義馬化工廠建設(shè)場地地質(zhì)災(zāi)害危險性評估

黃超杰，楊 杰

1.中國地震局地球物理勘探中心，河南鄭州 450002

2.華北水利水電學(xué)院，河南鄭州 450011

0 引言

根據(jù)《地質(zhì)災(zāi)害防治條例》及國土資發(fā)[2004]69號文件精神，為減少或避免地質(zhì)災(zāi)害給人民生命財產(chǎn)造成的損失，本文義馬化工廠為例，分析了評估區(qū)的地質(zhì)環(huán)境條件和地質(zhì)災(zāi)害特征，對其進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害危險性評估及建設(shè)場地適宜性評價，并提出相應(yīng)的防治措施及建議。

1 工程概況與評估級別

該工程位于河南省義馬市，為2×4.5萬噸/年1，4丁二醇工程。主要包括甲醛裝置、乙炔站、PSA制氫裝置、丁二醇裝置、公用工程和輔助生產(chǎn)設(shè)施等。其中，甲醛裝置主要為甲醛框架；乙炔站主要由破碎及斗式提升輸送、碎電石料倉及輸送、乙炔發(fā)生、氣柜和壓濾及澄清等組成；PSA制氫裝置主要為PSA制氫廠房；丁二醇裝置主要由丁二醇裝置、901、902、903、904單元等組成；公用工程主要由酸堿站、冷凍及壓縮聯(lián)合裝置及低壓配電室等組成；輔助生產(chǎn)設(shè)施主要由甲醛原料及成品罐區(qū)、丁二醇中間罐區(qū)及成品罐區(qū)組成。評估總面積為0.12km2。

該工程為重要建設(shè)項目，地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜程度中等。依據(jù)《地質(zhì)災(zāi)害危險性評估技術(shù)要求》（試行）第5.8條“地質(zhì)災(zāi)害危險性評估分級表”中的規(guī)定，本次地質(zhì)災(zāi)害危險性評估為一級評估。

2 地質(zhì)環(huán)境條件

2.1 氣象、水文

評估區(qū)屬北溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)。據(jù)有關(guān)氣象資料，評估區(qū)歷年平均氣溫12.4℃，平均月最高氣溫為25.5℃，最低氣溫為-2.1℃，絕對最高氣溫為41.8℃，最低氣溫-18.5℃。年平均降水量為666.9mm，年差極大，最多年份為1 013.6mm，最少年份為456.1mm。最長連續(xù)降水日為79天，一次連續(xù)最大降水量為214.5mm；日最大降雨量138.1mm； 7、8、9三個月的降雨量占全年降雨量的57.7%。多年平均蒸發(fā)量為1 949.9mm，屬半干旱區(qū)。全年無霜期216天；冰凍期最大凍土厚度34cm。多年平均風(fēng)速3.3m/s，瞬時極大風(fēng)速為20m/s。

評估區(qū)及鄰區(qū)河流屬黃河水系。澗河平時水量很小，在評估區(qū)以南約5km通過。石河為澗河一級支流，為季節(jié)性山區(qū)河流，在評估區(qū)以東約0.5km通過。

2.2 地形地貌

評估區(qū)屬山前坡洪積斜地地貌。淺層堆積物主要為第四系黃土狀粉質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土和卵石層等。調(diào)查時場地已整平，高程474m～475m。原始地勢中西部較高，高程475m～479m；南部和東部較低，南部高程469m～470m，東部高程471m～472m。地貌類型單一，地形簡單。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造與區(qū)域地殼穩(wěn)定性

評估區(qū)位于豫皖斷塊的西部，據(jù)有關(guān)地質(zhì)資料，場區(qū)內(nèi)無活動斷裂通過，地質(zhì)構(gòu)造簡單。

根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GBJ50011-2001）附錄A，義馬市抗震設(shè)防烈度為6度。區(qū)域地殼穩(wěn)定性屬于穩(wěn)定區(qū)。

2.4 地層巖性

依據(jù)工程地質(zhì)勘察和有關(guān)地質(zhì)資料，評估區(qū)被第四紀(jì)沉積物覆蓋，巖性巖相不穩(wěn)定。地層從老至新概述如下：

1）侏羅系（J）：下統(tǒng)義馬組（J1y）巖性下部為灰色粉砂巖夾中細(xì)粒石英砂巖和厚煤層，上部主要為灰黑色粘土巖夾粉砂巖和薄煤層，底部多為砂礫巖層，厚26.1m～136m。中統(tǒng)馬凹組（J2m）下段為灰黃、灰綠、灰白色砂質(zhì)粘土巖及粘土巖，夾砂及礫巖，底部為厚層狀礫巖；上段為磚紅色砂質(zhì)粘土巖夾灰綠、灰黃色砂質(zhì)粘土巖及礫巖，厚190.9m；

2）新近系上新統(tǒng)潞王墳組（N21）：分布于義馬西北、西南、東南等處。巖性主要為灰白色泥灰?guī)r與灰色礫巖、砂礫巖、砂巖互層，厚7m～70m；

3）第四系中更新統(tǒng)（Q2）分布于澗河北岸，主要為棕黃色亞砂土、棕紅色粘土、亞粘土、灰黃色砂層、砂礫石層。厚10m～40m ；

4）第四系上更新統(tǒng)沖洪積層（Q3a1-pl）：為淺褐紅黃色、淺褐黃色粉質(zhì)粘土局部分布， 厚度0.60m～3.00m，平均厚度為1.89m；雜色卵石層卵石粒徑4cm～20cm，含量約占60%～80%，卵石骨架間充填粉質(zhì)粘土及少量砂和小礫石，全場地分布，厚度10m～20m ；

5）第四系全新統(tǒng)（Q4）：分人工填土層（Q4ml）、坡洪積層（Q4d1-pl）。其中人工填土層（Q4ml）主要分布在場地東部和南部，以黃褐色、暗褐色粉質(zhì)粘土為主，均勻性較差。坡洪積層（Q4d1-pl）：為黃褐色、淺黃褐色黃土狀粉質(zhì)黏土和雜色卵石（含泥）層，卵石巖性以石英巖、石英砂巖及火成巖為主。評估區(qū)地表為該套地層，厚度為10m。

2.5 工程水文地質(zhì)條件

評估區(qū)土體巖性不穩(wěn)定，地基土承載力不高，局部為填土地基或濕陷性黃土地基，工程地質(zhì)條件較差。主要工程地質(zhì)問題是地基穩(wěn)定性及圍墻邊坡和基坑邊坡穩(wěn)定性。

根據(jù)地下水介質(zhì)特征和埋藏賦存條件，評估區(qū)地下水類型主要為松散巖類孔隙水，賦存于第四系黃土狀土和黏性土中，地下水位埋深一般大于30m，富水性差。據(jù)巖土工程勘察資料，評估區(qū)20m深度內(nèi)未見地下水。工程建設(shè)水文地質(zhì)條件良好。

2.6 人類工程活動對地質(zhì)環(huán)境的影響

經(jīng)調(diào)查詢證，評估區(qū)附近無采礦活動，評估區(qū)不受采礦活動影響。人類工程活動主要是將原始地表進(jìn)行整平，評估區(qū)內(nèi)破壞地質(zhì)環(huán)境的人類工程活動一般。

3 地質(zhì)災(zāi)害危險性現(xiàn)狀評估

根據(jù)《地質(zhì)災(zāi)害危險性評估技術(shù)要求（試行）》規(guī)定，結(jié)合該工程建設(shè)特點，增加地面不均勻沉陷和黃土濕陷災(zāi)種的評估。通過調(diào)查，評估區(qū)內(nèi)現(xiàn)狀條件下，未發(fā)現(xiàn)滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷、地裂縫、地面沉降等地質(zhì)災(zāi)害。現(xiàn)狀條件下，評估區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危險性小。

4 地質(zhì)災(zāi)害危險性預(yù)測評估

4.1 工程建設(shè)引發(fā)、遭受崩塌災(zāi)害危險性的預(yù)測

該工程場地平整時，東部和南部填土厚度達(dá)5m～6m，最厚處6.8m，在東部和南部圍墻處形成高約6m的人工填土邊坡，穩(wěn)定性較差，圍墻周圍和圍墻外易遭受崩塌危害。場地大部分表層土為填土，土質(zhì)疏松，穩(wěn)定性較差，開挖埋深為2.5m基坑可能引發(fā)崩塌。因基坑邊坡高度較小，可認(rèn)為工程建設(shè)引發(fā)、遭受崩塌災(zāi)害危險性為小。

4.2 工程建設(shè)引發(fā)、遭受地面不均勻沉陷災(zāi)害危險性的預(yù)測

該工程建構(gòu)筑物平面面積較大，對地基沉降較敏感。工程場地大部分為填土地基，淺層地基土均勻性較差，地基持力層承載力低。當(dāng)填土地基質(zhì)量不高或均勻性差時，建構(gòu)筑物可能遭受地面不均勻沉陷災(zāi)害。在評估區(qū)填土厚度2m以內(nèi)的中西部地帶，工程建設(shè)引發(fā)、遭受地面不均勻沉陷災(zāi)害危險性小；而在填土厚達(dá)6.8m的其他地帶，工程建設(shè)引發(fā)、遭受地面不均勻沉陷災(zāi)害危險性中等。

4.3 工程建設(shè)引發(fā)、遭受黃土濕陷災(zāi)害危險性的預(yù)測

據(jù)巖土工程勘察資料及《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范GB50025-2004》，該場地地基濕陷等級為I級（輕微）。在工程上易于處理，工程建設(shè)引發(fā)、遭受黃土濕陷災(zāi)害危險性小。

4.4 工程建設(shè)引發(fā)、遭受地裂縫災(zāi)害危險性的預(yù)測

評估區(qū)被第四系松散堆積物覆蓋，填土面積及厚度較大，地基持力層承載力低，另外具有濕陷性，因此工程建設(shè)本身可能遭受地裂縫災(zāi)害，其危險性小。

5 地質(zhì)災(zāi)害危險性綜合分區(qū)評估和建設(shè)場地適宜性評價

綜合分區(qū)評估認(rèn)為，評估區(qū)主要地質(zhì)災(zāi)害類型為崩塌、地面不均勻沉陷、地裂縫、黃土濕陷等，可將評估區(qū)劃分為地質(zhì)災(zāi)害危險性小區(qū)和中等區(qū)。

地質(zhì)災(zāi)害危險性小區(qū)（I區(qū)）：位于評估區(qū)中西部地帶，現(xiàn)狀條件下尚未發(fā)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害。區(qū)內(nèi)填土厚度較薄，工程建設(shè)將引發(fā)或遭受崩塌、地裂縫、地面不均勻沉陷、黃土濕陷等地質(zhì)災(zāi)害。綜合分區(qū)評估認(rèn)為該區(qū)為地質(zhì)災(zāi)害危險性小區(qū)，建設(shè)場地適宜該工程建設(shè)。但應(yīng)針對工程建設(shè)引發(fā)或遭受的地質(zhì)災(zāi)害采取必要的防治措施。

地質(zhì)災(zāi)害危險性中等區(qū)（II區(qū)）: 位于評估區(qū)除了中西部地帶以外的其他地帶，現(xiàn)狀條件下尚未發(fā)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害。區(qū)內(nèi)填土厚度較厚，工程建設(shè)將引發(fā)或遭受崩塌、地裂縫、黃土濕陷等地質(zhì)災(zāi)害，災(zāi)害危險性小；可能遭受地面不均勻沉陷災(zāi)害危險性中等。該區(qū)綜合分區(qū)評估為地質(zhì)災(zāi)害危險性中等。建設(shè)場地基本適宜該工程建設(shè)。應(yīng)采取工程措施和監(jiān)測預(yù)警措施進(jìn)行防治。

6 結(jié)論與建議

6.1 結(jié)論

1）廠址區(qū)工程現(xiàn)狀條件下，未發(fā)現(xiàn)滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷、地裂縫、地面沉降等地質(zhì)災(zāi)害。現(xiàn)狀條件下，評估區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危險性小；

2）預(yù)測評估認(rèn)為，該化工廠工程引發(fā)崩塌、地面不均勻沉陷災(zāi)害危險性小。工程建設(shè)本身可能遭受崩塌、地裂縫、黃土濕陷災(zāi)害危險性小。工程建設(shè)本身在中西部地帶可能遭受地面不均勻沉陷災(zāi)害危險性小，在其他地帶可能遭受地面不均勻沉陷災(zāi)害危險性中等；

3）綜合分區(qū)評估認(rèn)為，評估區(qū)主要地質(zhì)災(zāi)害類型為崩塌、地面不均勻沉陷、地裂縫、黃土濕陷等。在中西部地帶綜合分區(qū)評估為地質(zhì)災(zāi)害危險性小區(qū)，建設(shè)場地適宜該工程建設(shè)；在其他地帶綜合分區(qū)評估為地質(zhì)災(zāi)害危險性中等區(qū)，建設(shè)場地基本適宜該工程建設(shè)。

6.2 防治措施建議

針對評估區(qū)內(nèi)地質(zhì)環(huán)境條件和地質(zhì)災(zāi)害種類及危險性提出相應(yīng)的防治措施建議。

6.2.1 崩塌的防治措施建議

基坑和填土邊坡工程嚴(yán)格按規(guī)范進(jìn)行設(shè)計、施工、監(jiān)理，從各方面規(guī)范人類的工程活動。

1）基坑邊坡可采用放坡等工程措施防治；

2）填土邊坡工程可采用擋土墻等工程措施防治；

3）作好基坑、地面排水工作；

4）加強(qiáng)邊坡監(jiān)測預(yù)警工作。

6.2.2 地裂縫、地面不均勻沉陷的防治措施建議

嚴(yán)格地基施工，場地所有填土要分層碾壓夯實，確保填土質(zhì)量。對建構(gòu)筑物地基進(jìn)行地基處理或采用樁基等適宜的基礎(chǔ)類型，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)措施，并開展變形監(jiān)測工作。

6.2.3 黃土濕陷的防治措施建議

按現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范嚴(yán)格進(jìn)行勘察（查）、設(shè)計、施工、監(jiān)理。可選用墊層法（換填法）、（灰土）擠密法、樁基礎(chǔ)法等地基處理措施、結(jié)構(gòu)措施和相應(yīng)防水措施。

總之，地質(zhì)災(zāi)害防治應(yīng)遵循“預(yù)防為主，避讓與治理相結(jié)合”的原則。業(yè)主在施工和運營過程中應(yīng)樹立長期地質(zhì)災(zāi)害防范意識，加強(qiáng)監(jiān)測，防止地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。

[1]河南省地質(zhì)局地科所.河南省構(gòu)造體系圖及其說明書（1:500000），1980.

[2]河南省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院.河南省義馬市地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與區(qū)劃報告[R]，2007.

[3]賀為民.黃土地區(qū)灰渣庫地質(zhì)災(zāi)害危險性評估[J].防災(zāi)科技學(xué)院學(xué)報，2007.

[4]地質(zhì)災(zāi)害防治條例釋義編委會.地質(zhì)災(zāi)害防治條例釋義[M].北京：中國大地出版社，2004.

[5]中華人民共和國國土資源部(國土資發(fā)[2004]69號文件).國土資源部關(guān)于加強(qiáng)地質(zhì)災(zāi)害危險性評估工作的通知，2004-03-25.

[6]中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)編寫組.建筑抗震設(shè)計規(guī)范(GB5001-2001)[S].中國建筑工業(yè)出版社，2001.

[7]河南省洛陽豫西水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察公司.開祥化工BDO一期項目巖土工程勘察報告[R]，2010.