地質(zhì)災害工程質(zhì)量事故原因

/突發(fā)性城市地質(zhì)災難及災難緣由分析（深圳市勘察測繪院，深圳518028）摘要：針對深圳市城市地質(zhì)災難及觸發(fā)、誘發(fā)災難的緣由進行了綜合分析并提出了幾項預防措施。關(guān)鍵詞：邊坡；城市地質(zhì)災難；預防措施中圖分類號：文獻標識碼：1城市地質(zhì)災難概述城市地質(zhì)災難是城市地質(zhì)工作的重要探討領(lǐng)域。在城市人口密集，人類活動(人工地下水庫、地下采礦、大規(guī)模地表開采、高壓流體注入來進行地熱開采、采油、地下爆炸等)是引起地質(zhì)災難的重要誘發(fā)因素，導致城市出現(xiàn)滑坡、坡地不穩(wěn)定、溝壑侵蝕；海岸侵蝕、洪水地下水污染、建筑物破壞等現(xiàn)象。急需在城市規(guī)劃中應用地質(zhì)學問進行城市地質(zhì)災難的防治，然而，由于各城市地質(zhì)背景不同，地質(zhì)災難類型不同。例如，墨西哥城西北部地區(qū)由于地下石材開采，形成空洞，導致地表房屋開裂，地面下沉，危機居民平安。當前，我國一些城市地下設(shè)施事故時有發(fā)生，專家認為這和忽視城市地質(zhì)調(diào)查密切相關(guān)。目前我國已在北京、上海進行城市地質(zhì)調(diào)查試點，以預防城市地質(zhì)災難的發(fā)生。深圳市地處山區(qū)，地形地貌變更大，工程地質(zhì)條件困難。一方面，隨著經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展，土地資源有限，城市建設(shè)和土地資源的運用方向向山地－丘陵－高臺地地區(qū)發(fā)展，不得不劈山填谷，將不適宜的土地資源變?yōu)榭衫玫耐恋刭Y源。土地運用方向向海濱帶發(fā)展為主。以圍海造地為主，進行海岸帶土地開發(fā)工作。從而形成大量的高邊坡；另一方面，由于邊坡支護工程的施工涉及面廣，影響施工質(zhì)量的因素較困難，邊坡支護工程事故發(fā)生率也呈上升趨勢。下文探討我省一些邊坡工程及基坑支護事故的緣由及其預防措施。2事故緣由分析2.1忽視地質(zhì)環(huán)境條件作用我國是世界上地質(zhì)災難最為嚴峻的國家之一，其中80%以上的地質(zhì)災難是由于人類違反自然規(guī)律的各種工程活動造成和誘發(fā)的。近幾年，隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施的大規(guī)模建設(shè)，人類不合理的工程活動造成或者誘發(fā)的地質(zhì)災難數(shù)量劇增，危害加大。究其緣由：一是工程選址時不考慮地質(zhì)環(huán)境條件，將居民點、重要工程選在受地質(zhì)災難威逼的地方。最典型的是三峽移民搬遷中湖北省巴東新縣城的建設(shè)問題。由于新縣城選址時未做地質(zhì)災難評估，在許多高樓建成之后才發(fā)覺新縣城建在了一個古滑坡群上，致使1995年新縣城連續(xù)出現(xiàn)嚴峻的滑坡災難，損失慘重。二是不適當工程活動誘發(fā)的地質(zhì)災難，如在工程建設(shè)中大量開挖坡角、隨意堆土棄渣等。比較典型的有2001年5月重慶武隆縣縣城江北西段，由于規(guī)劃選址和高切坡處理不當，造成人為誘發(fā)垮塌事故，致使79人死亡、4人受傷。許多事實業(yè)已證明，只有在項目建設(shè)前期進行地質(zhì)災難緊急性評估，并在后續(xù)勘查、設(shè)計中實行針對性措施，或避讓或整治，才能收到事半功倍的減災效果。近3年來，我市每年發(fā)生地質(zhì)災難的宗數(shù)都在10宗以下，沒有發(fā)生死亡3人以上的地質(zhì)災難，也沒有發(fā)生經(jīng)濟損失超過500萬元的特大型和大型地質(zhì)災難，防治工作取得了確定的成效。但是我市工程建設(shè)活動頻繁，經(jīng)濟損失在500萬元以下的中小型地質(zhì)災難時有發(fā)生,其中由人為活動誘發(fā)的達到98%以上；同時，我市是全省政治、經(jīng)濟、文化中心和交通樞紐，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方興未艾，工業(yè)化和城市化進程在快速推動，因工程建設(shè)誘發(fā)的地質(zhì)災難還有上升的趨勢。為了有效限制和削減地質(zhì)災難，最大限度地削減其危害程度，還必需高度重視和嚴格執(zhí)行地質(zhì)災難緊急性評估制度。2.2人類活動可加劇地質(zhì)災難的緊急性“工程建設(shè)和規(guī)劃實施可能誘發(fā)、加劇地質(zhì)災難的緊急性，主要是指由于工程建設(shè)形成高邊坡和開挖坡腳、在坡體上部加載、在坡體中開挖水渠、修建水池又不做有效防滲而誘發(fā)滑坡的緊急性；在溝谷中棄土棄渣造成泥石流等的緊急性等等。這里強調(diào)的主要是工程建設(shè)誘發(fā)、加劇滑坡、泥石流等而對其他工程設(shè)施、人民生命財產(chǎn)造成的危害?！睂τ谏钲诘膸r質(zhì)邊坡，由于多為石山開挖形成，故認為巖石的穩(wěn)定性比土體的穩(wěn)定性強得多，對巖石松動或石質(zhì)較差的（如泥巖等）邊坡僅對表層進行簡潔處理或甚至不實行任何防護措施，邊坡經(jīng)長期日曬雨淋后，一部分石質(zhì)較差的巖石快速風化崩解，雨水沿著裂隙滲入坡內(nèi)，致使土體的重量增大，抗滑力削減。而滲水又導致巖石的進一步崩解和風化。因此滑坡、倒塌事故時有發(fā)生。例如，某公路收費站匝道邊坡高二十多米，經(jīng)1∶0.5放坡后，接受漿砌片石護坡，由于護坡前巖石已經(jīng)裂開嚴峻，邊坡穩(wěn)定性差，片石護坡只能起到防止巖石表面進一步風化而并不能承載。結(jié)果工程竣工不到半年，在一場不大的春雨過后，由于C、Φ值降低、滑動力增大等緣由，即發(fā)生大范圍土坡坍塌。此后只得將原有片石護坡改為重力式擋墻，因而增加了該邊坡的工程費用。因?qū)τ熊浫鯅A層的巖石邊坡（尤其是軟弱夾層對邊坡穩(wěn)定性不利的邊坡）重視不夠，也會釀成工程事故。某公路一巖石邊坡，其中夾層有一層不厚但較明顯的軟弱夾層。如圖1所示，由于地勘部門的疏忽，對其未作任何描述及處理看法。因而設(shè)計時對此也未實行任何支護措施。當工程即將完工時發(fā)生了大面積垮塌事故。圖1貴州地區(qū)土質(zhì)多為紅粘土，因其粘聚力大、強度高、壓縮性小而成為特殊土，其邊坡開挖的臨時直立高度也較一般粘性土為大。但紅粘土的物理力學性質(zhì)由于基坑長期暴露，氣候及四周環(huán)境變更而發(fā)生較大變更。這是因為紅粘土粘粒含量大，而且含有較多的粘土礦物成分，因而極易吸水膨脹失水收縮，地表下2～3m內(nèi)土體裂隙發(fā)達。地表水從裂隙中滲入土層，使土體重度增大，土質(zhì)軟化，C、Φ值削減，水土壓力增大，而抗滑力降低。另外，施工降低地下水位時增加的滲透力，及坡頂上施工堆載或由于施工振動引起的動荷載等，都將使滑動力大大增加，引發(fā)滑坡。不論是建筑物基坑還是公路路塹都同屬邊坡工程，它主要受側(cè)向土壓力的作用。所不同的是路塹的支護是永久性結(jié)構(gòu)，而基坑支護結(jié)構(gòu)卻大多是臨時性的。就深基坑而言，在設(shè)計和施工人員中存在著一種誤會，認為其支護是臨時性的，因而在考慮土體物理力學指標時，隨意性很大，在確定平安系數(shù)時，也比永久性結(jié)構(gòu)小得多。如某大廈二層地下室的深基坑，距基坑邊僅3m處有一六層高的居民樓，邊坡穩(wěn)定性驗算時，其抗滑穩(wěn)定平安系數(shù)只有0.6左右。但基坑開挖時卻未見作任何防護措施，結(jié)果導致居民樓基礎(chǔ)下沉、墻體開裂。對基坑周邊荷載、施工季節(jié)、支護結(jié)構(gòu)運用期限及由環(huán)境變更所引起的變更也考慮甚少，當外部條件或自然氣候發(fā)生對支護結(jié)構(gòu)不利的狀況時，也常導致一些本不該發(fā)生的工程事故。如貴陽市某商廈十多米深的基坑，由于基坑四周管道布置不明，施工導致地下水管裂開，大量水流滲入邊坡，因未對邊坡實行任何支護措施，造成該面邊坡整體滑動，而且危及一相鄰居民樓的平安運用，事后不得不用護樁進行加固處理。2.3設(shè)計及工程質(zhì)量方面的緣由我省高等級公路設(shè)計中，由于線路等級高，線形標準要求較嚴。為了滿足線形要求，只有高填深挖。在某條新建高速路上，最高邊坡達100m高。在這些高邊坡地段，由于最初設(shè)計接受放坡方式開挖，當開挖進行后，由于破壞了原有山體的平衡，使得出現(xiàn)了好幾處大范圍滑坡?；鲁霈F(xiàn)后，才不得不對滑坡進行處理，既增加了處理難度，也使投資額大幅增加。又如貴陽市某高層建筑深達15m的基礎(chǔ)，自行設(shè)計邊坡支護為土釘墻。由于設(shè)計中C、Φ的取值遠遠大于實際的C、Φ值，因此土釘設(shè)計長度不夠，土釘在土體中未能發(fā)揮其應有的作用，從而導致土體整體下滑，如圖2所示。依據(jù)朗金主動土壓力理論，可知C、Φ值越大，主動土壓力越小，滑動土體范圍也越小。因此C、Φ值的正確選定是使支護結(jié)構(gòu)設(shè)計有效的保證。圖2

圖3設(shè)計中，支護結(jié)構(gòu)型式的不合理也將導致工程事故。如某15m高的邊坡工程，接受漿砌塊石擋墻并加錨定板方案。由于結(jié)構(gòu)型式選擇的不合理而造成墻身斷裂（如圖3所示）。從圖中可以看出，擋墻在錨定板的作用下，相當于一簡支梁，在土壓力作用下發(fā)生彎曲變形，由于漿砌塊石擋墻的抗剪抗彎實力差，承受不了其上的彎曲應力，因而發(fā)生墻體斷裂破壞。當支護結(jié)構(gòu)插入土體的深度不夠時，也將導致工程事故。因護坡樁入土深度不夠，被動土壓力過小，不足以抗拒土坡滑動，造成支護結(jié)構(gòu)隨土坡一起下滑，形成“踢腳”，如圖4（a）所示?；蛴捎阱^定板長度不足，未能伸入滑裂面以外確定深度，致使錨定板在土體中不起作用而導致土坡下滑。如圖4（b）所示。圖4另外，接受干脆抽水降低地下水位，對于地下溶洞、裂隙發(fā)育的喀斯特地區(qū)來說，也極易造成流砂現(xiàn)象及沖刷溶蝕強化，導致坡頂?shù)乇硭?。如市中心某工程為降低水位而導致接近交通主干道路面塌陷嚴峻的工程事故。因接受干脆抽水降低地下水位，導致基坑?nèi)水由下向上滲流，當向上的滲透力大于土的浮重度時，土粒便被滲流挾帶向上涌出地面，產(chǎn)生流砂現(xiàn)象。施工質(zhì)量方面所引發(fā)的工程事故不容忽視。施工質(zhì)量差，是邊坡工程的一大隱患。如某工程施工單位將設(shè)計的15m長的護坡樁減至13m左右，且多數(shù)樁的強度達不到設(shè)計要求，造成幾十根樁嚴峻傾斜的事故。3預防措施邊坡支護設(shè)計和施工應綜合考慮工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、邊坡開挖深度、降排水條件、周邊環(huán)境對邊坡位移的要求、邊坡坡頂荷載、施工季節(jié)、支護結(jié)構(gòu)運用期限等因素，因地制宜，因時制宜，合理設(shè)計，細心施工，嚴格監(jiān)控。3.1系統(tǒng)開展環(huán)境地質(zhì)和地質(zhì)災難調(diào)查探討工作.查明工程場地周邊的地層結(jié)構(gòu)及土的物理力學性質(zhì)，查明地下水類型、埋藏條件及滲透性，分析地下水對過程建設(shè)的影響，推斷人工降低地下水位的可能性并評價對已有建筑物和地面沉降的影響，供應降低地下水位設(shè)計、施工所需的有關(guān)資料。其中，對滑坡災難分期分批全面預防、重點治理。泥石流溝谷則以小流域為單位分期治理的措施。建立群測群防網(wǎng)絡和群眾性監(jiān)測系統(tǒng)，按災難的緊急性和危害性，逐步實施加固工程、排導工程。3.2城市建設(shè)和地質(zhì)災難防治同步進行。在城市總體規(guī)劃的指導下，城市建設(shè)要結(jié)合地質(zhì)災難緊急性評估，實行合理避讓，綜合治理等措施，使人類經(jīng)濟活動和地質(zhì)環(huán)境相互協(xié)調(diào)，盡量避開地質(zhì)災難給城市建設(shè)工程帶來不必要的損失，也避開從為活動引起地質(zhì)災難。3.3優(yōu)化地質(zhì)災難防治措施、加強施工管理邊坡支護方案的選擇取決于工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，邊坡開挖深度、降排水條件、周邊環(huán)境（相鄰建筑物、構(gòu)筑物的重要性、道路、地下管線的影響程度），邊坡位移的要求、施工季節(jié)、施工技術(shù)及設(shè)備實力、工期、結(jié)構(gòu)運用期限等因素。支護結(jié)構(gòu)可選用排樁、地下連續(xù)墻、水泥土墻、土釘墻、逆作拱墻、原狀土放坡或其組合型式（也可嘗試接受一些新的方法，如已在其它地區(qū)接受的“逆作法”，此法的優(yōu)點是將圍護結(jié)構(gòu)和主體承重結(jié)構(gòu)合二為一，變臨時性結(jié)構(gòu)為永久性結(jié)構(gòu)、節(jié)約造價、節(jié)約工期）。應對支護結(jié)構(gòu)進行強度、邊坡整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)和地面變形對相鄰建筑物的影響等諸方面的驗算。除方案選擇及計算方法正確外，計算公式中土的物理力學指標取值應慎重。在具體工程設(shè)計計算中，基坑支護擋土墻上的土壓力應依據(jù)不同土層和排水條件分別接受以下兩種方法：1.對粉土和砂性土，按土的有效重度計算土壓力、并加水壓力。土的強度指標接受固結(jié)不排水試驗指標。2.對飽和粘性土，按土的飽和重度計算土壓力，不另計算水壓力，土的強度指標接受不排水試驗指標。土壓力及水壓力的計算是支護結(jié)構(gòu)設(shè)計計算的前提，必需留意到實際的土壓力在基坑開挖到地下結(jié)構(gòu)完工期間，并不是一常數(shù)，土壓力隨周邊環(huán)境條件變更而變更。如施工降水、雨季、地下管道、施工管道漏水等都會引起土壓力、水壓力的變更，坡頂施工堆載，臨時建筑也會引起土中內(nèi)力的增加，設(shè)計時必需將諸類因素考慮進去，應按有關(guān)規(guī)范參照執(zhí)行。地下水限制方法可實行集水明排法、降水法、截水和回灌法等型式單獨或組合運用。當因降水而危及基坑及周邊環(huán)境平安時，宜接受截水或回灌法。對易產(chǎn)生管涌及流砂現(xiàn)象的基坑應接受降水法降低地下水位。坑內(nèi)和坡頂應做好排水溝、集水井。將滲透水、地面水、雨水等有序的排出場外，防止浸泡基坑和邊坡，保證支護結(jié)構(gòu)泄水孔的長期暢通。另外應加強施工監(jiān)測力度。4結(jié)束語上述對本地區(qū)邊坡支護工程事故緣由進行了粗淺的分析，由于作者收集的資料有限，僅供參考。參考文獻［1］JGJ120—99,建筑基坑支護技術(shù)規(guī)范［S］.［2］潘秋元,應宏偉.深基坑開挖工程的若干問題［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社.1996.ReasonsforSlopeandFoundationPitFailureandPreventiveMeasuresintheMountainousRegionKONGSi-li,QINRen-hui,XIEYing-xin(DepartmentofCivilEngineering,GUT,Guiyang550003)Abstract：Thispaperanalyzesthereasonsforslopeandfoundationpitfailureinthemountainousregionandsuggestssomepreventivemeasures.KeyWords：slope;foundationpit;propping某高速公路的一個合同標段，勘察設(shè)計階段沒把須要大挖方的山體的困難地質(zhì)狀況搞清楚，對山底下暗流涌動的狀況不明。公路建成不久就發(fā)生邊坡大塌方，只好高筑鋼筋混凝土擋墻，但隨之而來的山體大滑坡移位，擋墻也不起作用了，路面被擠壓變形，最終只好改建為明洞撐護才遏制住山體滑坡移位。

今年5月以來發(fā)生的地質(zhì)災難，大多在原來預料的范圍之內(nèi)，有些是新出現(xiàn)的隱患?？v觀這些地質(zhì)災難發(fā)生的誘因，除連續(xù)長時間強降水的自然因素外，人類的工程活動占絕大多數(shù)。60%以上是依山建房削坡沒有實行必要的治理工程，還有一些是鄉(xiāng)村公路建設(shè)、開采礦山、興修水電站、水庫，森林采伐沒有剛好更新造林，生態(tài)破壞等造成了地質(zhì)的不平衡。這些其實是可以避開的。而我市高速公路建設(shè)中由于實行了較好的降坡處理和防護手段，基本沒有出現(xiàn)滑坡等地質(zhì)災難。我國是世界上地質(zhì)災難最為嚴峻的國家之一，其中80%以上的地質(zhì)災難是由于人類違反自然規(guī)律的各種工程活動造成和誘發(fā)的。近幾年，隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施的大規(guī)模建設(shè)，人類不合理的工程活動造成或者誘發(fā)的地質(zhì)災難數(shù)量劇增，危害加大。究其緣由：一是工程選址時不考慮地質(zhì)環(huán)境條件，將居民點、重要工程選在受地質(zhì)災難威逼的地方。最典型的是三峽移民搬遷中湖北省巴東新縣城的建設(shè)問題。由于新縣城選址時未做地質(zhì)災難評估，在許多高樓建成之后才發(fā)覺新縣城建在了一個古滑坡群上，致使1995年新縣城連續(xù)出現(xiàn)嚴峻的滑坡災難，損失慘重。二是不適當工程活動誘發(fā)的地質(zhì)災難，如在工程建設(shè)中大量開挖坡角、隨意堆土棄渣等。比較典型的有2001年5月重慶武隆縣縣城江北西段，由于規(guī)劃選址和高切坡處理不當，造成人為誘發(fā)垮塌事故，致使79人死亡、4人受傷。許多事實業(yè)已證明，只有在項目建設(shè)前期進行地質(zhì)災難緊急性評估，并在后續(xù)勘查、設(shè)計中實行針對性措施，或避讓或整治，才能收到事半功倍的減災效果。近3年來，我市每年發(fā)生地質(zhì)災難的宗數(shù)都在10宗以下，沒有發(fā)生死亡3人以上的地質(zhì)災難，也沒有發(fā)生經(jīng)濟損失超過500萬元的特大型和大型地質(zhì)災難，防治工作取得了確定的成效。但是我市工程建設(shè)活動頻繁，經(jīng)濟損失在500萬元以下的中小型地質(zhì)災難時有發(fā)生,其中由人為活動誘發(fā)的達到98%以上；同時，我市是全省政治、經(jīng)濟、文化中心和交通樞紐，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方興未艾，工業(yè)化和城市化進程在快速推動，因工程建設(shè)誘發(fā)的地質(zhì)災難還有上升的趨勢。為了有效限制和削減地質(zhì)災難，最大限度地削減其危害程度，還必需高度重視和嚴格執(zhí)行地質(zhì)災難緊急性評估制度。1．地質(zhì)災難是由于地質(zhì)作用產(chǎn)生的自然災難；因自然因素或者人為活動引發(fā)的危害人民生命和財產(chǎn)平安的火災等和地質(zhì)作用無關(guān)的災難，不屬于本條例的調(diào)整范圍。這里所謂的地質(zhì)作用是指促使組成地殼的物質(zhì)成分、構(gòu)造和表面形態(tài)等不斷變更和發(fā)展的各種作用。依據(jù)發(fā)生柞用的部位可分為內(nèi)動力地質(zhì)作用和外動力地質(zhì)作用。內(nèi)動力地質(zhì)作用是指地殼深處產(chǎn)生的動力對地球內(nèi)部及地表的作用，如地質(zhì)構(gòu)造運動等。外動力地質(zhì)作用是指大氣、水和生物在太陽能、重力能等影響下產(chǎn)生的動力對地殼表層所進行的各種作用，如風化、剝蝕等。2．地質(zhì)災難是在自然和人為因素的作用和影響下形成的災難。由于社會發(fā)展和經(jīng)濟建設(shè)的須要，人類對自然無度索取、各種不合理的工程建設(shè)等人為活動，增加了地質(zhì)災難發(fā)生的幾率。據(jù)不完全統(tǒng)計·，近年來發(fā)生的嚴峻地質(zhì)災難中，有半數(shù)以上和人為因素有關(guān)，并且還有加劇的趨勢。因此，除了自然因素作用和影響下形成的地質(zhì)災難外，工程建設(shè)等人為活動引發(fā)的地質(zhì)災難也是本條例的調(diào)整重點。3．地質(zhì)災難是對人民生命和財產(chǎn)平安造成危害和潛在威逼的災難。發(fā)生在人跡罕至或者人煙稀有地區(qū)、對人民生命和財產(chǎn)平安沒有或者不會造成危害和潛在威逼的災難，不屬于本條例的調(diào)整范圍。這體現(xiàn)了“以人為本”的思想和實事求是的精神。4。地質(zhì)災難的類型主要是山體倒塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫、地面沉降等災難。依據(jù)我國地質(zhì)災難已有案例和地質(zhì)災難