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某厂工程地质勘探事故案例分析

作者:车德庆  
评论: 更新日期:2024年05月04日

1. 案例背景

有一建于海海滨的工厂, 由于规模较大,工艺较新,对地基基础的要求也较高。该厂由两套同样的装置组成, 两个主厂房共用全套辅助设施, 总平面而已比较紧凑, 厨房之间的工艺关系比较密切。整个工厂设计成满堂片筏基础, 用沉降缝区分开。厂房地下部分深过10m ,地上部分高达60 余米,所以对地基的要求极严,厂址选择条件甚为苛刻, 分阶段进行的工程地质勘探工作自然是极其慎重的。选定的厂址靠山临海, 需推平山丘, 筑堤填海, 凿岩成基。基岩为粗粒花岗岩(或角砾岩) 覆盖, 下覆石灰变质岩(白云岩、大理岩) ,岩层似较深厚纯一。但当第1 号主厂房基础已经开始浇灌混凝土,并全面展开各工号施工时,发现第2 号主厂房基坑内出现溶洞(喀斯特) 。实际上, 2 号主厂房的整个基础基本上落在一个大破碎带上, 该破碎带由5 个小构造组成, 大理岩与角砾岩互相渗透,杂乱交替,岩层倾角65 度到80 度,局部达90 度,甚为陡峻。层理和节理均发充,碎裂程度极为严重,软弱裂隙为方解石所填充。似此情况, 作为一般新建工程的地基,理应尽量回避。对于重大项目的要害工程部位, 更宜慎重。只因问题发现太晚, 总平面布局已经构成体系, 工程进展已经到了易放难收的地步, 再也没有移动或调整的余地,只能作为事故来处理。

2. 事故原因分析

1) 设计指导思想麻痹

鉴于厂址的区域性工程地质条件甚为理想,为非地震区,岩层厚,岩体稳定,工程地质图上很少见到不良地质现象,因而放松了厂址工程地质勘探工作中应有的警惕性,满足于摸清覆盖层土质,了解基岩面埋置深度。事实上,滨海、沿湖或河谷地质,正是地质构造最发育的地段。地质人员有一条经验,叫做“逢沟必断” 。山脉与海洋的形成,正是地壳在剧烈的造山运动中上升、下降的结果。而海岸线又正是这两个变区的接触地带,岂可掉以轻心!在初勘阶段,由于覆盖层的掩蔽,可能难于察觉地质缺陷,但在场地平整过程中,甚至在基坑开凿以后,整个岩体已剥露无遗,全面展现了岩层走向错综、倾角陡峻、节理发育、碎裂严重的接触断裂带清晰轮廓,方解石充填的大裂隙和溶洞的存在是必然的了。如果能在这一阶段加强勘探,措施,则为时尚不晚,只须将总平面整体向北移动少许,就可避免主厂房跨越破碎带。但由于设计指导思想上的麻痹,放松了对勘探工作的指导和要求,以致坐失良机。

2) 总平面布局不合理

将新建的生活和生产用水的水库放在紧邻厂址的坎上,从工程地质观点看,也是一大忌讳。

3) 勘探工作失误

抛开设计对勘探工作的指导和要求,单纯从常规的工程地质勘探角度考虑,经过前三个阶段的工作,竟没有对揭露的地质现象加以注意,没有事先探明地下存在的异常构造情况,应该认为是勘探工作的失误。

3. 事故性质评述

任何恶劣的工程地质条件均有可能为人们所征服。但要使处理措施安全可靠,同时比较经济合理,就必须对事故性质作正确评价,主动排除一切不得因素。这里最主要的因素是关于断裂破碎带的稳定问题。白云质石灰岩或大理岩岩体的稳定与岩溶现象有着密切关系。而岩溶现象的前提条件除了可溶性岩体的存在外,就是水、水的流速和水的温度,以及游离二氧化碳气体的含量。断裂破碎带的存在给水的流动创造了条件。本工程破碎带与海岸线平行,倾角大,层理和节理面均较发育,走向则与海岸线垂直,再加上离厂址不远的山坡下新建有一大型生产和生活用水水库,水位高,水压大,为地下水的补给和渗流创造了良好条件。工程投产以后,还因高温生产用水的排放和渗漏而导致地温和水温上升,必然加剧岩溶现象,促进恶性循环,这是失稳的一个因素。另外,在大满园内对厂址进行了场地平整, 削平了山丘, 形成大面积卸荷, 而水库内又大师蓄水,等于大面积加载,使区域内地应力失去了本来的平衡状态,也是活动的因素。况且即使在正常条件下,由于海浪和潮汐等动力作用成年累月的影响,海岸地层的上升、下降活动也是比较频繁的。以上不得因素,不能不一一予以考虑。

4. 事故处理措施设想

要确保工程安全,必须排除一切不得因素。只简单地在二号主厂房基坑内进行局部浅层钻孔、灌浆处理,本人认为沿嫌不足。

1) 鉴于该工程整个筏板基础的覆盖面积大,地应力的扩散范围和影响深度也必然大,所以必须将详勘面积扩大,并增加钻孔深度。为了节约钻孔进尺量,当然也可畏以一些物探措施,以确切查明地基范围内的构造和溶洞,以及已为方解石充填的裂隙分布情况。须知对于岩层倾角大的断裂破碎带,岩溶洞穴很有可能发展到深部。只有确切查明了分布情况,采取针对性的充填补救措施,才是有效的。

2) 密切关注水库渗漏程度和地下水位变化规律。确切地掌握水库和坝址附近的地质构造。必要时,宜在坝前筑防渗帷幕。

3) 对生产用水系统,尤其是高温废水排放的沟渠、管道;应严格保证设计和施工质量确保不渗漏,不使区域内水温和地温上升。

4) 控制废水中游离二氧化碳的含量。

显然,采取以上措施要花很大代价。但与整个工程造价相比,仍是微不足道的。

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