SNS柔性防護(hù)網(wǎng)、漿砌石擋墻等進(jìn)行支護(hù)。

(2) 邊坡支護(hù)前均應(yīng)先清理危巖體及坡頂松散巖土體。

(3) 邊坡須砌筑截、排水溝來防止地表水入滲。同時(shí)應(yīng)盡量避免雨期施工,以防遭受崩塌災(zāi)害,危及施工人員的安全,影響工程建設(shè)。

(4) 因本工程部分邊坡的切坡高度較大(最大可達(dá)31.45 m),施工時(shí)應(yīng)做好相應(yīng)的監(jiān)測(cè)或支護(hù)措施。

5.3 滑坡地質(zhì)災(zāi)害防治措施

(1) 工程施工時(shí)應(yīng)注意施工順序,應(yīng)先填坡腳再填滑坡后壁,以防止先填滑坡后壁加劇滑坡。

(2) 對(duì)滑坡體上的拉張裂縫應(yīng)進(jìn)行填塞和掩埋,以減少降水及地表徑流沿裂縫入滲。

6 結(jié)束語(yǔ)

(1) 擬建工程施工中存在填方,建議嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求施工,分層鋪筑碾壓,壓實(shí)度及填料質(zhì)地應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)范要求,以避免和減小不均勻沉陷。

(2) 擬建工程施工過程中應(yīng)順地形走勢(shì),合理布局,減小土石方工程。

(3) 擬建工程施工前應(yīng)進(jìn)行場(chǎng)地清表,清理工程場(chǎng)地范圍內(nèi)的垃圾、植被等。

(4) 合理處置工程施工過程中產(chǎn)生的廢棄渣土,防止造成環(huán)境污染和次生災(zāi)害。

(5) 評(píng)估區(qū)內(nèi)有水塘分布,施工時(shí)應(yīng)采用清淤和回填等措施予以處理,避免其對(duì)建(構(gòu))筑物產(chǎn)生影響。