某中学建设场地地质灾害危险性评估浅析

邢铭汕

（广东省地质局第二地质大队，广东 汕头 515021）

中国是地质环境脆弱、地质灾害多发的国家之一。地质灾害可能对当地居民生命财产安全造成巨大威胁，地质灾害风险性评估能够准确反映当地地质灾害的种类、强度、密度、发展趋势，是优化防治措施、减少灾害损失的重要措施，是了解当地地质灾害范围和呈现形式的基础，例如，在榕江冲积平原地区，地面沉降是当地地质灾害的主要类型之一。以某中学建设场地地质灾害危险性评估为例，对该场地已发地质灾害的危险性做出现状评估，依据评估区地质环境条件，结合工程建设项目类型、规模、施工方式，预测工程项目在建设过程中和建成后，造成地质环境的改变及影响，预测评估工程建设可能引发或加剧的地质灾害及工程建设可能遭受的地质灾害类型、分布范围、规模大小、危害性及危险性。结合现状评估和预测评估对地质灾害危险性进行综合分析，结合工程在建设过程中引发或加剧、可能遭受地质灾害危险性大小进行地质灾害危险性综合分区，并对各区段的地质灾害类型、地质灾害的危害性及危险性分别进行评估。根据评估结果对建设项目用地适宜性进行评估，提出防治措施和建议。

1 评估区概况

拟建场地位于榕江冲洪积平原，原始地形较平坦。评估区地质环境条件复杂，属于重要建设项目，拟建工程地质灾害危险性评估等级为一级[1]。位于地面沉降地质灾害低易发区内。评估区内现状地质灾害类型为地面沉降，规模很小。

2 地质灾害类型预测

评估区地层为第四系海陆交互相沉积层，上部土层中存在流塑状淤泥层，工程物理力学性质差，潜在产生地面沉降地质灾害的可能。根据规划设计资料，宿舍综合楼存在基坑开挖工程，建设过程中潜在产生基坑崩塌/滑坡地质灾害的可能。地面沉降的具体原因:由于柔软的软土层以及压缩性和低强度等特点的广泛分布，在负荷作用下可能会引起较大的沉降。软土还由于沥青弱、排水时间长，导致沉降稳定性周期长。另外，由于软质土的强度低，上面的负荷速度快时，水流会使地面下沉。墙壁和道路的表面固定不均匀，将墙壁、地面(路面)分割使得地面沉降发生。

3 地质环境条件

综合分析各地质环境因素对评估区主要地质灾害的形成、发育所起的作用和性质，从而确定岩土体工程地质条件及人类工程活动是地质灾害出现的主导因素，从属因素是水文地质条件，诱发因素是气象灾害条件[2]。地质环境条件的综合评估较为复杂。

3.1 区域地质背景

评估区区域上位于新华夏系构造第二复式隆起带的南东侧，并与南岭东西向复杂构造带南部东段交接部位，属于闽粤东部沿海差异性明显的断块活动区。评估区地处华南地震区泉州—南澳地震带内，属地震基本烈度Ⅶ度区第二组，设计地震基本加速度值为0.20g。评估区内地表没有发现断裂构造，评估区虽处于榕江断裂附近，但自第四系以来断裂活动性较弱，区域地壳稳定属基本稳定，对建设工程有较大影响。场地土类型为软弱场地土，建筑场地类别属Ⅳ类，该场地属抗震设防不利的场地。区域地质背景复杂程度属中等。

3.2 气象、水文

评估区地处东南沿海，气候属于南亚热带湿润型气候区。濒临南海，受海洋气候调节，冬夏季风影响明显，气候特征表现为风害较多，雷暴较频，雨量集中，夏季较长，冬季短，温和湿润，偶有霜冻。由于降雨强度大，大雨、暴雨日数多，且时间集中，出现大暴雨及单次降雨量强度极大的灾害性天气，易引发洪涝气象灾害。故气象、水文因素对拟建工程有一定影响。气象、水文条件为中等。

3.3 地形地貌

评估区地处榕江冲洪积平原，地势平坦开阔，地形坡度小于5°，场地地形地貌条件复杂程度属简单，对工程建设影响小。

3.4 地层与岩石

根据野外调查及工程勘察资料揭露，结合区域地质资料，评估区分布的地层为第四系海陆交互相沉积层（Qmc），第四系人工填土层（Q4ml），岩性为粉质粘土、中粗砂、淤泥、淤泥质土，呈灰白色、浅灰色、灰黄色、深灰色、黄色，揭露厚度51.0～53.2m。下伏岩石为晚侏罗世文祠序列乌石岽单元（J3W）。岩性为中细粒黑云母二长花岗岩，中细粒花岗结构，块状构造，岩石呈浅灰白色，微风化后常呈黄褐色。岩石主要矿物由斜长石（27%～35%）、钾长石（30%～40%）、石英（30%～35%）、黑云母（2%～5%）及少量角闪石组成，副矿物主要为磁黄铁矿、绿帘石、锆石、磁铁矿、黄铁矿、褐帘石、磷灰石等。岩土分层多，厚度变化大，综合评定地层与岩石复杂程度为复杂。

3.5 地质构造

评估区及其周边地带的榕江冲洪积平原在第四纪期间沉积了厚逾80m的松散堆积层，使在此通过的潮安—普宁断裂、榕江断裂、榕城断裂成为基底断裂。根据评估区现状调查，评估区无基岩出露，钻孔未揭露到基岩。根据区域地质资料分析，评估区地质构造条件复杂程度中等，区域地壳稳定性属基本稳定，对建设工程影响较大。

3.6 岩土体类型及工程地质性质

（1）评估区岩土体分层多，岩土层厚度变化大，各土层工程力学性质具有一定差异性，不良工程地质问题明显，评估区地表未发现断裂通过，场地稳定性为基本稳定[3]。岩土体对拟建工程存在一定不良影响。工程地质条件为复杂。场地地层按地质成因分为第四系人工填土层（Q4ml）、第四系海陆交互相沉积层（Qmc），自上而下分述：第四系人工填土层（Q4ml），第四系海陆交互相沉层（Qmc）包括：淤泥、中粗砂、淤泥质土、粉质粘土。

（2）场地内揭露的地层为第四系海陆交互相沉积层，场地岩性主要由粘性土层、淤泥层、砂性土层组成，淤泥、淤泥质土呈流塑状；粉质粘土、粘土呈可塑状；中粗砂呈中密—密实状。场地岩土体分层较多，物理力学性质离散性较大；浅部淤泥土层在建（构）筑物的荷载作用下，排水固结，工程建设将潜在地面沉降地质灾害的可能。

根据规划设计资料，宿舍综合楼（构）筑物存在基坑开挖工程。填土、淤泥其工程物理力学性质具有低强度、易触变等特点，在基坑开挖或基础施工期间，若基坑支护措施不当，土体由于自重作用，剪切力减弱，土体容易产生滑动，可能引发基坑边坡失稳，导致发生基坑边坡滑坡地质灾害。

（3）不良工程地质问题。引起评估区地质灾害主要的不良工程地质问题有：填土不均匀性问题、软土层问题、饱和砂土液化问题、土的腐蚀性问题。

①填土不均匀性问题。拟建项目场地内填土主要为素填土，素填土其物质成分、颗粒级配、均匀性、密实度等差异大，潜在水土流失、不均匀沉降等不良地质作用；一般填土，未进行工程压密处理，会产生较大的自重压密固结，在未完成自然重压固结之前，其沉降量一般较高，承载力低，不能作为基础的持力层。地基基础设计时应注意，建议对其进行大面积夯实加固改良处理，以消除安全隐患。

②软土层问题。场内软弱土层主要为淤泥以及淤泥质土，广泛分布于评估区内，埋深较浅，具有高含水率、大孔隙比、高压缩性、高灵敏度、低强度等特征，物理力学性质极差的特点，在荷载作用下将出现较大沉降量；因软土透水性微弱，排水固结时间长，故沉降稳定时间也较长[4]。另外，由于软土的强度低，若上部加载速率较快，则可能因流变导致地面沉降。工程建设将面临地面沉降和不均匀沉降的影响。为防止地面沉降及不均匀沉降，避免影响建筑物的地基基础稳定及安全，应对场地内的软土层采取工程措施进行处理。

③饱和砂土液化问题。本场地饱和砂土为可液化砂土，场地地基属轻微液化等级。

④场地土腐蚀性问题。拟建场地地下水环境类型为Ⅱ类，素填土为强透水层，地层渗透性分类为A类，地下水位以上的土层对混凝土结构及钢筋混凝土结构中钢筋均具微腐蚀性。建议按相应等级进行设防。

3.7 水文地质

评估区内地下水的赋存与分布，主要受气象水文、地形地貌、地层岩性和地质构造控制。评估区地下水类型主要为松散岩类孔隙水，赋存于第四系冲洪积层中，含水层岩性主要为粗砂、中砂，含水层厚度大，含水性较好，透水性较强，水量丰富。补给方式有降雨渗入补给及榕江北河水侧向补给，并与潮汐有一定的联系，多数直接向低处侧向排泄和垂直蒸发排泄，水位受控于气候降水条件和潮汐的影响。

地下水对混凝土结构具微腐蚀，对钢筋混凝土结构中钢筋具微腐蚀。总体上评估区内水文地质条件中等，对场地稳定性和工程建设有较大影响，建议根据地下水不同深度的腐蚀性采取相应的防腐措施。

3.8 人类工程活动的影响

评估区内人类工程活动主要包括平整场地、修路、兴建各类建筑物等，破坏了原地形地貌自然景观，对地质环境造成了一定的影响，判定人类工程活动对地质环境条件的影响程度为中等。

4 地质灾害危险性现状评估

根据野外地质灾害调查，评估区内建（构）筑物地基未经处理情况下，由于填筑材料成分、密实度均匀性、粘结性等差异较大，且评估区软土层厚度大，软土在上部填土层的荷载作用下，软土排水固结，地面产生不均匀沉降，形成地面沉降地质灾害，造成地基下沉[5]。评估区内已发生的地质灾害灾种有地面沉降，引发因素为人类工程建设活动。规模属小型。目前，地面沉降地质灾害发育程度弱，危害性小，危险性小。

5 建设工程引发地质灾害危险性预测评

5.1 基坑滑坡

根据项目设计，宿舍综合建筑物需要挖掘基坑。基坑挖掘会形成基坑斜坡。基坑开挖时，若坑壁支护措施不当，将容易引起基坑坑壁坍塌、地面开裂塌陷等灾害。根据勘察资料，开挖后基坑侧壁主要由人工填土、淤泥等构成。在基坑开挖过程中土层将出现侧向压力，随着基坑加深，侧向压力加大，土质松软，边坡处理不当可诱发基坑边坡滑坡，在无支护情况下，基坑均处于不稳定状态，发生基坑滑坡的可能性大，危害程度中等，危险性大，危害对象为道路、车辆、施工过程中的人员、机械等。

根据同类工程的施工经验，基坑边坡滑坡只要通过工程措施就可以防治，但地质灾害防治难度较大，工程治理费用较高。因此，工程建设应根据设计项目实际情况，在工程设计和建设过程中，通过采取有效措施，预防或减轻地质灾害的危害。

5.2 地面沉降

人工填土成分混杂，厚度、均匀性和密实度差异大，未进行工程压密处理，会产生较大的自重压密固结，未完成自然重压固结之前，在附加荷载作用下易诱发差异沉降从而将引发地面沉降的地质灾害，导致建（构）筑物、路面变形破坏；在工程建设过程中，淤泥及粉质粘土地基受上部建（构）筑物及填筑土层作用下产生附加应力，导致压缩变形。

评估区处于揭阳市榕江冲洪积平原区，建设场地土层为第四系人工填土层及第四系海陆交互相沉积层，土层上部分布厚层流塑状高压缩性淤泥，埋藏浅，其地基土稳定性差，具有高含水量、高孔隙比和低强度，工程物理力学性质极差；软弱土层在上部荷载及自重作用以及基坑降水作用下，易产生压缩变形，引起地面沉降地质灾害；另外，由于覆盖土层厚度变化较大，物理力学性质具有一定的差异性，且场地各土层在水平方向和垂直方向上的分布有一定程度的不均匀性，物理力学性质有一定的离散性和不稳定性，容易产生不均匀沉降，地面沉降的潜在危害对象主要为位于填土上方的浅基建（构）筑物、道路、操场等各种配套设施，通过计算，可能遭受地面沉降地质灾害的发育程度中等，潜在危害性中等、危险性中等。

6 建设用地适宜性评估及防治措施建议

6.1 建设用地适宜性评估

结合评估区地质环境条件及地质灾害危险性分区，以地质灾害的角度对工程建设场地适宜性进行评估。其中用地红线内基坑影响部分，因地质灾害防治难度大，处理费用高划分为适宜性差，拟建建设用地红线范围内除适宜性差区划分为基本适宜。适应性差的区段经过地质灾害防护及治理且风险降低至正常范围内，可进行建设。

6.2 防治措施建议

在拟建工程施工及运营过程中，针对可能引发或加剧以及工程本身可能遭受的地质灾害可采取如下防治措施。

6.2.1 基坑滑坡的防治建议

（1）基坑开挖前，应进行专项的基坑围护设计方案，达到安全可靠的要求。

（2）在拟开挖基坑外围做好止水帷幕，如水泥搅拌桩，预防开挖后地下水从基坑侧壁渗入引起垮塌，然后做好降水，降水深度应达到基坑底0.5m下（具体应根据设计确定），可采用轻型井点降水（降水深度较大采用喷射井点降水），同时注意降水引起的周边沉降，可采取回灌、砂井回灌或减缓降水速率，回灌井点应至少与降水井点相距6m（具体应根据设计确定）；

（3）做好基坑支护结构，如采用排桩或双排桩，桩顶用冠梁连接以增强排桩整体刚度；

（4）在基坑顶部及坡脚设置排水沟，将雨水汇入地面排水系统，防止坡面遭雨水冲刷破坏及雨水过度渗入坡体；

（5）加强基坑监测，由于土体物理力学性质较差，应根据基坑施工组织做好基坑监测方案，包括支护结构的沉降和位移、周边地形（主要威胁对象是道路）的沉降、基坑底隆起等，发现问题及时反馈有关单位进行处置。

6.2.2 地面沉降防治措施建议

（1）对回填区分布区域，在填土前先全部清理地表土，然后分层填土并压实或夯实，并在填土表面及时进行防止水土流失处理。

（2）加强填土区的检测工作，不符合设计要求的地段坚决返工。

（3）工程设计时对荷载较大的建构筑物及对地面沉降要求较高或较敏感的建构筑物，应进行沉降量验算，当天然地基不能满足要求时，应考虑采用桩基础。

（4）加强工程的维护与检修，当地面出现下沉、下陷、龟裂、翻浆等异常情况时立即进行处理，以保证工程的安全运营。

（5）在地面设置固定沉降监测点，定期对地面沉降进行观测，发现问题及时处理。

（6）为避免地面沉降地质灾害的发生，工程场地在没有进行软土地基处理前地面不宜进行大面积的堆载，场地存在流塑状的淤泥软弱土层，严禁大量抽取地下水，以防止加剧地面沉降地质灾害发生。

（7）为应对软弱土层进行加固处理，如采用碾压、夯实或加筋等措施增加填土承载力，建议采用水泥搅拌桩进行加固处理，利用处理后的复合地基作为地基、路基基础持力层。

7 结语

根据地质环境条件、结合建设项目特点和施工方式，预测工程建设引发或加剧的地质灾害类型为基坑滑坡、地面沉降；工程建设过程中可能遭受的地质灾害灾种为基坑滑坡和地面沉降；建成后可能遭受的地质灾害灾种为地面沉降。危害对象为拟建建（构）筑物及各种配套设施和人员；工程建设引发及可能遭受的地质灾害只要通过合理的建设工程设计，采取有效的防治地质灾害的措施，就可防治和减少地质灾害的发生和危害。