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第３４卷第２６期 ２ ０ ０ ８年９月 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ Ｖｌ０１．３４ Ｎｏ．２６ Ｓｅｐ．Ｊ２００８ ・１２５・ 文章编号：１００９—６８２５（２００８）２６—０１２５—０３ 城市地裂缝发育的地质背景 汪摘丽李新生 要：通过收集查找城市地裂缝资料，归纳了城市地裂缝共有的三个分布特征，在此基础上，从城市地质环境背景，包 括底部构造活动、中部承压含水层失水压密、上部坚硬盖层三方面，分析了形成城市地裂缝特殊分布特点的原因。 关键词：地裂缝，地质环境，坚硬土层 中图分类号：ＴＵ４１２ 文献标识码：Ａ ０ 引言 面，地裂缝在分布及活动性方面也明显反映出地下水开采、地层 自２０世纪６０年代～７０年代以来，我国许多城市相继出现了 岩性等非构造因素的影响。因此，城市地裂缝的形成和发展受构 诱发因素及介质环境等三方面制约。 地裂缝，地裂缝穿越厂房民居、横切地下洞室、路基，造成市内建 造条件、筑物开裂、道路变形、管道破坏，严重危及城市建设与人民生活， １城市地裂缝形成关系 地面沉降和地裂缝在成因上有一定联系＿２ｊ，在许多城市同时 因此受到地学界、城建部门和广大群众的普遍关注。深入研究地 裂缝形成发展机理，采取切实可行的方法防灾、减灾已成为城市 出现，如西安、大同、邯郸、苏锡常等地，加上两者的叠加，其危害 可持续发展的重要方面。 更大。但是地面沉降只是地裂缝超常活动的诱发因素，由构造活 城市地裂缝的展布特点、力学形态等所反映的基本特征与区 动引起的基底断裂长期蠕动形成的隐伏断层才是地裂缝活动的 内构造及区域构造应力场条件的关系是比较明显的，但另一方 内在因素。资料显示，地面沉降突出而构造活动较弱的城市（如天 健康，实行检查评价工作标准化、规范化的需要，也是衡量企业现 提出预警，以致错过或延误抢险的时机，也是发生安全事故的一 代化管理水平优劣的重要标志。安全专项施工方案的编制应坚 个重要原因。施工监测的有无好坏不仅影响到基坑自身的安全， 基坑开挖中 持“以人为本、安全第一、预防为主”的基本原则，并满足针对性、 更重要的是它还影响到基坑周围环境的安全。因此，可行性、及时性的要求。 的施工监测显得十分重要，必须落实监测方案，主要的监测项目 ２）必须制订有效的应急措施。深基坑支护是一个动态变化 有：支护结构顶部位移观测；基坑外地面变形观测；临近建筑的沉 的过程，施工千变万化，未能充分考虑施工过程中可能出现的突 降观测以及其他变形监测。这样才能有效监控并及时修正设计 发因素，并制订相应的有效应急措施。例如基坑开挖过程中，对 和指导施工。 周边可能施加的动荷载未加考虑，由于地下水处理不当导致深基 ４结语 坑的事故屡见不鲜。地下水位降低了，对基坑支护有利，但对周 深基坑支护工程是高层建筑基础工程施工中的难点和重点， 边环境不利，这种矛盾性使地下水处理有一定难度，处理不当容 是一项风险性工程，它的成败对工程的造价、质量和工期有着重 易引发工程事故。因此，施工单位针对基坑工程的危险源进行分 大的影响。因此，在深基坑支护的设计和施工中必须遵循有关规 析，制订出相应的应急措施，在最短时间内解决施工过程中出现 范和设计要求，加强事故隐患管理工作，重视安全检查等工作，防 的安全问题，使损失降低到最低。科学全面的应急措施对于防止 止和减少安全事故的发生。 和减少安全事故的发生具有重要意义。 参考文献： ３）必须按信息化施工的方法组织施工。深基坑施工的特殊 ［１］张锦屏．基坑工程的特点和若干问题分析［Ｊ］．低温建筑技 性要求必须按信息化施工的方法，深基坑施工的特点是结构与岩 术，２００３（３）：６４—６５． 、，土共同作用，结构的计算则是确定的，岩土本身性状的不确定性 和结构与岩土界面关系的不确定性构成深基坑施工的复杂性和 实践性很强，工程类比法的施工方法在深基坑施工中得到广泛应 ［２］唐业清．基坑工程事故分析与处理［Ｍ］．北京：中国建筑工 业出版社．１９９９． 用。深基坑设计的合理性，施工组织设计或施工方案的合理性不 仅在方案阶段要进行反复的比较，而且必须在施工中根据监测资 ［３］周德群．系￣Ｌ．ｘ－程概论［Ｍ］．北京：科学出版社，２００５． ［４］ 吕永波．系统工程［Ｍ］．北京：北方交通大学出版社，２００３． ［５］王志新，卜晓翠．深基坑支护的设计与施工［Ｊ］．山西建筑， ２００７，３３（９）：１１２—１１３． 料，及时反馈给监理、设计、施工，及时修正设计和指导施工。一 些深基坑支护工程发生坍塌，缺少施工监测或监测单位没有及时 Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｄｅｅｐ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ＤＩＡＯＧｕｉ－ｈｕａｎ ＧＵＯＹｕａｎ．ｈｏｎｇ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｒｏｕｇｈ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｄｅｅｐ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ｓｕｐｐｏＫｉｎｇ ｅｎｇｉ‘ｅｅｒｉｎｎｇ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ，ｃｙｂｅｒｎｅｔｉｃｓ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｓｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｓｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｄｅｅｐ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｗｅｒｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ，ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｄ ａｎｄ ｒｅｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ａｃｃｉｅｄｅｎｔｓ ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｄｅｅｐ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ，ｓａｆｅｔｙ ｃｏｎｔｒｏｌ，ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ 收稿日期：２００８—０４—１１ 作者简介：汪丽（１９７８一），女，助教，西安航空技术高等专科学校，陕西西安７１００７７ ７１００５４ 李新生（１９６３ ），男，副教授，长安大学地质工程与测绘工程学院，陕西西安维普资讯 http://www.cqvip.com ・ １２６ ・ ． ． 第３２ ０ ４卷藿２Ｏ ８ ９年６智 月 山 西 建 筑津、上海等）没有地裂缝，地面沉降和构造活动都很强烈的城市 厚度的不均匀会导致地面的差异沉降，从而在沉降差异最大的地 （如西安、大同、邯郸、苏锡常等）地裂缝出露明显且较典型，这几 方形成拉张应力的高度集中。座城市地裂缝分布与地表浅部土层有关，土层坚硬的地方裂缝明 显，土层松软或含砂层厚度大的地方很少有裂缝出现，这或许也 ３）上部坚硬盖层是城市地裂缝活动的介质环境。 在基底构造产生明显活动以及地面沉降叠加超常活动的情 是太原市构造活动强烈且地面沉降严重但是市区内却很少有地 况下，上覆松散土层是基底应力、应变传递的介质，在构造应力、应变通过上覆土层向地表传递的过程中，土层的性质直接影响着 裂缝出现的原因之一。 ２城市地裂缝分布特点 １）地裂缝规模一般都比较大，数量较多且沿一定优势方向近 平行排列，地裂缝表现出有规律的力学特征。 应力、应变的传：￣－ｈ－式和扩散程度。土层愈松软愈有利于应变能 的释放，愈不容易使土层产生破裂变形。尽管应力释放程度及破 裂的极限变形与受力形式有关，但土本身的物理力学性质是最重 要的影响因素，对于松散的砂土和流塑状的黏土，即便使其产生 相当大的变形，也很难形成开裂。对于坚硬～硬塑黏土，其表现 ２）地裂缝都出露在地面沉降区内，地面沉降槽对裂缝出露部 位起控制作用，沉降槽的陡降带上裂缝较发育，是地裂缝出露的 ３城市地裂缝分布特点所对应的地质背景 的弹性特征和脆性破裂特征利于基底构造应力和差异沉降形成 最佳部位。 的拉张应力的积聚并导致破裂，这是地裂缝在坚硬土层较发育的 ３）地裂缝基本上都出露在市区浅部土层属于坚硬～硬塑状 重要原因，也构成了裂缝形成后保持长期开启状态的介质环境。 态的地方，而土层条件属于可塑～软塑及砂层或粉土层分布较厚 对于有特殊土分布的城市，比如黄土，除了具有高强度、低形 的地方则少有裂缝出现。 变以及具有一定节理构造，容易在一定的应力作用下形成破裂变 形外，黄土还具有中等～强湿陷性，且通常表现为自重湿陷性的 １）底部构造活动是城市地裂缝活动的内因，决定了裂缝在市 特点，因此浸水后形成较强的湿陷变形。在地表水（雨水、农田灌 区内有规律的延伸和展布以及力学性质。 溉、地下管道渗漏水）作用下，黄土层在地裂缝带两侧产生明显的 城市出现的大面积地裂缝现象表现出与区域构造方向以及 差异变形，成为诱发已有构造破裂面或隐伏地裂缝在地表显现和 区域构造应力场的力学性质、分布方向有很好的一致性。在大范 激化地裂缝活动的重要因素。 围内表现出有统一的受力方向，说明它们是一种大范围的构造活 影响城市地裂缝发育的因素有很多，构造活动、抽汲地下水 动或断裂的蠕动引起的地表蠕裂现象，是一种特殊的反映断裂蠕 以及地层条件只是其中三个比较重要的因素，其他因素比如地貌 动的构造形成，是地壳块体和断裂带蠕动导致在地壳中发生的一 条件、降雨、建筑物荷载、动荷载等都会在不同程度影响城市地裂 系列微型破裂构造。 缝的活动及发育。尽管城市地裂缝有着很多共性，但每个城市所 如大同地裂缝就是与区域活断层蠕动密切相关的一系列次 处的特殊地质背景环境使它们都有别具一格的特色。西安地裂 级断层蠕动的结果。在大同市区１００ ｋｒｎ２范围内勘探出ｌ４条 缝以其平面分布范围之广，活动强度之大，致灾程度之重，在国内 ＮＥ向断层，明显受区域性的口泉断裂的控制。研究表明，大同市 区这十几条断裂构造十分发育，活动性较强。其中口泉断层为主 外都令人瞩目，因此是地裂缝城市的典型代表。 控断裂，它对其他断层的发生、发展及现今活动，乃至大同盆地的 构造演化都具有决定性的作用；西安市位于渭河断陷盆地中部之 ４结语 从城市地裂缝形成的三大影响因素可以知道，形成地裂缝的 次级断陷一西安断陷的东南隅，与临蓝断阶为邻。西安断陷自新 内在影响因素的构造活动是人为无法控制的，目前只能通过监测 从而对地裂缝可能 生代以来呈现持续掀斜活动，构造活动显著，为临潼～长安断裂、 和预测手段及时向社会发布其动态灾害信息，渭河断裂和秦岭山前断裂所围限，这三条新生代继承性活动断裂 造成的危害提前进行预防和制订相关对策；而诱发地裂缝显著活 控制着西安地区的断裂活动，具有上陡下缓的铲式断裂特征，上 动的过量抽汲地下承压水是可以得到控制的，如西安市自２０世 地下水开采量大幅减少， 盘常发育有次级的同向或反向断裂，伸展构造的序次特征表现十 纪９０年代中期黑河引水工程竣工以来，从而降低了因地面不 分突出。西安地裂缝就发育在临潼一长安断裂的上盘，且延伸方 承压水头趋于稳定，个别地段还出现回升，向与其保持一致，均为ＮＥＥ向。 ２）中部第四系冲洪积物含水层失水压密是城市地裂缝活动 的诱发因素。 均匀沉降引发的地裂缝灾害。 作为自然影响因素之一的地表坚硬盖层是地裂缝活动的介 质环境，能不能也通过人为处理使裂缝活动减弱，从而降低地裂 引起城市地面沉降的原因有很多，区域地壳构造沉降、活断 缝对城市建设的危害。通过前面的分析可知，坚硬～中硬土层在 层运动、地表土层自然压实、过量开采地下水、石油、天然气、高大 动荷载作用或外部诱发因素作用下易发生开裂变形，而中细砂、亚砂土等中软土层的土质条件，通常会缓解地裂缝的发育 建筑物的重荷载都会使地面发生沉降变形，但是超采地下水造成 粉土、的承压水位大幅度下降，由此而造成的抽水沉降在整个地面沉降 规模及活动性。这给我们的启示是粘结力小的松散堆积物可以 总量中占有很大的比重。 吸收和调整基底不连续的错动变形，也就是上覆一定厚度的松散 程实际是孔隙水压力消散的过程。一般情况下，土体所能承受的 过量抽汲地下承压水导致地下水头下降，地下水头下降的过 砂砾料可以使其下部的错动转变为缓变形并减小变形量，这一特 点可以运用于工程建设当中以减轻和降低地裂缝危害。 总应力是不变的，孔隙水压力降低的部分将直接转化为有效应 参考文献：Ｊ］．中国地质灾 力，随着有效应力的增加，土的孔隙体积不断降低而使土体产生压 ［１］武强．我国城市地裂缝灾害问题与对策［缩变形，这个过程可概括为：地下７ｋ，ｆ２下降一孔隙水压力降低一有 ，害与防治学报，２００２，１３（２）：４５—４６． 效应力增加一土体压缩变形。 由于土层工程性质的差异或者基岩表面形态差别较大，压缩 ［２］王景明．地裂缝及其灾害的理论与应用［Ｍ］．西安：陕西科 学技术出版社，２０００． 刘聪．苏锡常地裂缝［Ｍ］．武汉：中国地质大学出版社，２００４． 土层的厚度会有明显不同，在土层产生明显压密变形的情况下， ［３］维普资讯 http://www.cqvip.com
第３４卷第２６期 ２ ０ ０ ８年９月 山 西 建．筑 Ｖｎ１．３４ Ｎｏ．２６ ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥ（ ＵＲＥ Ｓｅｐ．２００８ ・１２７・ 文章编号：１００９—６８２５（２００８）２６—０１２７—０２ 钻孔灌注桩的施工工艺及事故预防措施 陈建平朱洪威 摘要：介绍了钻孔灌注桩施工的准备及施工工艺，并结合工程实践经验，对施工中可能出现的主要事故与问题进行了 分析，提出了相关预防解决措施，指出钻孔灌注桩质量控制是建筑Ｘ－程质量控制的重中之重。 关键词：钻孔灌注桩，施Ｘ－－艺，预防措施 Ｘ中图分类号：ＴＵ７５３．３ 文献标识码：Ａ 一应采取减压钻进，孔底承受的 近年来，随着建设工程的发展，作为建筑物基础普遍采用的 选择合适的钻锥。在钻孔过程中，种形式——钻孔灌注桩，在工程建设中得到了广泛的应用。钻 钻压不超过钻杆、钻锥和压块重量之和的６０％，以避免和减少斜 孔灌注桩具有低噪声、小振动、无挤土，对周围环境及邻近建筑物 孔、弯孔和扩孔现象。钻进速度要随地层变化而相应控制且适当 但注意钻孔的连续性。一般情况下要做到由硬地 影响小，能穿越各种复杂地层和形成较大的单桩承载力，适应各 调整钻机转速，种地质条件和不同规模建筑物等优点。 层进软地层，要适当加快，反之则减速，泥浆起固壁、携砂、冷却和 润滑作用。其中以固壁最为重要，泥浆太稀容易造成塌孔，太稠 影响钻进速度。 １ 施工准备 １）场地平整。施工前，施工场地按不同情况进行处理。对于 处在水中的钻孔桩基础都必须搭设施工平台，场地为普通场地 ２．２清孔 宜采用正循环法清孔，当钻至设计孔深后，钻机可适当空钻， 时，清除杂物后夯压密实即可。 泥浆继续循环作业，并适当加浆、排浆，达到泥 ２）泥浆的制作。制浆前，先把黏土尽量打碎，使其在搅拌中 以清理孔底沉渣，容易成浆，缩短成浆时间，提高泥浆质量。制浆时，可将打碎的黏 浆指标要求后检验桩位、孔深及倾斜度，指标均达到设计要求后 粘度、砂率，指标合格后 土直接投入护筒内，使用冲击锥冲击制浆，待黏土已冲搅成泥浆 方可提出钻机，并检验孔径及泥浆比重、反之进行二次清孔。严禁用加深孔底深度 时，即可进行钻孔。多余的泥浆用管子导入钻￣Ｌ＃Ｉ－泥浆池储存， 方可下导管及钢筋笼，的方法代替清孔，避免降低桩尖处土的极限承载力和因泥浆相对 以便随时补充孔内泥浆。 ３）钻机就位。埋设好护筒后，即可进行钻机就位，目前使用 密度过大而造成夹泥或断桩。较多的钻机为卷扬机牵引式冲击钻和冲抓钻。就位时，只要使钻 ２．３安放钢筋笼 １）材料及制作：所有钢筋应具备出厂合格证书及质检证书， 锥中心对准测量放样时所测设的桩中心位即可，其对中误差不得 大于５ ｃｎ２。 并进行现场取样，做原材及焊接试验，试验其物理性能。钢筋应 加工调直，箍筋在钢筋加工场地加工并焊接成合格的产品，且符 合规范要求。制作钢筋笼时，配制的钢筋级别、直径、根数和间距 均符合设计要求。 ２施工工艺 施工工艺流程为：测定桩位一埋设钢护筒（包括挖泥浆沟槽）一 复测桩位一安装钻机就位（包括接通电源）一钻孔（包括供给泥浆 护壁）一冲孔（第一次清孔）吊接钢筋笼一下放导管一第二次清孔一 水下导管法灌注混凝土一清洗机具一移至新桩位。其施工要点 如下。 ２．１ 钻孔 ２）吊装：为了使钢筋笼在起吊时不产生变形，应注意钢筋笼 和钢筋吊点加固，安放笼时要注意保护孔壁，钢筋笼下放要缓慢， 以防止触及孔壁造成孔壁塌落等。 ２．４混凝土的浇筑 １）为了防止孔壁或者流砂淤入孔内，每孔钻完后，应迅速进行 首先应根据孔位所在的地质情况、选用的钻机型号和性能 ［４］ 刘玉海．大同机车工厂及邻区地裂缝研究［Ｍ］．西安：陕西 科学技术出版社，１９９１． ［５］ 董东林．地层条件与地裂缝之间的关系研究——以山西省 ８７—８８． ［６］ 丁先立，季同月．西安地铁裂缝处理［Ｊ］．山西建筑，２００７，３３ （１３）：３３６—３３７． 临汾市区为例［Ｊ］．中国地质 灾害与防治学报，１９９８，９（３）： Ｔｈｅ ｇｅｏｌｏｇｙ ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｃｉｔｙ’Ｓ ｇｒｏｕｎｄ ｆｒａｃｔｕｒｅ ＷＡＮＧＬｉ ＬＩＸｉｎ－ｓｈｅｎｇ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ ｔｈｒｅｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ Ｏｆ ｃｉｔｙ’Ｓ ｇｒｏｕｎｄ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｂｙ ｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｏｎ ｔｈｉｓ ｂａｓｉｓ．ｔｈｅ ｃａｕｓｅ ｏｆ ｓｐｅｃｉａｌ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ａｎａｌｙｚｅｄ ｆｒｏｍ ａｓｐｅｃｔ ｏｆ ｕｒｂａｎ ｇｅｏｌｏａｃａｌ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ，ｇｅｏｔｅｃｔｏｎｉｃ ｍｏｖｅｍｅｎｔ ａｔ ｂｏｔｔｏｍ， ｏｍｐａｃｔｉｃｏｎ ｂｙ ｌｏｓｉｇ ｗａｔｅｒ ｃｏｎｔｅｎｔ ａｔｎ ｍｉｄｄｌｅ ｐａｒｔ ａｎｄ ｈａｒｄ ｓｏｉｌ ｌａｙｅｒ ａｔ ｔｏｐ ｐａｒｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｇｒｏｕｎｄ ｆｒａｃｔｕｒｅ，ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｈａｒｄ ｓｏｉｌ ｌａｙｅｒ 、 收稿日期：２００８—０４—１４ 作者简介：陈建平（１９６４一），男，工程师，江西有色地质勘测二队，江西赣州３４１０００ 朱洪威（１９７８一），男，讲师，江西理工大学，江西赣州３４１０００
