景观设计中的地质问题(景观设计中的地质问题是什么)
大家好!今天让创意岭的小编来大家介绍下关于景观设计中的地质问题的问题,以下是小编对此问题的归纳整理,让我们一起来看看吧。
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本文目录:
一、岩溶区的主要工程地质问题有哪些
岩石的透水性创造了水和可溶性岩石广泛接触的可能性,使溶蚀作用不限于岩石的表面,还能向深部发展。岩溶、土洞等不良地质作用和现象都会影响地基稳定。铁路、公路等工程建筑则会遇到路基稳定性问题。
扩展资料:
洞室围岩稳定性问题:地下洞室被包围于岩土体介质(围岩)中,在洞室开挖和建设过程中破坏了地下岩体原始平衡条件,便会出现一系列不稳定现象,常遇到围岩塌方、地下水涌水等。一般在工程建设规划和选址时要进行区域稳定性评价,研究地质体在地质历史中受力状况和变形过程。
做好山体稳定性评价,研究岩体结构特性,预测岩体变形破坏规律,进行岩体稳定性评价以及考虑建筑物和岩体结构的相互作用。这些都是防止工程失误和事故,保证洞室围岩稳定所必需的工作。
岩溶地貌不仅在碳酸盐岩石地区发育,而且在其他可溶性岩石(硫酸盐、卤化物)分布区也可见到,但以碳酸盐岩石地区的岩溶地貌最为广泛和壮观。
参考资料:百度百科-工程地质问题
参考资料:百度百科-岩溶地区
二、地质遗迹和地貌景观资源
地球在漫长的地质历史演变过程中,由于内外力的地质作用,形成了千姿百态的地貌景观、地层剖面、地质构造、古人类遗址、古生物化石、矿物、岩石、水体和地质灾害遗迹等,其中具有独特性和典型价值的,便成为人类所关注的地质遗迹。
地质遗迹是在地质历史时期形成、发展并遗留下来的珍贵、不可再生的地质自然遗产,既包括旅游中的山水名胜、自然风光等自然遗迹,又包括在挽近地质历史时期人类形成过程中人类与地质体相互作用和人类开发利用地质环境、地质资源的遗迹以及地质灾害遗迹等。
地貌景观是在成因上彼此相关的各种地表形态的组合,如山地景观、河谷景观、湖泊景观、岩溶景观等; 地貌为景观要素之一,常以某一种或两种主导自然地理要素 ( 如气候、水文、地貌、土壤、植物、动物) 来命名。
5.1.1 地质遗迹种类及分布
环胶州湾地区地质遗迹包括海岸侵蚀地貌 ( 海蚀崖与海蚀平台) 、海岸堆积地貌 ( 海滩与潮滩) 及古火山口等 ( 图 5.2) 。
( 1) 海岸侵蚀地貌
海岸侵蚀地貌包括海蚀崖、海蚀平台等 ( 图 5.3) ,主要位于胶州湾北海岸的城阳区红岛镇、上马镇及黄岛,是由火山岩、碎屑岩构成的岩石岸,岸线平直,发育有典型构造———侵蚀基岩。全新世早期海岸线遗迹保存完整,地貌界线明显。
海蚀崖在胶州湾沿岸非常发育,其组成物质不同,形态也各异。
法家园—大殷家一线海蚀崖低而陡,是由侏罗系莱阳群砂砾岩构成的,其崖壁峻峭,崖高 6 ~7m,由于不断坍塌,致使海蚀洞、海蚀蜂巢等海蚀现象极不明显。海蚀崖以上是剥蚀低丘,地势平缓; 海蚀崖底部海蚀洞穴发育; 崖脚处有大量堆积物,岩块巨砾堆积于狭窄的砾石海滩上,不同大小的砾石遭受波浪冲蚀,形成浑圆状、扁圆状砾石排列于海滩上。
花岗岩组成的海崖在本区不是很普遍,它和砂砾岩组成的海崖不同,崖壁虽然也比较陡峻,但并不那么直立,崖壁上有各式各样的海蚀痕迹,如海蚀蜂巢、海蚀裂隙等。
红岛东北的东洋嘴—邵哥庄一带的海蚀崖为断层海蚀崖,NE - SW 走向,岸线平直,断层面向东南倾,倾角 60°左右。断层面除有浪蚀痕迹外,还有断层镜面和擦痕。海岸的东南侧尚有 NE—S 向分布的海蚀平台和海蚀柱 ( 图 5.4) 。
同时,红岛赶海观光园内不仅存在大量海岸侵蚀地貌景观,还有着地质发展变动的证据。海岸两级台地侵蚀崖景观 ( 图 5.5) ,由老台地侵蚀转为新台地的侵蚀,说明该地地质活动呈上升状态。
图 5.2 环胶州湾地区地质遗迹、地貌景观分布
( 2) 海岸堆积地貌
环胶州湾地区的海岸堆积地貌有海滩和潮滩两种。
图 5.3 红岛附近海岸侵蚀地貌
图 5.4 红岛赶海观光园海蚀柱
图 5.5 红岛赶海观光园两级侵蚀台地
海滩包括砾石质海滩和沙质海滩。砾石质海滩分布在黄岛波浪观测站附近及大窑—法家园一带。黄岛海滩坡度陡,而且有许多小陡坎,砾石大小一般为 5 ~10cm,磨圆度不甚好,多棱角状; 大窑—法家园的砾石滩,海滩坡度不大,砾石磨圆度较好。沙质海滩主要分布在胶州湾内的黄岛前湾、黄岛向西至红石崖一线及薛家岛湾,主要分布在各个小湾中,海滩组成物质均为细沙,著名的有黄岛金沙滩、银沙滩海水浴场等。
潮滩最发育的地方是大沽河入海口地区,即胶州湾西北部的潮间浅滩,其最大宽度可达 7 ~8km,坡降在 1 以下,组成物质为粉砂质淤泥和淤泥质粉砂; 其次为沧口近岸,也发育较宽的潮滩,宽度在 1.5 ~2.0km,坡降为 1.9 。
( 3) 古火山口
火山口是指火山喷出物在火山的喷出口周围堆积、在地面上形成的环形坑。坑的形态上大下小,常为漏斗状或碗状,一般位于火山锥顶端 ( 无锥火山口位于地面,称为负火山口) 。火山口是研究火山活动机制、活动方式及相关地质、构造演变的理想地点,对地球物理和地震研究都具有十分重要的意义,是不可多得的科研型地质遗迹。
环胶州湾地区火山口共有 4 处,分别位于城阳区城阳女姑山、沧口楼山、河套镇潮海及红岛镇东大洋,为一套酸性火山岩 - 火山碎屑岩,岩性复杂多变,在地貌上表现为正地形。
图 5.6 所示为楼山山顶火山岩的气孔状构造,是火山岩浆喷出时温度、压力骤然降低,溶解在岩浆中的挥发分以气体形式大量逸出而形成的。图 5.7 为火山岩形成的天然洞穴,推测为岩浆喷出过程中岩石不断活动、辗转方位导致。以上均说明该区古火山活动具复杂性。
图 5.6 楼山山顶火山岩气孔状构造
女姑山山顶火山岩虽经风化剥蚀,并有第四系沉积物和生长于其上的植物,但其火山岩岩石特征仍是十分明显的,且表面隐有熔岩流动的痕迹 ( 图 5.8) 。又经勘查发现,女姑山土壤中有大量青黑色砖瓦碎片,推测此地应为古建筑遗址 ( 图 5.9) ; 经走访调查,历史上此地曾存在两座古建筑,分别为龙王庙和女姑庵。因此,结合人文资料,该地具有较好的开发旅游条件。
图 5.7 楼山山顶火山岩天然洞穴
图 5.8 女姑山山顶火山岩
( 4) 熔岩流遗迹
呈液态在地表流动的熔岩被称为熔岩流,熔岩流冷却后在地表形成的固体岩石堆积称为熔岩流遗迹。环胶州湾地区熔岩流遗迹分布于红岛的峰山、鹁鸽石等地。位于邵哥庄北的鹁鸽石裸露岩,其熔岩流遗迹相当明显 ( 图 5.10) ,岩石纹路清晰、线条流畅,是典型的流纹构造。
图 5.9 女姑山青黑色砖瓦碎片
图 5.10 鹁鸽石熔岩流遗迹
( 5) 植物化石
植物化石分布于红岛的后韩家西北,产于白垩系王氏群红土崖组。调查发现,目前化石区为人类活动所覆盖,其上为居民点、公路以及农田。
5.1.2 地质遗迹开发现状
经过实地调查,发现环胶州湾地区地质遗迹开发程度较低,仅在楼山、红岛赶海沙滩等地开发为旅游景点,以楼山公园开发较好、更为典型。但是,已开发的景点缺乏相关科普性介绍资料,地质资料的介绍更是匮乏,不能满足游客的需要; 而且在开发过程中,由于没有形成系统的考察研究和完善的开发机制,对遗迹的保护不足,存在着种种破坏现象。
5.1.3 地质遗迹保护
地质遗迹是地球发展过程中遗留下来的珍贵、不可再生的地质自然遗产,反映了地质历史演化过程和物理、化学条件或环境条件的变化,是人类认识地质现象、推测地质环境和演变条件的重要依据,是恢复地质历史的主要参考物。地质遗迹属不可再生资源,破坏了就永远不可恢复,同样也就失去了研究地质作用过程和形成原因的价值。
( 1) 保护范围
《山东省地质环境保护条例》规定,需保护的地质遗迹包括: ①具有科学研究价值的地质构造、地质剖面和古生物化石分布区; ②具有科学研究和观赏价值的地质地貌景观和岩石、矿物、宝玉石的典型产地; ③具有独特医疗、保健作用或者科学研究价值的温泉、矿泉; ④具有科学研究价值的典型地质灾害遗迹; ⑤需要保护的其他地质遗迹。因此,环胶州湾地区地质遗迹保护范围如下:
1) 海蚀崖保护范围包括红岛南的东大洋、西大洋、东咀子海蚀崖,红岛东北的东洋嘴—邵哥庄海蚀崖,红石崖东南的法家园—大殷家,黄岛东、东南海蚀崖及大石头海蚀崖。
2) 砾质海滩保护范围为大窑—法家园; 沙质海滩保护范围为黄岛前湾、黄岛以西—红石崖一线及薛家岛湾; 潮滩保护范围主要为胶州湾西北部的大沽河入海口地区。
3) 古火山口保护范围根据各火山岩岩性界线确定,一般为火山口周围 300m; 熔岩流遗迹保护范围根据流动遗迹展布范围确定,为熔岩流遗迹外 200m; 植物化石保护范围根据其分布范围确定,一般为分布范围外 100m。
( 2) 保护现状
1) 绝大多数地质遗迹和地貌景观没有得到有效的保护,既没有划定保护范围,也没有制定相关保护措施。地质遗迹和地貌景观正遭受着自然的和人为的破坏,面临着消失的危险。
2) 极少数地质遗迹采取了相关保护措施,但是其中部分由于保护知识缺乏、保护措施不当而造成了更严重的破坏。如楼山山顶为防止岩石风化,用水泥堵住易风化部位的方法,对岩石和景观本身就是一种破坏 ( 图 5.11) 。
图 5.11 楼山山顶被水泥处理过的岩石
3)由于认识的不足和知识的缺乏,许多地质遗迹被人类活动强烈干扰,如后韩家西北的植物化石,几乎完全为居民点、公路以及农田等人类活动区域所覆盖。
(3)保护措施
1)加强法律、法规和规章制度建设,制定相应的管理方法,使地质遗迹的保护工作有法可依、有章可循。
2)加强宣传教育,加大《山东省地质环境保护条例》、《地质遗迹保护管理规定》等相关法律法规的宣传力度,使人们树立保护地质遗迹的意识,不断增强保护地质遗迹的自觉性,形成保护地质遗迹的氛围,抵制和防范各种破坏地质遗迹的行为。
3)禁止在地质遗迹保护区从事采矿、取土、采沙、爆破活动;禁止在地质遗迹保护区修建与地质遗迹保护无关的建筑物。采矿和采石是破坏地质遗迹的主要方式,潮海火山口即已遭受掠夺性开采,破坏严重。建议全面整顿区内采矿场,对列入研究区地质遗迹名录的地质遗迹区(点)禁止采矿。
4)加大对地质遗迹保护工作的资金投入,对地质遗迹分门别类、按轻重缓急逐步实施登记和保护。对符合条件的应该设立地质遗迹保护区进行封闭或半封闭式管理。
5)制定扶持地质遗迹保护区与地质公园发展的政策。具有典型意义的地质遗迹,可以按照国家和省有关规定建立地质遗迹自然保护区或者地质公园;不具备建立地质遗迹自然保护区和地质公园条件,但具有观赏和保护价值的地表形态,各市、县(市、区)人民政府可以建立地质地貌景观保护区,使地质遗迹在保护的前提下进行资源合理开发利用,在开发利用的过程中又对其进行保护。各级政府和地质遗迹保护主管部门应在资金、技术方面给予扶持。
6)在规划阶段,划定地质遗迹地貌景观保护区,在保护区内可以建设具有保护功能的地质公园;保护区不得作为普通建设用地,并与生态间隔带相结合。建设项目应当避开地质遗迹保护区;确实无法避开的,应当报经该地质遗迹保护区或者地质公园的原批准机关同意,并采取相应的保护措施。
三、环境景观设计要注意哪些要求?(谢谢!)
水景观:
首先要求设计方应在西安特有的本地四季气候、地质条件下运用水系,同时结合我方提供的高新枫林绿洲的水资源规划及成本控制要求设计水景观来满足生态要求。在与小区建筑和场所的衔接中水面积应开合有度、深浅有度;突出人类亲水性的特征。从土方平衡上应遵从"挖地成河、筑土为丘"的设计原则。
A、湖面景观:应根据中水的总量合理布置湖面,局部设喷泉做到自循环;在景观上重点处理好湖边际线和岛屿、半岛、水榭、栈台桥的型制。
B、溪流景观:应强调溪流的缓急、宽窄、落差及曲直的变幻特点;间或点缀布石、青苔绿化等,把枫林中的溪流的意境做出来给人已视觉和听觉的亲历体验。在整个溪流中可考虑用旱溪或旱喷泉局部做过渡。
C、湿地景观:从生态的角度适当地考虑设计部分湿地景观,形成局域小生物圈达到自循环系统。采用的湿地断面应充分采用本地物种及合理地质特征。
绿化:
在已建立的层次分明的绿地系统架构下,尽量利用原有地貌来体现原生生态特征。设计上应把整个绿地有氧系统贯穿于小区的四大主题之中,着重体现"从视觉上给人予在林间、树间漫步,从听觉上给人予聆听树尖风语,从嗅觉上给人已原野的泥土气息"的体验。
A、草坪:遵照生态住宅评估手册设计上应把草坪的面积比例控制在一个合理的范围内,尽量选择适合本地的草种,为将来的物业维护带来方便和低成本运作。另外可利用起伏地貌设置大量布石等来形成原生地貌特征,从而降低未来运行成本。
B、乔木:在乔木选择上可依照两种思路,其一可结合枫林绿洲的项目名称而引入枫树类进行布植;其二取"枫林"、"绿洲"之意而综合引入树种。在行道树的设计选择上可同样按上述思路考虑。
C、灌木:对灌木的设计布植应与花卉相结合同步考虑,把二者做为构成元素和道路、广场、绿地、林地、溪流、湖景、湿地等统筹设计。
D、花卉:在充分考虑本地地理条件下,适当设计做为重点强调部位。设计上侧重点应把花灌与林地等优雅地组合起来,做到"三季有花、四季常青"。
景观小品部分:
应体现人文景观特质,宁缺毋滥,可参与性强。
A、人工造景体:首先从选材上体现多样性,其次让水元素、光元素、电、声等加入进来,在风格上一定要有类别系列的确立并贴近自然,与环境融为一体。
B、室内外景观雕塑:重点表达地域文化认同感、社会阶层文化认同感、时代气息认同感;构成元素体现复杂性与多样性;强调人性化即可参与性。
道路部分:
做为构成室外景观的主要素之一的道路在设计中应根据小区的道路级别和所在各区的特点,结合不同的道路断面型制(道宽、坡度、路面材质、路灯、高差、绿化、导视系统等要素)设计出个性鲜明的道路景观系统,从而给行进其中的人带来不同凡响的体验。
A、铺装材料:设计多选用本地区的适合材料,在会所等公共部位可适当设计使用新材料、新工艺,色彩的纯度可饱和一些。
B、道牙:应优选本地适宜材料并设计出新颖的道牙断面型式。
C、管线检修井盖板:尽量选用表面可覆材质的新型盖板。
D、园林喷灌、喷雾系统:
景观照明部分:
在遵照国家规范的前提下,针对个性化的景观设计出有特点的景观照明方案;可设计选用新技术、新工艺的照明器材设备烘托出白昼与夜晚的景观效果温情、浪漫、充满地域风情的生活气息。
A、广场照明:针对不同的区域设计富有情调的照明方案,照明方式不限。
B、道路照明:可根据分区、分级设计道路照明系统方案,找共同点,烘托小区整体景观特点。
C、水体照明:在安全的前提下针对不同的水体特征进行设计布置,区分出动静、浪漫、写意、激情等的不同气质。
D、绿化泛光照明:应设计采用新型照明方式,突出表现小区"安祥、静寂"的情调,照度合理,不能破坏居家的写意气氛。
E、景观小品照明:个性鲜明,方式不限,应处理好视觉焦点的问题同时顾及好景深效果。
F、建筑泛光照明:在遵守国家规范的前提下妥善设计好光源的混色、单色,表现建筑造型体块的变化,应避免喧宾夺主;根据建筑的特点区别对待(公建或住宅等)。
场地部分:
做为供人们交流和体验的场所应大小尺度合适、符合人类行为科学,尽量减小人工铺地面积,室外找坡合理,尽可能地设计供人运动、休闲、交流的新体验方式,深刻挖掘地方文脉及乡土性以求得和现代精致写意生活相共生的新生活空间。
A、室内广场:局部绿化和水的引入而引发的室内生态系统的建立,重点与会所和商业空间的融合。
B、室外广场:设计将硬质铺地调整到合理的比例,降低辐射热,采用渗水砖、可回收草皮砖等新产品的应用。最好有高差起伏的变化。
C、儿童游戏场地:在成人的监管和合理的服务半径条件下,通过精心的设计安全考虑,针对不同的年龄层、心理、体力化分活动场地,场地的设置不应局限于固定设施周围,应结和时代设计开发出新的活动空间,从而达到心智与体力的完美结合。
D、健身运动场地:做为创造国际化生活的重要构成要素之一的健康运动主题需要从环境景观上得到充分的重视。它应做为一条主线贯穿于整个小区布置和人们每天的生活,设计上应体现方便、安全、高效,使人在运动的过程中不但是单纯的卡路里的消耗,同时也应是一次灵魂和心智的塑造过程,达到运动的精髓人格的锤炼。
E、停车场:在规划设计已有的停车模式下,对停车场的设计主要是铺地的设计选择,增加透水性和减少辐射热、防污染等设计。 TOP
四、常见的工程地质问题和对工程危害程度的评述
一、常见的工程地质问题
深圳地区常见的工程地质问题有软土地基不均匀沉降,岩溶地面塌陷,砂页岩互层软弱地层的崩塌、滑坡和对工程桩的影响,中生代晚期花岗岩中北西向断裂对工程桩的影响,北东向断裂对工程的影响。
二、对工程危害程度的评述
(一)软土地基不均匀沉降对工程的影响
深圳湾沿岸、珠江口东岸的沙井-妈湾、盐田港区、坝光西岸等地广泛分布着浅海相或海-陆交互相淤泥、淤泥质黏性土、泥炭、泥炭质土等,一般厚度为5~10m,部分为10~16m,最厚达22 m,加上填海造地时填土为5~10m,总厚度为15~25m。软土的特点是含水量高,压缩性高、强度低、透水性差,具有流变性和不均匀性,其工程特性远不能满足建筑物的变形和承载力及地面使用要求,必须进行加固处理。深圳地区近十多年来进行了皇岗口岸、福田保税区、深港西部通道口岸、后海填海区、滨海大道及其北部填海区、前海湾填海区、铜鼓航道填海区、深圳国际机场、盐田港填海区、坝光化工基地等大面积的填海造地,已经或将要填海总面积60km2以上,必须对厚5~22m的淤泥或淤泥质土进行加固处理,否则将会出现地基沉降或不均匀沉降,总变形量达软土总厚度的20%~30%。目前填海造陆普遍采用的方法是先抛石挤淤或爆破挤淤形成海堤或隔堤,然后抽排海水,晾晒淤泥、铺砂垫层、插塑料排水板,堆载预压或强夯加固等方法处理。
工程实例一福田保税区的赛意法(超大)厂区软土地基不均匀沉降对工程的影响
该厂位于福田保税区西部,地貌单元为海积平原,软土厚度10~15m。在进行保税区大面积软基处理时,未对该厂区的软基进行插塑料排水板,堆载预压或强夯加固处理,直接进行桩基础和上部建筑物施工,建筑物竣工后出现室内外地面不均匀沉降,造成室内隔墙严重变形开裂、设备倾斜下陷、室外道路严重下沉,管线变形断裂,无法按期交付使用。经国内外岩土专家论证分析,认为是因桩间软土未进行加固处理引起地面不均匀沉降。
工程实例二益田中学软土地基不均匀沉降对工程的影响
益田中学位于益田村东侧,地貌单元为海积平原、软土厚度5~10m。设计建筑地面采用搅拌桩处理,设计桩长均为14m,上部建筑基础采用桩基础,以残积土中下部或强风化岩为持力层。建筑物竣工后,在使用的初期,礼堂、部分教室及连廊地面出现不均匀下沉、倾斜、开裂,无法按期提供使用。经检测,部分搅拌桩未穿过淤泥层,桩底残留淤泥1~3m,因淤泥的沉降变形引发部分地面下沉。
(二)岩溶及岩溶地面塌陷对工程的影响
深圳市龙岗区的横岗、龙岗、坪地、坪山、坑梓、葵涌等地面覆盖层下,广泛分布有石炭系下统石磴子组灰岩、白云质灰岩、大理岩,多为厚层状、质纯。分布面积100km2以上。可分为覆盖型和埋藏型两种,覆盖型岩溶分布于横岗-龙岗-坪地河谷平原,碧岭-坪山-坑梓河谷平原和葵涌盆地中,覆盖层厚度一般10~25m,部分5~10m,覆盖层上部为第四系冲洪积粉质黏土,厚度8~20m,下部为含卵石砾砂,厚度1.0~5.0m。埋藏型岩溶分布于上述河谷平原的两侧及葵涌盆地周边,埋藏于石炭系下统测水组砂页岩的下部,多呈假整合接触,即石磴子组海相灰岩形成后,地壳上升,灰岩露出地表,接受风化剥蚀,地表水的冲刷溶蚀,形成溶沟、溶槽、石芽、石笋和石柱等岩溶地貌,并在沟槽中堆积了坡积物。地壳又缓慢下降形成浅海,接受浅海相砂泥质沉积,形成测水组砂岩、页岩、炭质页岩、泥岩等互层。埋藏深度一般大于30 m。据大量工程场地岩土工程勘察资料,钻孔见溶洞率为40%~80%,溶洞高度一般为0.5~3.0m,个别大于20m,可分为3~5层,上部溶洞大多为开口型,多被冲洪积或坡洪积含碎石粉质黏土全充填,分析可能属溶沟或溶槽堆积。下部溶洞较小,多为闭合型,半充填,深部溶洞为无充填。沿断裂带溶洞更为发育,溶洞和溶蚀裂隙中含丰富的岩溶裂隙水,且一般连通性好,与地表水联系密切。据志联佳、龙跃大夏场地群孔抽水试验,水位降深1.58~11.90m时,单井涌水量173.15~4968.00m3/d,渗透系数28.3~83.1m/d。
强岩溶发育区因地下岩溶和土层内土洞的不断发育和抽取地下水,引发地面塌陷。从1990年起该区发生多起地面塌陷灾害。例如:1990年冬在坑梓镇深汕公路两侧约10km范围陆续发生10余处大小不一的突发性地面塌坑;人民大道塌陷约10m2,深5m,造成一辆正在行驶的汽车掉入坑内;田心村在建的四层民居的中心柱下突然塌陷,陷坑面积30 m 2,深度4 m。1992年3月4日晚,龙岗镇巫屋村商业一条街刚封顶不到一个月的一栋三层楼的一角墙基突然塌陷,陷坑直径3 m,1994年6月龙岗镇盛平村一栋施工到三层的宿舍楼,突然倒塌,造成数十人伤亡。
上述强岩溶发育区为建设用地适宜性差区,被判定为不适宜建高层、超高层建筑区,如要兴建高层建筑则地基处理难度大,处理费用相当高。
工程实例一 龙岗中心城志联佳大厦岩溶塌陷对工程的影响
志联佳大厦原设计地上27层,地下2层,采用挖孔桩基础,先挖两层地下室基坑,再进行挖孔桩施工,基坑挖至冲洪积含卵石砾砂层时涌水量并不大,可用明沟及集水井和常用水泵排除。当各挖孔桩至灰岩顶板时则涌水,水头高约4m,一般涌水量5~20m3/h,最大50m3/h,整个基坑总涌水量大于3000 m 3/d,基坑很快被水淹,深约4 m。后采用封闭式降水井方案,在基坑周边布置18口大口径降水井,19个观测井,先进行试验性抽水试验,最大水位降深7.5m,观测井水位降低1.58~4.96m,平均3.72m,涌水量4968.0m3/d,降落漏斗半径约40m。然后选5口降水井,采用大排量水泵同时抽水,21个观测井,水位降低5.9~11.9m,平均8.28m,观测井水位降低1.71~7.58m,平均5.95m,总涌水量10841m3/d,平均单井涌水量2168.26m3/d,降落漏斗半径50m。数天后,基坑底及降水井周围出现5处地面塌陷,塌陷面积0.84~14.8m2,体积0.72~36.0m3。为了将地下水位降下去,满足挖孔桩施工要求,持续降水近一个月,每天排水量保持在11000m 3/d左右,后来引发场地南部800m处的西瓜铺村中道路突然塌陷,直径约15m,深度大于3m,四周30~40m范围内的房屋出现不同程度裂缝和倾斜。在村民集体向龙岗区政府强烈要求下,区建设局下令志联佳大厦停止降水。就此宣告志联佳大厦人工挖孔桩失败,直接经济损失400多万元人民币,间接经济损失难于估量,延误工期1年多。此后龙岗区政府一直未批准过在龙岗中心区(强岩溶发育区)超过20层的建筑物。
工程实例二 深圳市东部供水地下干线横岗西坑段地面塌陷对工程的影响
深圳市东部供水网格干线工程用于统筹解决深圳市的缺水问题,是深圳市城市供水系统的重要组成部分。取水点设在东江的惠州市东部水口镇,经惠阳县的马安、永湖、秋长、至龙岗区坑梓,引入松子坑水库。干线起点在松子坑水库11号坝下部,终点为南山区的西丽水库和宝安区的铁岗水库。输水建筑以隧洞为主,全线采用重力流输水方式。一号隧洞从碧岭谷地南缘汤坑村附近进洞,在深圳水库沙湾大望桥北侧出洞,全长17958m。隧洞断面净宽4.2m,净高5.3m。隧洞穿越横岗镇西坑村北侧,该段地面标高82.0m,设计隧洞底板标高40.2m,埋深42.0m。隧洞顶部地层自上而下为第四系全新统冲洪积砂卵石层,厚度1.3~11.2m;上更新统冲洪积含砾粉质黏土,厚度2.9~23.8m;石炭系下统测水组绢云母片岩、泥质粉砂岩风化残积土;石炭系下统石磴子组大理岩化灰岩或大理岩,西坑段隧洞位于灰岩部位。一号隧洞由东向西掘进至西坑村东北部F38断裂破碎带时(2000年5月3日)洞内突然涌水,涌水量约200 m 3/h。因大量地下水被排出地表,引起西坑老屋村水井水位大幅下降或干枯,大面积地面下沉开裂,民居墙壁倾斜开裂,一处民居突然倒塌,地面塌陷、陷坑直径大于4m,深度不详,总变形面积约7.3×104m2,地面普遍下沉2~5cm。塌陷出现在晚上,“轰”的一声巨响,振动新老屋村几平方公里范围,当地居民以为是发生地震。村、镇领导立即将老屋村村民紧急疏散,撤离到高处空旷地带,涌水事件震动了省、市政府各部门及大、小报媒体。市领导责令市水务局邀请在深圳的地质专家,研讨涌水原因和处理方法。并请深圳市勘察研究院对西坑盆地隧道段和老屋村受影响范围进行详勘,布置钻孔46个,群孔抽水试验2组,隧道段钻孔结合跨孔CT进行探测。请深圳市地质建设工程公司进行地表地质测绘和地面物探。总勘察费用80多万元人民币,隧洞停止施工长达半年以上,后采用径向全断面小导管超前注浆加固的堵水方法,逐段掘进,获得成功。直接经济损失近千万元人民币,延误工期近一年。
(三)软弱地层的崩塌、滑坡对工程的影响
深圳市龙岗区的横岗、平湖、龙岗、坪地、坪山、坑梓及葵涌镇等广泛分布的石炭系下统测水组泥质粉砂岩、石英砂岩、泥岩、页岩、炭质页岩互层。地貌单元一般为低丘陵或残丘谷地。当道路建设和开发建设用地的削坡坡度大于30°时则极容易出现崩塌或滑坡,多为顺层(顺层面或裂隙面)崩塌或滑坡,支护治理很困难,工程费用高,且难于根治,在台风暴雨季节极易复发。
工程实例 深圳市龙岗区坑梓街道北通道市政工程的主道和匝道路堑边坡,分东西两侧边坡,坡长180m,坡高12~42m,分3~5级,每级高约8m,坡角45°~60°。除坡顶有薄层坡残积土层外,均为强-中风化泥质粉砂岩、泥岩、页岩、炭质页岩互层。在道路建设中已采用浆砌石格构梁+植草进行支护。在交付使用前又出现多处崩塌及滑坡(图2-2-17至图2-2-20)。崩塌及滑坡长15~24m,高10~15m,厚2~3m,总体积300~500m3,多为顺层或顺裂隙面滑动或崩塌。
图2-2-17 北通道匝道区东侧边坡崩塌
图2-2-18 北通道匝道区西侧边坡崩塌
图2-2-19 北通道匝道区东侧边坡顺节理面崩塌
图2-2-20 北通道主道路堑北段沿炭质岩崩塌
(四)石炭系下统测水组砂页岩对工程桩的影响
深圳市龙岗区大面积分布石炭系下统测水组石英砂岩、泥质粉砂岩、泥岩、页岩和炭质页岩互层。因各种岩性的矿物成分不同,其风化程度相差悬殊。石英砂岩难于风化,一般呈中风化状态,泥质粉砂岩呈强风化状态;泥岩、页岩、炭质页岩容易风化,多呈泥状、土状软弱夹层,相互组成软硬互层。软岩风化深度大,深达百米,硬夹层难于风化,呈中等风化夹层。有的场地地表就见到中风化石英砂岩,但钻穿后数米,甚至上百米见不到中风化地层,造成一栋建筑物的桩长相差很大,甚至找不到稳定的中风化地层。
工程实例 深圳市龙岗区欧景花园三期10、11号楼石炭系下统测水组砂页岩对工程桩的影响
欧景花园三期10、11号楼位于龙岗区中心城,龙岗区人民医院与妇幼保健院之间,建筑物高度为地上17~28层,地下3层的商住楼。场地原始地貌为残丘坡地。地层岩性:①第四系残积粉质黏土,层厚3.05~36.00m,由炭质粉砂岩、页岩风化残积而成,普遍夹强—中风化石英砂岩;②石炭系下统测水组炭质粉砂岩、页岩全风化带,厚度4.00~15.70m,夹较多强—中风化石英砂岩薄层;③强风化炭质粉砂岩、页岩,厚度3.20~36.00m,夹中风化石英砂岩;④中风化炭质粉砂岩,厚度2.30~20.10m,层顶埋深0.00~39.00m;⑤微风化炭质粉砂岩,揭露厚度1.74~13.30m,顶板埋深3.20~40.80m;⑥石炭系下统石磴子组灰岩,层顶埋深14.00~55.00m。场地处于构造小背斜的轴部,背斜轴为北东向。场地属埋藏型岩溶区,其轴部埋藏浅,场地东西两侧(两翼)埋藏深,由轴部向两翼逐渐加深,深达55.00m以下。两翼岩层倾角约75°,且地层挠曲现象明显。灰岩中岩溶发育,其中有13个钻孔见溶洞,洞高0.60~5.40m,大部分为无充填溶洞。
该工程采用冲孔桩基础,以微风化灰岩或微风化炭质粉砂岩作持力层,施工前进行了施工勘察,基本上采用一桩一孔,复杂部位为一桩2~3个超前钻孔。发现同一根桩各超前孔见微风化灰岩顶板埋深一般相差1~3m,多者相差5.0~7.2m;见微风化炭质粉砂岩顶板埋深相差12.6~13.4m。说明同一根桩的微风化灰岩或微风化炭质粉砂岩顶板埋深相差悬殊,起伏变化很大,极难将桩端嵌入稳定完整的微风化基岩中。各桩在终桩时均检验岩样后才下钢筋和浇灌混凝土。达到规范规定的龄期后才进行钻心法抽心检测,检查结果发现桩身混凝土质量完好,但有40多根桩的桩底持力层没有达到设计持力层(微风化灰岩或微风化炭质粉砂岩)要求,甚至部分桩底基岩仍为强风化或全风化炭质粉砂岩。后采用补桩处理,基本上是一根不合格桩补二根桩,增加基础费用200多万元人民币。综上所述,证实在石炭系下统测水组砂页岩分布区不适宜采用端承桩和以微风化砂岩夹层为持力层,宜采用摩擦桩或摩擦端承桩,应尽量采用天然地基基础或复合地基,以避开下伏灰岩强岩溶发育带对基础的影响。
(五)中生代晚期花岗岩中的北西向断裂对工程桩的影响
中生代晚期花岗岩中的北西向断裂一般规模较小,且多被第四系掩盖,地表很难见到露头,但对山间溪谷有较明显的控制作用。断裂走向多为北西30°~50°,大部分倾向北东,个别倾向南西,倾角60°~75°。该组断裂形成于晚中生世以后和喜马拉雅期,几乎切截了北东向和东西向断裂,水平断距一般50~200m,多属张扭性断裂,构造岩为压碎岩、碎裂岩、角砾岩夹薄层糜棱岩,视厚度10~35m,为富水断裂。构造岩风化强烈,上部为土状,中部为砂砾状,下部为碎石状。断裂破碎带部位中、微风化岩埋深比断裂两侧正常基岩埋深大10~35m,对高层建筑工程桩持力层选取造成很大困难,且施工难度大,造价高。
工程实例一 深圳市国通大厦(原名无线大厦)北西向断裂对工程桩的影响
国通大厦位于深圳市福田区滨河大道与新洲二路交汇处的西南侧。设计建筑为四足鼎立的单体塔楼,主塔楼43层(其中地下3层),正方形、边长45m×45m,框架结构,基础砌置深度10m,单位荷重7500kN,属一级建筑物,对差异沉降敏感;副楼9层,矩形,框架结构,基础砌置深度5m,单位荷重180kN。场地地貌为残丘坡地,地面标高7.10~10.10m,下伏基岩为中生代晚期粗粒花岗岩。据详勘资料,主楼微风化花岗岩顶板埋深大部分地段为32.5~46.9m,标高-22.17~-38.3m。主楼的西南角见北西向断裂破碎带,断裂倾向南西,倾角约65°,构造岩为压碎岩,角砾岩夹薄层糜棱岩,厚度11.0~17.3m,铅直厚度24.3~38.2m,构造岩中可见绿泥石化和挤压现象,构造岩自上而下可分为土状、砾状和块状。主楼基础设计为人工挖孔桩,90%桩端以微风化岩作持力层,有效桩长23.0~36.5m,西南角位于断裂破碎带之上,完整基岩埋深81.0m,地下室底板以下埋深为71.0m,无法采用人工挖孔桩。经勘察、设计单位论证,借鉴已建成高层建筑在构造岩中的成桩处理经验,将西南角的桩端置于砾状构造岩之上,桩长40.0~45.0m,砾状构造岩的桩端承载力标准值取3700kPa。主楼西南角可节约桩长25~30 m,节约基础投资数百万元人民币。建筑物早已建成,安全使用近10年,主楼四角沉降量12.0~15.0mm,相差3.0mm,核心筒沉降量13.8~19.7mm,相差5.9mm,绝对沉降量及沉降差均满足规范要求。
工程实例二 深圳市福田区赛格群星广场北西向断裂对工程桩的影响
赛格群星广场位于深圳市华强北商业街北部,华强北路与红荔路交汇处的东南侧,建筑物由一栋40层写字楼及两栋32层商住楼组成,裙楼4层,局部8层,设3层地下室,基础埋深14.5m,建筑结构采用框剪-核心筒结构。建筑结构荷载大且差异大,单柱单桩荷载10000~152500 kN。场地地貌为残丘坡地,地面标高13.1~14.5m,下伏基岩为中生代晚期粗粒花岗岩、微风化基岩顶板埋深一般为27.5~38.8m,标高-14.0~-34.8m。写字楼西侧受北西向断裂影响,微风化基岩顶板埋深50.8~60.5m,标高-36.9~-46.6m,微风化基岩面与一般地段微风化基岩面相差22.9~11.8m,构造岩厚度10.0~14.2m。设计采用人工挖孔桩基础,一般桩端以微风化岩作持力层,写字楼西侧桩端以砾状构造岩带作持力层,取桩端承载力标准值3500kPa,经设计计算可满足单桩承载力及布桩要求,缩短了桩长,节约了基础投资400万元人民币。建筑物已建成使用7年,沉降量20~32mm,建筑物东西端沉降差6mm,绝对沉降量及沉降量差均满足规范要求。
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