唐忠鳳 周富華
[摘要]南寧市位于祖國南疆,地處邕江河谷階地盆地及邊緣丘陵區(qū)。地形起伏,特殊性巖土和不良地質(zhì)分布,高溫多雨,城鄉(xiāng)建設開發(fā)強度大,地質(zhì)條件較復雜,屬于地質(zhì)災害易發(fā)區(qū)。曾因地質(zhì)災害造成人民生命財產(chǎn)較大損失,嚴重破壞市政基礎設施。本文通過分析南寧市區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件、地質(zhì)災害發(fā)育特征和國土空間開發(fā)工程活動特點,系統(tǒng)總結工程建設和規(guī)劃地質(zhì)災害危險性評估和防治關鍵技術,對強化地質(zhì)災害源頭治理、推進城市安全發(fā)展有指導性。
[關鍵詞]南寧市區(qū);地質(zhì)災害危險性評估;技術要點
南寧市城區(qū)屬于邕江河谷階地為中心的盆地及邊緣丘陵地貌,近20年來,先后發(fā)生了南寧國際會展中心、青秀山、鳳嶺片區(qū)等較大規(guī)模崩塌、滑坡等地質(zhì)災害。隨城鄉(xiāng)工程建設快速發(fā)展,城區(qū)形成瑯東—三塘—五塘滑坡、崩塌高易發(fā)區(qū),五象新區(qū)滑坡、崩塌、不穩(wěn)定斜坡中易發(fā)區(qū),金湖廣場—石埠—江西鎮(zhèn)崩塌、滑坡低易發(fā)區(qū),本文通過分析南寧市區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件、地質(zhì)災害發(fā)育特征,結合建設工程活動特點,系統(tǒng)總結工程建設和規(guī)劃地質(zhì)災害危險性評估、防治措施關鍵技術要點,為完善地質(zhì)災害雙重預防體系,強化源頭治理,保障城市安全發(fā)展。
1 南寧市區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件
1.1 區(qū)域地質(zhì)背景
南寧市地處南華準地臺右江再生地槽西大明山隆起帶,經(jīng)歷了加里東期地槽、華力西期地臺和燕山—喜山期斷陷盆地階段構造運動,區(qū)內(nèi)褶皺、斷裂比較發(fā)育,區(qū)域性深大斷裂有憑祥—南寧斷裂、右江活動斷裂,南丹昆侖關活動斷裂,地震動峰值加速度0.10g,地震反應譜特征周期為0.35s,地震基本烈度Ⅶ度,區(qū)域地殼次不穩(wěn)定,區(qū)域地質(zhì)構造較復雜。
1.2 氣象、水文
南寧市屬亞熱帶季風氣候區(qū),夏季炎熱多雨,多年平均氣溫21.9℃,最高氣溫40.4℃,最低氣溫-2.1℃,多年平均濕度77.7%,平均風速1.6m/s。平均降雨量1299.1 mm,多年平均降雨天數(shù)139.9天,日平均降雨量3.56 mm,歷年最大日降雨量229.9 mm。每年4~10月降雨量占全年83.4%,11月至翌年3月為枯水期,降雨占全年的16.6%,雨季是地質(zhì)災害高發(fā)季節(jié)。
南寧市水系屬珠江流域西江水系,流經(jīng)市區(qū)河流有邕江,全長133.8km,流域面積6127 km2,多年平均流量1550 m3/s,最大流速2.8 m/s,河寬270~300 m,水深15~20 m。邕寧梯級建成后,正常蓄水位67.0m,設防水位69.40 m,警戒水位73.00 m,緊急水位74.90 m。南湖、相思湖是城區(qū)較大的地表水體,其中南湖水域面積101.8 hm2,平均水深1.6m,相思湖水域面積280 hm2,湖水向邕江排泄。
1.3 地形地貌
南寧市區(qū)以邕江河谷為中心盆地形態(tài),主要有河流階地和丘陵,河流階地主要分布南寧市舊主城區(qū)、在邕江及其支流沿岸,邕江北岸、南岸江南區(qū),高程一般65~85 m,階地高出正常水位10~20 m,地形總體比較平坦。丘陵主要分布南寧市區(qū)東部、南部丘陵,其中以快速環(huán)路(竹溪路—廂竹路)以東鳳嶺新區(qū)為典型,以低矮丘陵為主,高程一般80~150 m,坡度10°~25°,最大可達35°,多以侵蝕、剝蝕、壟狀丘陵形態(tài),起伏較大。
1.4 地層巖性與特征
河流階地地貌土層多為二元結構沖積層,上部為粘性土,厚約8~16 m;下部為砂礫石層,厚5~15 m,礫石成分多為石英、硅質(zhì)巖。巖層以古近系中厚厚層狀泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖夾少量鈣質(zhì)泥巖,夾褐煤。丘陵地貌區(qū)土層以殘坡積黏土、粉質(zhì)黏土為主,下伏古近系中—厚層狀砂巖、石英砂巖夾粉砂質(zhì)泥巖,頂部有一層含鈣質(zhì)褐鐵礦砂質(zhì)泥巖、夾褐煤。古近系巖層屬于湖相半成巖極軟質(zhì)巖,粘土和泥巖多具有中等—強脹縮性,孕育不穩(wěn)定斜坡、地裂地質(zhì)災害,巖土體工程地質(zhì)性質(zhì)總體較差。
1.5 地質(zhì)構造與地震
主要構造有南寧向斜、西鄉(xiāng)塘—韋村正斷層、平垌正斷層、屯里正斷層、鳳嶺正斷層等,巖土體比較破碎、軟弱夾層較多,容易引起邊坡、地基失穩(wěn)。
南寧市屬桂西弱震地震構造區(qū),地震頻率不高,強度不大,有記錄以來最大震級為5.5級,近幾年陸續(xù)有3.2級地震發(fā)生。根據(jù)《建筑抗震設計規(guī)范》(GB 50011-2016),南寧市抗震設防烈度為Ⅶ度,設計基本地震加速度值為0.10 g。
1.6 水文地質(zhì)
南寧市區(qū)地下水類型有松散巖類孔隙水和碎屑巖類孔隙裂隙水,松散巖類孔隙水含水巖組粘土、粉質(zhì)粘土、砂土層,底部為礫石層或粘土礫石層,含水層厚1~20 m,單井涌水量100~5000 m3 /d,水量貧乏豐富,水位埋深一般小于15 m。其中水量豐富地區(qū)主要分布于邕江低級階地,與邕江或周邊地表水體存在水力聯(lián)系。碎屑巖類孔隙裂隙水含水巖組為半成巖泥巖、砂巖、粉砂巖、石英砂巖,含水層數(shù)多而薄,單層厚度0.1~5 m。大氣降雨是其主要補給來源,地下水一般順著砂巖、粉砂巖層徑流,在溝谷、斷層切割或巖性變化較大部位形成泉水排泄,泉水枯季流量一般小于0.1 L/s,水量貧乏。地下水作用主要引發(fā)管涌、基坑坍塌和周邊地面沉降。
1.7 人類工程活動特征
人類工程活動對南寧市區(qū)地質(zhì)災害的影響較大,早期發(fā)生的較大地質(zhì)災害多與人類工程活動密切相關,如采空塌陷、城市建設等。早期煤礦開采活動,南寧城區(qū)煤礦開采留下多處采空區(qū)。邕江河谷階地,城市建設和舊城改造中可能誘發(fā)地質(zhì)災害的工程活動主要以基坑開挖、排水為主,容易產(chǎn)生崩塌、地面塌陷。丘陵區(qū)場地平整,形成不穩(wěn)定斜坡,容易引發(fā)邊坡崩塌、滑坡地質(zhì)災害。脹縮性巖土體暴露于自然環(huán)境,受干濕循環(huán)效應,發(fā)生地裂縫。
2南寧市區(qū)地質(zhì)災害發(fā)育特征
市區(qū)河流階地地形簡單,起伏小,屬于基坑崩塌、地面塌陷、岸坡崩塌易發(fā)區(qū)。東側、南側屬于丘陵,地形起伏較大,區(qū)內(nèi)現(xiàn)狀典型地質(zhì)災害點有南廣、柳南鐵路線K216+470~K216+600滑坡,云景路東景花園滑坡,仙葫“海茵國際花城”住宅小區(qū)滑坡等,屬于崩塌、滑坡、地裂縫。總體分析,南寧市區(qū)主要發(fā)育地質(zhì)災害類型為崩塌、滑坡、不穩(wěn)定斜坡、地裂縫和采空塌陷。
2.1 崩塌
主要分布在河流高階和丘陵地貌區(qū),崩塌的平面形態(tài)不規(guī)則,剖面形態(tài)有凹型、凸型,階梯型,主要是工程建設切坡形成較陡的臨空面,在不利結構面或降雨下發(fā)生崩塌,一般具有突發(fā)性、速度快,規(guī)模50~200 m3,小型規(guī)模,空間上主要分布于青秀區(qū)快環(huán)以東、邕寧區(qū)、江南區(qū)等。
2.2 滑坡
主要發(fā)育于南寧市區(qū)東部、北部丘陵地貌區(qū),坡度一般在15°~30°,多發(fā)生于第四系土體與下伏基巖接觸面?;缕矫嫘螒B(tài)有半圓形、舌形、不規(guī)則狀,滑坡的剖面形態(tài)有直線型、凹型、凸型。主要形成原因為工程建設切坡、不合理棄土,破壞山體自然平衡,防護措施不當。膨脹性巖土受干濕循環(huán)碎裂、軟化,發(fā)生淺層、牽引型、循環(huán)性滑塌,規(guī)模小—中型。具有明顯的拉張裂縫、滑坡周界、地面沉陷或隆起、樹木歪斜或傾倒等,危害程度較大。如鳳嶺北片區(qū)現(xiàn)狀分布多個棄土滑坡現(xiàn)狀災害點,嚴重威脅周邊設施安全。
2.3 不穩(wěn)定斜坡
主要發(fā)育于南寧市區(qū)東南部、北部丘陵地貌區(qū),巖土體工程地質(zhì)性質(zhì)較差,工程建設在自然斜坡下切上載,破壞了原始斜坡地形和平衡狀態(tài),坡體在變形破壞過程中伴隨著開裂,形成不穩(wěn)定斜坡,相對高差13~50 m,遇到強降雨會演變?yōu)橥话l(fā)性崩塌、滑坡,危害程度一般較大。
2.4 地裂縫
市區(qū)內(nèi)巖土大多數(shù)具有中等~強脹縮性,干濕循環(huán),形成使地表形成地裂縫,裂縫寬度1~10cm,深2.0~3.0m,長度3.0~20.0m不等,形狀為折線狀及不規(guī)則狀,具有隨氣候條件張開或閉合、集中出現(xiàn)。在裸露巖土體中分布普遍,向陽逆坡多于背陽側。良好植被條件,因表層土體含水量穩(wěn)定,裂縫較少,地勢高裂縫較明顯。主要引起淺基礎建(構)筑物地基變形、開裂和破壞,邊坡淺層坍塌等。
2.5 采空塌陷
目前,南寧市區(qū)已經(jīng)停止采礦活動,但是早年煤礦開采廢棄留下的有北湖、沙井、二塘、那屯、里羅等煤礦采空區(qū),面積約2042×104 m2,這些采空區(qū)生產(chǎn)規(guī)模較小,采用巷道采掘,每層厚度0.3~2.0m,開采深度超過80~100 m,采深采厚比較大,停采超過20年,自然狀態(tài)下沉降已經(jīng)趨于穩(wěn)定,一般不會產(chǎn)生新的沉降。但對地基沉降要求較高的建筑物需進行專項評估與處治。另外,對于一些無規(guī)律開采的民窯,一般進行淺井開采,深度20~30 m,留下廢民窯,無規(guī)律、隨意性大、埋藏淺,容易影響建筑物地基穩(wěn)定,這類場地需詳細勘察評估其危險性。
3 南寧市區(qū)建設工程地質(zhì)災害危險性評估技術要點
南寧市區(qū)開展工程建設和規(guī)劃地質(zhì)災害危險性評估類型有崩塌、滑坡、不穩(wěn)定斜坡、地裂縫、采空塌陷。工作內(nèi)容包括現(xiàn)狀評估、預測評估、綜合評估和提出防治措施建議等。
3.1 評估技術依據(jù)
評估工作的主要依據(jù)國家、地方技術標準,其中《地質(zhì)災害危險性評估規(guī)范>(GB/T 40112-2021)、《地質(zhì)災害危險性評估規(guī)程》(DB45/T1625-2017)等規(guī)定地環(huán)條件與各地質(zhì)災害類型調(diào)查、評估和提交成果內(nèi)容、方法和要點?!稄V西巖士工程勘察規(guī)范》(DBJ-T45-066-2018)規(guī)定主要地層巖性判定、特殊性巖土、不良地質(zhì)、邊坡T程勘察勘察、分析評價,《膨脹土地區(qū)建筑技術規(guī)程》(DB45/T 396-2022)規(guī)定膨脹性巖土分布區(qū)工程建設與運維災害機理分析及防治技術,可作為分析評估地質(zhì)災害類型形成機理、影響范圍及危險性大小主要技術依據(jù)。
3.2 評估基礎資料
地質(zhì)災害危險性評估屬于涉及安全的強制性評估,可在建設項目申請報告核準或者可行性研究報告階段或批復之后、開-建設之前完成評估。主要搜集基礎資料包括區(qū)域地質(zhì),地質(zhì)災害調(diào)查與區(qū)劃報告,工程建設項目建設方案和相關勘察資料,開展工程分析和確定項目重要性、評估級別、評估地質(zhì)災害類型。
3.3 評估范圍的確定
(1)評估區(qū)范圍的確定
南寧市區(qū)邕江Ⅰ-Ⅲ級階地,地形相對平坦,基坑工程不允許突破用地紅線,以建設用地范圍作為評估范圍,可以滿足規(guī)范對評估區(qū)范圍的規(guī)定。Ⅳ級以上階地及丘陵地貌,地形比較復雜,潛在的不穩(wěn)定斜坡、崩塌、滑坡、地裂影響范圍可能會超出項目用地范圍,一般按照第一斜坡帶或者坡外2倍坡高及可能受影響的重要設施確定評估范圍。南寧市區(qū)地裂縫一般屬于膨脹性巖土受干濕循環(huán)所致,評估范圍可根據(jù)其縱向延伸與橫向錯動影響邊界進行確定。采空塌陷分布區(qū)的目前地表變形、地裂縫及地下水位等趨于穩(wěn)定,按照采空區(qū)分布范圍確定即可。
(2)調(diào)查區(qū)范圍的確定
調(diào)查區(qū)范圍在評估區(qū)范圍上適當外擴,外擴距離應根據(jù)各類地質(zhì)災害活動特征、周邊設施基礎類型、埋置深度以及評估區(qū)與地質(zhì)災害相對位置關系綜合確定。如膨脹性巖土評估區(qū),考慮不穩(wěn)定性斜坡產(chǎn)生崩塌、滑坡具有牽引性、淺層性和順層性,并引發(fā)地裂縫擴展,調(diào)查范圍需要外擴至考慮其上下方淺基礎建(構)筑物。
3.4 地質(zhì)災害危險性現(xiàn)狀評估
在地質(zhì)災害調(diào)查基礎上,根據(jù)地質(zhì)災害體類型、發(fā)育程度、誘發(fā)因素和危害程度,結合地質(zhì)環(huán)境條件評估現(xiàn)狀危險性。
(1)危害程度評估
各類地質(zhì)災害體應需繪制典型地質(zhì)剖面圖和標注影響范圍內(nèi)的建筑(構)物分布,根據(jù)已經(jīng)造成的災情或可能存在的險情大小進行確定危害程度,在險情中需要考慮災害體規(guī)模、影響范圍以及可能對周邊重要設施造成的損失程度。
(2)發(fā)育程度評估
a.滑坡
可通過采用計算穩(wěn)定系數(shù)大小確定,在尚無開展詳細勘察確定滑坡機理與巖土參數(shù)狀況下,一般通過定性分析,根據(jù)滑坡地形條件、巖土結構和前緣、滑體坡度與坡面裂縫、后緣變形所處弱變形、強變形、滑動階段綜合判定。
b.崩塌
一般采用定性評估方法,根據(jù)崩塌體裂隙發(fā)育數(shù)量、分布規(guī)律和發(fā)展趨勢,參考周邊同類崩塌數(shù)量和發(fā)生頻率,宏觀判定。
c.不穩(wěn)定斜坡
沖積土、殘坡積土、人工堆積土、全風化巖等土質(zhì)不穩(wěn)定斜坡根據(jù)邊坡坡度、高度和流土、掉塊,坡面變形狀況宏觀判定其發(fā)育程度。泥巖、頁巖、泥質(zhì)砂巖不穩(wěn)定斜坡根據(jù)邊坡坡度、高度、巖體風化程度、巖層面與坡向關系,坡面流土、掉塊及變形狀況判定其發(fā)育程度。
d.地裂縫
根據(jù)地表開裂顯現(xiàn)程度,結合膨脹性巖土緩坡、陡坎等微地貌、已有建筑物和道路的變形破壞跡象、平均年活動速度等判定其發(fā)育程度。
e.采空塌陷
南寧市采空塌陷區(qū)停采超過20年,地表已基本趨于穩(wěn)定,主要根據(jù)地表建設工程開裂狀況判定其發(fā)育程度。
3.5 地質(zhì)災害危險性預測評估
(1)工程建設中、建成后引發(fā)地質(zhì)災害危險性評估
a.根據(jù)各類地質(zhì)災害體影響范圍與工程建設位置關系(內(nèi)、臨近、外)判定其引發(fā)地質(zhì)災害可能性大小,參考現(xiàn)狀評估技術確定發(fā)育程度、危害程度,綜合判定危險性等級;
b.建成后引發(fā)地質(zhì)災害可能性、發(fā)育程度和危害程度,需結合工程建設已經(jīng)采取的處置措施合理性進行判定。
(2)建設-程遭受地質(zhì)災害危險性評估
a.根據(jù)各類地質(zhì)災害體影響范圍與建設工程位置關系(內(nèi)、臨近、外)判定其地質(zhì)災害可能性大小,參考現(xiàn)狀評估確定發(fā)育程度、危害程度,綜合判定危險性等級;
b.承災對象為建設工程全壽命期內(nèi)的人員及財產(chǎn)。
3.6 地質(zhì)災害危險性綜合評估與防治措施
根據(jù)現(xiàn)狀和預測評估各類型地質(zhì)災害危險性大小和影響范圍,按照“區(qū)內(nèi)相似,區(qū)際相異”的原則進行分區(qū),劃分為危險性大、中和小區(qū),相應將建設用地劃分為適宜性差、基本適宜和適宜區(qū),編制綜合分區(qū)評估圖。
防治措施包括現(xiàn)狀、預測地質(zhì)災害防治措施,結合建設項目特點、地質(zhì)環(huán)境條件和危險性大小,在分析建設方案所提出防治措施可行性基礎上提出。在南寧市區(qū)各類工程建設中滑坡、不穩(wěn)定斜坡一般采用卸載、抗滑支擋、坡面防排水、壓實填土等。地裂縫、采空塌陷一般采用夯填、注漿或淺層換填等防治措施,對危險性較大的地質(zhì)災害,需進行監(jiān)測預警。
4 結論
(1)通過分析南寧市區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件特征,主要評估地質(zhì)災害有崩塌、滑坡、不穩(wěn)定斜坡、地裂縫和采空塌陷。
(2)評估范圍:邕江Ⅰ-Ⅲ級階地,一般是建設用地范圍;Ⅳ級以上階地及丘陵地貌,宜按照第一斜坡帶或者2倍不穩(wěn)定斜坡坡高、滑坡坡高及可能受影響的重要設施范圍;地裂縫、采空塌陷可按照其分布范圍確定。
(3)現(xiàn)狀地質(zhì)災害危害程度根據(jù)各類型現(xiàn)狀地質(zhì)災害體已經(jīng)造成的災情或可能對周邊重要設施造成的險情大小進行分析確定。預測地質(zhì)災害危害程度根據(jù)各類地質(zhì)災害體影響范圍與建設工程位置關系判定其地質(zhì)災害可能性大小和危害程度。
(4)各類地質(zhì)災害發(fā)育程度一般通過定性分析,根據(jù)其地質(zhì)條件、變形破壞特征、巖體風化程度及建設工程裂縫等綜合判定。
(5)建設工程遭受地質(zhì)災害承災對象包括建設工程全壽命期內(nèi)的人員及財產(chǎn)。
(6)綜合分區(qū)評估主要基于現(xiàn)狀、預測評估各類型地質(zhì)災害危險性大小和影響范圍確定。
(7)結合建設項目的特點、地質(zhì)環(huán)境條件和危險性大小,提出針對性防治措施,特別需要考慮膨脹性巖土的特性,如防水保墑、支擋結構基礎穿越大氣影響層等。