1、湖州市地质环境监测站；2、湖州中核勘测规划设计有限公司
摘要：地质灾害危险性预测评估是指工程建设用地范围内，由于工程建设对地质环境条件的改变而诱发的地质灾害、可能遭受地质灾害可能性以及灾害的范围、危害程度进行评估。论文以湖州市南浔区湖3区块为例，基于评估区所处的区域地质背景、地质灾害相关基础资料，结合详细的野外调查，采用定性、半定量的评估方法，对区块内各类工程建设可能引发或加剧的地质灾害和工程建设可能遭受的地质灾害危险性进行预测评估，进而对区块地质灾害危险性进行综合评估。确定评估区内设置有地下室区块、桥头需高填土区块属地质灾害危险性中等，作为建设用地基本适宜外，其余地段属地质灾害危险性小，作为建设用地适宜，并针对性地提出地质灾害防治措施。
关键词：评估区；地面沉降；地质灾害；危险性；评价
1 工程概况
为有效的防治地质灾害易发区内不良地质条件对工程建设、人民生命财产造成危害，结合地区实际对湖州市南浔区湖3区块地面沉降易发区地质灾害危险性进行预测评价。湖州市南浔区湖3区块地面沉降易发区评估单元隶属湖州市南浔区南浔镇全境，总面积为140.75 km2。地处长江三角洲杭嘉湖平原，位于沪、宁、苏、杭中心地带，东与江苏省震泽镇、八都镇毗邻，东经120°25′～120°26′，北纬30°52′～30°53′，其地理位置及工作区范围如下图：
图1-1 评估区交通位置
2 区域地质环境条件
2.1 气象水文条件
评估区属亚热带季风气候区，气候温和湿润，四季分明，雨水充足。其属太湖流域水网地带，所在区域水资源丰富，水网、养殖塘密布。四通八达，纵横交织成网，河流密度较大。河道宽窄不一，河床平缓，水位年变幅较小。全镇区域河港纵横交错，主要较大河道有长湖申线、白米塘（东申线）及息塘等，湖泊星罗棋布，河流水位主要受降水影响。降雨时，由于地表浅层透水性差，渗入量小，大部分降水以地表径流方式沿河道排出。
2.2 地形地貌
评估区地处杭嘉湖平原，地貌类型为湖沼积平原区地貌单元，地面高程1.5～5.0m，地势低洼平坦，河塘纵横密布。镇中心位置集中为商住区、学校、公园、工厂等建筑。
2.3 地层岩性资料
评估区属第四纪沉降区，第四系地层发育较齐全，从更新统到全新统均有沉积，成因类型复杂，中下更新统均系陆相沉积，上更新统及全新统为河、湖、滨海及浅海相沉积。第四纪地层按其岩性、岩相特征由深至浅分别划分为下更新统（Q1）、中更新统（Q2）、上更新统（Q3），及全新统（Q4）四个地层单位。
2.4 地质构造与区域地壳稳定性
勘察区未发育全新统活动断裂，构造稳定性良好。据历史记载及近期地震记录结果表明，本区地震具有震级小、频度高、震源浅等特征，现代地震均为小震和微震，区内最强地震震级为4级，最大烈度为Ⅴ度，说明本区地壳运动处于相对稳定阶段，区域稳定性良好。
3 地质灾害危险性现状评估
根据本次现场实地调查及收集有关资料分析：评估区地貌类型为湖沼积平原，平原区无地下固体矿采矿区，也无可溶岩分布，不存在地面塌陷和地裂缝地质灾害。根据初步调查和访问，也无较大规模的基坑失稳现象。
因此，本次现状地质灾害危险性评估区内地质灾害类型主要为地面沉降、地基变形、岸坡失稳和突涌。
3.1 地面沉降地质灾害危险性现状评估
根据多年地下水动态监测与地面沉降水准测量成果，充分证明区域地面沉降的主要原因是地下水超量开采，其形成、发展与地下水开采规模、开采强度、地下水位下降幅度的时间进程，以及地层结构有关，并造成地面累计沉降量和沉降速率的时空差异。
根据《浙江省地质环境通报（2015年度）》，评估区地面累计沉降量100～200mm（见图3-1），地面沉降速率＜5 mm/a，通过野外调查，地面沉降迹象如图3-2、图3-3。
地面沉降是区域性的缓变型地质灾害，具有累进性、范围广且不可逆性的特点，一旦形成便难以恢复，评估区地面沉降总体较均匀，无明显的突变性不均匀沉降，主要危害有：
①现有的地面高程失真，造成设计失误，影响工程建设；
②地面沉降造成高程损失，对防洪排涝、城市规划、航运交通造成严重危害。
评估区及附近自2010年全面禁采地下水后，年沉降速率已降至5mm/a以下，因此，总体上地面沉降对评估区拟建工程影响较小。
注1：地面累计沉降与现状沉降速率判定等级不一致时，按就高原则确定。
注2：由于地面沉降为缓变型、大范围区域性地质灾害，其危害对象较广，故直接以地面沉降严重程度表示其危险性等级。
3.2 建（构）筑物地基稳定性现状评估
根据野外调查，评估区除中心城区城南新区见有高层建筑外，其余地带房屋建筑主要以低～多、小高层为主，厂房以低～多层为主，区内道路、桥梁密布，评估区主要的地基变形现象为建筑荷载导致的地基过量沉降及不均匀沉降以及挤土桩型桩工程施工导致的邻近地基变形。
3.3 道路工程路（桥）基稳定性现状评估
根据野外实地调查，评估区内大多数路面较平整，局部道路存在路面轻微裂隙及小坑注，路面略有起伏等不均匀沉降现象，但其危险性小，不影响道路的正常使用。
评估区内的桥梁一般采用桩基础，桩端一般置于性质良好的土层中，小根据野外实地调查，评估区内桥梁稳定性良好，未发现桥基失稳、桥面开裂（图3-4、图3-5）等现象，现状地质灾害危险性小。
根据所收集的评估区内各勘察报告中的土层资料，并进行综合分析，评估区内软土的不排水抗剪强度一般在9.5kPa左右，填土重度取18.0kN/m3，根据上式估算评估区一次性填土极限高度一般在2.9m左右。由于软土的不排水抗剪强度差异性较大，评估区内各类工程在进行建设时如需对场地进行临时性堆土或堆载其它设施时，应根据各建设工程的详细勘察报告中提供的该层土的不排水抗剪强度进行取值，并取其较小值估算场地一次性填土的极限高度，当场地内临时性堆土不高于所估算极限高度或其它设施不超过相当于所估算极限高度的土柱高度的超载量时，产生地基失稳的可能性小。
4.2 工程建设引发地面变形的预测评估
（1）一般工业与民用建筑
评估区工业与民用建筑一般采用桩基础，桩端置于良好的土层中，桩基工程一般不会引发地基过量及不均匀沉降，根据野外实地调查，未见采用桩基的工程发生地基过量沉降或不均匀沉降现象，因此根据工程类比法，评估区采用桩基的工程引发地基过量沉降或不均匀沉降的可能性小，危险性小。
（2）道路工程
对于评估区内可能建设的道路工程，在道路与桥梁交接的高填土部位，因桥梁与道路的基础类型不同，且路基需进行高填土，因此容易产生不均匀沉降现象，桥梁部位沉降小，高填土路段沉降大，对于位于一般河道上的中小型桥梁来说，高填土厚度小，发生不均匀沉降的可能相对较小，对于跨越航道的大型桥梁，一般高填土厚度大，容易引起不均匀沉降，当不采取合理的路基处理措施时，高填土路段引发路基过量沉降或不均匀沉降的可能性中等，危险性中等。
（3）桥梁工程
评估区内桥梁工程一般采用桩基础，以⑤2层及以下工程地质性质良好的土层作桩端持力层，基桥梁工程本身产生的桩基过量沉降或不均匀沉降的可能性小，类比评估区内现状桥梁工况良好，未见桥基过量沉降或不均匀沉降，因此，桥梁工程引发桥基变形的可能性小，危险性小。
（4）基坑工程
基坑开挖对周围土层的扰动，卸载引起的土层位移，基坑降水等都会使支护结构产生侧向和竖向位移、坑低隆起以及坑外地面沉降等危害，从而引起周边道路、管线及建筑物地基的破坏。当基坑附近存在桩基时，桩基周土体向开挖方向的侧向移动将引起桩的弯矩和偏移，对桩基工程造成危害，从而对其上部结构安全造成影响。
图4-1 基坑剖面示意图
评估区内可能开挖基坑的地段由于浅部存在软土层，基坑开挖时可能引发基壁失稳、坑底隆起等灾害。基坑开挖深度内涉及的地基土层主要有①0层松散状填土、①1层软可塑状的粉质粘土、②层流塑状淤泥质粉质粘土、③1层可塑状的粘土（见图4-1），上述①0～③层物理力学性质差，坑壁不易保持稳定，易产生失稳。另外，基坑降水若不进行合理的隔水措施，也可导致附近建筑地基的不均匀沉降，从而可能对附近的建筑物及地下管线等产生较大的危害。为此，预测评估区基坑地挖引发邻近地基变形的可能性中等，危险性中等。
综合上述分析，在评估区内进行建设时，设置地下室地段及道路工程的高填土路段工程建设引发地基变形的可能性中等，危险性中等；其余工程建设引发地基变形的可能性小，危险性小。
4.3 工程建设引发地面变形的预测评估
（1）基坑开挖引发坑壁失稳
评估区内可能开挖基坑的地段由于浅部存在软土层，基坑开挖时可能引发基壁失稳、坑底隆起等灾害。根据对评估区基坑的现状调查，工程建设涉及基坑工程一般为1-2层，深度5.0-10.0m。基坑开挖深度内涉及的地基土层主要有松散状填土、软可塑状的粉质粘土、流塑状淤泥质粉质粘土，上述土层物理力学性质差，在临空状态下极易产成剪切破坏。地下室基坑开挖在未采取支护措施的情况下，易引发坑壁失稳；另外基坑周边在受到堆载和动荷载等影响下，也可能导致基坑壁失稳。为此，预测评估地下室基坑开挖引发坑壁失稳的可能性中等，危险性中等。
（2）基坑开挖引发流土及坑底突涌
在评估区内开挖基坑时，当地下水的竖向渗流力大于土体的有效重度时，水力梯度将大于临界水力梯度，基坑坑壁或坑底的土将产生流土现象，一般粘性土由于粒间粘结力的存在，其临界水力梯度较大，粉土及砂土的临界水力梯度相对来说较小，当基坑坑壁及坑底存在粉土及砂土时，较容易产生流土现象。
对基坑开挖深度不大于5.0m的基坑，坑底与下部承压水之间距离较大，其上部土层自重压力一般大于承压含水层水压力，坑底产生突涌的可能性较小；对于开挖深度5-10m的地下室基坑，因开挖深度较大，需考虑坑底土层产生突涌的灾害，进行合理的降水措施。根据野外调查，未见应地下水作用而导致的基坑开挖引发流土及坑底突涌的现象，因此根据工程地质类比法，基坑开挖引发流土及坑底突涌的地质灾害危险性小。
根据上述分析，基坑开挖引发坑壁失稳的可能性中等，危险性中等；引发流土及坑底突涌的可能性小，危险性小。
4.4 小结
综上所述，评估区内可能引发或遭受的地质灾害包括：地面沉降；地基变形；河（塘）岸坡失稳；基坑壁失稳、流土、坑底突涌，可能遭受的地质灾害主要为地面沉降。对上述各灾害的危险性预测评估概括如下：
（1）工程建设填方引发地面沉降的可能性小，危险性小；
（2）建设工程设置地下室地段及道路工程的高填土路段工程建设引发地基变形的可能性中等，危险性中等；其余工程建设引发地基变形的可能性小，危险性小；
（3）工程建设引发河（塘）岸失稳的可能性小，危险性小；
（4）基坑开挖引发坑壁失稳的可能性中等，危险性中等；引发流土及坑底突涌的可能性小，危险性小；
（5）评估区内可能遭受地面沉降灾害的危险性小。
5 地质灾害危险性综合评估及防治措施
5.1 地质灾害危险性综合评估
现状分析评价表明，评估区属平原区，地质灾害类型主要为区域性地面沉降、地基变形、边坡失稳、水土流失和突涌。评估区累计地面沉降量小于500mm，年沉降速率小于5mm/a。依据地面沉降危险性分级标准，地面沉降现状地质灾害危险性小。区内建（构）物地基、道路工程路（桥）基、河（塘）岸坡现状稳定，现状地质灾害危险性小。总体上评估区现状地质灾害弱发育，现状地质灾害危险性小。
预测评估表明，建设工程设置地下室地段工程建设引发地基变形、基坑壁失稳的可能性中等，危险性中等；道路工程桥头高填土路段工程建设引发地基变形的可能性中等，危险性中等；其余工程建设引发地质灾害的可能性小，危险性小。工程建设遭受平原区区域性地面沉降地质灾害的可能性小，危险性小。
评估区内工程建设可能引发及遭受的灾种只要在设计和施工时采取适当的处理措施，因工程建设引起的地质灾害问题均可得到有效解决。
综合评估认为，评估区现状地质灾害弱发育，现状地质灾害危险性小。区内设置地下室区块、桥头需高填土区块地质灾害危险性中等，其余区块地质灾害危险性小。
5.2 防治措施
针对评估区内可能建设工程的工程特点及其所处区域地质灾害的发育特征，提出如下几点地质灾害防治对策措施：
5.2.1 一般工业与民用建筑
1、针对地面沉降的防治措施
进行准确的高程测量，应利用非沉降区稳定的高等级水准点或基岩标引测，以消除现状地面沉降对高程失真的影响。设计时做好足够的标高预留，以应对地面沉降导致的标高损失。
2、针对地基过量沉降及不均匀沉降及地基失稳的防治措施
（1）大范围填土引起地基过量沉降及地基不均匀沉降的防治措施
控制填土质量，分层回填压密；对地基土软弱区域进行必要的处理措施，可采用本区常用的堆载预压或水泥土搅拌法：禁止在场地内过量堆载，以防引发地基失稳。
（2）建筑结构荷载引起地基过量沉降和不均匀沉降及地基失稳的防治措施
根据工程地质条件及上部荷载情况进行合理的地基基础设计，对地基土相对软弱区域进行必要的地基处理措施。
（3）桩基施工挤土效应对周边环境影响的防治措施
挤土桩型在施工时应合理安排施工速率、施工顺序等，当周边并采取开挖应力释放孔（沟）等必要的防治措施，以减轻挤土效应对周边建（构）筑物、道路、管线、河岸等的影响。
对于桩基，应合理选择桩基形式，桩基施工前做好施工方案，减少对软土的扰动，合理控制桩基施工速度并合理安排施工顺序，以防发生大面积浮桩；禁止在沉桩后进行大面积填土，周边开挖基坑时应做好隔水措施，以防桩侧产生负摩阻力，导致桩基承载力降低，引发工程事故；沉桩后做好桩基监测工作，当桩体产生浮桩时应采取合理措施；工程投入使用后仍应做好沉降监测工作。
（4）深厚软土地段的防治措施
当在软土深厚地段建筑时，需重视建筑荷载或上部填土可能导致的地基边量沉降或不均匀沉降，根据估算最终沉降量做好标高预留。
5.2.2 道路工程
1、针对地面沉降的防治措施
进行准确的高程测量，应利用非沉降区稳定的高等级水准点或基岩标引测，以消除现状地面沉降对高程失真的影响。设计时做好足够的标高预留，以应对地面沉降导致的标高损失。
2、针对地基过量沉降及不均匀沉降及地基失稳的防治措施
（1）一般地段路基填土引起地基过量沉降与不均匀沉降的防治措施
控制填土质量，分层回填压密。
（2）通航河道桥头高填土地段引起地基过量沉降和不均匀沉降及地基失稳的防治措施
对软弱地基进行合理的地基处理措施，对埋深浅厚度小的软土可采用换填法，对深厚软土层可采用本区常用的堆载预压、水泥搅拌桩等。
5.2.3 基坑工程
1、防止基坑坑壁失稳和过大变形的防治措施
根据基坑开挖深度和规模、场地工程地质和水文地质条件、周边环境等因素进行合理的基坑支护和降水设计；基坑开挖宜分层、分段进行，随挖随撑。
2、防止坑壁水土流失的防治措施
当坑壁存在粉、砂类土时，应查明周边地下水补给源情况，进行合理的坑壁防护及降水措施。
3、防止砂土液化的防治措施
防止饱和砂土、粉土地基液化对策主要有碎石桩、强夯法、设置排水井、换填、灌浆、拌合等方法，或者对基础和上部结构进行处理或者改变基础型式来减轻液化可能造成的破坏。
4、防止基坑变形过大对周边环境产生影响的防治措施
禁止过量抽取地下水，以防形成降落漏斗，导致地基变形及地面沉降：在周边存在建筑物的地段做好隔水帷幕，减少基坑开挖和降水造成周围已建物地基变形。
6 结论
1、现状评估表明，评估区属平原区，地质灾害类型主要为区域性地面沉降、地基变形、边坡失稳、水土流失和突涌。依据地面沉降危险性分级标准，地面沉降现状地质灾害危险性小。区内建（构）物地基、道路工程路（桥）基现状稳定，现状地质灾害危险性小。总体上评估区现状地质灾害弱发育，现状地质灾害危险性小。
2、预测评估表明，建设工程设置地下室地段工程建设引发地基变形、基坑壁失稳的可能性中等，危险性中等；道路工程桥头高填土路段工程建设引发地基变形的可能性中等，危险性中等；其余工程建设引发地质灾害的可能性小，危险性小。工程建设遭受平原区区域性地面沉降地质灾害的可能性小，危险性小。
3、地质灾害危险性综合评估表明，评估区内设置有地下室区块、桥头需高填土区块属地质灾害危险性中等，作为建设用地基本适宜外，其余地段属地质灾害危险性小，作为建设用地适宜。
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论文作者:胡强,吴玉琛
论文发表刊物:《防护工程》2018年第17期
论文发表时间:2018/11/1
标签：危险性论文; 基坑论文; 地基论文; 地质灾害论文; 地面论文; 区内论文; 工程建设论文; 《防护工程》2018年第17期论文;