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段家湾村房屋灾害产生的原因及防治措施

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2021-11-15 14:22:09    来源:    作者:xuekanba

摘要:本文对段家湾村房屋灾害的现状进行了详实的调查,对灾害产生的原因从内因和外因两方面进行了较为详尽的分析,并针对灾害程度的不一提出了不同的处理措施的优缺点、适用条件和建议。

关键词:灾害、时空特点、致灾因素、防治方案

1.工程概况

段家湾村位于宝鸡市冯家山水库库尾,千河右岸。位于千河二级阶地后缘和三级阶地前缘,场地建筑物主要为1层民用建筑,属丙类建筑。部分民房近年来不同程度的出现了地面不均匀沉陷,房屋拉裂现象,对居民的人身财产安全造成很大的影响。

2.区域构造稳定性及地震基本烈度

工程区位于祁吕贺“山”字型构造体系与陇西构造体系的复合部位,基底构造形迹复杂,断裂较为发育,对本区有影响的区域活动断裂有:新集川—哑柏断裂(F1)、八渡—虢镇—眉县—户县深断裂带(F2)、桃园—龟川断裂(F3)、宝鸡—武功—咸阳—渭南断裂带(F4)、渭河盆地南缘秦岭山前断裂带(F5)等5条。

工程区50km范围内有记载的最大地震为公元前780年岐山6~7级地震。100km范围内有史记载最大地震为1544年眉县发生的5.5级地震。

根据1:400万《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001) 分析,工程区地震动峰值加速度为0.15g,地震动反应谱特征周期为0.40s,相应的地震基本烈度为Ⅶ度。工程区地处黄土塬区前缘地带,基底断裂构造位于以南,构造单元属基本稳定的地块上。

3 场地工程地质条件

3.1地质概况

场地位于千河右岸,属千河二级阶地及三级阶地前缘,河谷两岸分布有不对称一~三级基座阶地阶地堆积二元结构明显:上部为黄土、黄土状壤土,下部为砂砾石。

工程区出露的地层主要为:第四系松散堆积物:黄土、砂砾石和第三系泥岩及寒武系灰岩。

地下水类型为第四系孔隙潜水基岩裂隙潜水两种。

3.2地基土的湿陷性评价

场地湿陷性土层湿陷深度为7~12m。二级阶地堆积的Q3黄土属自重湿陷性土层,场地的湿陷类型属非自重湿陷性场地,湿陷等级Ⅱ级(中等)。

三级阶地堆积的Q2黄土状壤土属湿陷性土层,场地的湿陷类型属自重湿陷性场地,地基湿陷等级Ⅱ级(中等)。

3.3环境水及土的腐蚀性评价

段家湾村居民住宅区地下水位埋深8.60~16.45m,相应地下水位高程708.02~708.67m,地下水及河水对混凝土和钢筋混凝土结构中的钢筋腐蚀等级均为微腐蚀性;场地地基土对混凝土结构及钢筋混凝土结构中的钢筋均具微腐蚀性。

4 工程区地质灾害分析及评价

4.1居民区房屋拉裂现状调查和分区

地质调查共调查了96户,有55户村民住房和宅基地不同程度的出现沉陷和拉裂。根据房屋裂缝的分布数量、裂缝宽度、深度、延伸长度及房屋的拉裂程度等,将村民住宅区灾害分为重、中、轻三个区。

Ⅰ区为重灾区,位于段家湾村二组和村委会所在地,距库岸坡缘50~100m,发现有四条拉张裂缝,裂缝的一般宽度1.0~3.0cm,最大宽度10.0cm,裂缝深度一般1.2~1.6m,最大2.5m,裂缝延伸长度110~200m;

Ⅱ区为灾害中等区,灾害点位于段家湾一组所在地,距库岸坡缘120~130m,发现拉张裂缝三条,裂缝的一般宽度1.0~2.0cm,最大宽度7.0cm,裂缝深度一般1.0~1.2m,最大1.8m,裂缝延伸长度130~150m;

Ⅲ区为灾害轻微区,灾害点位于段家湾三组所在地,距库岸坡缘130m左右,发现裂缝两条,裂缝一般宽度0.2~0.5cm,最大宽度1.0cm,裂缝深度一般0.6~1.0m,最大1.3m,裂缝延伸长度90~110m。

各灾害点拉张裂缝总的特点基本平行水库岸边,走向WNN,裂缝上宽下窄,裂面起伏不平,呈张性性质。裂缝的规模与距水边线的距离相关,距水边线最近的Ⅰ区裂缝深度大,而距离较远的Ⅲ区裂缝最小。

4.2居民住宅区地面和房屋裂缝分布的时空特点

(1)居民住宅区的地面拉裂,房屋损坏多出现在宅基地为半挖半填的三级阶地前缘斜坡和二级阶地后部地段。地面裂缝的延伸基本平行库岸走向。

(2)距库岸坡缘较近(水平距离<100m)地段的居民住宅区地面拉裂,民房损坏相对严重,库岸(二级阶地前缘)边坡平缓段,居民住宅区的地面裂缝宽度、长度相对较小。

(3)居民住宅区的地面拉裂,民房损坏现象有86%发生在每年汛期(7~10月),库水位降低较大(6~10m)的2012年特别明显。

(4)局部居民房屋地基持力层大部分为砂砾石,部分为人工填土,勘察时砂砾石层潮湿,房屋地基裂缝位置与地基土层结构变化位置基本一致。

(5)雨水排泄不畅,滞留集中地段的地面有裂缝发生。

4.3致灾因素分析

段家湾居民住宅区的地面拉裂,房屋损坏和库岸变形的原因较多,根据地质调查和勘探试验资料综合分析,致灾因素可分为内因和外因。主要因素分析如下;

内因:一是民房地基持力层Q3黄土和Q4素填土属自重湿陷性土层,Q2黄土状壤土具湿陷性,湿陷起始压力(Psh≤80kPa)小于民房基础的实际荷载;二是民房基础一般为条形基础,埋深小于1.0m,民房修建时对地基持力层只进行了简单的表面锤夯,地基土层的湿陷没有进行处理,个别房屋地基持力层岩相变化大不均匀(大部分为砂砾石,局部为黄土),房屋为砖混结构,没有采取结构措施。三是库岸边坡主要由二级阶地堆积的黄土和砂砾石层组成,局部坡面倾角≥40°,部分房屋距离水库岸边较近(水平距离≤100m),该位置易产生变形。

外因:一是工程区连续降雨,地表水局部排泄不畅,房屋地基持力层局部饱水,产生湿陷,导致民房地基土层不均匀沉陷变形、拉裂;二是居民区距库水边缘较近,其地下水水位变幅受库水影响较大,由于水库水位的经常升降,在动水压力的作用下,地表土层出现蠕变、拉裂,加剧地表湿陷裂缝发育,地表裂缝基本平行水库岸边走向,与地下水流向近于垂直的规律性分布。三是库岸边坡具二元结构,上部黄土,下部砂砾石层,局部库岸较陡段,受库水位升降变幅较大的影响,近岸边斜坡段水力比降增大,岸边坡面水位变幅范围段首先发生渗透变形,库岸坡缘出现拉裂,在库水侧蚀作用下出现滑塌再造。

5 地质灾害防治方案分析及建议

5.1 房屋地基处理方案分析

(1)挤密法

灰土挤密桩法可以处理基础以下地下水位以上5.0~15.0m厚的湿陷性土,地基黄土(Q3)及黄土状壤土(Q2)的天然含水量(ω=21.5~22.7%)小于24%,饱和度Sr=61.1~61.2%,位于地下水位以上,适宜采用灰土挤密法进行地基处理,但施工条件有限。应进行专门的灰土挤密桩施工设计和试桩。

(2)换垫方案

建筑场地的湿陷类型按自重湿陷性场地,地基湿陷等级Ⅱ级,按《湿陷性黄土地区建筑规范》GBJ50025-2004第6.1.1及第6.1.5的有关规定,在自重湿陷性黄土场地,处理厚度不应小于2.50m,建议建筑物地基采用整片换垫处理。初步估算换垫处理厚度2.5m时,处理后剩余湿陷量为34.5~477.1mm,大于规范要求;换垫处理厚度6.2m时,处理后剩余湿陷量小于200mm,满足规范要求。换垫土有素土、灰土、砂石可供比选。建议地基处理后换垫土层的承载力应通过检测确定。

(3)单液硅化法或碱液加固法

根据场地的工程地质条件,建议段家湾村民房地基的补强加固处理采用单液硅化法或碱液加固法,当采用碱液加固法时应通过现场试验确定其可行性,由于采用液体溶液,对处理既有建筑物有一定的局限性。

5.2 工程区地质灾害防治方案建议

根据段家湾居民区致灾因素,建议地质灾害防治分区治理,对Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区地表裂缝采用开挖回填处理,对拉裂轻微的民房采用灰土桩加固墙基方案,墙基两侧灰土桩的桩间距0.6~1.0m,处理厚度应≥3.0m,并对房前屋后地表采用严格防水措施;对Ⅰ区、Ⅱ区拉裂严重的民房应根据实际情况采用局部或全部拆除重建,新建民房的地基处理应采用整片换填垫层,垫层厚度应≥2.5m,并对房前屋后地表采取严格防水措施;对Ⅰ区距居民区水平距离≤60m库岸陡坡段边坡采用挡墙加固或护坡措施,防止库岸再造进一步发展,影响居民区安全。

参考文献

[1]《岩土工程勘察规范(2009年版)》(GB50021-2001).

[2]《段家湾村房屋灾害防治工程地质勘察报告》,韩南石,2015.03.