常见工程地质问题及工程危害程度评述

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、砂泥岩互层软弱地层的塌陷、滑坡及其对工程桩的影响、晚中生代花岗岩中北西向断层对工程桩的影响、北东向断层对工程的影响。

二、对工程危害程度的评价

(一)软土地基不均匀沉降对工程的影响

浅海或海陆淤泥、粉质粘土、泥炭、泥炭土等。广泛分布于深圳湾沿岸、珠江口东岸沙井-妈湾、盐田港区、八广西岸，一般厚度5 ~ 10m，局部10 ~ 16m，最大厚度22 m，加上填海。软土具有高含水量、高压缩性、低强度、透水性差、流变性和不均匀性的特点。其工程特性远不能满足建筑物和地面使用的变形和承载力要求，必须进行加固。近十年来，深圳进行了大规模的填海造地，如皇岗口岸、福田保税区、深港西部通道口岸、后海填海、滨海大道及其北部填海、前湾填海、铜鼓航道填海、深圳国际机场、盐田港填海、八广化工基地等。填海总面积已经或将要超过60km2，需要对厚度为5 ~ 22m的淤泥或淤泥质土进行加固，否则地基会沉降或不沉降。目前常用的填海造地方法是抛石或爆破形成海堤或堤防，然后抽海水、干淤、铺砂垫层、插塑料排水板、堆载预压或强夯加固。

工程实例-福田保税区赛一发(超大型)厂区软土地基不均匀沉降对工程的影响

厂区位于福田保税区西部，地貌单元为海洋平原，软土厚度为10 ~ 15m。保税区大规模软基处理时，厂区软基未采用插塑料排水板、预压或强夯加固，直接进行桩基和上部结构施工。大楼建成后，室内外地面发生不均匀沉降，导致室内隔墙变形开裂严重，设备倾斜下沉，室外道路下沉严重，管线变形断裂，无法按期交付使用。通过国内外岩土专家的分析，认为地基不均匀沉降是由于桩间软土加固不足造成的。

工程实例2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，地貌单元为海相平原，软土厚度5 ~ 10m。设计建筑地基采用搅拌桩处理，设计桩长14m。上部建筑基础采用桩基础，中下部残积土或强风化岩石作为持力层。大楼建成后，使用初期，礼堂、部分教室、走廊地面出现不均匀下沉、倾斜、开裂，无法按期使用。经检测，部分搅拌桩未穿过淤泥层，桩底残留淤泥为1 ~ 3m，因淤泥沉降变形造成部分地面沉降。

(2)岩溶和岩溶地面塌陷对工程的影响

深圳市龙岗区横岗、龙岗、坪地、坪山、坑梓、葵涌等地被下石炭统石仙子组灰岩、白云质灰岩、大理岩广泛分布，多为厚层状，质纯。分布面积超过100km2。覆盖型岩溶分布在横岗-龙岗-坪地河谷平原、碧岭-屏山-坑梓河谷平原和葵涌盆地。覆盖层厚度一般为10 ~ 25m，局部为5 ~ 10m。覆盖层上部为第四系冲洪积粉质粘土，厚度8 ~ 20m，下部为含砾砂。隐伏岩溶分布于上述河谷平原两侧及葵涌盆地周围，埋藏于下石炭统分水组砂页岩下部，多呈假整合接触。即石硖子组海相灰岩形成后，地壳抬升，灰岩出露地表，受地表水侵蚀溶解，形成岩溶沟、岩溶槽、石芽、石笋、石柱等岩溶地貌，在槽内堆积坡积物。地壳缓慢下降形成浅海，接受浅海相砂、泥的沉积，形成水建组砂岩、页岩、炭质页岩、泥岩互层。埋深一般大于30 m，根据大量工程场地岩土工程勘察资料，钻孔中溶洞出现率为40% ~ 80%，溶洞高度一般为0.5~3.0m，部分溶洞大于20m，可分为3 ~ 5层。上部溶洞多为开阔型，多为含砾石的冲积或洪积粉质粘土完全充填，可能属于岩溶沟或槽的堆积。下部溶洞较小，多为封闭半充填，深部溶洞未充填。沿断裂带溶洞较为发育，溶洞和溶隙富含岩溶裂隙水，一般连通良好，与地表水关系密切。根据智联家和龙跃大峡场地群孔抽水试验，水位下降1.58 ~ 11.90 m时，单井涌水量为173.15 ~ 4968.00 m3/d，渗透系数为28.3 ~ 83.1 m

地面塌陷是由于地下岩溶和土层中的土洞不断发育，强岩溶发育区抽取地下水造成的。自1990以来，该地区多次发生地面塌陷灾害。如1990年冬季，坑梓镇神山公路两侧约10km范围内发生10次以上大小不一的突发性地面塌陷；人民大道塌陷约10m2，深度5m，造成一辆行驶中的汽车坠入坑中。田心村一栋在建四层居民楼中柱突然坍塌，坑面积30㎡，深4米1992年3月4日晚，龙岗镇吴屋村一栋刚封顶不到一个月的三层楼房墙角墙基突然坍塌，坑直径3米1994年6月4日，龙岗镇升平村一栋宿舍楼突然坍塌，造成数十人死亡

上述岩溶发育强烈的地区为建设用地适宜性差的地区，判定为不适宜建设高层和超高层建筑。如果要建高层建筑，地基处理难度大，处理费用相当高。

工程实例-岩溶塌陷对龙岗中心城智联佳大厦工程的影响

智联家公馆最初设计为地上27层，地下2层。采用挖孔桩基础。先挖了两个地下室基坑，然后进行挖孔桩施工。基坑挖至冲积砾石砂层时，涌水量不大，可用明沟、集水井和普通水泵排除。当挖孔桩到达石灰岩顶板时，水涌出，水头高约4 m，一般涌水量5 ~ 20m3/h，最大为50m3/h，整个基坑总涌水量3000 m 3/d以上，基坑很快被淹，深度约4m。采用封闭降水井方案后，在基坑周边布置了18大口径降水井和19观测井，先进行了试验性抽水试验。最高水位下降7.5m，观测井水位下降1.58 ~ 4.96m，平均3.72m，涌水量4968.0 m3/d，降落漏斗半径约40m。然后选择5口降水井，同时抽21口观测井。水位下降5.9 ~ 11.9m，平均8.28m，观测井水位下降1.71 ~ 7.58m，平均5.95m，总涌水量65438。几天后，基坑底部及降水井周围发生5次地面塌陷，面积0.84 ~ 14.8m2，体积0.72~36.0m3，为降低地下水位，满足挖孔桩施工要求，降水持续近一个月，日排水量保持在11000m 3/d左右，后来造成南800m西瓜铺村道路 直径约15m，深度超过3m，周围房屋出现不同程度的开裂和倾斜。 在村民对龙岗区政府的强烈要求下，区建设局责令智联佳大厦停止降水。对此，声明智联佳大厦人工挖孔桩失败，造成直接经济损失400余万元，间接经济损失难以估算，工期延误1年以上。此后，龙岗区政府再也没有批准过龙岗中心区(岩溶发育强烈地区)20层以上的建筑。

工程实例2:地面塌陷对深圳东部供水地下干线横岗西坑段工程的影响

深圳市东部供水管网干线工程用于解决深圳市整体缺水问题，是深圳市城市供水系统的重要组成部分。取水点位于惠州市东部水口镇，东江流经惠阳县马鞍、胡勇、秋长，到达龙岗区坑梓，通向松子坑水库。干线起于松子坑水库11号坝下部，止于南山区西丽水库和宝安区铁岗水库。输水建筑物主要为隧洞，全线采用重力流输水方式。1号隧道从碧岭谷南缘塘坑村附近进入，在深圳水库沙湾大王桥北侧出口，全长17958m..隧道断面净宽4.2m，净高5.3m，隧道穿越横岗镇西坑村北侧，地面标高82.0m，设计隧道底标高40.2m，埋深42.0m..隧道顶部地层自上而下为第四系全新统冲积砾石层，厚度1.3 ~ 11.2m；上更新统冲洪积砾质粉质粘土，厚度2.9 ~ 23.8米；下石炭统分水组绢云母片岩和泥质粉砂岩风化残积土；下石炭统石莲子组为大理岩夹灰岩或大理岩，西坑段隧道位于灰岩中。1号隧道由东向西掘进至西坑村东北F38断裂带时(2000年5月3日)，隧道内突然涌水，涌水量约200 m 3/h，由于大量地下水排出地表，西坑老屋村井水位急剧下降或干涸，地面大面积下沉开裂，居民楼墙体斜裂。一栋居民楼突然倒塌，地面塌陷。坑的直径超过4米，深度不明。总变形面积约7.3×104m2，地面普遍下沉2 ~ 5 cm。坍塌发生在晚上，一声巨响震动了方圆几平方公里的新旧房屋。当地居民以为是地震。村、镇领导立即将老屋村村民疏散到高开区，突水事件震惊了省市政府部门和各大报纸小报。市领导责令市水务局邀请深圳的地质专家，共同探讨突水原因和处理方法。邀请深圳勘察研究院对西坑盆地隧道段及老屋村影响区进行了详细勘察，布置了46个钻孔，进行了两组群孔抽水试验。隧道断面钻孔结合跨孔CT进行探测。聘请深圳地质建设工程公司进行地表地质填图和地表地球物理勘探。总勘察费用80多万，隧道停工半年多。后来采用径向全断面小导管超前注浆加固的堵水方法，一步步开挖成功。直接经济损失近千万元，工期延误近一年。

(3)软弱地层坍塌、滑坡对工程的影响

下石炭统分水组有泥质粉砂岩、应时砂岩、泥岩、页岩、碳质页岩互层，广泛分布于深圳市龙岗区横岗、平湖、龙岗、坪地、坪山、坑梓、葵涌镇。地貌单元一般为低山丘陵或残丘河谷。当道路建设开发用地的路堑边坡大于30°时，极易发生崩塌或滑坡，多为顺层(层理或断面)。支护和治理难度很大，工程造价高，且难以根治，在台风暴雨季节易复发。

工程实例:深圳市龙岗区坑梓街北通道市政工程主干道及匝道路堑边坡分为东西两坡，坡长180m，坡高12 ~ 42m，分为3 ~ 5级，每级高约8m，坡角45° ~ 60°。除坡顶薄坡残积层外，为强-中等风化泥质粉砂岩、泥岩、页岩、炭质页岩。在道路建设中，已采用圬工格构梁和植草进行支护。投入使用前发生过多次崩塌滑坡(图2-2-17至图2-2-20)。崩塌滑坡长15 ~ 24m，高10 ~ 15~24m，厚2 ~ 3m，总体积300~500m3。它们大多沿层理或断裂面滑动或坍塌。

图2-2-17北通道匝道区东侧边坡坍塌

图2-2-18北通道匝道区域西侧边坡坍塌

图2-2-19北通道匝道区沿节理面东侧边坡崩塌

图2-2-20北通道主干道地堑北段炭质岩崩塌

(4)下石炭统水平组砂泥岩对工程桩的影响。

深圳市龙岗区下石炭统分水组中的应时砂岩、泥质粉砂岩、泥岩、页岩和碳质页岩互层。由于各种岩性的矿物成分不同，风化程度差异很大。应时砂岩难以风化，一般处于中等风化状态，泥质粉砂岩处于强风化状态；泥岩、页岩、碳质页岩易风化，多为泥质、土质软弱夹层，相互形成软硬互层。软岩风化深度大，深达百米，硬夹层难以风化，呈中等风化夹层。有些场地地表可见中等风化的应时砂岩，但钻探后几米甚至上百米就看不到中等风化层，导致一个建筑的桩长差异很大，甚至找不到稳定的中等风化层。

深圳市龙岗区欧景花园三期10、11栋下石炭统水平组砂页岩对工程桩的影响工程实例

欧景花园三期10、11号楼位于龙岗区中心城区，龙岗区人民医院和妇幼保健院之间。建筑高度为17 ~地上28层，地下3层。场地原始地貌为残丘和残坡。地层岩性:①第四系残积粉质粘土，厚度3.05 ~ 36.00 m，由风化残积碳质粉砂岩、页岩组成，一般夹强-中风化应时砂岩；②下石炭统分水组碳质粉砂岩、页岩全风化带，厚度4.00 ~ 15.70 m，夹多薄层强-中风化应时砂岩；③强风化碳质粉砂岩、页岩，厚度3.20 ~ 36.00米，夹中风化应时砂岩；④中等风化碳质粉砂岩，厚度2.30 ~ 20.10m，埋深0.00 ~ 39.00m在层的顶部；⑤风化碳质粉砂岩，揭露厚度1.74 ~ 13.30米，顶板埋深3.20 ~ 40.80米；；⑥下石炭统石莲子组灰岩，顶部埋深14.00 ~ 55.00 m。场地位于构造小背斜轴部，背斜轴部为东北向。场地属隐伏岩溶区，竖井埋藏浅，场地东西两侧(两翼)埋藏深，从竖井向两翼逐渐加深，深度在55.00m m以下，两翼地层倾角约75°，地层偏斜现象明显。石灰岩中岩溶发育，其中钻孔13个，洞穴高度0.60 ~ 5.40米，大部分为未充填洞穴。

本工程采用冲孔桩基础，持力层为微风化灰岩或微风化碳质粉砂岩。施工前进行施工测量，基本采用一桩一孔，复杂部分为2 ~ 3个超前钻孔的桩。发现同一桩各超前孔风化灰岩顶板埋深一般为1 ~ 3m，多为5.0 ~ 7.2m:见微风化碳质粉砂岩顶板埋深差12.6 ~ 13.4米..说明同一桩的风化灰岩或风化碳质粉砂岩顶板埋深差异很大，起伏很大，桩端嵌入稳定完整的风化基岩难度极大。在用混凝土加固和浇筑之前，应在桩的末端检查所有桩的岩石样本。达到规范规定的年龄后，才能用钻芯法进行抽芯试验。检测结果表明，桩混凝土质量完好，但40余根桩底持力层不符合设计持力层(微风化灰岩或微风化碳质粉砂岩)，甚至部分桩底基岩仍为强风化或全风化碳质粉砂岩。之后采取补桩处理，基本上一根不合格桩补两根桩，增加地基造价200多万元。综上所述，证明下石炭统分水组砂泥岩分布区不宜采用端承桩和风化砂岩夹层作为持力层，而应采用摩擦桩或摩擦桩端承桩，并尽量采用天然地基或复合地基，避免下伏灰岩强岩溶发育带对地基的影响。

(5)晚中生代花岗岩中NW向断层对工程桩的影响。

晚中生代花岗岩中的北西向断裂一般规模较小，多被第四系覆盖，地表很难见到露头，但对山间谷地有明显的控制作用。断层走向多为西北30° ~ 50°，大部分倾向东北，部分倾向西南，倾角60° ~ 75°。这组断层形成于中生代晚期和喜马拉雅期之后，几乎切断了NE向和EW向断层。水平断距一般为50 ~ 200 m，多为张性断层。构造岩为碎岩、碎裂岩、角砾岩夹薄层糜棱岩，视厚度10 ~ 35 m，为富水断层。构造岩强风化，上部为土，中部为砾石，下部为砾石。破碎带中风化岩埋深比破碎带两侧正常基岩埋深大10 ~ 35m，给高层建筑工程中桩的持力层选择带来很大困难，施工难度大，造价高。

工程实例1北西向断层对深圳郭彤大厦(原名无线大厦)工程桩的影响

郭彤大厦位于深圳市福田区滨河大道与新洲二路交叉口西南侧。设计建筑是一座有四根柱子的独塔。主塔共43层(含地下3层)，正方形，边长45m×45m，框架结构。基础埋深10m，单位荷载7500kN。属于一类建筑，对差异沉降比较敏感。附楼9层，矩形框架结构，基础埋深5m，单位荷载180kN。场地地貌为残坡积地貌，地面标高为7.10 ~ 10.10m，下伏基岩为晚中生代粗粒花岗岩。根据详勘资料，主楼风化花岗岩顶板埋深32.5 ~ 46.9 m，标高-22.17 ~-38.3 m，在主楼西南角见北西向破碎带，断裂倾向西南，倾角约65°。构造岩为碎岩，角砾岩夹薄层糜棱岩，厚度11.0 ~ 17.3 m，垂向厚度24.3~38.2m，构造岩中可见绿泥石化和挤压现象，自上而下可分为土。主楼基础设计为人工挖孔桩，90%的桩端为持力层，有效桩长23.0 ~ 36.5 m，西南角位于破碎带上方，完整基岩埋深81.0m，地下室底板以下埋深71.0m，不能采用人工挖孔桩。经勘察设计单位论证，并借鉴已建高层建筑在结构岩中的成桩处理经验，西南角桩端置于卵砾石结构岩上，桩长40.0 ~ 45.0米，卵砾石结构岩桩端承载力标准值为3700kPa。主楼西南角可节省桩长25 ~ 30 m，基础投资几百万元。建筑早已建成，安全使用了近10年。主楼四角沉降为12.0 ~ 15.0mm，相差3.0mm，核心筒沉降为13.8 ~ 19.7mm，相差5.9 mm，绝对沉降和沉降差均满足规范要求。

工程实例2深圳市福田区赛格群星广场北西向断层对工程桩的影响

赛格之星广场位于深圳华强北商业街北部，华强北路与李鸿路交叉口东南。该建筑由一栋40层的办公楼和两栋32层的商住楼组成。裙楼4层，局部8层，地下3层，基础深度14.5m，建筑结构采用框架-剪力墙-核心筒结构。建筑结构荷载大，变化大，单柱单桩荷载10000 ~ 152500 kn。场地地貌为残坡积地貌，地面标高为13.1 ~ 14.5米，下伏基岩为晚中生代粗粒花岗岩，弱风化基岩顶板埋深一般为27.5 ~ 38.8米，标高为-14.0 ~-34.8米..办公楼西侧受北西向断层影响。微风化基岩顶板埋深50.8 ~ 60.5米，标高-36.9 ~-46.6米，微风化基岩面与一般地段相差22.9 ~ 11.8米，结构岩厚10.0 ~ 14.2米，设计采用人工挖孔桩基础，桩端持力层为风化岩桩端标准承载力3500kPa，通过设计计算可满足单桩承载力和布桩要求，缩短桩长，节省基础投资400万元。该建筑建成使用7年，沉降20 ~ 32 mm，建筑东西两端沉降差6 mm，绝对沉降和沉降差均满足规范要求。