某防洪護(hù)岸綜合整治工程建設(shè)場地地質(zhì)災(zāi)害危險性評估

曾蓉，李俊業(yè)

(1.成都興蜀勘察基礎(chǔ)工程公司，成都 610072；2.四川岷江港航電開發(fā)有限責(zé)任公司，樂山 614000)

1 工程概況

擬建工程位于長壽區(qū)長江河段北岸，岸線長5.295 km，各支流治理岸線長約1.335 km，合計岸線長度6.630 km，起止樁號為“長北0+000.000～長北5+295.536”，根據(jù)可行性研究報告，工程將采用的治理措施見表1。建設(shè)場地面積約0.163 1 km2，評估范圍為擬建工程及周邊可能影響區(qū)域，面積約0.933 6 km2(圖1)。

評估區(qū)地形條件較復(fù)雜，土層多元組合，厚度大，巖土性質(zhì)復(fù)雜，地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜，水文及水文地質(zhì)條件復(fù)雜，破壞地質(zhì)環(huán)境的人類工程活動較復(fù)雜，因此，評估區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件較復(fù)雜。擬建工程形成擋墻的最大高度約8 m，護(hù)岸的最大高度約為20 m，擬建項目重要性為重要，評估級別為一級[1-3]。

表1 工程總體布置型式

圖1 評估范圍及建設(shè)范圍

2 評估區(qū)地質(zhì)環(huán)境

2.1 地形地貌

評估區(qū)為河流侵蝕堆積地貌。地形總體北高南低，呈階梯狀，最高點(diǎn)位于城區(qū)一帶，高程為275.0 m，最低點(diǎn)位于長江邊漫灘一帶，高程約150.0 m，相對高差約125 m。區(qū)內(nèi)主要地貌單元從北向南分別為漫灘和階地。漫灘沿長江分布，緊臨長江，呈東西向展布，寬40～160 m，灘面高程150.0～163.1 m，地勢平緩。階地沿長江分布，為堆積階地，階面高程170.0～180.5 m，階地高度約17～20 m，階面因人工堆填剩余寬度10～25 m。階坡坡度20°～35°，階地受沖溝切割破壞，切割深度約3～6 m，縱坡度12%～20%。綜上，評估區(qū)地形坡度一般15°～30°，地形較復(fù)雜。

2.2 地層巖性

根據(jù)地面調(diào)查及收集場地其它單位鉆探資料，區(qū)內(nèi)地層主要為第四系全新統(tǒng)人工填土層(Q4ml)、沖洪積土層(Q4a+pl)、侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組(J2s)組成。人工填土層(Q4ml)主要為塊石土，力學(xué)性能差，厚度4.0～6.2 m，在三峽水庫蓄水后已產(chǎn)生塌岸；沖洪積土層(Q4a+pl)分為漫灘堆積層(Q43al)和階地堆積層(Q41+2al)，厚度2.2～29.5 m；侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組地層(J2s)主要為紫紅色砂質(zhì)泥巖、粉砂巖夾灰白色砂巖。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造與地震

評估區(qū)位于黃草峽背斜的北西翼，無斷層分布，巖層產(chǎn)狀：300°～310°∠6°～17°，區(qū)內(nèi)未見斷層，主要發(fā)育兩組裂隙。區(qū)內(nèi)貫通性結(jié)構(gòu)面主要為巖層層面和巖土界面，巖層傾角6°～17°，巖土界面不臨空，界面傾角一般10°～20°，局部傾角21°～41°。

評估區(qū)地震基本烈度為Ⅵ度，地震動峰值加速度為0.05g，地震動反應(yīng)譜特征周期為0.35 s。評估區(qū)屬弱震地質(zhì)環(huán)境，無活動性斷層存在，地震活動頻度較低，構(gòu)造穩(wěn)定性好。

2.4 水文地質(zhì)條件

評估區(qū)地表水系主要有長江、小石溪和桃花溪，場地小沖溝較發(fā)育，長江為最低排泄基準(zhǔn)面，大氣降水主要通過地表徑流形式最終流入長江，地表主要為砂質(zhì)黏土和黏土，即地表水滲入對土體有影響。

評估區(qū)地下水按賦存條件可分為孔隙水和裂隙水兩種類型：孔隙水主要賦存于第四系松散堆積層中，含水介質(zhì)主要為粉土、粉細(xì)砂以及卵石層，透水性較好，為潛水，水量豐富，地下水位受江水控制，變化較大，主要接受大氣降水和江水的補(bǔ)給；裂隙水主要賦存于淺層基巖構(gòu)造裂隙與風(fēng)化裂隙中，主要依靠第四系孔隙水及江水補(bǔ)給，與長江互成補(bǔ)排關(guān)系，地下水位埋深5.8～33.0 m，場區(qū)地表未見地下水露頭。

綜上所述，評估區(qū)地表水對巖土體影響大，地下水對巖土體影響大。

2.5 不良地質(zhì)現(xiàn)象

根據(jù)收集地質(zhì)資料和野外調(diào)查查明，區(qū)內(nèi)未見滑坡、崩塌、泥石流、地裂縫、地面塌陷、地面沉降等不良地質(zhì)現(xiàn)象，現(xiàn)場調(diào)查岸坡未見明顯變形現(xiàn)象。岸坡塌岸預(yù)測主要為侵蝕、剝蝕型塌岸[4-7]。區(qū)內(nèi)不良地質(zhì)現(xiàn)象不發(fā)育。

2.6 破壞地質(zhì)環(huán)境的人類工程活動

評估區(qū)內(nèi)人類工程活動主要為修建公路、居民住房及廠房，形成土質(zhì)邊坡高9 m，影響面積約0.002 3 km2，占用地面積約1.38%。形成巖質(zhì)邊坡高5～26.91 m，其中高15～26.91 m影響面積約0.015 6 km2，占用地面積約9.56%。區(qū)內(nèi)無洞室、采空區(qū)等其他破壞地質(zhì)環(huán)境的人類活動。

綜上，破壞地質(zhì)環(huán)境的人類工程活動較強(qiáng)烈。

3 地質(zhì)環(huán)境問題

根據(jù)已有資料和現(xiàn)場調(diào)查，評估區(qū)內(nèi)未見滑坡、危巖崩塌、泥石流、地面塌陷、地裂縫、地面沉降等不良地質(zhì)現(xiàn)象存在。評估區(qū)現(xiàn)狀主要為邊坡穩(wěn)定性和存在塌岸可能性。

3.1 塌岸預(yù)測

根據(jù)地形地貌、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、地層巖性及水文條件，場地塌岸多發(fā)生于階地邊緣，階地上部多為人工堆積，厚度0.5～16.4 m，邊坡坡度18°～46°，堆積年限小于2 a，未壓實(shí)，結(jié)構(gòu)松散，易產(chǎn)生塌滑。

(1) 滑移型塌岸

根據(jù)巖土界面傾角的陡緩情況，選取1-1′、13-13′剖面作為滑移評價的計算剖面(圖2、圖3)，以巖土界面為潛在滑動面，并假定前緣按圓弧形剪切面從土層中剪出。采用定量計算分析穩(wěn)定性[8]，計算方法為傳遞系數(shù)法，安全系數(shù)為1.15。經(jīng)收集前期工作成果及區(qū)域經(jīng)驗進(jìn)行綜合分析確定，計算參數(shù)選擇見表2。計算工況的選取主要考慮天然工況和水位降工況，見表3。穩(wěn)定性計算結(jié)果見表4。

在最不利工況，即水位降工況下，代表剖面穩(wěn)定性系數(shù)最低的為13-13′剖面，穩(wěn)定性系數(shù)為1.06，處于基本穩(wěn)定狀態(tài)；1-1′剖面，處于穩(wěn)定狀態(tài)?，F(xiàn)場調(diào)查未發(fā)現(xiàn)滑移破壞，各計算剖面計算結(jié)果與現(xiàn)場調(diào)查的實(shí)際情況是吻合的。

圖2 1-1′計算剖面

圖3 13-13′計算剖面

岸坡土體重度/kN·m-3天然飽和巖土界面黏聚力/kPa天然飽和巖土界面內(nèi)摩擦角/°天然飽和雜填土19.520.5502122粉質(zhì)黏土19.620.220161310砂礫卵石20.020.5002826

表3 計算工況表

表4 穩(wěn)定性系數(shù)計算成果表

(2) 侵蝕、剝蝕型塌岸

由于岸坡已經(jīng)歷了多次歷史水位漲落工況，部分表層土體已坍入河，據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，岸坡目前未見變形。但是，由于岸坡部分地段目前未達(dá)自然穩(wěn)定坡角[9]，故階地粉質(zhì)黏土、粉土在庫水長期浸泡浪蝕作用下，將發(fā)生侵蝕、剝蝕型塌岸。

工程地質(zhì)類比法(即圖解法)是預(yù)測塌岸比較成熟的方法。其基本原理就是利用蓄水前的岸坡穩(wěn)定形態(tài)來類比蓄水后的庫岸再造穩(wěn)定坡形，即以平水期至洪水期水位變動帶的穩(wěn)定坡角作為156 m至正常蓄水位175 m之間的水位變動帶穩(wěn)定坡角，以洪水期以上的穩(wěn)定坡角作為蓄水后洪水位以上的穩(wěn)定坡角，并進(jìn)行圖解，以確定庫岸的塌岸寬度(圖4)。

圖4 塌岸預(yù)測圖

根據(jù)穩(wěn)定坡角調(diào)查及經(jīng)驗，不同巖性岸坡水下和水上穩(wěn)定坡角建議值見表5。

表5 岸坡最終庫岸再造穩(wěn)定坡角建議值

3.2 其他地質(zhì)環(huán)境問題

根據(jù)調(diào)查，擬建場區(qū)范圍內(nèi)無地質(zhì)遺跡、自然保護(hù)景區(qū)、人文景觀等分布；擬建場地是在規(guī)劃區(qū)內(nèi)修筑，對土地資源的破壞程度屬于一般；擬建場地周邊主要為已建房屋，對周圍建筑物影響有一定影響。

擬建場地附近的地表水體主要為長江，擬建建筑屬于防洪護(hù)岸工程，對地表水體影響??；評估區(qū)內(nèi)地下水貧乏，擬建工程不會產(chǎn)生對含水層的破壞，附近無重大水污染源，工程建設(shè)對地表水體、地下水影響小。

4 地質(zhì)災(zāi)害危險性現(xiàn)狀評估

4.1 有治理工程岸坡段

長北4+552.310～長北5+295.536段、長小0+000.000～長小0+405.000段、長桃0+000.000～長桃0+340.000段、長龍0+000.000～長龍0+590.000段，斜(邊)坡無變形跡象，處于穩(wěn)定狀態(tài)。由剖面塌岸預(yù)測分析圖知，在三峽水位變幅作用下產(chǎn)生侵蝕性塌岸，逐步向岸坡侵蝕塌滑，塌岸寬度分別為45～97 m、35～70 m、80～150 m、35～70 m，塌岸強(qiáng)烈，遭受地質(zhì)災(zāi)害的可能性大，損失小，危險性中等。

4.2 無治理工程岸坡段

長北0+000.000～長北0+338.206、長北0+338.206～長北0+635.659、長北0+635.659～長北1+911.182、長北2+114.672～長北2+578.928、長北2+578.928～長北2+937.674、長北2+937.674～長北3+757.397、長北4+042.774～長北4+552.310段，長北1+911.182～長北2+114.672段(桃花溪匯合口段)，長北3+757.397～長北4+042.774段(龍溪河匯合口)，斜(邊)坡無變形跡象，處于穩(wěn)定狀態(tài)。由剖面塌岸預(yù)測分析圖知，陡坡段主要在三峽水位變幅作用下產(chǎn)生侵蝕性塌岸，位于設(shè)計洪水位181.87 m以下，塌岸輕微，遭受地質(zhì)災(zāi)害的可能性小，危險性小。

5 地質(zhì)災(zāi)害危險性預(yù)測評估

5.1 有治理工程岸坡段

(1) 格賓鎮(zhèn)腳+二級斜坡護(hù)岸段

長北4+552.310～長北5+295.536、長小0+000.000～長小0+405.000、長桃0+000.000～長桃0+340.000段。

根據(jù)可行性研究報告，該段對原有土體進(jìn)行部分清除后，用石渣碾壓回填，按一定壓實(shí)度指標(biāo)對坡體進(jìn)行分層夯實(shí)，按1∶2.0和1∶2.5穩(wěn)定坡率整平坡面，采用重力式格賓擋墻鎮(zhèn)腳，格賓護(hù)墊防沖，邊坡整體穩(wěn)定。由剖面塌岸預(yù)測分析圖知，在賓格護(hù)墊防沖結(jié)構(gòu)以下的土體在水流的侵蝕作用下可能被掏空，對岸坡產(chǎn)生影響。因此，工程建設(shè)中和建成后，塌岸誘發(fā)工程失穩(wěn)的可能性中等，損失中等，危險性中等。

(2) 格賓鎮(zhèn)腳+一級斜坡護(hù)岸+高擋墻

北岸支流河段：長龍0+000.000～長龍0+590.000段。

該段采用重力式格賓擋墻鎮(zhèn)腳，格賓護(hù)墊防沖，按1∶2.0穩(wěn)定坡率，用石渣碾壓回填，并鋪設(shè)土工格柵，采用砼衡重式擋墻，擋墻頂部為平臺。由圖4剖面塌岸分析圖知，在賓格護(hù)墊防沖結(jié)構(gòu)以下的土體在水流的侵蝕作用下可能被掏空，對岸坡產(chǎn)生影響。因此，工程建設(shè)中和建成后，塌岸誘發(fā)工程失穩(wěn)的可能性中等，損失中等，危險性中等。

5.2 無治理工程岸坡段

長北0+000.000～長北0+338.206、長北0+338.206～長北0+635.659、長北0+635.659～長北1+911.182、長北1+911.182～長北2+114.672、長北2+114.672～長北2+578.928、長北2+578.928～長北2+937.674、長北2+937.674～長北3+757.397、長北3+757.397～長北4+042.774、長北4+042.774～長北4+552.310段無治理工程，不進(jìn)行預(yù)測評價。

5.3 對地質(zhì)遺跡、自然和人文景觀、土地資源和建構(gòu)筑物的影響

根據(jù)調(diào)查，擬建場地附近沒有區(qū)縣級地質(zhì)遺跡、自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景旅游區(qū)、森林公園及人文景觀分布，因此項目建設(shè)不會對該類保護(hù)區(qū)造成影響破壞；由設(shè)計及調(diào)查資料，擬建場地屬于規(guī)劃區(qū)內(nèi)建筑，擬建建筑不會對土地資源進(jìn)行破壞；擬建場地局部附近有建筑，但不在開挖邊坡影響范圍內(nèi)，因此擬建工程建設(shè)不會對建構(gòu)筑物造成影響破壞。擬建工程建設(shè)對地質(zhì)遺跡、自然和人文景觀、土地資源、建構(gòu)筑物的影響破壞程度為不嚴(yán)重。

5.4 對地表水體、地下水的影響

現(xiàn)場調(diào)查，擬建場地附近地表水體主要為長江及梨香溪，長江三峽工程建成蓄水至175 m后，評估區(qū)段的水位為173.81 m左右。擬建工程地面標(biāo)高都在173.81 m以上，區(qū)內(nèi)基巖巖性以泥巖為主，泥巖為相對隔水層，區(qū)內(nèi)地下水貧乏，對于河溝流經(jīng)處不會造成漏失；擬建建筑附近無其他水體、井泉點(diǎn)存在。根據(jù)相關(guān)規(guī)定，擬建項目的建設(shè)對區(qū)內(nèi)地表水體及地下水影響不強(qiáng)烈。

6 地質(zhì)災(zāi)害危險性綜合分區(qū)

6.1 地質(zhì)災(zāi)害危險性綜合分區(qū)

根據(jù)地質(zhì)環(huán)境問題及分區(qū)分級結(jié)果，將評估區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危險性劃為地質(zhì)災(zāi)害危險性中等區(qū)(Ⅱ)：長北4+552.310～長北5+295.536、長小0+000.000～長小0+405.000、長桃0+000.000～長桃0+340.000、長龍0+000.000～長龍0+590.000。

6.2 建設(shè)場地適宜性評價

(1) 地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與治理恢復(fù)難度

評估區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危險性程度中等，對評估區(qū)內(nèi)將產(chǎn)生塌岸的岸坡進(jìn)行支護(hù)。治理恢復(fù)措施施工難度低，使用普遍，技術(shù)成熟，防治技術(shù)方案為常規(guī)技術(shù)方案。

其防治費(fèi)用采用工程類比法綜合確定(詳見表6)，工程量根據(jù)估算方案進(jìn)行統(tǒng)計，單價按市場價進(jìn)行估算，其地質(zhì)環(huán)境問題防治費(fèi)用約為939.38萬元，約占工程總投資19 878.45萬元人民幣的4.73%。

綜上，擬建工程防治方案為常規(guī)技術(shù)方案，防治費(fèi)用占工程總投資的4.73%，地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與治理恢復(fù)難度小。

表6 地質(zhì)環(huán)境防治及恢復(fù)費(fèi)用詳表

(2) 建設(shè)場地適宜性

根據(jù)前述，工程建設(shè)遭受、誘發(fā)及加劇地質(zhì)災(zāi)害危險性中等，對地質(zhì)遺跡、自然和人文景觀、土地資源和建構(gòu)物的影響破壞程度不嚴(yán)重，對地表水體、地下水的影響不強(qiáng)烈。故工程建設(shè)對地質(zhì)環(huán)境的影響程度中等。

地質(zhì)環(huán)境保護(hù)及治理恢復(fù)費(fèi)用占工程總投資的4.73%，具有經(jīng)濟(jì)合理性；治理措施可行，均屬常規(guī)技術(shù)方案，地質(zhì)環(huán)境保護(hù)及治理恢復(fù)難度小。

故建設(shè)場地適宜擬建工程建設(shè)。

7 地質(zhì)災(zāi)害防治措施建議

根據(jù)預(yù)測評估和綜合評估，結(jié)合工程建設(shè)特點(diǎn)，對本工程的地質(zhì)環(huán)境保護(hù)及治理恢復(fù)措施建議如下：

(1) 建設(shè)工程施工過程中的棄土不得隨意堆放。

(2) 對于擬建工程中斜坡護(hù)岸段，建議對產(chǎn)生侵蝕、剝蝕塌岸的岸坡進(jìn)行漿砌塊石護(hù)坡，對滑移型塌岸的岸坡采用擋土墻進(jìn)行支擋。

(3) 對開挖基槽臨時邊坡進(jìn)行臨時支護(hù)，及時封閉或采用土釘墻。

(4) 護(hù)坡工程應(yīng)采取分段施工，基槽應(yīng)分段間隔開挖。

(5) 施工過程中盡量減少損傷既有治理排水結(jié)構(gòu)，對排水工程局部損毀的應(yīng)在施工完成后及時修復(fù)，以免引發(fā)次生災(zāi)害。

(6) 擬建工程實(shí)施后，應(yīng)加強(qiáng)對坡頂排水的措施，以免排水不暢導(dǎo)致增大水壓力。

8 結(jié)論

(1) 本次是對防洪護(hù)岸綜合整治工程進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害危險性評估，評估區(qū)地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜程度為較復(fù)雜，擬建工程形成擋墻的最大高度約8 m，護(hù)岸的最大高度約為20 m，為土質(zhì)邊坡，擬建項目重要性為重要，本評估級別為一級?，F(xiàn)狀評估，工程建設(shè)遭受地質(zhì)災(zāi)害危險性的可能性大，損失小，危險性中等。預(yù)測評估，工程建設(shè)中和建成后，塌岸誘發(fā)工程失穩(wěn)的可能性中等，損失中等，危險性中等；工程建設(shè)對地質(zhì)遺跡、自然和人文景觀、土地資源和建構(gòu)物造成的影響不嚴(yán)重，對地表水體、地下水的影響不強(qiáng)烈。工程總體建設(shè)對地質(zhì)災(zāi)害危險性程度中等，地質(zhì)環(huán)境保護(hù)及治理恢復(fù)難度小，建設(shè)場地適宜擬建工程建設(shè)。

(2) 本文對擬建防洪護(hù)岸綜合整治工程建設(shè)場地的地質(zhì)災(zāi)害問題進(jìn)行調(diào)查評估，評估結(jié)果具有一定的實(shí)際應(yīng)用價值，有利于避免建設(shè)工程遭受地質(zhì)災(zāi)害的危險，防止工程建設(shè)誘發(fā)及加劇地質(zhì)災(zāi)害問題，為地質(zhì)環(huán)境保護(hù)等提供必要的地質(zhì)依據(jù)。塌岸預(yù)測模型具有一定的實(shí)用性和普遍性，可以運(yùn)用到其他岸坡進(jìn)行塌岸預(yù)測評估。