合肥市軌道交通1號線三期工程地質(zhì)災(zāi)害危險性評估

■何為紅

（安徽工程勘察院 安徽合肥 230011）

合肥市軌道交通1號線三期工程地質(zhì)災(zāi)害危險性評估

■何為紅

（安徽工程勘察院 安徽合肥 230011）

文章以合肥市軌道交通1號線三期工程為例，在闡明評估區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件的基礎(chǔ)上，對評估區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的危險性進(jìn)行了現(xiàn)狀評估；根據(jù)地質(zhì)環(huán)境條件和地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育現(xiàn)狀，結(jié)合建設(shè)項目特點，對工程建設(shè)可能引發(fā)或遭受地質(zhì)災(zāi)害的危險性進(jìn)行了預(yù)測評估，最后對各類地質(zhì)災(zāi)害分別提出了有針對性的防治措施。

軌道交通地質(zhì)災(zāi)害評估

0 引言

城市軌道交通工程建設(shè)是一項復(fù)雜的高風(fēng)險性的系統(tǒng)工程[1]，該類項目一般線路長，建設(shè)周期長，沿線車站開挖深度大，施工方法多樣，在各種地質(zhì)環(huán)境因素的不等量作用下，大規(guī)模施工會誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，同時工程建設(shè)亦受地質(zhì)災(zāi)害的制約，一旦工程受損，其經(jīng)濟損失和社會影響將非常巨大。因此，正確評估工程建設(shè)可能引發(fā)或遭受的地質(zhì)災(zāi)害危險性，對保障軌道交通工程的順利實施和安全運營至關(guān)重要。

筆者以合肥市軌道交通1號線三期工程為例，按照《地質(zhì)災(zāi)害危險性評估技術(shù)（試行）》F[2]的規(guī)定，在現(xiàn)狀評估的基礎(chǔ)上，預(yù)測該項目在建設(shè)中及建成后可能引發(fā)或遭受地質(zhì)災(zāi)害的危險性，并針對不同災(zāi)種提出防治措施，以期為類似工程評估工作提供借鑒。

1 工程概況

合肥市軌道交通1號線三期工程位于1號線北段，正線北起新站區(qū)天水路站，向南沿新蚌埠路敷設(shè)，于北二環(huán)路轉(zhuǎn)向東，下穿合肥火車站站臺及站房后與一期工程起點合肥火車站銜接，到達(dá)本期線路終點。1號線三期采用地下線，線路全長4.51km。建設(shè)內(nèi)容主要包括區(qū)間工程、車站3座、天水路停車場1座。區(qū)間工程采用盾構(gòu)法施工，車站工程為明挖法施工，天水路停車場出入線全長1598m，采用明挖法施工，按100m分段開挖。估算總金額為34.7億元，正線平均每公里造價7.69億元。軌道交通工程屬大型建設(shè)項目，根據(jù)“技術(shù)要求”，建設(shè)項目地質(zhì)災(zāi)害危險性評估級別為一級評估。

2 地質(zhì)環(huán)境條件

合肥市地處北亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)。本區(qū)屬長江流域巢湖水系，地表水系較發(fā)育，主要河流有南淝河支流板橋河、二十埠河，水庫有陶沖水庫等。本區(qū)位于江淮波狀平原區(qū)，評估區(qū)地貌類型為崗地，地面標(biāo)高27~40m，主要由晚更新世沖積物組成，其巖性為粘性土。本區(qū)地層區(qū)劃為華北地層區(qū)淮河地層分區(qū)長豐地層小區(qū)，評估區(qū)地表為第四系上更新統(tǒng)下蜀組（Q3x）粘性土所覆蓋，厚一般20~30m；下伏基巖為白堊系上統(tǒng)張橋組（K2z）泥質(zhì)砂巖，厚度大于374.4m。無巖漿巖分布。構(gòu)造單元屬中朝準(zhǔn)地臺江淮臺隆[3]，評估區(qū)有近東西向朱巷-七里塘斷裂通過，地質(zhì)構(gòu)造簡單。工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件良好。區(qū)內(nèi)主要有建筑、交通、水利等破壞地質(zhì)環(huán)境的人類工程活動較強烈。地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜程度為中等類型。

3 地質(zhì)災(zāi)害危險性現(xiàn)狀評估

現(xiàn)狀評估是在查明評估區(qū)地質(zhì)環(huán)境特征、地質(zhì)災(zāi)害類型、規(guī)模、分布規(guī)律、穩(wěn)定狀態(tài)、危害對象、主要誘發(fā)因素與形成機制的基礎(chǔ)上，對其穩(wěn)定性、危險性和對工程危害的范圍與程度進(jìn)行評估。

經(jīng)現(xiàn)狀調(diào)查，對新蚌埠路兩側(cè)60間房屋進(jìn)行調(diào)查，有5間房墻體及1處圍墻存在輕微的開裂現(xiàn)象，多為低矮單層建筑?，F(xiàn)狀條件下評估區(qū)膨脹土變形地質(zhì)災(zāi)害弱發(fā)育。所損壞的房屋均是1層建筑物，磚混結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)埋深多為0.6~0.8m，大部分均無散水坡，少部分有較窄的散水坡。裂縫主要分布于山墻及墻角、屋檐、門窗洞角等處，裂縫一般長0.6~2.2m，裂縫寬0.5~3mm，最寬達(dá)10mm，裂縫方向一般與地面的夾角在38°~75°，呈橫向、斜向及倒八字型。區(qū)內(nèi)部分老舊小區(qū)道路也出現(xiàn)了輕微的開裂，裂縫長度一般為0.5~3m，裂縫寬度一般為0.5~5mm。根據(jù)《合肥市軌道交通1號線三期工程巖土工程勘察報告（可研階段）》[4]（以下簡稱“勘察報告”）和現(xiàn)場所取深度為0.8~1.5m土樣的測試表明，自由膨脹率（δef）一般為42.0%~ 61.0%。

現(xiàn)狀評估表明：評估區(qū)膨脹土變形地質(zhì)災(zāi)害弱發(fā)育，危害小，危險性小。

4 地質(zhì)災(zāi)害危險性預(yù)測評估

根據(jù) “勘察報告”，僅在一期工程勘察合肥站車站處揭露粉細(xì)砂，層厚10.8m。根據(jù)《城市軌道交通結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計規(guī)范（GB 50909-2014）》[5]4.4.4條，本層飽和粉細(xì)砂地質(zhì)年代為Q3，本區(qū)抗震設(shè)防地震動分檔為0.10g，可初判為不液化土，故不作砂土液化地質(zhì)災(zāi)害危險性預(yù)測評估。

4.1 工程建設(shè)引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害危險性的預(yù)測

（1）車站建設(shè)引發(fā)基坑崩塌地質(zhì)災(zāi)害危險性的預(yù)測

合肥市軌道交通1號線三期工程共設(shè)車站3座，分別為天水路站、物流大道站、瑤海公園站。車站均為地下二層，車站總長200~ 470m，標(biāo)準(zhǔn)段寬度21m，標(biāo)準(zhǔn)段開挖深度13.7~18.1m，平均開挖深度16m左右，采用明挖法施工，兩端設(shè)端頭井（隧道出入口），洞口為U形槽，標(biāo)準(zhǔn)段和端頭井主要采用鉆孔灌注樁加內(nèi)支撐支護(hù)。

車站地基土層主要為第四系上更新統(tǒng)（Q3）粘性土。首先，基坑開挖后邊坡高度13.7~18.1m，已大大超出土體自穩(wěn)高度（10~12m），且邊坡坡度垂直，邊坡已處于不穩(wěn)定狀態(tài)。其次，巖性上也具有不利因素，第四系上更新統(tǒng)（Q3）粘性土，具有弱膨脹潛勢，裂隙發(fā)育，在曝曬、水浸、強降雨等因素的作用下，土體抗剪強度大大降低。在多種誘發(fā)因素的綜合作用下，這些地下車站深基坑就較可能出現(xiàn)邊坡失穩(wěn)產(chǎn)生基坑崩塌災(zāi)害，在強降雨時，基坑崩塌災(zāi)害產(chǎn)生的可能性會增大，不僅會危及工程建設(shè)的進(jìn)行，還會威脅到施工人員的人身安全，同時也對周邊的道路建筑和過往人員產(chǎn)生危害。由于這些車站采用鉆孔灌注樁加內(nèi)支撐支護(hù)，根據(jù)擬建工程基坑的長度、深度及巖性進(jìn)行綜合分析，預(yù)測車站基坑崩塌規(guī)模可達(dá)2000~3000m3，危害中等，危險性中等。

（2）出入線開挖引發(fā)崩塌地質(zhì)災(zāi)害危險性的預(yù)測

出入線是正線與天水路停車場的聯(lián)絡(luò)線，出入線全長1598m，寬度8m，為淺埋地下線，采用明挖法施工，按100m分段開挖，其中約有1200m開挖深度達(dá)5~16m。開挖后邊坡坡度垂直，邊坡土體主要為第四系上更新統(tǒng)（Q3）粘性土，具有弱膨脹潛勢，裂隙發(fā)育，在曝曬、水浸、強降雨等因素的作用下，土體抗剪強度大大降低。在強降雨等不利條件下，可能出現(xiàn)邊坡失穩(wěn)引發(fā)崩塌災(zāi)害，不僅會危及工程建設(shè)的進(jìn)行，還會威脅到施工人員的人身安全，同時也對周邊的道路和過往人員產(chǎn)生危害。根據(jù)崩塌規(guī)模經(jīng)驗公式：，式中a取單次施工長度100m，b為寬度8m，h取平均深度15m，φ為內(nèi)摩擦角取12°，同時考慮兩側(cè)邊坡，預(yù)測崩塌的體積最大約1.49×104m3，危害中等，危險性中等。

4.2 工程建設(shè)可能遭受地質(zhì)災(zāi)害危險性的預(yù)測

（1）工程建設(shè)可能遭受崩塌地質(zhì)災(zāi)害危險性的預(yù)測

出入線挖方路段形成永久性邊坡，邊坡高度5~16m，開挖形成的邊坡在工程建設(shè)和運營期間，在強降雨等不利條件下，可能遭受邊坡崩塌地質(zhì)災(zāi)害，預(yù)測最大崩塌的體積約1.49×104m3，危害中等，危險性中等。

（2）工程建設(shè)可能遭受膨脹土變形地質(zhì)災(zāi)害危險性的預(yù)測

評估區(qū)地貌為崗地，地表分布的巖性為第四系上更新統(tǒng)下蜀組（Q3x）粘性土，根據(jù)“勘察報告”和現(xiàn)場所取深度為0.8~1.5m土樣的測試表明，自由膨脹率（δef）一般為42.0%~61.0%，在干濕交替的環(huán)境影響下，膨脹土通過膨脹壓力及收縮裂縫后反復(fù)作用，易對輕荷載建筑產(chǎn)生危害，造成其開裂等現(xiàn)象。預(yù)測工程建設(shè)可能遭受膨脹土變形地質(zhì)災(zāi)害。造成輕型建構(gòu)物的開裂變形，對擬建天水路停車場場內(nèi)道路、軌道路基、圍墻、地坪、管線的破壞。因此，預(yù)測工程建設(shè)可能遭受膨脹土變形地質(zhì)災(zāi)害，危害小，危險性小。

預(yù)測評估表明：車站建設(shè)可能引發(fā)基坑崩塌地質(zhì)災(zāi)害，危害中等，危險性中等；出入線建設(shè)可能引發(fā)或遭受崩塌地質(zhì)災(zāi)害，危害中等，危險性中等；天水路停車場建設(shè)可能遭受膨脹土變形地質(zhì)災(zāi)害，危害小，危險性小。

5 地質(zhì)災(zāi)害防治措施

針對前述評估，工程建設(shè)可能引發(fā)基坑崩塌、崩塌地質(zhì)災(zāi)害，可能遭受崩塌、膨脹土變形地質(zhì)災(zāi)害，在進(jìn)行工程建設(shè)時，建議分別采取以下防治措施：

5.1 基坑崩塌地質(zhì)災(zāi)害防治措施

（1）擬建3座車站工程存在深基坑開挖，在開挖時應(yīng)遵循相關(guān)規(guī)范規(guī)程施工，基坑周圍一定范圍內(nèi)禁止大面積堆載和超重車輛通行，應(yīng)采取基坑支護(hù)措施，并做好監(jiān)測工作。

（2）加強施工管理，施工時宜采取必要的降、排水措施，嚴(yán)禁水下施工，以防地表水大量流入坑內(nèi)，并及時回填基坑。

（3）車站、隧道開挖土方，應(yīng)及時外運，應(yīng)避免堆放在基坑附近，防止崩塌地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。

5.2 崩塌地質(zhì)災(zāi)害防治措施

（1）出入線開挖后形成永久性邊坡，由于施工場地局限，首選擋土墻等支護(hù)措施，并做好監(jiān)測工作。

（2）加強施工管理，施工時宜采取必要的降、排水措施，嚴(yán)禁水下施工，同時應(yīng)盡量避免雨期施工。

（3）出入線段設(shè)計最大邊坡高度16m，屬高陡邊坡，建議作邊坡穩(wěn)定性專項設(shè)計。

5.3 膨脹土變形地質(zhì)災(zāi)害防治措施

（1）天水路停車場內(nèi)道路、圍墻、地坪等工程施工時，采取換土、砂石墊層或加鋪石灰改善地基土墊層，減少其膨脹性。

（2）場內(nèi)道路、地坪等應(yīng)采取相應(yīng)的防水、排水、保濕、防風(fēng)化及邊坡防護(hù)措施。

（3）若天水路停車場填方工程中采用弱膨脹土為填料，施工時要進(jìn)行土性改良。

（4）停車場內(nèi)應(yīng)注意低矮建筑及管線工程周邊的生物防治，禁止栽種蒸騰量大的植物。

6 結(jié)束語

軌道交通建設(shè)項目屬于大型建設(shè)項目，需開展一級評估。由于該類工程建設(shè)周期長、開挖深度大，施工方法多，使之不同于一般的公路、管道等線性工程，更異于常見的建筑工程，呈現(xiàn)鮮明的工程特點。該項目地質(zhì)災(zāi)害評估工作的重點是在充分搜集資料、調(diào)查訪問的基礎(chǔ)上，結(jié)合工程特點對地質(zhì)災(zāi)害的危險性進(jìn)行定量評估。通過開展地質(zhì)災(zāi)害評估工作，從源頭上控制和減少了因不合理工程活動引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害以及工程建設(shè)遭受地質(zhì)災(zāi)害的危害，為政府部門和建設(shè)單位預(yù)防地質(zhì)災(zāi)害、最大限度地降低工程風(fēng)險和維護(hù)費用提供了依據(jù)。達(dá)到了評估工作的目的，并對合肥其他地鐵工程建設(shè)有較好的借鑒作用。

［1］朱志剛，劉衡秋，陳國華.北京軌道交通工程地質(zhì)災(zāi)害危險性預(yù)測評估--以昌平線（S2）為例，中國安全科學(xué)學(xué)報，2009，19（9）109-114.

［2］國土資源部.國土資源部關(guān)于加強地質(zhì)災(zāi)害危險性評估工作的通知 （國土資發(fā)〔2004〕69號），2004，4-26.

［3］安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)局.安徽省區(qū)域地質(zhì)志 ［M］.北京：地質(zhì)出版社，1987，517-522.

［4］北京城建勘測設(shè)計研究院有限責(zé)任公司.合肥市軌道交通1號線三期工程巖土工程勘察報告 （可研階段）［R］，2015.

［5］住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.城市軌道交通結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計規(guī)范 （GB 50909-2014） ［S］. 2014，17-18.

U273.1[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2015）-11-356-1

何為紅（1981～），男，工程師，研究方向為水工環(huán)地質(zhì)工作。