復(fù)雜地質(zhì)條件下生態(tài)庫工程建設(shè)與評價

鐘育霞

(深圳市龍崗區(qū)水務(wù)局，廣東 深圳 518100)

1 區(qū)域地質(zhì)工程概況

寶安區(qū)轄區(qū)范圍內(nèi)劃定有鐵崗水庫-石巖水庫、長流陂水庫和羅田水庫飲用水水源保護區(qū)。經(jīng)過方案論證比選，在多次專家評審后，形成分區(qū)處理方案：即石巖(東片區(qū))、鐵崗(九圍片區(qū))以及鐵崗(應(yīng)人石片區(qū))利用對應(yīng)水庫庫尾設(shè)置相應(yīng)的工程措施，將建成區(qū)與水庫水源區(qū)進行隔離，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為50a一遇。石巖(麻布片區(qū))、鐵崗(料坑片區(qū))以及鐵崗(黃麻布片區(qū))則進行調(diào)蓄后就地處理排放或調(diào)蓄轉(zhuǎn)輸，截流標(biāo)準(zhǔn)為30mm。

在向?qū)毎矃^(qū)環(huán)境保護和水務(wù)局匯報后，鑒于水庫水質(zhì)保障的迫切需求，加之區(qū)政府的高度重視，為了加快推進3處河口生態(tài)庫的設(shè)計、建設(shè)進度，將對12個子項分批次、分階段進行可行性研究、初步設(shè)計。經(jīng)會議決定，將項目劃分為3個批次，對九圍河口生態(tài)庫工程開展施工圖設(shè)計階段工程地質(zhì)勘察工作[1- 15]。

2 危險性地質(zhì)區(qū)域劃分與工程建設(shè)評價

2.1 基坑工程

(1)基坑坑壁滑塌與涌水。本場地內(nèi)各豎井、管道、箱涵溝槽等明挖的構(gòu)筑物均存在基坑，開挖深度除部分淺埋管道外均超過3m，坑壁土層以穩(wěn)定性的土層為主，易發(fā)生塌方、滑坡等重大安全隱患，施工時應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計方案支護或放坡，避免安全事故發(fā)生。基坑開挖時將形成基坑涌水、滲透破壞，需進行截水或井點降水或明排，減少地下水對基坑施工的影響。降排水措施將導(dǎo)致周邊地下水位下降，會引起周邊環(huán)境(地下管線、市政設(shè)施、建(構(gòu))筑物)破壞(沉降、開裂、變形等)，應(yīng)做好相應(yīng)防護措施，并在施工期間加強監(jiān)測，避免對周邊環(huán)境的影響。

(2)地下水與地表水抗浮穩(wěn)定。本場地內(nèi)基坑底部多位于地下水位以下，場地存在地下水的抗浮穩(wěn)定問題，施工時期需嚴(yán)格按照設(shè)計方案截排地下水，保證施工期安全，并采取抗浮錨桿(樁)、結(jié)構(gòu)、導(dǎo)排地下(地表)水等措施進行運營期的抗浮設(shè)防。

(3)地表水截排與沉降。應(yīng)在基坑周邊做好截排地表水措施，避免地下水滲入基坑側(cè)壁，導(dǎo)致土體抗力降低，水壓力增高，威脅基坑穩(wěn)定。管道位于人工填土、軟土和多種性狀不同的地層上的基礎(chǔ)存在沉降及差異沉降問題，應(yīng)進行地基處理。

2.2 土方與地下暗挖工程

本工程的基坑(槽)開挖深度基本上均超過3m，存在土方開挖安全滑塌的安全隱患，應(yīng)根據(jù)不同地層特征，嚴(yán)格按照設(shè)計方案或經(jīng)審批的施工組織方案進行土石方的開挖，堅持分段、分層開挖，按設(shè)計或規(guī)范規(guī)定的合理放坡坡度開挖。運土重車行走路線要專門設(shè)計，路基邊坡要穩(wěn)定，不要對基坑支護結(jié)構(gòu)造成超設(shè)計荷載。本工程包括2條隧洞工程，少量頂管工程。隧洞施工主要為盾構(gòu)工法，局部段采用礦山法施工，管道局部采用頂管，應(yīng)人石河口生態(tài)庫截流溝采用頂管施工，暗挖、頂管施工存在的地質(zhì)風(fēng)險有塌方、流沙、流土、涌水、突泥、巖爆飛石、爆破、粉塵傷害、不良氣體(如氡氣等)、放射性等危害，需要做好相應(yīng)的專項防護措施。

3 生態(tài)庫地質(zhì)條件評價

3.1 地形地貌

九圍河口生態(tài)庫位于九圍河入鐵崗水庫河口處，距離洲石公路南側(cè)約1700m，如圖1所示。庫區(qū)地貌類型為低丘陵臺地地貌，微地貌為開闊式?jīng)_溝地貌，庫岸均為殘坡積后形成的緩丘。兩岸坡度較緩(坡度15°～20°)，左岸地面丘頂高程31～40m，為原聚豪高爾夫球場，右岸地面丘頂高程31～70m，植被良好。生態(tài)庫庫底高程16.5～24.0m。

圖1 九圍河口生態(tài)庫場

3.2 地層巖性與構(gòu)造

九圍生態(tài)庫場地地層自上而下分別為：第四系人工填土(Q4ml)：主要分布于沖溝上游右岸庫尾港中旅高爾夫球場等區(qū)域，該層層厚0.4～5.0m，平均層厚2.26m，層底高程-2.99～36.64m。第四系沖洪積層(Q4al+pl)：以淤泥質(zhì)中粗砂、礫砂等為主。其中：②-1淤泥：分布于庫區(qū)表層，零星分布，呈灰黑色，流塑狀，略有腥味，巖芯成形差，性狀極差，為新近沉積的堆積物，含少量砂粒和生活垃圾。見于2JSZK63、2JSZK85、2JSZK86、2JSZK90、2JSZK97等庫區(qū)鉆孔。該層層厚0.8～6.0m，平均層厚3.0m，層底高程15.17～21.00m。②-2粉質(zhì)黏土(礫質(zhì)、砂質(zhì))：分布于沖溝溝底，廣泛連續(xù)分布，為砂質(zhì)黏土和礫質(zhì)黏土。②-3中粗砂：分布于沖溝底部，零星分布，一般呈灰、灰黑色，流塑-軟塑狀，底部夾砂，見于2JSZK44、2JSZK83、2JSZK90、2JSZK92等鉆孔，該層層厚1.5～2.8m，平均層厚1.97m，層底高程11.90～24.94m。

區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造亦以斷裂構(gòu)造為主，可歸并為黃京坑斷裂帶和楊柳崗斷裂束，由楊柳崗斷裂、尖崗斷裂、黃旗崗斷裂組成，總體呈北西310°方向舒波狀延伸，傾向北東，傾角45°～80°，可見長約15km，寬約2km，單條斷裂長45～10km，寬1～15m，最寬達50m，展布方向呈尖滅側(cè)現(xiàn)排列。區(qū)域斷裂構(gòu)造基本平行于庫區(qū)，距離庫區(qū)約2km，庫區(qū)地質(zhì)測繪和鉆孔內(nèi)未見斷裂等構(gòu)造痕跡。

3.3 水文地質(zhì)

地下水主要為第四系孔隙水和基巖裂隙水?；鶐r裂隙水主要賦存于下部強風(fēng)化巖(塊狀)-弱風(fēng)化花崗巖風(fēng)化裂隙和部分張開的斷裂構(gòu)造裂隙內(nèi)，接受上覆孔隙潛水越流補給和地下側(cè)向徑流補給，陸地區(qū)域突出地面的裸露巖體直接接受降雨補給。根據(jù)壩址區(qū)勘探鉆孔水位施工期間觀測成果，壩址區(qū)兩岸地下水位高于庫水位，水位變化幅度小，在0.5～1m范圍內(nèi)，主要受降雨影響，總體上地下水位較穩(wěn)定。

4 綜合評價

4.1 庫區(qū)工程地質(zhì)條件評價

(1)水庫與構(gòu)造滲漏問題。水庫周邊均為中低山區(qū)或丘陵區(qū)，山體雄厚，組成寬闊的山體地層為微弱透水的殘積土地層和花崗巖風(fēng)化巖層，滲徑240～400m，滲透系數(shù)小，為相對不透水層，無低埡口，因此庫區(qū)不會發(fā)生有規(guī)模的永久性滲漏問題。庫內(nèi)未發(fā)現(xiàn)有大規(guī)模斷層，組成寬闊的山體地層為微弱透水的殘積土地層和厚層全風(fēng)化花崗巖等土層，因此水庫蓄水后不會產(chǎn)生構(gòu)造滲漏。

(2)繞壩滲漏問題。壩址區(qū)兩側(cè)山體為殘丘，左岸壩肩地面高程29～38.5m，壩肩下游存在1條低沖溝，沖溝高程25～27m，壩肩寬度約80m，地層為微弱透水的殘積土地層和花崗巖風(fēng)化巖層，地下水位高程為26.5～28.0m，略低于庫水位，存在繞壩滲漏風(fēng)險。右岸壩肩地面高程29～49m，壩肩下游存在1條低沖溝，沖溝高程16.5～20.0m，壩肩寬度約200～250m，地層為微弱透水的殘積土地層和花崗巖風(fēng)化巖層。

(3)庫岸穩(wěn)定。水庫運行近50a來基本是穩(wěn)定的。本次勘察亦未見有較大的松散堆積體。庫岸地形平緩，植被良好，具有天然穩(wěn)定邊坡，無不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育，因此庫岸穩(wěn)定性較好，施工期和運行期一般不會產(chǎn)生失穩(wěn)。

(4)浸沒及淹沒。根據(jù)設(shè)計資料，生態(tài)庫控制最高水位為28m。生態(tài)庫建成后，會淹沒庫區(qū)周邊低洼的水塘。此外，庫區(qū)左岸(港中旅聚豪高爾夫球場)地面高程約25.0～70.0m，在最高運行水位時，會將球場低洼處淹沒。庫區(qū)無重要建筑物，山體表層構(gòu)成以殘坡積黏性土和全風(fēng)化巖為主，屬弱-微透水性，為相對隔水層，因此潛水浸潤線抬高后影響不大。

(5)水庫淤積。庫內(nèi)沒有大的河流通過，基巖為致密的花崗巖，松散層相對較薄，地形平緩，植被茂盛，在天然條件下固體徑流量并不大，水庫淤積問題不大，在運行期間進行定期清淤。

4.2 堤壩址區(qū)工程地質(zhì)條件評價

九圍河口生態(tài)堤壩址位于九圍河入鐵崗水庫河口東南側(cè)約1800m位置處，沿河道垂直布置在鐵崗水庫庫尾處，如圖2所示。堤壩壩型采用混凝土防滲墻防滲土石堤，左岸布置有連通閘，右岸布置有排出隧洞，壩頂采用C30混凝土路面，路面寬8.0m，厚0.02m，按2%向下游放坡。碎石墊層下設(shè)0.3m中粗砂墊層，干砌石護坡由堤頂護至馬道頂。馬道以下設(shè)置拋石區(qū)，拋石區(qū)頂寬2.82m，邊坡1：3.0。壩址區(qū)地形呈“U”型，較開闊，兩岸坡度為15°～25°，局部為30°，溝底高程16.5～20m，最大壩高約12.5m。壩址區(qū)主要地層包括②沖洪積層和③殘坡積層，其中沖洪積層位于沖溝底部。

圖2 九圍生態(tài)庫堤壩照片(從上游向下游拍攝)

(1)壩基開挖及地基處理。壩址區(qū)溝底表層為粉質(zhì)黏土層，呈可塑-硬塑狀，天然地基承載力約120kPa，可滿足土石壩地基持力層要求，表層1.0m范圍內(nèi)地層由于含水量較大，呈軟可塑狀，建議挖出換填；該層呈中等壓縮性，局部呈高壓縮性，壩體填筑會產(chǎn)生一定的沉降變形，應(yīng)預(yù)留一定的沉降量。局部存在淤泥質(zhì)土，呈流塑-軟塑狀，需挖除換填。

(2)壩基滲漏。粉質(zhì)黏土層下伏較厚層的礫砂層，層厚2.5～3.3m，該層滲透系數(shù)較大，建議設(shè)計通過滲流穩(wěn)定和滲漏量計算，選擇適宜的防滲方案，可采用混凝土連續(xù)墻截水。壩基基槽開挖深度約2～3m，側(cè)壁地層為粉質(zhì)黏土層，呈可塑-硬塑狀，可采用放坡形式開挖。壩肩邊坡穩(wěn)定性：壩址兩岸邊坡坡度較緩，地層以殘積土礫質(zhì)黏性土層為主，其C、φ值較大，不良地質(zhì)現(xiàn)象不發(fā)育，因此壩基穩(wěn)定性好；由于邊坡地層為殘坡積礫質(zhì)黏性土，滲透系數(shù)小，為相對不透水層，因此不易發(fā)生繞壩滲漏問題。

4.3 濕地工程與景觀地質(zhì)條件評價

擬建濕地擬對周圍岸坡進行簡單重塑，濕地內(nèi)部保持現(xiàn)狀，并在下游設(shè)置3道均質(zhì)土景觀生態(tài)堤，堤頂寬度2.0m，堤基寬度約4.4m。由于僅對現(xiàn)有岸坡進行輕微地形重塑，不涉及深部地層開挖，濕地內(nèi)淺表地層均為弱-透水層，兩岸殘丘均較寬厚，殘丘區(qū)域地下水位高程約為26.5m，高于擬建濕地進水水位22.8m以及出水水位22.7m，再加之場區(qū)未揭露斷裂構(gòu)造，因此擬建濕地不會發(fā)生滲漏問題。根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)鉆探及測繪，岸坡較為穩(wěn)定，擬建濕地僅對岸坡進行輕微重塑，不會對岸坡整體穩(wěn)定性產(chǎn)生重大影響。由于生態(tài)堤區(qū)域地下水位均較淺，九圍河常年流水，建議在基槽開挖時做好排水、導(dǎo)流措施。

設(shè)計擬在九圍生態(tài)庫排出隧洞左側(cè)新建一座車行橋梁，橋梁寬度約6.6m，長度約39m。擬采用樁基礎(chǔ)，樁徑約1.5m，樁長約18m。

②-2礫質(zhì)黏土，厚度2.0～5.3m，可塑狀，利于預(yù)制打入及鉆(沖)孔樁施工；②-6礫砂，厚度1.0m，稍密狀，利于預(yù)制樁打入，但黏粒含量少，采用鉆(沖)孔成樁時，易擾動發(fā)生塌孔；③殘(坡)積土、④-1全風(fēng)化花崗巖、④-2-1強風(fēng)化花崗巖上段均利于預(yù)制樁打入及鉆(沖)孔樁施工，但花崗巖存在風(fēng)化不均勻現(xiàn)象，局部可能分布有弱-微風(fēng)化花崗巖風(fēng)化球，對預(yù)制樁施工造成阻礙。

4.4 管理房、配電房工程地質(zhì)條件評價

設(shè)計擬在生態(tài)庫堤壩左岸興建管理房及配電房，現(xiàn)狀為高爾夫球場草地，地形稍有起伏，地面高程約為28.0～33m。均擬采用條形基礎(chǔ)，開挖深度為2.0～3.0m，管理房尺寸約為20m×40m，配電房尺寸為24m×5m。

根據(jù)設(shè)計圖及地質(zhì)剖面JSP29～JSP36，管理房及配電房基礎(chǔ)持力層主要為③殘(坡)積土層，厚度為9.8～16.8m，可塑-硬塑狀，為良好基礎(chǔ)持力層；局部為①-1素填土層，實加固檢測合格后可作為基礎(chǔ)持力層。由于基礎(chǔ)持力層工程性狀存在差異，建議做好預(yù)防不均勻沉降措施。設(shè)計擬采用鋼板樁支護開挖，①-1素填土，松散狀，主要有礫質(zhì)黏性土回填，有利于鋼板樁打入；③殘(坡)積土，可塑-硬塑狀，有利于鋼板樁打入。根據(jù)剖面JSP29～JSP36，場區(qū)地下水位埋深多為5.0～8.0m，基坑側(cè)壁地層均為弱透水層，周圍無地表水補給，因此基坑開挖基本不涉及地下水問題。

5 結(jié)束語

生態(tài)庫的建設(shè)有利于當(dāng)?shù)厝藗兯Y源的便利使用，也為當(dāng)?shù)剞r(nóng)田灌溉提供了保障，加強了防洪蓄水，改善了當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的生活條件。但是在生態(tài)庫建設(shè)過程中面臨許多復(fù)雜地質(zhì)條件的阻礙，這既不利于環(huán)境保護，也不利于長久穩(wěn)定使用。生態(tài)庫基礎(chǔ)整治、邊坡處理難度較大，要做好除險加固工作。需要根據(jù)不同生態(tài)庫的具體情況，加強施工質(zhì)量控制。其間要先明確主要問題，再采取有針對性的解決措施，只有不斷摸索和總結(jié)經(jīng)驗，才能有效提升生態(tài)庫的施工質(zhì)量，同時降低生態(tài)庫工程建設(shè)帶來的不利影響。