廣州高灘項(xiàng)目地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評估及預(yù)防

宋樂帥

(增城市碧桂園物業(yè)發(fā)展有限公司，廣東 廣州 510000)

地質(zhì)災(zāi)害是指在自然或人為因素作用下形成的，對環(huán)境造成破壞，給人類生命財(cái)產(chǎn)帶來損失的地質(zhì)作用或地質(zhì)現(xiàn)象[1-3]。當(dāng)前，基礎(chǔ)設(shè)施工程建設(shè)中由地質(zhì)災(zāi)害引起的安全事故頻發(fā)[4-5]。因此，綜合評估城市建設(shè)用地地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性，探索建設(shè)用地地質(zhì)災(zāi)害防治方法，對提升項(xiàng)目施工的安全性具有至關(guān)重要的意義。

針對工程地質(zhì)災(zāi)害問題，諸多學(xué)者開展了不同方面的研究并取得大量成果。王劍鋒等[6-9]為評估各類地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)性，各自提出不同的評價(jià)方法并將其應(yīng)用于實(shí)際案例分析。肖學(xué)沛等[10]研究了樂西高速五彝灣泥石流的動力學(xué)特征和危險(xiǎn)性，基于此對項(xiàng)目選線和橋梁選型提出了建議。馬保元等[11-13]針對具體工程實(shí)例，評估了特定建設(shè)用地地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)性?？梢钥闯觯壳皩W(xué)者在地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評估方面進(jìn)行了諸多探索，且多數(shù)是基于道路橋梁建設(shè)場地的。但是隨著土地資源的集約利用，越來越多的房屋建筑開始建于地質(zhì)條件復(fù)雜的場地之上，對其進(jìn)行評估也是很有必要的。

廣州高灘項(xiàng)目地處丘陵，占地面積廣且工程地質(zhì)條件復(fù)雜?；诖耍疚膶ζ溥M(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評估并提出預(yù)防措施以指導(dǎo)實(shí)踐，同時(shí)為同類項(xiàng)目建設(shè)提供參考。

1 項(xiàng)目概況

1.1 場地概況

高灘項(xiàng)目位于廣州市增城區(qū)派潭鎮(zhèn)高灘村白水寨大道北側(cè)，項(xiàng)目規(guī)劃定位為酒店項(xiàng)目，總規(guī)劃用地面積252 245 m2，總建筑面積126 123 m2。場地地塊包括已建成金葉子度假酒店的中部地塊及待建酒店公寓和游樂設(shè)施等的西翼與東翼地塊。項(xiàng)目規(guī)劃地塊如圖1所示。

1.2 挖填方工程

場地地貌類型屬丘陵，高差和地勢起伏較大，自然坡高117.40 m～240.00 m，一般自然坡度約35°～70°，相對高差約70 m～100 m。雖然自然邊坡的整體穩(wěn)定性較好，但是由于場地平整的需要，需對用地紅線附近的山體(東側(cè)和西側(cè))進(jìn)行挖方，形成人工邊坡。中部地塊金葉子酒店北側(cè)已有的人工挖方邊坡已做了工程防護(hù)措施，暫時(shí)處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。

建設(shè)場地及周邊平整后填方邊坡厚度為1.0 m～8.5 m，最大填方坡高8.5 m處位于西翼地塊南側(cè)，此處地勢較低，為山前沖積平原交匯地帶，該段填方邊坡段長度約480 m。東翼地塊南側(cè)最大填方邊坡坡高約8.0 m。中部地塊金葉子酒店南側(cè)已有的填方邊坡均做了工程防護(hù)措施，暫時(shí)處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。各段挖方和填方邊坡特征見表1。

表1 挖方和填方邊坡工程特征

2 地質(zhì)環(huán)境條件

2.1 區(qū)域地質(zhì)背景

根據(jù)地質(zhì)勘察資料，區(qū)域內(nèi)發(fā)育的地層自老而新依次有寒武系()、泥盆系(D)、石炭系(C)、侏羅系(J)和第四系(Q)，區(qū)域巖石主要為燕山二期花崗巖。評估區(qū)位于華南華夏系構(gòu)造帶與南嶺東西向構(gòu)造帶交接地區(qū)，經(jīng)歷多次地殼運(yùn)動使得其構(gòu)造復(fù)雜。

據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，距離評估區(qū)較近的斷裂主要為東西向的小徑斷裂。該斷裂主要以構(gòu)造角礫巖、糜棱巖為主，東起派潭鎮(zhèn)，向西延伸，在西部被廣從斷裂切斷。斷裂全長約20 km，區(qū)域表現(xiàn)長度約6.5 km，傾向南，傾角40°～50°。該斷裂位于評估區(qū)西南側(cè)，距評估區(qū)約8 km，對評估區(qū)的影響小。

2.2 氣象水文資料

場地所在區(qū)域?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，夏長冬短，日照時(shí)間長，雨量充沛且集中。雨季為4月～9月，雨季降雨量占全年降雨量的81.25%。自1951年以來，年平均降雨量1 951.9 mm。極端日最大降雨量477.4 mm，1 h最大降雨量76.5 mm。

評估區(qū)東南面為派潭河，流域面積321 km2，流域內(nèi)地形北部以山區(qū)為主，南部以丘陵、平原為主，河流坡降陡，水流湍急。其洪水主要由臺風(fēng)引起的暴雨而產(chǎn)生，具有漲落較快，過程時(shí)短的特點(diǎn)。從發(fā)生暴雨到產(chǎn)生洪水的時(shí)間約1 h～2 h，一場洪水的過程多為1 d～2 d。

3 地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性預(yù)測評估

根據(jù)評估區(qū)內(nèi)地質(zhì)詳勘結(jié)果，結(jié)合地質(zhì)環(huán)境條件，綜合工程項(xiàng)目類型、規(guī)模、施工方式等，預(yù)測可能引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害類型主要包括邊坡崩塌或滑坡、地面沉降和泥石流三種。

3.1 邊坡崩塌或滑坡

1)挖方邊坡。根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)資料，場地內(nèi)挖方邊坡大部分為全風(fēng)化凝灰?guī)r，開挖后將形成土質(zhì)邊坡，邊坡的開挖將使山體應(yīng)力重分布，坡腳會出現(xiàn)應(yīng)力集中。強(qiáng)降水時(shí)，可能由于坡腳應(yīng)力集中和巖石強(qiáng)度不足而產(chǎn)生沿相對軟弱面的坍塌滑動變形或圓弧滑動變形，需進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性預(yù)測評估[14]。采用瑞典條分法按土質(zhì)邊坡計(jì)算，計(jì)算得到邊坡的穩(wěn)定系數(shù)見表2。

表2 挖方邊坡工程特征

因挖方邊坡影響范圍可為坡腳下建構(gòu)筑物和坡上斜坡，影響距離范圍可達(dá)切坡高度的3倍以上，故整個(gè)評估區(qū)的紅線內(nèi)及紅線外擴(kuò)區(qū)均會受到挖方邊坡崩塌或滑坡潛在的危害，綜合預(yù)測評估區(qū)工程建設(shè)引發(fā)挖方邊坡崩塌或滑坡潛在的危害性和危險(xiǎn)性為大。

2)填方邊坡。結(jié)合地質(zhì)勘察資料，采用理正軟件分析填方邊坡穩(wěn)定性，結(jié)果見表3。結(jié)果表明，強(qiáng)降雨條件下最大填方坡高8.5 m處邊坡穩(wěn)定系數(shù)為1.024，處于較不穩(wěn)定狀態(tài)。天然狀態(tài)下邊坡穩(wěn)定系數(shù)為1.293，處于穩(wěn)定狀態(tài)，最不利的滑動面剪出口均在坡腳附近。

表3 填方邊坡工程特征

由以上計(jì)算可知，在暴雨條件下，場地西翼南側(cè)的填方邊坡為較不穩(wěn)定邊坡，邊坡發(fā)生崩塌或滑坡的可能性較大，在天然條件下為穩(wěn)定邊坡，其潛在危害性和危險(xiǎn)性均為中等。

因填方邊坡影響距離范圍可達(dá)切坡高度的3倍以上，填方邊坡線大致位于用地紅線，故整個(gè)評估區(qū)的紅線內(nèi)及紅線外擴(kuò)區(qū)均會受到填方邊坡崩塌或滑坡潛在的危害，綜合預(yù)測工程建設(shè)引發(fā)填方邊坡崩塌或滑坡潛在的危害性和危險(xiǎn)性均為中等。

3.2 地面沉降

場地地基屬不均勻地基，且存在較多軟弱土層，建設(shè)過程中及完工后存在地面沉降的可能。由于評估區(qū)面積較大，為綜合評估軟弱土地基沉降量的危害性，在評估區(qū)內(nèi)選取具有代表性的西翼地塊南側(cè)最大填方厚度處(厚8.5 m)進(jìn)行地面沉降危險(xiǎn)性綜合評估。

距離該處最近的鉆孔為ZK148，分析土層參考該孔。該取樣孔下坡積碎石厚6.60 m，坡積粉質(zhì)黏土厚1.30 m，以下為強(qiáng)風(fēng)化凝灰?guī)r。地表回填后為一般道路，寬度取為7 m，考慮道路自身的附加荷載及道路上車輛的活荷載，綜合取地面荷載為70 kPa，并取松散狀素填土的Es=4.00 MPa，坡積碎石的Es=12.00 MPa，坡積粉質(zhì)黏土的Es=4.40 MPa。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，軟弱土地面沉降在最大填方坡高8.5 m處沉降量為141.9 mm，表明其地面沉降發(fā)育程度弱，其潛在的危害性和危險(xiǎn)性均為小。由于評估區(qū)其他區(qū)域軟弱土層僅局部分布且厚度較小，其處理成本較低。因此，綜合預(yù)測評估工程建設(shè)可能引發(fā)評估區(qū)內(nèi)地面沉降的危害性和危險(xiǎn)性均為小。

3.3 泥石流

評估區(qū)中部地塊北側(cè)存在一條溝谷，其所處的地形切割較強(qiáng)烈，坡積物由厚變薄，碎石沿溝谷堆積。山體上部大片基巖裸露，自然坡度35°～70°，山坡陡峭，局部接近垂直形成懸崖臨空面。由于地形地貌高差較大導(dǎo)致勢能較大，為不穩(wěn)定巖體提供下滑力和搬運(yùn)力。同時(shí)水動能和水流速度大，進(jìn)而提高了短期洪水沖刷力和搬運(yùn)能力，遷移更多更大的洪積物。

此溝谷有零星沖溝存在，泥沙沿程補(bǔ)給長度比約20%，溝口有少量的坡積碎石和塊石及坡殘積土堆積物，區(qū)域構(gòu)造為相對穩(wěn)定區(qū)。巖性為軟硬相間的風(fēng)化凝灰?guī)r及其坡殘積土，沿溝松散物儲量小于1×104m3/km2，河溝堵塞程度較輕。經(jīng)評價(jià)，其余區(qū)段的小溝谷及沖溝潛在發(fā)生泥石流地質(zhì)災(zāi)害的危害性和危險(xiǎn)性均為小。

3.4 建設(shè)場地適宜性評估

本項(xiàng)目屬于重要建設(shè)項(xiàng)目，工程場地內(nèi)的地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜。在建設(shè)場地范圍內(nèi)未發(fā)現(xiàn)現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害，預(yù)測工程建設(shè)引發(fā)及工程本身遭受的地質(zhì)災(zāi)害類型有邊坡崩塌或滑坡、泥石流和地面沉降三類，如表4所示，建設(shè)用地適宜性總體評價(jià)為適宜性差。

表4 擬建項(xiàng)目建設(shè)場地適宜性評價(jià)表

建設(shè)場地適宜性差的主要原因是西翼地塊和東翼地塊北側(cè)挖方邊坡高度高，危險(xiǎn)性大。特別是斜坡，其坡度較陡，后緣高度高，地質(zhì)災(zāi)害治理難度大，投入該區(qū)治理費(fèi)用高。在建設(shè)工程范圍內(nèi)的挖方邊坡是本項(xiàng)目重點(diǎn)防范的部位，目前，廣東省對高陡挖方邊坡有成熟的防治經(jīng)驗(yàn)，如對高陡挖方邊坡進(jìn)行專項(xiàng)設(shè)計(jì)，采用類似中部地塊北側(cè)挖方邊坡的支護(hù)措施，并配合相應(yīng)的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測措施，可以消除或減弱高陡挖方邊坡的危害性和危險(xiǎn)性，因此，對建設(shè)場地的地質(zhì)災(zāi)害采取相應(yīng)的工程防治措施后，可以進(jìn)行工程建設(shè)。

4 地質(zhì)災(zāi)害防治措施

針對評估區(qū)段各類地質(zhì)災(zāi)害特點(diǎn)，結(jié)合危險(xiǎn)性分區(qū)及適宜性評估結(jié)果，在工程施工過程中及建成后運(yùn)營期間建議采取防治措施如下。

4.1 挖方邊坡崩塌或滑坡

1)對挖方邊坡分級進(jìn)行支護(hù)與加固。

2)坡腳采用漿砌片石擋土墻，坡體可采用錨桿加鋼筋混凝土方格網(wǎng)的防護(hù)措施，同時(shí)在邊坡體內(nèi)設(shè)置排水系統(tǒng)，排除邊坡坡體內(nèi)地下水。

3)在坡頂設(shè)置橫向截水溝，在邊坡坡面設(shè)置排水系統(tǒng)，并與周邊自然排水系統(tǒng)相接。

4)在邊坡坡面上采用植草等生物措施保持水土，防止水土流失。

4.2 填方邊坡崩塌或滑坡

1)為防止邊坡表層土體失穩(wěn)，可設(shè)置兼具疏干邊坡土體水分的邊坡支撐滲溝或拱形、人字骨架等嵌固邊坡植物防護(hù)的設(shè)施。

2)采用排水隧道或仰斜排水孔疏干地下水，防止邊坡重變形或失穩(wěn)。

3)對于填土較厚的邊坡宜根據(jù)填方高度及地形條件，選用綠化草皮防護(hù)，綠化草皮可采用噴射草籽綠化及掛三維網(wǎng)坡面加固；填方高度較大的邊坡采用漿砌片石骨架植草護(hù)坡或采用漿砌塊石防護(hù)。

4.3 地面沉降

地面沉降主要為填土在上部附加荷載的作用下出現(xiàn)壓縮固結(jié)，回填區(qū)段較多，填土具不均勻性，施工中應(yīng)采用相應(yīng)措施防止出現(xiàn)較大沉降。其主要處理措施如下：

1)填土地段應(yīng)加強(qiáng)夯實(shí)、碾壓[15]，過厚區(qū)段可以采用夯實(shí)水泥土法、水泥粉煤灰礦石樁(CFG樁)等進(jìn)行地基處理。

2)地基處理后采用鉆芯法或單樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)進(jìn)行施工質(zhì)量檢測。

3)設(shè)置固定監(jiān)測點(diǎn)，定期對地面沉降和水位進(jìn)行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。

4.4 泥石流

1)在形成區(qū)、流通區(qū)采用植樹造林等治水保土的方案以鞏固土壤不受沖刷，修筑排水溝系疏干土壤，減少地表水的入滲。

2)在堆積區(qū)加強(qiáng)排導(dǎo)，修筑排洪道、急流漕、導(dǎo)流堤等設(shè)施以固定溝槽，改善溝床平面。

3)應(yīng)加強(qiáng)對泥石流的連續(xù)監(jiān)測，做好預(yù)警措施。

5 結(jié)語

1)通過對項(xiàng)目建設(shè)場地進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評估，結(jié)果表明邊坡崩塌或滑坡為最具危害性的地質(zhì)災(zāi)害，建設(shè)以及后期運(yùn)營過程中應(yīng)重點(diǎn)預(yù)防。

2)挖方邊坡的穩(wěn)定性問題導(dǎo)致項(xiàng)目建設(shè)場地適宜性總體評價(jià)為適宜性差，但是對此目前已有成熟的解決方案，可對其進(jìn)行專項(xiàng)設(shè)計(jì)，消除其危險(xiǎn)后進(jìn)行后續(xù)施工。

3)本文為同類型項(xiàng)目建設(shè)過程中地質(zhì)災(zāi)害的評估提供了參考，同時(shí)針對具體自然災(zāi)害所提的防治措施也有一定的工程借鑒意義。