■何為紅

（安徽工程勘察院 安徽合肥 230011）

合肥市軌道交通1號線三期工程地質災害危險性評估

■何為紅

（安徽工程勘察院 安徽合肥 230011）

文章以合肥市軌道交通1號線三期工程為例，在闡明評估區(qū)地質環(huán)境條件的基礎上，對評估區(qū)地質災害的危險性進行了現(xiàn)狀評估；根據地質環(huán)境條件和地質災害發(fā)育現(xiàn)狀，結合建設項目特點，對工程建設可能引發(fā)或遭受地質災害的危險性進行了預測評估，最后對各類地質災害分別提出了有針對性的防治措施。

軌道交通地質災害評估

0 引言

城市軌道交通工程建設是一項復雜的高風險性的系統(tǒng)工程[1]，該類項目一般線路長，建設周期長，沿線車站開挖深度大，施工方法多樣，在各種地質環(huán)境因素的不等量作用下，大規(guī)模施工會誘發(fā)地質災害的發(fā)生，同時工程建設亦受地質災害的制約，一旦工程受損，其經濟損失和社會影響將非常巨大。因此，正確評估工程建設可能引發(fā)或遭受的地質災害危險性，對保障軌道交通工程的順利實施和安全運營至關重要。

筆者以合肥市軌道交通1號線三期工程為例，按照《地質災害危險性評估技術（試行）》F[2]的規(guī)定，在現(xiàn)狀評估的基礎上，預測該項目在建設中及建成后可能引發(fā)或遭受地質災害的危險性，并針對不同災種提出防治措施，以期為類似工程評估工作提供借鑒。

1 工程概況

合肥市軌道交通1號線三期工程位于1號線北段，正線北起新站區(qū)天水路站，向南沿新蚌埠路敷設，于北二環(huán)路轉向東，下穿合肥火車站站臺及站房后與一期工程起點合肥火車站銜接，到達本期線路終點。1號線三期采用地下線，線路全長4.51km。建設內容主要包括區(qū)間工程、車站3座、天水路停車場1座。區(qū)間工程采用盾構法施工，車站工程為明挖法施工，天水路停車場出入線全長1598m，采用明挖法施工，按100m分段開挖。估算總金額為34.7億元，正線平均每公里造價7.69億元。軌道交通工程屬大型建設項目，根據“技術要求”，建設項目地質災害危險性評估級別為一級評估。

2 地質環(huán)境條件

合肥市地處北亞熱帶季風氣候區(qū)。本區(qū)屬長江流域巢湖水系，地表水系較發(fā)育，主要河流有南淝河支流板橋河、二十埠河，水庫有陶沖水庫等。本區(qū)位于江淮波狀平原區(qū)，評估區(qū)地貌類型為崗地，地面標高27~40m，主要由晚更新世沖積物組成，其巖性為粘性土。本區(qū)地層區(qū)劃為華北地層區(qū)淮河地層分區(qū)長豐地層小區(qū)，評估區(qū)地表為第四系上更新統(tǒng)下蜀組（Q3x）粘性土所覆蓋，厚一般20~30m；下伏基巖為白堊系上統(tǒng)張橋組（K2z）泥質砂巖，厚度大于374.4m。無巖漿巖分布。構造單元屬中朝準地臺江淮臺隆[3]，評估區(qū)有近東西向朱巷-七里塘斷裂通過，地質構造簡單。工程地質、水文地質條件良好。區(qū)內主要有建筑、交通、水利等破壞地質環(huán)境的人類工程活動較強烈。地質環(huán)境條件復雜程度為中等類型。

3 地質災害危險性現(xiàn)狀評估

現(xiàn)狀評估是在查明評估區(qū)地質環(huán)境特征、地質災害類型、規(guī)模、分布規(guī)律、穩(wěn)定狀態(tài)、危害對象、主要誘發(fā)因素與形成機制的基礎上，對其穩(wěn)定性、危險性和對工程危害的范圍與程度進行評估。

經現(xiàn)狀調查，對新蚌埠路兩側60間房屋進行調查，有5間房墻體及1處圍墻存在輕微的開裂現(xiàn)象，多為低矮單層建筑?，F(xiàn)狀條件下評估區(qū)膨脹土變形地質災害弱發(fā)育。所損壞的房屋均是1層建筑物，磚混結構，基礎埋深多為0.6~0.8m，大部分均無散水坡，少部分有較窄的散水坡。裂縫主要分布于山墻及墻角、屋檐、門窗洞角等處，裂縫一般長0.6~2.2m，裂縫寬0.5~3mm，最寬達10mm，裂縫方向一般與地面的夾角在38°~75°，呈橫向、斜向及倒八字型。區(qū)內部分老舊小區(qū)道路也出現(xiàn)了輕微的開裂，裂縫長度一般為0.5~3m，裂縫寬度一般為0.5~5mm。根據《合肥市軌道交通1號線三期工程巖土工程勘察報告（可研階段）》[4]（以下簡稱“勘察報告”）和現(xiàn)場所取深度為0.8~1.5m土樣的測試表明，自由膨脹率（δef）一般為42.0%~ 61.0%。

現(xiàn)狀評估表明：評估區(qū)膨脹土變形地質災害弱發(fā)育，危害小，危險性小。

4 地質災害危險性預測評估

根據 “勘察報告”，僅在一期工程勘察合肥站車站處揭露粉細砂，層厚10.8m。根據《城市軌道交通結構抗震設計規(guī)范（GB 50909-2014）》[5]4.4.4條，本層飽和粉細砂地質年代為Q3，本區(qū)抗震設防地震動分檔為0.10g，可初判為不液化土，故不作砂土液化地質災害危險性預測評估。

4.1 工程建設引發(fā)地質災害危險性的預測

（1）車站建設引發(fā)基坑崩塌地質災害危險性的預測

合肥市軌道交通1號線三期工程共設車站3座，分別為天水路站、物流大道站、瑤海公園站。車站均為地下二層，車站總長200~ 470m，標準段寬度21m，標準段開挖深度13.7~18.1m，平均開挖深度16m左右，采用明挖法施工，兩端設端頭井（隧道出入口），洞口為U形槽，標準段和端頭井主要采用鉆孔灌注樁加內支撐支護。

車站地基土層主要為第四系上更新統(tǒng)（Q3）粘性土。首先，基坑開挖后邊坡高度13.7~18.1m，已大大超出土體自穩(wěn)高度（10~12m），且邊坡坡度垂直，邊坡已處于不穩(wěn)定狀態(tài)。其次，巖性上也具有不利因素，第四系上更新統(tǒng)（Q3）粘性土，具有弱膨脹潛勢，裂隙發(fā)育，在曝曬、水浸、強降雨等因素的作用下，土體抗剪強度大大降低。在多種誘發(fā)因素的綜合作用下，這些地下車站深基坑就較可能出現(xiàn)邊坡失穩(wěn)產生基坑崩塌災害，在強降雨時，基坑崩塌災害產生的可能性會增大，不僅會危及工程建設的進行，還會威脅到施工人員的人身安全，同時也對周邊的道路建筑和過往人員產生危害。由于這些車站采用鉆孔灌注樁加內支撐支護，根據擬建工程基坑的長度、深度及巖性進行綜合分析，預測車站基坑崩塌規(guī)?？蛇_2000~3000m3，危害中等，危險性中等。

（2）出入線開挖引發(fā)崩塌地質災害危險性的預測

出入線是正線與天水路停車場的聯(lián)絡線，出入線全長1598m，寬度8m，為淺埋地下線，采用明挖法施工，按100m分段開挖，其中約有1200m開挖深度達5~16m。開挖后邊坡坡度垂直，邊坡土體主要為第四系上更新統(tǒng)（Q3）粘性土，具有弱膨脹潛勢，裂隙發(fā)育，在曝曬、水浸、強降雨等因素的作用下，土體抗剪強度大大降低。在強降雨等不利條件下，可能出現(xiàn)邊坡失穩(wěn)引發(fā)崩塌災害，不僅會危及工程建設的進行，還會威脅到施工人員的人身安全，同時也對周邊的道路和過往人員產生危害。根據崩塌規(guī)模經驗公式：，式中a取單次施工長度100m，b為寬度8m，h取平均深度15m，φ為內摩擦角取12°，同時考慮兩側邊坡，預測崩塌的體積最大約1.49×104m3，危害中等，危險性中等。

4.2 工程建設可能遭受地質災害危險性的預測

（1）工程建設可能遭受崩塌地質災害危險性的預測

出入線挖方路段形成永久性邊坡，邊坡高度5~16m，開挖形成的邊坡在工程建設和運營期間，在強降雨等不利條件下，可能遭受邊坡崩塌地質災害，預測最大崩塌的體積約1.49×104m3，危害中等，危險性中等。

（2）工程建設可能遭受膨脹土變形地質災害危險性的預測

評估區(qū)地貌為崗地，地表分布的巖性為第四系上更新統(tǒng)下蜀組（Q3x）粘性土，根據“勘察報告”和現(xiàn)場所取深度為0.8~1.5m土樣的測試表明，自由膨脹率（δef）一般為42.0%~61.0%，在干濕交替的環(huán)境影響下，膨脹土通過膨脹壓力及收縮裂縫后反復作用，易對輕荷載建筑產生危害，造成其開裂等現(xiàn)象。預測工程建設可能遭受膨脹土變形地質災害。造成輕型建構物的開裂變形，對擬建天水路停車場場內道路、軌道路基、圍墻、地坪、管線的破壞。因此，預測工程建設可能遭受膨脹土變形地質災害，危害小，危險性小。

預測評估表明：車站建設可能引發(fā)基坑崩塌地質災害，危害中等，危險性中等；出入線建設可能引發(fā)或遭受崩塌地質災害，危害中等，危險性中等；天水路停車場建設可能遭受膨脹土變形地質災害，危害小，危險性小。

5 地質災害防治措施

針對前述評估，工程建設可能引發(fā)基坑崩塌、崩塌地質災害，可能遭受崩塌、膨脹土變形地質災害，在進行工程建設時，建議分別采取以下防治措施：

5.1 基坑崩塌地質災害防治措施

（1）擬建3座車站工程存在深基坑開挖，在開挖時應遵循相關規(guī)范規(guī)程施工，基坑周圍一定范圍內禁止大面積堆載和超重車輛通行，應采取基坑支護措施，并做好監(jiān)測工作。

（2）加強施工管理，施工時宜采取必要的降、排水措施，嚴禁水下施工，以防地表水大量流入坑內，并及時回填基坑。

（3）車站、隧道開挖土方，應及時外運，應避免堆放在基坑附近，防止崩塌地質災害的發(fā)生。

5.2 崩塌地質災害防治措施

（1）出入線開挖后形成永久性邊坡，由于施工場地局限，首選擋土墻等支護措施，并做好監(jiān)測工作。

（2）加強施工管理，施工時宜采取必要的降、排水措施，嚴禁水下施工，同時應盡量避免雨期施工。

（3）出入線段設計最大邊坡高度16m，屬高陡邊坡，建議作邊坡穩(wěn)定性專項設計。

5.3 膨脹土變形地質災害防治措施

（1）天水路停車場內道路、圍墻、地坪等工程施工時，采取換土、砂石墊層或加鋪石灰改善地基土墊層，減少其膨脹性。

（2）場內道路、地坪等應采取相應的防水、排水、保濕、防風化及邊坡防護措施。

（3）若天水路停車場填方工程中采用弱膨脹土為填料，施工時要進行土性改良。

（4）停車場內應注意低矮建筑及管線工程周邊的生物防治，禁止栽種蒸騰量大的植物。

6 結束語

軌道交通建設項目屬于大型建設項目，需開展一級評估。由于該類工程建設周期長、開挖深度大，施工方法多，使之不同于一般的公路、管道等線性工程，更異于常見的建筑工程，呈現(xiàn)鮮明的工程特點。該項目地質災害評估工作的重點是在充分搜集資料、調查訪問的基礎上，結合工程特點對地質災害的危險性進行定量評估。通過開展地質災害評估工作，從源頭上控制和減少了因不合理工程活動引發(fā)的地質災害以及工程建設遭受地質災害的危害，為政府部門和建設單位預防地質災害、最大限度地降低工程風險和維護費用提供了依據。達到了評估工作的目的，并對合肥其他地鐵工程建設有較好的借鑒作用。

［1］朱志剛，劉衡秋，陳國華.北京軌道交通工程地質災害危險性預測評估--以昌平線（S2）為例，中國安全科學學報，2009，19（9）109-114.

［2］國土資源部.國土資源部關于加強地質災害危險性評估工作的通知 （國土資發(fā)〔2004〕69號），2004，4-26.

［3］安徽省地質礦產局.安徽省區(qū)域地質志 ［M］.北京：地質出版社，1987，517-522.

［4］北京城建勘測設計研究院有限責任公司.合肥市軌道交通1號線三期工程巖土工程勘察報告 （可研階段）［R］，2015.

［5］住房和城鄉(xiāng)建設部.城市軌道交通結構抗震設計規(guī)范 （GB 50909-2014） ［S］. 2014，17-18.

U273.1[文獻碼]B

1000-405X（2015）-11-356-1

何為紅（1981～），男，工程師，研究方向為水工環(huán)地質工作。