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        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)害類型分析及防治措施研究

        2021-03-09 05:52:26
        中國金屬通報(bào) 2021年22期
        關(guān)鍵詞:工程

        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)(輔助車道側(cè))拼寬3.5m,在樁號K2+373.36-K2+403.36和樁號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道變?yōu)槿嚨?,引橋段寬度?.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)車道,致輔道機(jī)動(dòng)車道、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,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??诨㈤T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??凇D仙硡^(qū)境內(nèi)共有5條主要水道:洪奇瀝水道、蕉門水道、沙灣水道、鳧洲水道、小虎瀝水道;內(nèi)河涌116條,總長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)目內(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)無揭露斷層通過,地質(zhì)構(gòu)造條件簡單。

        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,主要以砂類土和碎石,成分不均勻,工程性質(zhì)較差,其對對橋梁承臺及基礎(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,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:場地存在軟土,在各種因素影響下,極易發(fā)生固結(jié)沉降,對灌注樁產(chǎn)生一向上的摩阻力(相對樁基來說是負(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,場地在7度近震情況下①層人工填土(主要成分以砂類土為主)、②4層粉砂和②5層中砂具有液化潛勢。鉆孔LJZK1~LJZK2、QZK2及QZK27~QZK28附近全孔液化指數(shù)7.36~14.76之間,場地液化等級為中等液化;其余地段全孔液化指數(shù)0.01~5.98之間,場地液化等級為輕微液化。

        1.5 水文地質(zhì)概況

        該區(qū)地下水類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)地下水類型劃分為松散巖類孔隙水和基巖裂隙水。松散巖類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,為層狀巖類裂隙水。

        1.6 人類工程活動(dòng)情況

        工程場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,對原地形地貌景觀破壞程度較大,故人類工程活動(dòng)對地質(zhì)環(huán)境的影響較大。未來人類工程活動(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)行類比分析,結(jié)合規(guī)劃場地所處地質(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)測工程項(xiàng)目在建設(shè)過程中,可能引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害類型主要有地面沉降;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)害治理工作專業(yè)性相對較強(qiáng),因此,建議業(yè)主將地質(zhì)災(zāi)害防治任務(wù)委托給具有國土資源部門頒發(fā)的相應(yīng)等級施工資質(zhì)的單位進(jìn)行防治。

        針對項(xiàng)目區(qū)各類地質(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)以及適宜性的評估結(jié)果,建議有針對性地對本項(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大,造成土層固結(jié)、收縮而引發(fā)地面沉降。

        (3)工程施工過程中,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)施工過程中和完成后,進(jìn)行沉降監(jiān)測。

        (6)通過試驗(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。

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