上海市某地下通道工程地質(zhì)災(zāi)害危險性評估

賈海

(上海申元巖土工程有限公司，上?！?00040)

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上海市某地下通道工程地質(zhì)災(zāi)害危險性評估

賈海

(上海申元巖土工程有限公司，上海200040)

摘要:以上海市某地下通道工程為背景，首先對評估區(qū)已有地質(zhì)災(zāi)害的類型、規(guī)模、危害對象進行了現(xiàn)狀評估，通過分析工程建設(shè)和地質(zhì)環(huán)境的相互作用，對工程建設(shè)過程中引發(fā)或加劇地質(zhì)災(zāi)害的可能性和工程本身遭受地質(zhì)災(zāi)害的危險性，進行了地質(zhì)災(zāi)害危險性預(yù)測評估，并以此對評估區(qū)進行地質(zhì)災(zāi)害危險性分區(qū)、分級綜合評估，根據(jù)綜合評估結(jié)果，提出地質(zhì)災(zāi)害防治對策措施。

關(guān)鍵詞:地質(zhì)災(zāi)害，危險性，綜合評估，防治措施

1　工程概況

為改善上海市某地區(qū)的交通狀況，方便市民出行，減輕道路壓力，充分合理地利用地下空間資源，擬建造地下通道。該工程位于盧灣區(qū)，地貌類型屬上海四大地貌類型中的濱海平原區(qū)地貌類型，地下管線密布，周邊建筑較多，因此進行地質(zhì)災(zāi)害危險性評估具有重要意義。

2　地質(zhì)環(huán)境的分析與評價

根據(jù)地質(zhì)、水文地質(zhì)、工程地質(zhì)及環(huán)境條件的分析，并結(jié)合上海市有關(guān)技術(shù)規(guī)程，按照地形地貌、地層情況、水文地質(zhì)條件、地面沉降、人類工程活動對地質(zhì)環(huán)境破壞程度等五個方面分析:

地形地貌:評估區(qū)地形平坦，地貌類型單一;地層情況:擬建場地受古河道切割影響，一般粘性土較為發(fā)育，中下部地層空間分布變化不大;水文地質(zhì)條件:評估區(qū)內(nèi)潛水賦水性弱，部分地段有微承壓含水分布，經(jīng)初步估算，對本工程基坑施工沒有影響;地面沉降:評估區(qū)東部地段地面沉降較為發(fā)育，2001年—2005年度年均沉降約10 mm，近年來年度沉降小于7 mm;人類工程活動對地質(zhì)環(huán)境破壞程度:評估區(qū)附近各承壓含水層較發(fā)育，且歷史上局部地段開發(fā)利用較為集中，但近年來對開采量進行了大量壓縮，并進行地下水回灌;評估區(qū)內(nèi)人類工程活動強烈，環(huán)境條件復(fù)雜。

根據(jù)以上五條分析，按上海市工程建設(shè)規(guī)范DGJ 08—2007—2006建設(shè)項目地質(zhì)災(zāi)害危險性評估技術(shù)規(guī)程，綜合分析后確定評估區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件程度為復(fù)雜。

3　地質(zhì)災(zāi)害危險性現(xiàn)狀評估

現(xiàn)狀評估是對評估區(qū)內(nèi)已有地質(zhì)災(zāi)害的評估，包括對已有或已發(fā)生過的地質(zhì)災(zāi)害的類型、規(guī)模、分布、穩(wěn)定狀態(tài)、危害對象進行評估。

3．1地基變形現(xiàn)狀評估

目前評估區(qū)附近正在施工的基坑為盧灣區(qū)55號街坊及上海市軌道交通9號線二期工程打浦橋站基坑施工。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查、訪問，該基坑施工至今(盧灣區(qū)55號街坊規(guī)模巨大，基坑長約286 m，寬約204 m，下設(shè)3層，部分4層地下室，埋深約15 m～23 m。采用地下連續(xù)墻施工工藝;軌道交通9號線打浦路站為地下4層雙柱三跨框架，基坑開挖深度為23 m，采用明挖法施工等)，未對鄰近環(huán)境造成明顯影響，未發(fā)現(xiàn)圍護墻體及鄰近地表、建(構(gòu))筑物開裂、變形現(xiàn)象。

3．2邊坡失穩(wěn)現(xiàn)狀評估

評估區(qū)內(nèi)已施工的基坑由于施工措施得當(dāng)，至目前為止，未有基坑邊坡失穩(wěn)事故的報道。

3．3地面沉降現(xiàn)狀評估

地面沉降是區(qū)域性的，長期的地面沉降使地面標(biāo)高降低，并持續(xù)、緩慢變化，給擬建工程造成不良影響和危害，主要表現(xiàn)為:地面標(biāo)高損失，造成地面工程實際高程不能滿足洪水水位設(shè)計高程，使現(xiàn)狀工程產(chǎn)生沉降和不均勻沉降，影響工程的正常使用。

1)評估區(qū)地面沉降狀況。1980年—1995年間評估區(qū)地面沉降相對較為均勻，累計沉降量在75 mm～100 mm之內(nèi)，年均沉降量在5 mm～7 mm之間。該15年中評估區(qū)地面沉降速率相對較

2)評估區(qū)地面沉降原因分析。經(jīng)分析，評估區(qū)附近自1980年以來，以1996年—2000年度沉降速率最大，這與上海地區(qū)在20世紀(jì)90年代中后期過量開采地下有關(guān)，而隨著上海地區(qū)自21世紀(jì)初開始壓縮地下水開采，并進行大量回灌的情況下，近幾年來評估區(qū)地面沉降加速的趨勢才有所緩解，但沉降速率仍較大，這與評估區(qū)附近大量工程活動有關(guān)。

4　地質(zhì)災(zāi)害危險性預(yù)測評估

4．1工程建設(shè)引發(fā)或加劇地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)測評估

1)工程建設(shè)引發(fā)或加劇地基變形的預(yù)測評估。工程基坑引發(fā)地基變形的預(yù)測評估:本工程基坑開挖深度約14．5 m，坑壁土體主要為淤泥質(zhì)粘性土，土質(zhì)差，對支護結(jié)構(gòu)穩(wěn)定影響較大。通過計算可預(yù)測基坑壁位移引發(fā)的周邊地基變形，計算剖面圖與結(jié)果如圖1，圖2所示。

圖1　計算剖面假定示意圖

圖2　基坑開挖引起的地表沉降曲線

從圖2數(shù)據(jù)看，地表沉降影響范圍為基坑邊24 m，最大沉降量為35 mm，最大沉降點位置為基坑邊11．5 m?？梢娀娱_挖地基損失引發(fā)的地基變形所導(dǎo)致的局部地面沉降范圍較大，基坑開挖引發(fā)的地基變形將對鄰近工程產(chǎn)生不利影響。

當(dāng)施工時發(fā)生質(zhì)量問題(包括坑外超載、坑底積水、滲水流砂、支撐不及時、無支撐長期暴露等前述各種因素)時，圍護結(jié)構(gòu)變形量及基坑外側(cè)地基變形量將變大，可能會嚴(yán)重超出設(shè)計要求，對鄰近建(構(gòu))筑物產(chǎn)生影響，甚至破壞，因此深基坑(一級基坑)工程對地表變形有嚴(yán)格控制，其變形量要求控制在3 cm～5 cm或基坑開挖深度的1/1 000。

頂管施工引發(fā)或加劇地基變形的危險性評估:本工程通道均采用頂管暗挖法施工工藝，管道主要位于灰色淤泥質(zhì)粘土中，為上海地區(qū)典型的軟土層，具高含水量、高壓縮性、抗剪強度低不良等特性且同時具有觸變性、流變性。

大型矩形頂管在上海地區(qū)類似工程較少，其地基變形規(guī)律尚不明確。由于本次頂管均為矩形，施工時對地基土的擾動將比圓形頂管大得多，土體截面尺寸較大，挖除的土方量也較大。

另外，本工程頂管施工時將對以上道路、相關(guān)地下管線產(chǎn)生一定影響。特別是已有合流污水管管底標(biāo)高－3．5 m，埋深較深，管底距地下通道僅約1．0 m～1．65 m，頂管施工時土體擾動和地基變形過大，將影響管道安全。因而本工程頂管施工前應(yīng)在分析沿線詳細(xì)地質(zhì)環(huán)境條件的基礎(chǔ)上確定頂管施工引起變形的控制目標(biāo)，在施工過程中控制通道軸線，優(yōu)化施工參數(shù)，根據(jù)情況采取必要的地基處理等技術(shù)手段，并加強監(jiān)測，實行信息化施工，從而減輕或避免頂管施工對鄰近環(huán)境的影響。

綜上，確定本工程建設(shè)引發(fā)地基變形危險性級別為中等。

2)工程建設(shè)引發(fā)或加劇邊坡失穩(wěn)的預(yù)測評估。本工程基坑開挖深度為14．5 m，在基坑開挖深度范圍內(nèi)，主要為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層，該層夾薄層粉土及粉砂，若防水效果欠佳，有發(fā)生流砂的可能性，進而引發(fā)基坑變形過大，甚至失穩(wěn)的可能性。

坑底位于灰色淤泥質(zhì)粘土層，是基坑開挖主要影響土層，其土質(zhì)較為軟弱，會產(chǎn)生一定的坑壁側(cè)向位移及坑底土體回彈。若變形過大，有影響基坑穩(wěn)定的可能性。因此工程建設(shè)有引發(fā)基坑邊坡失穩(wěn)的可能性?；娱_挖深度較大，場地周邊環(huán)境復(fù)雜，場地附近有軌道交通9號線隧道及打浦路車站，以及周邊管線，一旦發(fā)生邊坡失穩(wěn)對周邊環(huán)境影響較大，如設(shè)計、施工對這類災(zāi)害的危險性缺乏足夠重視，將導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，其地質(zhì)災(zāi)害危險性為中等。

3)工程建設(shè)引發(fā)或加劇地面沉降的預(yù)測評估。如現(xiàn)狀評估分析，引發(fā)地面沉降的主要因素為過量開采地下水和大規(guī)模工程建設(shè)，而大規(guī)模城市建設(shè)對地面沉降的影響則主要表現(xiàn)為基坑降水。本工程基坑施工時由于圍護結(jié)構(gòu)的隔水作用，只要保證圍護結(jié)構(gòu)的防滲效果，一般不會對坑外潛水造成影響。

4．2工程建設(shè)本身遭受地質(zhì)災(zāi)害危害的預(yù)測評估

1)工程建設(shè)遭受地基變形影響的預(yù)測評估?；庸こ淘馐艿鼗冃蔚念A(yù)測評估:據(jù)設(shè)計資料，本工程設(shè)計時已考慮到地基土變形對工程建設(shè)的不利影響，采取了可靠的支撐措施及抗隆起措施，只要相關(guān)措施得當(dāng)，工程建設(shè)完成以后本工程工作井受地基變形影響小。

頂管工程遭受地基變形的預(yù)測評估:本工程通道采用頂管法施工，通道下地基土無明顯差異，且本工程運營期間附加荷載極小，一般不會因附加荷載而產(chǎn)生地基變形或差異變形，即本工程通道在運營期間遭受地基變形的危險性小，但應(yīng)注意，本工程通道與工作井連接部位由于施工工藝的差異，在工程運營期間通道與工作井可能由于附加荷載的差異而產(chǎn)生一定的差異沉降，從而使本工程管道遭受地基變形危害。

結(jié)合類似工程經(jīng)驗，本工程工作井遭受地基變形危害的危險性小，通道遭受地基變形危害的危險性中等，且在工作井與通道交接處可能產(chǎn)生一定的差異沉降現(xiàn)象，故確定本工程遭受地基變形危害的危險性為中等。

2)工程建設(shè)本身遭受邊坡失穩(wěn)危害的預(yù)測評估。本工程基坑開挖時在地基土、地下水及工程活動影響下引發(fā)基坑邊坡失穩(wěn)從而使工程建設(shè)本身遭受基坑邊坡失穩(wěn)的危險性中等。

3)工程建設(shè)本身遭受地面沉降影響的預(yù)測評估。前述分析表明，本工程由于施工降水及地下結(jié)構(gòu)滲漏，會對鄰近一定范圍地面沉降造成影響(地面標(biāo)高損失)，但由于圍護結(jié)構(gòu)的隔水作用，工程降水對鄰近地下水影響小，一般不會對區(qū)域地面沉降造成影響。經(jīng)綜合分析后，確定本工程遭受地面沉降影響的危險性小。

5　地質(zhì)災(zāi)害危險性綜合評估及防治措施

5．1地質(zhì)災(zāi)害危險性分級、分區(qū)

1)地質(zhì)災(zāi)害危險性分級。地基變形:本工程頂管、工作井基本在軟土或一般粘性土中進行，基坑施工及頂管施工均有引發(fā)鄰近一定范圍地基變形的可能性，其危險性級別為中等;工程運營期間，工作井受地基變形影響小，但通道與工作井交接處有遭受地基變形及差異變形的危險性。綜合確定地基變形危險性級別為中等。

邊坡失穩(wěn):本工程工作井等開挖深度較大，工程建設(shè)有因工程活動而引發(fā)基坑邊坡失穩(wěn)的可能性，其危險性級別為中等。

地面沉降:評估區(qū)地面沉降現(xiàn)象業(yè)已存在，本工程基坑施工時只要降水設(shè)計及降水措施合理，一般不會對區(qū)域地面沉降造成影響;區(qū)域性地面沉降將長期存在，但沉降速率將逐漸趨緩，差異沉降小，對本工程影響相對不大。綜合確定地面沉降危險性小。

綜合以上評估區(qū)地質(zhì)災(zāi)害災(zāi)種發(fā)育和危害程度確定評估區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危險性級別為中等。

2)地質(zhì)災(zāi)害危險性分區(qū)。根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害危險性分級，評估區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危險性級別為中等，且評估區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件差異不甚明顯，按照上海市工程建設(shè)規(guī)范DGJ 08—2007—2006建設(shè)項目地質(zhì)災(zāi)害危險性評估技術(shù)規(guī)程，本次不進行地質(zhì)災(zāi)害危險性分區(qū)。

5．2防治措施

針對本工程特點及其所處區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育特征，提出如下幾點地質(zhì)災(zāi)害防治對策措施。

5．2．1地基變形的防治

基坑工程地基變形防治:1)確定合理的支護結(jié)構(gòu);2)基坑開挖時應(yīng)分層、分段開挖、隨挖隨撐;3)進行基坑內(nèi)土體性能的改善;4)及時澆筑及時支撐，減小無支撐暴露時間;5)避免坑內(nèi)積水;6)減小地面超載，避免基坑周邊振動荷載。

通道工程地基變形防治:1)確定合理的頂管施工工藝，根據(jù)地層條件及施工情況及時調(diào)整施工參數(shù);減少糾偏、曲線頂進的次數(shù);2)對工作井進洞口、出洞口周圍土體進行加固。

5．2．2邊坡失穩(wěn)的防治

1)由于本工程基坑范圍較大，為確保基坑安全及減小對周圍環(huán)境的影響，建議選擇合理的開挖方式、支護方案及降水措施，加強監(jiān)測，做到信息化施工，對變形量較大點或地段，發(fā)現(xiàn)異常及時預(yù)警、預(yù)報，并做好相應(yīng)的預(yù)報、預(yù)警工作及應(yīng)急預(yù)案;工程建設(shè)完成以后應(yīng)繼續(xù)監(jiān)測;2)針對基坑降水、基坑圍護作專項研究; 3)設(shè)計時應(yīng)根據(jù)實際的基坑深度，按相關(guān)規(guī)范應(yīng)進行相應(yīng)的抗傾覆、抗滑移、抗隆起、抗?jié)B流、抗突涌等基坑穩(wěn)定性驗算，以確?；邮┕さ陌踩?。

5．2．3地面沉降的防治

1)工作井施工降水時應(yīng)坑內(nèi)降水，并保證圍護結(jié)構(gòu)的插入深度;2)關(guān)注評估區(qū)地面沉降發(fā)育狀況，在設(shè)計時預(yù)留一定的地坪標(biāo)高。

6　結(jié)語

根據(jù)評估區(qū)及其所處區(qū)域地質(zhì)環(huán)境條件基本特征及其地質(zhì)災(zāi)害危險性現(xiàn)狀評估、預(yù)測評估及綜合評估，結(jié)合建設(shè)項目的工程設(shè)計，可得出如下結(jié)論:

本工程通道施工、基坑開挖均有引發(fā)鄰近一定范圍地基土位移、沉降的可能性，其危險性級別為中等;本工程運營期間工作井、受地基變形影響小，但通道有遭受地基變形及不均勻變形的危險，其危險性級別為中等，綜合確定地基變形危險性級別為中等。

本工程基坑規(guī)模、深度均較大，場地土地基土層軟弱，場地施工環(huán)境復(fù)雜，基坑施工時在地基土、地下水及工程活動影響下有引發(fā)和遭受基坑邊坡失穩(wěn)的可能性，其危險性級別為中等。

評估區(qū)及附近區(qū)域地面沉降現(xiàn)象業(yè)已存在，本工程建設(shè)時一般不會對區(qū)域地面沉降造成影響;區(qū)域地面沉降將繼續(xù)存在，會對本工程造成一定不良影響，但當(dāng)設(shè)計采取相應(yīng)的技術(shù)措施，區(qū)域地面沉降對本工程建設(shè)影響小，綜合確定地面沉降危險性級別為小。

綜合評估區(qū)地質(zhì)災(zāi)害災(zāi)種發(fā)育和危害程度確定評估區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危險性級別為中等，防治工程具有成熟技術(shù)，效果明顯，當(dāng)本工程建設(shè)時及運營期間采取有效的地質(zhì)災(zāi)害防治措施以后，可減輕或避免地質(zhì)災(zāi)害對本工程建設(shè)的危害。

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中圖分類號:P694

文獻標(biāo)識碼:A

文章編號:1009-6825(2016)17-0058-03

收稿日期:2016-04-07

作者簡介:賈海(1980-)，男，工程師慢，且差異沉降不明顯。1996年—2000年度評估區(qū)地面沉降加速發(fā)展，累計沉降量75 mm～100 mm，年均沉降量15 mm～20 mm。工程沿線在這5年中沉降速率較快，但差異沉降現(xiàn)象不明顯。2001年—2005年度工程沿線地面沉降速率較1996年—2000年度有所減緩，累計地面沉降量在50 mm左右，年均沉降量約10 mm。2006年后評估區(qū)地面沉降量一般小于10 mm。

The hazardous evaluation of the geological disasters at some underground channel project in Shanghai

Jia Hai
(Shanghai Shenyuan Geotechnical Engineering Co．，Ltd，Shanghai 200040，China)

Abstract:In this paper，the underground tunnel project in Shanghai as the background，this paper has assessed the situation of the area known type，the size and the object hazard of geological disasters and has analyzed the interaction between construction and geological environment，it assessed the geological hazard forecasting，including the construction process caused or exacerbated by the possibility of geological disasters and the project itself suffered geological disaster risk assessment，and it carried out the geological hazard assessment and comprehensive assessment and geological hazard area zoning，classification，according to the comprehensive assessment results，this paper has presented the geological disaster prevention countermeasures．

Key words:geological disasters，hazardous，comprehensive evaluation，prevention measures