巖土工程地質(zhì)災(zāi)害成因及防治措施

李小鋒

冶金工業(yè)部華東勘察基礎(chǔ)工程總公司 安徽 合肥 230088

引言

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展過(guò)程中，各類工程項(xiàng)目日漸增多，自然資源開(kāi)發(fā)利用程度日漸加大，使得地下結(jié)構(gòu)出現(xiàn)巨大變化，一定程度上破壞著地勢(shì)環(huán)境，這使得巖土工程施工中面臨更惡劣的條件，容易受到多項(xiàng)因素影響發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害。巖土工程地質(zhì)災(zāi)害類型較多，發(fā)生頻率較高，會(huì)對(duì)施工人員及周邊居民財(cái)產(chǎn)及人身安全產(chǎn)生嚴(yán)重威脅。所以，建設(shè)單位要在對(duì)巖土工程地質(zhì)災(zāi)害有正確認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)上，積極采取合理、有效的地質(zhì)災(zāi)害防治措施，以盡量降低災(zāi)害發(fā)生概率及破壞力，助力巖土工程順利、高質(zhì)的施工建設(shè)。

1 巖土工程地質(zhì)災(zāi)害類型分析

1.1 滑坡

在巖土工程中，滑坡屬于一種常見(jiàn)的地質(zhì)災(zāi)害，指的是巖土結(jié)構(gòu)因受到斜坡沖刷以及地面振動(dòng)的作用產(chǎn)生巖體滑動(dòng)情況。一般斜坡上的巖土結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性良好，在未受到較大外力影響下，基本不會(huì)有滑坡問(wèn)題出現(xiàn)，但是在巖土工程開(kāi)發(fā)中，可能會(huì)受到坡腳被大范圍破壞、巖土過(guò)量開(kāi)發(fā)、地表水侵蝕、雨水沖刷、水土流動(dòng)等原因?qū)е鲁霈F(xiàn)滑坡。此地質(zhì)災(zāi)害有很強(qiáng)的破壞力，主要發(fā)生在降水量大、施工邊坡、地勢(shì)落差大等地區(qū)。

1.2 崩塌

巖土工程中主要在陡坡上發(fā)生崩塌災(zāi)害，也被叫作垮塌、塌方等，是在重力作用影響下導(dǎo)致巖石泥土和原結(jié)構(gòu)相脫離，從而出現(xiàn)滑落或滾落堆積等情況。坍塌災(zāi)害根據(jù)其所發(fā)生結(jié)構(gòu)體的差異劃分成多種類型，包括土質(zhì)崩塌、巖質(zhì)崩塌、山體崩塌等，但不管崩塌屬于哪種性質(zhì)，均會(huì)對(duì)周邊建筑物和相關(guān)民眾造成極大破壞和傷害，引發(fā)較大財(cái)產(chǎn)損失，甚至傷及人們的生命。

1.3 地面變形

在巖土工程中，地面變形災(zāi)害其主要表現(xiàn)形式包括地面裂縫、地面塌陷、地面沉降等，根據(jù)有關(guān)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)我國(guó)有地面沉降易發(fā)區(qū)的城市大約70座，而且超過(guò)一半的城市其地面沉降高度超過(guò)3m，很容易引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害[1]。同時(shí)在這些城市當(dāng)中，不同地區(qū)的地面沉降有著不同的分布特征，部分城市地面沉降分布相對(duì)集中，但也有的城市地面沉降分布相對(duì)分散。此外在巖溶活動(dòng)較為頻繁、地下水或者是礦產(chǎn)資源開(kāi)采過(guò)度等區(qū)域，更容易發(fā)生地面變形情況。

2 巖土工程地質(zhì)災(zāi)害的特點(diǎn)與危害

2.1 地質(zhì)災(zāi)害特點(diǎn)

2.1.1 隱蔽性強(qiáng)。在巖土工程中所發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害大多都具有隱蔽性強(qiáng)的特征，因?yàn)樵诠こ添?xiàng)目建設(shè)期間，會(huì)涉及多項(xiàng)施工內(nèi)容，在對(duì)土層進(jìn)行開(kāi)挖施工中不可避免會(huì)導(dǎo)致原地質(zhì)基礎(chǔ)受到一定破壞，從而造成地質(zhì)結(jié)構(gòu)其整體性以及穩(wěn)定性減弱，從而容易引發(fā)多種災(zāi)害，若不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常并采取有效的處理措施，極易造成嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害，導(dǎo)致整體項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)度及安全等受到影響

2.1.2 突發(fā)性。相比于其他工程面臨的危險(xiǎn)因素，巖土工程施工中發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害還表現(xiàn)出突發(fā)性特點(diǎn)。在相關(guān)工程實(shí)踐中，發(fā)現(xiàn)若項(xiàng)目建設(shè)在地質(zhì)較差的區(qū)域內(nèi)，將容易受到外界人為因素干擾引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，若不及時(shí)采取防治措施，將帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

2.1.3 社會(huì)性。在巖土工程當(dāng)中發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害還有一個(gè)附屬特征就是社會(huì)性，因?yàn)樵谙嚓P(guān)工程施工建設(shè)中，如果發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，防治期間會(huì)主要堅(jiān)持以人為本原則，實(shí)施多項(xiàng)救援活動(dòng)，以盡量減少地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生概率以及災(zāi)害發(fā)生后帶來(lái)的影響，所以巖土工程地質(zhì)災(zāi)害還表現(xiàn)出一定社會(huì)性特征。

2.2 地質(zhì)災(zāi)害危害

在巖土工程施工建設(shè)中發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害會(huì)造成嚴(yán)重危害，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

2.2.1 會(huì)導(dǎo)致自然結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。在巖土工程施工中，受到多項(xiàng)因素影響發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，首要危害就是會(huì)導(dǎo)致自然結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，一方面會(huì)使自然環(huán)境結(jié)構(gòu)改變，另一方面則會(huì)改變自然生物結(jié)構(gòu)。因?yàn)榈刭|(zhì)災(zāi)害其破壞力極強(qiáng)，通常在地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生后，會(huì)導(dǎo)致周邊環(huán)境發(fā)生明顯改變，像巖體破裂、山體塌陷等。而在自然環(huán)境結(jié)構(gòu)發(fā)生變化之后，會(huì)影響自然生物多樣性，因?yàn)樵谧匀画h(huán)境受到嚴(yán)重破壞之后會(huì)改變生物其原居住環(huán)境，部分物種因無(wú)法適應(yīng)環(huán)境的改變出現(xiàn)數(shù)量減少等情況，從而影響生物多樣性；

2.2.2 交通道路中斷。在巖土工程當(dāng)中發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，還會(huì)引發(fā)交通道路中斷。因?yàn)樵谛聲r(shí)期社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展過(guò)程中，越來(lái)越關(guān)注道路建設(shè)，以強(qiáng)化各區(qū)域的聯(lián)系，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，一旦在巖土工程施工建設(shè)中引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，可能由于地基受損造成道路被破壞，導(dǎo)致運(yùn)輸中斷，而在道路中斷后既會(huì)對(duì)工程方和外界的聯(lián)系及溝通產(chǎn)生影響，又會(huì)阻礙外部對(duì)災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)的救援工作；

2.2.3 電力等線路中斷。若在巖土工程施工中發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，還可能導(dǎo)致電力等線路中斷。目前我國(guó)加快現(xiàn)代化建設(shè)，并以電力資源為重要的發(fā)展動(dòng)力，直接影響著工業(yè)生產(chǎn)以及人們的正常生活，如果在巖土工程施工建設(shè)中發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，并導(dǎo)致電力設(shè)備被破壞，將直接影響電力系統(tǒng)正常運(yùn)行，使電力輸送中斷，不僅影響工程建設(shè)，還會(huì)一定程度影響區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展；

2.2.4 威脅財(cái)產(chǎn)及生命安全。在巖土工程中發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，還會(huì)對(duì)人們的財(cái)產(chǎn)以及生命安全造成嚴(yán)重威脅。若在工程中發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，且未制定或落實(shí)應(yīng)急預(yù)案，很容易引發(fā)財(cái)產(chǎn)損失，嚴(yán)重情況下可危及施工人員其生命安全。

3 巖土工程地質(zhì)災(zāi)害成因

3.1 滑坡的成因

導(dǎo)致發(fā)生滑坡災(zāi)害主要誘因是過(guò)于頻繁的人類活動(dòng)。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展以及城鎮(zhèn)化建設(shè)的逐步推進(jìn)，土地開(kāi)墾面積日漸擴(kuò)大，工程建設(shè)中會(huì)砍伐大量林木資源，導(dǎo)致一些地區(qū)山體植被覆蓋面積驟減，長(zhǎng)此以往會(huì)影響山體其自身重力，導(dǎo)致斜坡上方土層不斷軟化，從而將沿山體坡度方向朝下滑落，最終導(dǎo)致發(fā)生滑坡災(zāi)害[2]。

3.2 崩塌的成因

巖土工程中，在陡坡位置的沿土土體因?yàn)楦勘容^空虛，很容易發(fā)生折斷或者是壓碎等情況，從而嚴(yán)重降低土體穩(wěn)定性，若不及時(shí)采取有效的改善措施，將導(dǎo)致相關(guān)土體逐漸脫落于母體土體，從而引發(fā)坍塌災(zāi)害。出現(xiàn)坍塌災(zāi)害具體原因有兩方面：①施工中振動(dòng)強(qiáng)度過(guò)大，導(dǎo)致施工現(xiàn)場(chǎng)原土層結(jié)構(gòu)受到破壞，從而降低土體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，最終導(dǎo)致出現(xiàn)坍塌問(wèn)題；②巖土工程施工中開(kāi)挖范圍比較大，而且相應(yīng)區(qū)域土層結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，由此使坍塌風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率加大。

3.3 地面變形的成因

在巖土工程中發(fā)生的地表變形災(zāi)害體現(xiàn)出持續(xù)性特征，主要變形形態(tài)有裂縫、沉降等。受到外力作用影響，若不能及時(shí)防治地表變形災(zāi)害，將容易引發(fā)滑坡以及泥石流等更嚴(yán)重的災(zāi)害。具體來(lái)說(shuō)，在巖土工程中引發(fā)地表變形災(zāi)害的原因有以下兩方面：①在某地區(qū)開(kāi)采地下資源過(guò)程中力度過(guò)大，導(dǎo)致該區(qū)域地下巖體產(chǎn)生大量孔洞，嚴(yán)重降低巖體支撐性能，從而造成變形災(zāi)害；②地下巖溶活動(dòng)比較頻繁，使得相應(yīng)區(qū)域地表發(fā)生變形以及塌陷災(zāi)害。而且在地下水資源不斷擴(kuò)大開(kāi)采規(guī)模過(guò)程中，導(dǎo)致地下組織結(jié)構(gòu)發(fā)生很大變化，從而影響地層穩(wěn)定性，嚴(yán)重情況下可造成地表變形。

4 巖土工程地質(zhì)災(zāi)害的防治措施

4.1 滑坡防治措施

在巖土工程施工中，為獲得良好的滑坡防治效果，要結(jié)合運(yùn)用多種防治措施。

其一，要做好地表積水的清除工作，盡量減少表層巖土結(jié)構(gòu)重量，隨后進(jìn)行填土作業(yè)，并要控制好壓實(shí)密度。以往施工中主要會(huì)將抗滑樁技術(shù)用于交通工程施工中，不過(guò)因?yàn)樾Ч患?，逐漸被棄用，而近年來(lái)有技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)將抗滑樁技術(shù)用于滑坡防治當(dāng)中能獲得較好的效果，對(duì)此，技術(shù)人員結(jié)合工程需求以及新時(shí)期技術(shù)發(fā)展情況，對(duì)抗滑樁技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)與優(yōu)化，同時(shí)將此技術(shù)用于地表積水排出還有地表巖土重量降低等環(huán)節(jié)，經(jīng)過(guò)完善與改進(jìn)后的抗滑樁技術(shù)通常會(huì)和排水設(shè)施、消防工程、支擋方法等聯(lián)合使用，在滑坡防治中具有突出的應(yīng)用效果[3]。其二，要全面排除地表還有地下的積水。為實(shí)現(xiàn)此目的，可在巖土工程施工中聯(lián)合使用錨索以及錨索樁支擋技術(shù)。在鋼筋混凝土格構(gòu)錨固技術(shù)應(yīng)用中，需要先在坡面上應(yīng)用格構(gòu)梁技術(shù)，以獲得良好的防護(hù)效果，之后通過(guò)預(yù)應(yīng)力錨索對(duì)坡面進(jìn)行加固處理，從而有效防治滑坡。而且在對(duì)地質(zhì)松軟堆積層地質(zhì)災(zāi)害防治中，此技術(shù)也有突出的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，可在各類地形條件當(dāng)中應(yīng)用，且無(wú)須配合使用大型機(jī)械設(shè)備，因此該技術(shù)操作方便，具有較好的適應(yīng)性以及靈活性。

4.2 崩塌防治

為在巖土工程施工中有效防治崩塌災(zāi)害，要首先對(duì)巖土結(jié)構(gòu)其危險(xiǎn)程度進(jìn)行深入分析及考量，隨后采取有效措施對(duì)巖土結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固處理，以防卸荷裂隙區(qū)朝外部擴(kuò)張，進(jìn)而使巖體具有更高的穩(wěn)定性。通常防治崩塌工作難度要小于滑坡防治工作，同時(shí)操作更加便捷。工程中若有陡峭邊坡，由于結(jié)構(gòu)面以及節(jié)理裂隙之間會(huì)有相互作用力，很難通過(guò)人力予以干擾和影響，所以不能采取人力控制措施阻礙卸荷裂隙區(qū)擴(kuò)展。如果區(qū)域內(nèi)裂隙比較多，要先將危險(xiǎn)巖體清除掉，隨后通過(guò)錨桿加掛網(wǎng)噴護(hù)技術(shù)對(duì)巖體進(jìn)行錨固處理，使巖體結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。同時(shí)在崩塌防治以及加固中，要先掌握巖土結(jié)構(gòu)情況以及卸荷裂縫擴(kuò)張程度還有裂隙面等情況，結(jié)合相關(guān)信息優(yōu)化設(shè)計(jì)加固方案，采取有效的加固措施，以盡量提升崩塌防治效果。

4.3 地面變形防治

在巖土工程施工建設(shè)中，為有效防治地面變形，可主要采取以下措施。

4.3.1 強(qiáng)夯技術(shù)。此技術(shù)主要借助夯錘錘擊力對(duì)土體進(jìn)行夯擊，增加土體密實(shí)度，使土壤結(jié) 構(gòu)強(qiáng)度更高，以防地面發(fā)生坍塌問(wèn)題，在松軟泥土以及土質(zhì)軟弱區(qū)域夯實(shí)過(guò)程中常用此技術(shù)。

4.3.2 填堵法。若工程中有深塌陷坑洞，可應(yīng)用填堵法，主要先將孔洞當(dāng)中的松軟土體清除掉，隨后在洞內(nèi)回填碎石以及塊石，經(jīng)放濾，在上方鋪設(shè)黏土，之后用夯錘錘擊，使土體更加密實(shí)。

4.3.3 灌漿法。在余巖土加固施工中會(huì)主要應(yīng)用灌漿法，主要是通過(guò)人工鉆孔以及自然體孔洞等在其中灌入預(yù)先所制漿體，在漿體凝固之后增加巖體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。比如，某房屋建筑項(xiàng)目在進(jìn)行巖土工程勘察之后，結(jié)合工程現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況及特點(diǎn)，在施工方案制定中選擇使用鉆孔灌注樁施工技術(shù)，在再綜合考慮施工要求以及地質(zhì)特點(diǎn)基礎(chǔ)上，確定鉆孔灌注樁垂直度、孔深還有水泥摻入量等參數(shù)。同時(shí)在施工中嚴(yán)格控制混凝土澆筑、鋼構(gòu)柱制作、鋼筋籠制作等施工質(zhì)量，還同步建立排水以及降水系統(tǒng)。本工程抗壓樁采用直徑Φ800鉆孔灌注樁，有效樁長(zhǎng)58m，混凝土等級(jí)C45水下，樁端進(jìn)入持力層⑤-2A中等風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖（碎裂狀）不小于4m?？拱螛恫捎弥睆溅?50鉆孔灌注樁，有效樁長(zhǎng)40m，混凝土等級(jí)C30水下，樁端進(jìn)入持力層②-3層粉質(zhì)黏土與粉砂互層不小于24m。支護(hù)均采用鉆孔灌注樁作為豎向圍護(hù)結(jié)構(gòu)。在施工時(shí)，鉆頭直徑應(yīng)等于樁的設(shè)計(jì)直徑，施工時(shí)錐形鉆頭夾角應(yīng)大于120°。鉆孔灌注樁施工前，必須試成孔，每種直徑數(shù)量不小于2個(gè)，以便核對(duì)地質(zhì)資料，檢驗(yàn)所選設(shè)備、施工工藝及技術(shù)要求是否適宜，根據(jù)土層物性及分布情況確定合理的施工工藝。

5 結(jié)束語(yǔ)

在巖土工程施工建設(shè)中，常見(jiàn)的地質(zhì)災(zāi)害有滑坡、泥石流、崩塌、地面變形等，這些地質(zhì)災(zāi)害體現(xiàn)出隱蔽性強(qiáng)、突發(fā)性、社會(huì)性等特點(diǎn)，并有巨大危害，可導(dǎo)致自然結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，造成交通道路、電力等線路中斷。對(duì)此，需要工程建設(shè)單位在深入分析巖土工程地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的原因基礎(chǔ)上，針對(duì)性的采取防治措施，盡量降低地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生概率，保證施工質(zhì)量及效率。