某機場新建航站樓場地巖溶發育規律及防治措施

吳曉恩 楊平園 賈瑞杰

(1.中國能建集團裝備有限公司，北京 100007； 2.湖南省交通規劃勘察設計院，湖南 長沙 410008；

某機場新建航站樓場地巖溶發育規律及防治措施

吳曉恩1,3楊平園2,3賈瑞杰4

(1.中國能建集團裝備有限公司，北京 100007； 2.湖南省交通規劃勘察設計院，湖南 長沙 410008；

3.中南大學土木工程學院，湖南 長沙 410075； 4.湖南省電力勘測設計院，湖南 長沙 410007)

為指導新建航站樓的地基及基礎工程設計和施工，闡述了研究區的區域地質條件、工程地質條件、地下水條件，研究了場地的巖溶發育特征及規律，并將航站樓場地劃分為6個分區分別進行巖溶發育程度等級評價，在此基礎上，對巖溶的防治措施提出了建議。

巖溶發育程度，分區評價，防治措施

0 引言

巖溶亦稱喀斯特(Karst)，是在以碳酸鹽類為主的可溶性巖石分布區，由于水，特別是地下水，對巖石以溶蝕為主的作用下所形成的諸現象的綜合[1]。中國西南地區碳酸鹽巖的分布比較廣泛，在西南地區的工程建設中，巖溶問題難以避免，這些巖溶問題的發生，將對工程的施工以及運營安全產生重大的不良影響，給國家和人民帶來重大損失，因此，在勘察階段應查明場地的巖溶發育規律[2，3]。

南寧市吳圩國際機場新航站區為廣西壯族自治區重點建設項目，機場航站樓為該工程重要組成部分，航站樓位于廣西南寧市江南區吳圩鎮永紅村，北起定力坡(屯)、經天利坡(屯)，南至大琴坡(屯)，長約1 080 m，寬約23 m～330 m，占地面積約300畝。航站樓場地巖溶十分發育，正確合理地評定該場地的巖溶發育程度等級，將有助于機場工程的建設。

1 研究區的工程地質條件

1.1 區域地質背景

擬建場址地貌單元屬溶蝕準平原地貌，地形平緩，總體上北高南低，由北向南緩坡狀傾斜，自然坡度小于5°，地面高程118.73 m～123.66 m，相對高差約4.93 m。勘察區東、北和西面以丘陵地形為主，南面多為農田、池塘與林地，人類活動頻繁，植被覆蓋較好。

根據區域地質資料，場地位于蘇圩褶斷區壇河背斜東南翼，東、南兩個方向在10 km 范圍內未發現有斷層存在，場地西北側丘陵地段第三系及泥盆系地層中發育有數條性質不明斷層，其中最近一條斷層距離場區約5 km，呈NE40°走向。結合現場鉆探揭露，場址處地層主要由第四系殘積層(Qel)粉質粘土、粘土混角礫、紅粘土和石炭系下統(C1)石灰巖構成，石灰巖的巖層產狀為150°∠15°，未見活動性斷裂構造帶通過，區域地質構造較為穩定。

1.2 地層分布

①耕土：灰褐色，稍濕～濕，土質結構松散，以粘性土為主，混硅質巖碎屑，含較多有機質及植物根系。

②粉質粘土：紅褐色、夾黃白色，硬塑狀態為主、局部為堅硬狀態，局部含較多硅質巖、灰巖角礫。

③粘土混角礫：棕紅色、棕黃色，硬塑～堅硬狀態，粘土為主，混硅質巖、灰巖角礫約占25%～40%，粒徑以2 mm～25 mm為主，上段及中段的局部地段碎石含量超過50%，相變為碎石土或角礫混粘土。

④紅粘土：棕黃色、紅褐色，含少量鐵錳質氧化物和硅質巖、石灰巖角礫，根據狀態不同可分為硬塑紅粘土及可塑紅粘土兩個亞層。

⑤石灰巖：灰色，隱晶質結構，中厚～厚層狀構造，巖石堅硬，巖體局部溶蝕溝槽和溶孔發育，裂隙中有方解石細脈充填膠結。巖芯采取率65%～85%，巖芯多呈短柱狀，少數呈碎塊狀，巖體內部洞隙較發育。

1.3 地下水

研究區的地下水主要分為第四系殘積層中的上層滯水及深部石灰巖中的巖溶裂隙水。

1)上層滯水：主要賦存于②殘積粉質粘土、③粘土混角礫及④紅粘土中，水量較小，主要受大氣降水、地表水塘(溝)水及居民區生活廢水補給。勘察期間量測得初見水位高程108.40 m～121.11 m，穩定水位高程108.70 m～121.34 m。水位及水量受季節性氣候影響較大，水位年變化幅度約為1 m～2 m。

2)巖溶裂隙水：穩定水位高程100.67 m～103.16 m，主要賦存于石灰巖的溶蝕裂隙及洞穴中。據現場調查訪問天利屯村民飲水井概況，結合區域水文地質資料，擬建場址5 km范圍內機井井深約85 m～120 m，單井涌水量為100 t/d～1 000 t/d(水位降深5 m～10 m)，研究區深部巖溶裂隙水較豐富，主要由大氣降水及地表水進行補給。

2 研究區巖溶發育的空間特征

1)平面特征：由鉆探揭露結果，研究區基巖面呈波狀起伏較大，西段基巖面埋藏相對較淺，基巖面高程約為105 m～117 m；東段基巖面埋藏較深，基巖面高程約為100 m～105 m，為溶蝕凹槽區，走向約155°，與巖層傾向基本一致。總體上來說，研究區中部航站樓場地的巖溶發育強度較指廊和人行通道場地的巖溶發育強度要強。

2)垂直特征研究區在詳細勘察階段有98個鉆孔揭露有溶洞，見洞率為24.3%，洞高為0.1～15.60不等，多為粘土全充填、部分為空洞，鉆探鉆進時均有不同程度的漏水現象，說明巖溶發育段地下水仍有活動趨勢，在其周圍還可能伴有其他溶洞存在，尤其是巖土層接觸帶地段巖溶較發育。其中建筑場地西段巖溶發育強度相對較弱，屬巖溶弱發育區，形態以小溶孔和單體溶洞為主，主要發育在高程104 m～112 m段；建筑物東部巖溶發育較強，形態以小溶孔、較大規模的溶隙和串珠狀溶洞為主，主要發育在高程104 m～95 m段。

3 研究區巖溶發育程度等級評定

由前節所述可知，航站樓場地的巖溶發育在空間上并不均勻。考慮到航站樓占地面積較大，因此，應將場地劃分為數個單元進行評價，才能體現出場地巖溶發育的空間差異性。場地評價范圍的劃分主要考慮：1)以沉降單元為基本單位進行劃分;2)評價范圍內的孔數不宜太少，以滿足統計需要，當某個評價單元內孔數較少時，與鄰近單元合并。

航站樓分為主樓和指廊，南面有兩座步行天橋連接航站樓和交通區，步行橋寬約6 m，長約170 m，航站樓的巖溶發育程度評價分區見圖1。根據GB 50007-2011建筑地基基礎設計規范[5]，上述各分區的巖溶發育程度等級評價見表1。

表1 場地巖溶發育程度評價表

從表1可以看出，航站樓場地及指廊Ⅴ的巖溶強烈發育，其余部分均為中等發育，地基及基礎設計時應根據巖溶發育程度等級區別對待。

4 巖溶的危害與防治措施建議

結合場地地質環境特點，對巖溶的不良地質作用危害與防治措施分析如下：1)研究區巖溶大部分地段以強～中發育為主，雖然溶孔、溶隙和溶洞等溶蝕現象破壞了巖體的完整性，但主要位于基巖淺部3 m～8 m，規模以中小型為主，對場地整體穩定影響不大，建筑地基選擇巖層作為基礎持力層時宜選基巖深部完整段作為擬建建筑的基礎持力層。2)溶洞等巖溶對樁基礎施工會出現漏漿以及在重大沖擊力作用下塌陷、增加施工入巖難度等，應在進行基礎設計、施工時充分考慮其不利影響，采取有效的預防及處理措施。3)地下水的開采將加劇巖溶的發育，容易形成土洞、引起地面塌陷等不良地質作用，建筑施工前應對研究區附近的飲水井進行封閉，并禁止在建筑場地及附近開采地下水。4)巖溶區地質條件復雜，基礎施工前，應根據規范要求對基礎主要受力層進行施工勘察，進一步查明基礎底部土洞(采用淺基礎時)或溶洞(采用樁基礎時)等巖溶發育狀況，以確保建筑物安全。

[1] 張倬元，王士天，王蘭生.工程地質分析原理[M].北京：地質出版社，1994.

[2] 米 健，唐運剛.巖溶形成機理分析及工程實踐[J].資源環境與工程，2010，24(5)：589-592.

[3] 韓淑朋，嚴新濼.廣西巖溶塌陷類型、影響因素、成因機制及其防治措施[J].資源調查與環境，2012，33(2)：130-135.

[4] GB 50021-2001,巖土工程勘察規范(2009年版)[S].

[5] GB 50007-2011,建筑地基基礎設計規范[S].

Karst development law and treatment measures in the new terminal buildings of an airport

WU Xiao-en1,3YANG Ping-yuan2,3JIA Rui-jie4

(1.ChinaEnergyEquipmentCo.,Ltd.,Beijing100007,China;2.HunanProvincialCommunicationsPlanningSurvery&DesignInstitute,Changsha410008,China;3.SchoolofCivilEngineeringCentralSouthUniversity,Changsha410075,China;4.HunanElectricPowerDesignInstitute,Changsha410007,China)

To guide design and construction of foundation and infrastructure of the new terminal buildings, this article elaborates the geological condition, engineering and construction condition and underground water condition of the study area, delivers the research on the characteristics and rules of karst development area, divides the terminal site into 6 zones according to different karst development periods, and gives advices on the potential damages and protection methods of karst region.

rules of karst development, partition evaluation, protection methods

1009-6825(2014)28-0051-03

2014-07-25

吳曉恩(1983- )，男，工程師，在讀博士； 楊平園(1982- )，女，工程師，在讀博士； 賈瑞杰(1980- )，男，工程師

P642.25

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