织金县城供水水源—四方井泉水断流原因的初步分析_城市管理论文

近年来织金县的城市建设步伐不断加快，高层建筑如雨后春笋般耸立于织金县城，工程活动的不断加剧，尤其是高层建筑深基础的施工，改变了水文地质条件，地面塌陷、泉水断流时有发生，给县城供水造成很大影响以及对泉水景观造成很大破坏。
2010年4月8日晚上10时织金县城供水水源—四方井泉水突然断流，严重影响城市供水及周边居民的正常生活。笔者在事发时正在织金同辉花园场地进行岩土工程勘察，以前也在织金县城及周边也做过水文地质调查和岩土工程勘察方面的工作，对该区的水文地质条件和岩土工程特性有所了解。因此，就四方井泉水断流原因作一初步分析。
一、工程地质概述
（一）地层岩性
地层由第四系残坡积层（Qel+d1）、二叠系中统茅口组（P2m）组成。地层岩性由新至老为：
1、第四系由残坡积层（Qel+d1）：主要分布于峰丛谷地、峰丛槽谷等地势低洼地带，为褐黄色红粘土，软塑至可塑状，含碎石及基岩风化残块，钻孔壁易垮塌。厚度1-18m。
2、二叠系中统茅口组（P2m）：主要分布于县城区-冒沙井-腰岩脚一带，岩性为浅灰色、灰白色中-厚层状含燧石团块灰岩，厚度158-647m。
（二）地质构造与地震
构造部位位于织金背斜西翼，带岩层倾向265°-290°，倾角10-25°。织金县地处贵州省中部，地震较微弱，有史料记载以来未发生过大于4级的地震。据《1995年贵州省地震烈度区划图》，县境内地震基本烈度为Ⅵ度，地震活动强度较弱。
二、水文地质条件
1、地下水类型
根据调查区出露的地层岩性、含水介质特征及地下水动力条件，将区内地下水类型划分为碳酸盐岩裂隙溶洞水和松散岩类孔隙水二大类型。
2、含水岩组及富水性
（1）碳酸盐岩裂隙溶洞水：赋存于二叠系中统茅口组（P2m）灰岩中，地下水主要以管道流的形式赋存和运移，含水极不均匀，枯季迳流模数6-8l/s•Km2，富水性等级为丰富。
（2）松散岩类孔隙水：地下水赋存于第四系松散层孔隙中，其泉水流量小，地下水枯季迳流模数0.1l/s•Km¬2，富水性等级为贫乏。
3、地下水补、迳、排条件
区内地下水主要为大气降水补给，地下水接受大气降雨补给后，沿构造裂隙、风化裂隙、溶蚀裂隙等渗入地下形成迳流，主要以管道水的形式赋存和运移。槽谷内地下水位埋小于10m。
三、岩溶发育特征
二叠系中统茅口组（P2m）中-厚层状灰岩中的隐伏岩溶极为发育，岩溶发育钻遇率20-80%，岩溶发育的延伸方向以北东向较强烈，岩溶洞隙最大发育深度36.3m，平均发育深度13.8m，最大溶洞高18.8m，平均高度2.9m，顶板厚度0.40-8.00m ，少数呈串珠状发育。据实测水位，其发育深度大多数均处于区域地下水位以下，溶洞内满水，水力联系强，水流交替迅速。
四、断流原因初步分析
2010年4月8日晚上10时四方井泉水断流，泉水流量由原来的150L/s
左右变为0L/s；翌日10时左右观测到龙王庙泉水、冒沙井水位上升30cm，同辉花园场地水位上升35cm，已断流的以结河织金第五中学段出现泉水涌出。
据调查，4月8日晚上10时织金县城未发生地震，除织金金南房地产公司中央馨城场地正在施工，并发生地面塌陷外，泉点周边未发生塌陷、地裂缝等，初步认为四方井泉水断流原因为工程活动所致，并非自然的突发性的岩溶管道堵塞造成。
金南房地产公司中央馨城建筑场地，位于四方井南面约250m，正处于基础施工阶段，大部分桩基已经施工完成。该场地岩溶强烈发育，溶洞最大埋深达40m，呈串珠状发育，钻孔遇隙率高达80%，水位高程1302.80m。
工程施工前期采用人工挖孔桩，孔桩抽水量110m3/h，水位降深值4m，由于采取强降深的施工措施，在基坑中发生小规模的塌陷，出现6个塌陷坑，塌陷坑均呈圆形，直径1.00-3.00m，深度1.00 -2.00m。塌陷坑规模小，尚未对地下水产生明显影响，也未引起建设单位和施工的重视，为后来发生大的塌陷埋下了隐患。
由于桩孔涌水量大，降水困难，采取人工挖孔桩进速度慢，施工难度大。因此，施工单位在征得建设单位同意后改变成桩工艺，改成机械成孔，以加快施工进度。随即，进场施工机械-冲桩机，冲桩机垂头重3吨，开始进场3台，为了抢工期增加到5台同时作业，产生的震动可想而知。
在施工场地西侧孔桩时，5台冲桩机排成一线同时作业，4月8日晚上10时左右，在西侧发生地面塌陷，塌陷坑呈圆形；与塌陷坑贯通，缝宽1-6cm，延伸长度约20m，错落高度1-3cm，其延伸方向与地下水的流向基本一致。稍迟，四方井泉水流量逐渐减少，直至断流。
4月9日工程被迫停工。4月11日又发生塌陷，施工机械掉入塌陷坑中，施工塔吊基础变形，情况危急。
笔者初步认为，四方井泉水断流与织金金南房地产公司中央馨城场地塌陷有关，经过分析认为：
1、施工方法不得当：在机械成孔的施工工程中，遇到溶洞时，为了保证桩基的垂直度，投入大量的毛石进行充填，堵塞了地下水系统的分支通道；
2、对存在溶洞的桩基，在浇注混凝土时未采取有效的措施保护地下水，比如用钢管护壁等，使得混凝土浆液充填于岩石的裂隙及溶洞中，堵塞了地下水系统的分支通道。
3、不合理的降排水措施，猛抽猛停的过量抽水措施，导致场地多处发生塌陷，垮塌的土石堵塞了地下水系统的分支通道；
4、五台冲桩机排成一线同时作业，在某一时刻产生了共振，塌陷坑处的溶洞顶板被震垮，上覆土层粘土含碎石，尤其是下部含量大，土体结构较为松散，在失去支撑后迅速垮塌，垮塌的土石体堵塞岩溶主管道。
5、以上第1、2、3条可以说在场地地段形成了一道帷幕，当发生主管道
堵塞时，地下水的上游系统来水被迫改道至龙王泉井、以结河、冒沙井一带排出，也就造成了四方井泉水断流。
五、今后工程施工中应采取的一些措施和应注意的问题
1、对于桩基础，当岩溶管道水平尺寸小于桩径的岩溶管道，可采取设桩跨越，如作穿洞处理，势必堵塞岩溶管道；
2、对于桩基础，当岩溶管道水平尺寸大于桩径的岩溶管道，无设桩跨越条件的桩孔，揭穿洞隙达到持力层要求后，可采取下置钢管护壁后浇筑混凝土的措施；
3、岩溶管道规模大，垂直方向深度大且成串珠状发育，地下水水量大，地基基础施工困难的场地，可采取调整建筑物布局，降低楼层高度的措施。
4、在可行性论证阶段，可采取物探手段和初勘，初步查明场地的岩溶发育情况，判断场地的适宜性。
六、结语
随着织金经济的发展，大规模的建设不可避免，类似四方井泉水断流的情况可能还会发生。对工程建设应采取合理的施工工艺和措施。