廣州市南沙區(qū)小虎二橋舊橋改造工程誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害類(lèi)型分析及防治措施研究

謝 芳

（廣東省有色礦山地質(zhì)災(zāi)害防治中心，廣東 廣州 510080）

項(xiàng)目區(qū)位于廣州市南沙區(qū)政府的東北方向、直距約5km，行政區(qū)劃上屬于南沙區(qū)黃閣鎮(zhèn)管轄，道路總長(zhǎng)1.546km，其中橋梁段為927m，橫跨小虎瀝河道。主要改造工程為：①拼寬引道高程貼合原地面高程，引道外側(cè)（輔助車(chē)道側(cè)）拼寬3.5m，在樁號(hào)K2+373.36-K2+403.36和樁號(hào)K3+332.86-K3+362.86范圍內(nèi)由3.5m漸變?yōu)?.5m，與引橋拼寬寬度一致；②小虎二橋東西引橋段均由兩車(chē)道變?yōu)槿?chē)道，引橋段寬度由9.6m拓寬至14.1m，拓寬部分占用現(xiàn)有的綠化帶及輔道機(jī)動(dòng)車(chē)道，致輔道機(jī)動(dòng)車(chē)道、人行道整體向外偏移0m～4m。原有道路的路基路面及橋梁路面情況較好，僅有局部路段存在破損。估算工程建設(shè)總投資費(fèi)用約9015.15萬(wàn)元[1]。

圖1 西側(cè)引道單側(cè)拼寬斷面圖

圖2 東側(cè)引道單側(cè)拼寬斷面圖

1 地質(zhì)環(huán)境條件

1.1 地形地貌

項(xiàng)目區(qū)位于南沙區(qū)黃閣鎮(zhèn)虎沙大道一線包括小虎二橋上，原始地貌單元屬珠江三角洲沖海積平原地貌，地形較為平坦，存在較厚的軟土，工程場(chǎng)地的現(xiàn)狀原為綠化帶和人行道等，項(xiàng)目區(qū)內(nèi)地面標(biāo)高4.11m（魚(yú)塘內(nèi)）～8.92m，河堤標(biāo)高多在6.0m以上，橋面標(biāo)高最高處達(dá)20.47m。地形地貌條件簡(jiǎn)單。

1.2 氣象水文

項(xiàng)目區(qū)地處珠江三角洲地區(qū)，屬亞熱帶海洋季風(fēng)氣候。終年溫暖濕潤(rùn)，年平均氣溫約22.28℃，區(qū)內(nèi)降雨量極為豐富，年平均降雨量1872.78mm（1981～2020年），極端年最大降雨量2939.70mm（2016年），雨季5～8月降雨量占全年降雨量的60%以上。影響南沙的災(zāi)害性天氣主要有熱帶氣旋、暴雨等。

南沙區(qū)位于珠江出海口虎門(mén)水道西岸，是西江、北江、東江三江匯集之處，東面是珠江，南面是珠江入?？?。南沙區(qū)境內(nèi)共有5條主要水道：洪奇瀝水道、蕉門(mén)水道、沙灣水道、鳧洲水道、小虎瀝水道；內(nèi)河涌116條，總長(zhǎng)294.8公里。

項(xiàng)目區(qū)東西兩側(cè)緊鄰沙仔瀝、小虎瀝兩條河流。小虎瀝河道水面寬度約為300m，水面標(biāo)高-5m～6m，區(qū)內(nèi)河溝、魚(yú)塘水深約1.0m～2.0m。項(xiàng)目區(qū)水系發(fā)達(dá)[2，3]。

1.3 地層巖石

項(xiàng)目區(qū)出露地層主要為古近系（E）和第四系（Q）。

1.3.1 古近系莘莊村組（E1x）

分布于整個(gè)項(xiàng)目區(qū)，巖性主要為紫紅、深灰色泥巖、砂巖等。鉆孔平均揭露厚度10.75m，埋藏深度一般大于10m，均由第四系覆蓋。產(chǎn)狀83°～195°∠18°～34°。

1.3.2 第四系海陸交互相沉積層（Q4mc）

項(xiàng)目?jī)?nèi)廣泛分布，巖性為淤泥、淤泥質(zhì)土、粉砂、中砂等組成，其中淤泥揭露層厚1.40m～21.00m，平均厚度為8.34m；淤泥質(zhì)土揭露層厚0.5m～13.90m，平均厚度為6.34m；粉砂揭露層厚1.30m～5.10m，平均厚度為3.13m；中砂揭露層厚1.50m～11.40m，平均厚度為6.43m。

1.4 地質(zhì)構(gòu)造與不良地質(zhì)作用

項(xiàng)目區(qū)未發(fā)現(xiàn)其它斷裂構(gòu)造跡象，區(qū)內(nèi)無(wú)揭露斷層通過(guò)，地質(zhì)構(gòu)造條件簡(jiǎn)單。

項(xiàng)目區(qū)內(nèi)不良地質(zhì)條件有填土、軟弱土和粉砂，相應(yīng)地產(chǎn)生不良地質(zhì)作用。

（1）人工填土：地表人工填土揭露層厚為1.70m～14.20m，主要以砂類(lèi)土和碎石，成分不均勻，工程性質(zhì)較差，其對(duì)對(duì)橋梁承臺(tái)及基礎(chǔ)施工造成影響，在設(shè)計(jì)施工中予以充分考慮。

（2）軟弱土：項(xiàng)目區(qū)內(nèi)較廣泛分布有淤泥、淤泥質(zhì)土等軟弱土層，埋深較淺，局部較厚，其工程性質(zhì)極差，欠固結(jié)，相應(yīng)地不良地質(zhì)作用如下：

軟土沉降：在自重壓力和附加荷載作用下軟土的固結(jié)沉降歷時(shí)長(zhǎng)，最終沉降量大，如不進(jìn)行軟基處理則可能造成建筑物下沉、開(kāi)裂；淤泥等軟土物理力學(xué)性質(zhì)差，屬于高壓縮性、低強(qiáng)度的土，具觸變性、流變性、高壓縮性、低強(qiáng)度、低透水性、不均勻性等特征，在上部荷載作用下，軟土容易產(chǎn)生較大的沉降，而且由于各處的軟土厚度變化較大，易產(chǎn)生不均勻沉降。

負(fù)摩阻力：場(chǎng)地存在軟土，在各種因素影響下，極易發(fā)生固結(jié)沉降，對(duì)灌注樁產(chǎn)生一向上的摩阻力（相對(duì)樁基來(lái)說(shuō)是負(fù)摩阻力），從而降低樁的承載力，設(shè)計(jì)中充分考慮到這一情況。

影響成樁質(zhì)量：由于軟弱土層性能較差，易側(cè)向流動(dòng)，在灌注樁成孔后混凝土灌注前易使樁孔縮頸，或塌孔，影響樁的承載力，或者導(dǎo)致樁斷樁。

（3）砂土液化：項(xiàng)目區(qū)內(nèi)分布有粉砂，結(jié)構(gòu)松散，層厚1.30m～5.10m，揭露平均厚度為3.13m，根據(jù)勘察資料，場(chǎng)地在7度近震情況下①層人工填土（主要成分以砂類(lèi)土為主）、②4層粉砂和②5層中砂具有液化潛勢(shì)。鉆孔LJZK1～LJZK2、QZK2及QZK27～QZK28附近全孔液化指數(shù)7.36～14.76之間，場(chǎng)地液化等級(jí)為中等液化；其余地段全孔液化指數(shù)0.01～5.98之間，場(chǎng)地液化等級(jí)為輕微液化。

1.5 水文地質(zhì)概況

該區(qū)地下水類(lèi)型及其富水程度主要受地形地貌、地層巖性、構(gòu)造和植被等因素的控制和影響。根據(jù)地下水的埋藏和賦存形式，項(xiàng)目區(qū)內(nèi)地下水類(lèi)型劃分為松散巖類(lèi)孔隙水和基巖裂隙水。松散巖類(lèi)孔隙水廣泛賦存于海陸交互第四系巖土層中，主要含水地層為粉砂和中砂；基巖裂隙水賦存于泥巖和砂巖中，為層狀巖類(lèi)裂隙水。

1.6 人類(lèi)工程活動(dòng)情況

工程場(chǎng)地原為已有道路橋梁、人行道和綠化帶等。根據(jù)《細(xì)則》中表3-2，項(xiàng)目區(qū)已修建道路橋梁，對(duì)原地形地貌景觀破壞程度較大，故人類(lèi)工程活動(dòng)對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響較大。未來(lái)人類(lèi)工程活動(dòng)如填土等可能會(huì)引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，因此，人類(lèi)工程活動(dòng)屬于地質(zhì)災(zāi)害致災(zāi)的激發(fā)因素

2 地質(zhì)災(zāi)害類(lèi)型及成因

根據(jù)項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)有地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行類(lèi)比分析，結(jié)合規(guī)劃場(chǎng)地所處地質(zhì)環(huán)境背景、工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、施工方式及工程結(jié)構(gòu)要求等進(jìn)行。預(yù)測(cè)工程項(xiàng)目在建設(shè)過(guò)程中，可能引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害類(lèi)型主要有地面沉降；工程完工后可能遭受的地質(zhì)災(zāi)害主要有地面沉降。地面沉降的主要地質(zhì)因素為：

（1）第四系松散土層：用地范圍內(nèi)第四系土層厚度較大，且厚度變化大，以致在填土或其它地面荷載的作用下，發(fā)生壓縮沉降，而且不同部位的壓縮量存在差異，造成地基不均勻沉降。根據(jù)勘察資料，用地范圍東南部道路用地中兩個(gè)鉆孔揭露有淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，在上部荷載作用下容易引起地面沉降。

（2）填方土體：新近填土處于松散欠固結(jié)狀態(tài)，在上部荷載和自重的作用下會(huì)發(fā)生較大的壓縮固結(jié)，從而產(chǎn)生沉降，并且降雨淋濾將加快這一進(jìn)程。地基土的總沉降量與填土層厚度呈正相關(guān)關(guān)系，填土層厚度越大，總沉降量越大，填土層厚度差異越大，引起的不均勻沉降也越明顯，因此，工程建設(shè)中填方土體也是造成地面沉降的重要原因之一。根據(jù)勘察資料，填土在用地范圍內(nèi)均有分布，會(huì)引起地面沉降。

預(yù)測(cè)項(xiàng)目區(qū)內(nèi)地面沉降地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的可能性較大，發(fā)育程度中等，潛在危害小、危險(xiǎn)性小。

3 地質(zhì)災(zāi)害防治措施

為防止地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，避免和減少地質(zhì)災(zāi)害對(duì)擬建工程項(xiàng)目的危害，確保工程建設(shè)的順利進(jìn)行，堅(jiān)持以預(yù)防為主、避讓與治理相結(jié)合、全面規(guī)劃、突出重點(diǎn)的原則，采取有效合理的地質(zhì)災(zāi)害防治措施。由于地質(zhì)災(zāi)害治理工作專(zhuān)業(yè)性相對(duì)較強(qiáng)，因此，建議業(yè)主將地質(zhì)災(zāi)害防治任務(wù)委托給具有國(guó)土資源部門(mén)頒發(fā)的相應(yīng)等級(jí)施工資質(zhì)的單位進(jìn)行防治。

針對(duì)項(xiàng)目區(qū)各類(lèi)地質(zhì)災(zāi)害體的危險(xiǎn)程度、穩(wěn)定狀態(tài)、規(guī)模大小和對(duì)工程建設(shè)的危害程度，結(jié)合危險(xiǎn)性分區(qū)以及適宜性的評(píng)估結(jié)果，建議有針對(duì)性地對(duì)本項(xiàng)目中出現(xiàn)地面沉降的道路路基，采取以下措施進(jìn)行防治：

（1）項(xiàng)目區(qū)內(nèi)廣泛分布軟土，通過(guò)復(fù)合地基處理地基。

（2）施工期間及完工后道路周邊禁止大面積大量抽取地下水，避免地下水位下降量過(guò)大，造成土層固結(jié)、收縮而引發(fā)地面沉降。

（3）工程施工過(guò)程中，避免較大地震動(dòng)，防止土層壓縮引發(fā)地面沉降。

（4）后期路基填土的預(yù)防措施：填土過(guò)程中，應(yīng)選擇較好的土質(zhì)，并注意分層填土壓實(shí)，以減小填土本身的沉降。

（5）施工過(guò)程中和完成后，進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)。

（6）通過(guò)試驗(yàn)確定填土的最優(yōu)參數(shù)，保障填土的壓實(shí)質(zhì)量；

（7）加強(qiáng)施工過(guò)程的質(zhì)量控制，確保質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求和規(guī)范要求。

4 建議

（1）根據(jù)評(píng)估，用地范圍可以作為建設(shè)用地，不需要考慮工程避讓方案或另行擇址。

（2）建議建設(shè)單位落實(shí)地質(zhì)災(zāi)害防治工程“三同時(shí)”制度。

（3）工程勘察應(yīng)注意查明軟土層厚度及分布情況，針對(duì)性地進(jìn)行軟基處理工程設(shè)計(jì)，防止或減小地面沉降；

樁基工程設(shè)計(jì)時(shí)，充分考慮場(chǎng)地存在軟弱土層的地質(zhì)現(xiàn)象，采取措施減小因軟弱土層，避免縮頸或斷樁的情況出現(xiàn)；

砂土液化防治建議：采用振動(dòng)擠密方法如砂樁或碎石樁進(jìn)行地基處理，使砂土密實(shí)，孔隙率降低，并有助于消散超孔隙水壓力，減少砂土液化的可能[4,5]。

（4）其他建議：在工程施工過(guò)程中和施工完成后，應(yīng)注意做好環(huán)境保護(hù)措施，防止塵埃、水土流失等造成環(huán)境污染的不良現(xiàn)象。