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白银银西工业园区地面沉降的原因分析

发表时间：2020/9/23 来源：《基层建设》2020年第17期作者：牛克刚

[导读] 摘要：地面沉降对人们的生活、国家的经济和生态环境造成很大的影响。

        甘肃省有色金属地质勘查局白银矿产勘查院甘肃白银 730900
        摘要：地面沉降对人们的生活、国家的经济和生态环境造成很大的影响。近几年，不断接到银西工业园区企业的委托，调查或处理厂区地面沉降问题。笔者参与多项任务，建筑物表观显现为墙面变形开裂，场地内地面沉降。此种工程质量问题，形成的原因是地基土土体结构失稳，空隙被压缩后体积减小，引起地面沉降，导致上部结构破坏，成为危房，若不及时加固，任凭沉降继续发展，房屋倒塌只是时间问题。不仅有企业的房屋、地面，而且园区内的公用道路、管道设施等同样出现沉降问题。基于此，文章针对白银银西工业园区地面沉降的原因进行了分析，仅供参考。
        关键词：地面沉降；原因分析
        引言
        通过多个问题建筑场地的调查，总结出病害建筑与高度、层数及岩土性质密切相关。其一，病害建筑为地层厂房或辅助用房及室内外地面，而多层建筑基本无病害，如制剂中心的车间及锅炉房、交警队的门房及警犬蓬、钢材厂的库房等都是单层建筑，而像办公楼、车库等多层或重要建筑物均未发生沉降现象。原因是重要建筑物采用了桩基础，而次要建筑均是简单的地基处理。其二，病害建筑物其下地基土为人工素填土，结构松散、空隙大、压缩性高，属不良岩土，工程建设时未进行有效彻底处理。半挖半填的厂区，如某商贸城、汽车城，挖方区地基稳定，房屋完整，而填方区，有明显的不同程度的沉降。根据笔者参与过的危房调查及加固实施，本文就银西工业园区地面沉降的原因做如下分析：
        一、人工改造地貌埋下隐患
        为修建工业建设场地，需具备平整的场地。追朔地质形成，工业园区约15年前筹划建设，原始地貌为黄土、砂岩为主要地层形成的低山丘陵。场地平整时，选择一个合理的开挖基准面，采用机械或爆破瓦解山丘高地，将碎块暴力式的填至低洼处，简单整平后，移交入驻企业作为建设用地。
        这种回填方式，前期无设计，回填过程也不执行施工规范，未进行分层碾压，达不到回填要求。遗留了两个问题，一是不规范的操作造成工程地质条件稳定性恶化，不仅存在回填岩块大小不均（据勘探钻孔揭露，块径大者超过5m），导致后期勘察或桩基施工时将孤石误认为原状砂岩，提供的资料准确度降低。二期回填块体之间，未经分层压实处理，块体之间未形成紧密接触，存在不均一的空隙（俗称虚土），甚者，形成空穴、空洞，整层力学特性表现为高压缩性。二是人工干预改变了地层岩性。原状地层岩性为第四系风积黄土及白垩系砂泥岩互层基岩岩组，经开挖回填后，地基土上部统一变为素填土，岩性的差异改变了岩土工程地质条件，同时造成了新的岩土工程地质问题，填土的湿陷、沉陷问题作为隐患在工程运营期间的某一时点显露，房屋开裂、地面沉降是直接的反映。
        二、地下水是地面沉降的主要诱因
        多年前，白银区处于干旱少雨气候，地下水匮乏，银西片区无地下水赋存或径流。今年内，白银区生态条件显著改善，大气降水、园林绿化、管道渗漏等均可作为地下水的补给源，水量增多，虽未达到赋存水量，但地表转地下及地下径流愈加强烈，检验着银西的建筑物质量，所以，近年来，病害建筑愈加增多，这是地下水的因素，起负面影响，破坏土体结构，降低地基整体稳定性，主要体现为两个方面：
        第一，宏观上表现为机械侵蚀。流水不仅对地表岩土侵蚀冲刷，同样的以地下水径流侵蚀深层岩土体，空隙为地下水提供径流通道，依托有利的空隙通道，地下水无规律、无节制地拓展自己的流通空间，径流过程中，带走细粒物质，致使地下空隙愈发宽大，岩土结构愈加不稳，本就粘结差的填土，自重超过粘聚力时刻，颗粒发生重组，竖向压缩，体积塌缩，引发或加剧地面沉降。
        第二，表现为湿陷侵蚀。与黄土湿陷同理，地下水对回填的黄土的组成矿物蒙脱石、伊利石等进行化学反应，加速并加剧了通道的形成扩展，导致土体破坏失稳，引起地面沉降。

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        三、人类活动是地面沉降的主导因素
        凡事事在人为，从另一个层面说，引起地面沉降的罪魁祸首就是人的干预。人类改变着自然，自然同样以不同的方式回报惩罚着人类。同样的，白银银西工业园的兴建，为白银市人民带来就业、财富，相应地，基础建设破坏了原有地貌、地质结构、生态环境。而银西建设区内地面沉降的发生，究其原因是粗暴的挖山，野蛮的回填，吝啬的投资，侥幸的建设，从源头就开始错误，安全、质量隐患终将伴随建筑物的全部寿命期。
        不规范的造地，改变了原始地貌，将原通水通道进行随意节流，只管当下，不考虑后期沟内积水的排放。改变了岩土结构，将原来沉积的稳定地层，混填形成性质不良的填土，导致地基土整体稳定性大幅下降，带来工程地质问题，留下了建设隐患。
        侥幸的心里作用减少了资金投入费用，酿成不良后果。企业拿到建设批复用地，按程序进行了场地岩土工程勘察，总结勘察结论，多家地勘单位报告中都提出了场地内素填土是该场地的不良岩土，需要认真对待，正确处理。而反馈到企业，为了节省投资，本着能省就省的原则，考虑到地基处理的费用极大，且自己的房屋只是简单的厂房，最终做了简易处理。成本是节省了，但运营过程中，建筑物发出了失稳安全警报。
        据部分厂区岩土工程勘察报告可知，填土是大面积分布，且深度不一，要彻底消除隐患，难度不小，费用高昂。所以，在诸多设计中，地基处理采用强夯或表土的换填等常规处理，而规避了填土的弱点、缺陷发展问题，时间推移，或早或晚，弱点逐渐显现，发生地面沉降、墙面开裂、结构失稳，损失往往很大，不仅是建筑物修复加固的问题，更要停工停产，影响生产收益。
        在现有技术条件下，首先，要从规范、设计合理的填土方案，从源头上控制回填的质量；其次，在挖山造地时，原有水力通道需要截断时，应合理考虑引水措施，确保雨水散流，入渗地下；第三，要定期检修输水、排水管道，尽早发现渗漏点，及时修复，阻止渗漏水源侵蚀岩土体；第四，要重视勘察工作，对场地岩土条件做到精准把控，为后期地基处理提供准确数据；第五，建设方要全局考量，以质量为重，加大地基基础投资费用，增加建筑物运营周期。
        四、地面沉降监测常用方法介绍
        现地面沉降的监测主要有三种方法，即传统测量监测、GPS 监测、合成孔径干涉雷达监测。传统地面沉降测量方法包括密水准测量、基岩标和分层标测量等，只能在比较小的范围内开展工作; GPS 监测采用先进的全球定位系统进行监测，可以对大规模的区域进行实时监测; 合成孔径干涉雷达监测是新兴起的一种卫星遥感技术，选择合理的遥感影像数据也可以敏感地监测出地面沉降的变化
        结束语
        总之，随着人类的需求增大，土地资源愈加紧张，类似于白银银西工业园区这样挖山造地的城市越来越多，怎样既能节省投资，又避免工程质量事故的发生，是今后岩土工程师必须攻克的难题。
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