合肥市轨道交通1号线三期工程地质灾害危险性评估

■何为红

（安徽工程勘察院 安徽合肥 230011）

合肥市轨道交通1号线三期工程地质灾害危险性评估

■何为红

（安徽工程勘察院 安徽合肥 230011）

文章以合肥市轨道交通1号线三期工程为例，在阐明评估区地质环境条件的基础上，对评估区地质灾害的危险性进行了现状评估；根据地质环境条件和地质灾害发育现状，结合建设项目特点，对工程建设可能引发或遭受地质灾害的危险性进行了预测评估，最后对各类地质灾害分别提出了有针对性的防治措施。

轨道交通地质灾害评估

0 引言

城市轨道交通工程建设是一项复杂的高风险性的系统工程[1]，该类项目一般线路长，建设周期长，沿线车站开挖深度大，施工方法多样，在各种地质环境因素的不等量作用下，大规模施工会诱发地质灾害的发生，同时工程建设亦受地质灾害的制约，一旦工程受损，其经济损失和社会影响将非常巨大。因此，正确评估工程建设可能引发或遭受的地质灾害危险性，对保障轨道交通工程的顺利实施和安全运营至关重要。

笔者以合肥市轨道交通1号线三期工程为例，按照《地质灾害危险性评估技术（试行）》F[2]的规定，在现状评估的基础上，预测该项目在建设中及建成后可能引发或遭受地质灾害的危险性，并针对不同灾种提出防治措施，以期为类似工程评估工作提供借鉴。

1 工程概况

合肥市轨道交通1号线三期工程位于1号线北段，正线北起新站区天水路站，向南沿新蚌埠路敷设，于北二环路转向东，下穿合肥火车站站台及站房后与一期工程起点合肥火车站衔接，到达本期线路终点。1号线三期采用地下线，线路全长4.51km。建设内容主要包括区间工程、车站3座、天水路停车场1座。区间工程采用盾构法施工，车站工程为明挖法施工，天水路停车场出入线全长1598m，采用明挖法施工，按100m分段开挖。估算总金额为34.7亿元，正线平均每公里造价7.69亿元。轨道交通工程属大型建设项目，根据“技术要求”，建设项目地质灾害危险性评估级别为一级评估。

2 地质环境条件

合肥市地处北亚热带季风气候区。本区属长江流域巢湖水系，地表水系较发育，主要河流有南淝河支流板桥河、二十埠河，水库有陶冲水库等。本区位于江淮波状平原区，评估区地貌类型为岗地，地面标高27~40m，主要由晚更新世冲积物组成，其岩性为粘性土。本区地层区划为华北地层区淮河地层分区长丰地层小区，评估区地表为第四系上更新统下蜀组（Q3x）粘性土所覆盖，厚一般20~30m；下伏基岩为白垩系上统张桥组（K2z）泥质砂岩，厚度大于374.4m。无岩浆岩分布。构造单元属中朝准地台江淮台隆[3]，评估区有近东西向朱巷-七里塘断裂通过，地质构造简单。工程地质、水文地质条件良好。区内主要有建筑、交通、水利等破坏地质环境的人类工程活动较强烈。地质环境条件复杂程度为中等类型。

3 地质灾害危险性现状评估

现状评估是在查明评估区地质环境特征、地质灾害类型、规模、分布规律、稳定状态、危害对象、主要诱发因素与形成机制的基础上，对其稳定性、危险性和对工程危害的范围与程度进行评估。

经现状调查，对新蚌埠路两侧60间房屋进行调查，有5间房墙体及1处围墙存在轻微的开裂现象，多为低矮单层建筑。现状条件下评估区膨胀土变形地质灾害弱发育。所损坏的房屋均是1层建筑物，砖混结构，基础埋深多为0.6~0.8m，大部分均无散水坡，少部分有较窄的散水坡。裂缝主要分布于山墙及墙角、屋檐、门窗洞角等处，裂缝一般长0.6~2.2m，裂缝宽0.5~3mm，最宽达10mm，裂缝方向一般与地面的夹角在38°~75°，呈横向、斜向及倒八字型。区内部分老旧小区道路也出现了轻微的开裂，裂缝长度一般为0.5~3m，裂缝宽度一般为0.5~5mm。根据《合肥市轨道交通1号线三期工程岩土工程勘察报告（可研阶段）》[4]（以下简称“勘察报告”）和现场所取深度为0.8~1.5m土样的测试表明，自由膨胀率（δef）一般为42.0%~ 61.0%。

现状评估表明：评估区膨胀土变形地质灾害弱发育，危害小，危险性小。

4 地质灾害危险性预测评估

根据 “勘察报告”，仅在一期工程勘察合肥站车站处揭露粉细砂，层厚10.8m。根据《城市轨道交通结构抗震设计规范（GB 50909-2014）》[5]4.4.4条，本层饱和粉细砂地质年代为Q3，本区抗震设防地震动分档为0.10g，可初判为不液化土，故不作砂土液化地质灾害危险性预测评估。

4.1 工程建设引发地质灾害危险性的预测

（1）车站建设引发基坑崩塌地质灾害危险性的预测

合肥市轨道交通1号线三期工程共设车站3座，分别为天水路站、物流大道站、瑶海公园站。车站均为地下二层，车站总长200~ 470m，标准段宽度21m，标准段开挖深度13.7~18.1m，平均开挖深度16m左右，采用明挖法施工，两端设端头井（隧道出入口），洞口为U形槽，标准段和端头井主要采用钻孔灌注桩加内支撑支护。

车站地基土层主要为第四系上更新统（Q3）粘性土。首先，基坑开挖后边坡高度13.7~18.1m，已大大超出土体自稳高度（10~12m），且边坡坡度垂直，边坡已处于不稳定状态。其次，岩性上也具有不利因素，第四系上更新统（Q3）粘性土，具有弱膨胀潜势，裂隙发育，在曝晒、水浸、强降雨等因素的作用下，土体抗剪强度大大降低。在多种诱发因素的综合作用下，这些地下车站深基坑就较可能出现边坡失稳产生基坑崩塌灾害，在强降雨时，基坑崩塌灾害产生的可能性会增大，不仅会危及工程建设的进行，还会威胁到施工人员的人身安全，同时也对周边的道路建筑和过往人员产生危害。由于这些车站采用钻孔灌注桩加内支撑支护，根据拟建工程基坑的长度、深度及岩性进行综合分析，预测车站基坑崩塌规模可达2000~3000m3，危害中等，危险性中等。

（2）出入线开挖引发崩塌地质灾害危险性的预测

出入线是正线与天水路停车场的联络线，出入线全长1598m，宽度8m，为浅埋地下线，采用明挖法施工，按100m分段开挖，其中约有1200m开挖深度达5~16m。开挖后边坡坡度垂直，边坡土体主要为第四系上更新统（Q3）粘性土，具有弱膨胀潜势，裂隙发育，在曝晒、水浸、强降雨等因素的作用下，土体抗剪强度大大降低。在强降雨等不利条件下，可能出现边坡失稳引发崩塌灾害，不仅会危及工程建设的进行，还会威胁到施工人员的人身安全，同时也对周边的道路和过往人员产生危害。根据崩塌规模经验公式：，式中a取单次施工长度100m，b为宽度8m，h取平均深度15m，φ为内摩擦角取12°，同时考虑两侧边坡，预测崩塌的体积最大约1.49×104m3，危害中等，危险性中等。

4.2 工程建设可能遭受地质灾害危险性的预测

（1）工程建设可能遭受崩塌地质灾害危险性的预测

出入线挖方路段形成永久性边坡，边坡高度5~16m，开挖形成的边坡在工程建设和运营期间，在强降雨等不利条件下，可能遭受边坡崩塌地质灾害，预测最大崩塌的体积约1.49×104m3，危害中等，危险性中等。

（2）工程建设可能遭受膨胀土变形地质灾害危险性的预测

评估区地貌为岗地，地表分布的岩性为第四系上更新统下蜀组（Q3x）粘性土，根据“勘察报告”和现场所取深度为0.8~1.5m土样的测试表明，自由膨胀率（δef）一般为42.0%~61.0%，在干湿交替的环境影响下，膨胀土通过膨胀压力及收缩裂缝后反复作用，易对轻荷载建筑产生危害，造成其开裂等现象。预测工程建设可能遭受膨胀土变形地质灾害。造成轻型建构物的开裂变形，对拟建天水路停车场场内道路、轨道路基、围墙、地坪、管线的破坏。因此，预测工程建设可能遭受膨胀土变形地质灾害，危害小，危险性小。

预测评估表明：车站建设可能引发基坑崩塌地质灾害，危害中等，危险性中等；出入线建设可能引发或遭受崩塌地质灾害，危害中等，危险性中等；天水路停车场建设可能遭受膨胀土变形地质灾害，危害小，危险性小。

5 地质灾害防治措施

针对前述评估，工程建设可能引发基坑崩塌、崩塌地质灾害，可能遭受崩塌、膨胀土变形地质灾害，在进行工程建设时，建议分别采取以下防治措施：

5.1 基坑崩塌地质灾害防治措施

（1）拟建3座车站工程存在深基坑开挖，在开挖时应遵循相关规范规程施工，基坑周围一定范围内禁止大面积堆载和超重车辆通行，应采取基坑支护措施，并做好监测工作。

（2）加强施工管理，施工时宜采取必要的降、排水措施，严禁水下施工，以防地表水大量流入坑内，并及时回填基坑。

（3）车站、隧道开挖土方，应及时外运，应避免堆放在基坑附近，防止崩塌地质灾害的发生。

5.2 崩塌地质灾害防治措施

（1）出入线开挖后形成永久性边坡，由于施工场地局限，首选挡土墙等支护措施，并做好监测工作。

（2）加强施工管理，施工时宜采取必要的降、排水措施，严禁水下施工，同时应尽量避免雨期施工。

（3）出入线段设计最大边坡高度16m，属高陡边坡，建议作边坡稳定性专项设计。

5.3 膨胀土变形地质灾害防治措施

（1）天水路停车场内道路、围墙、地坪等工程施工时，采取换土、砂石垫层或加铺石灰改善地基土垫层，减少其膨胀性。

（2）场内道路、地坪等应采取相应的防水、排水、保湿、防风化及边坡防护措施。

（3）若天水路停车场填方工程中采用弱膨胀土为填料，施工时要进行土性改良。

（4）停车场内应注意低矮建筑及管线工程周边的生物防治，禁止栽种蒸腾量大的植物。

6 结束语

轨道交通建设项目属于大型建设项目，需开展一级评估。由于该类工程建设周期长、开挖深度大，施工方法多，使之不同于一般的公路、管道等线性工程，更异于常见的建筑工程，呈现鲜明的工程特点。该项目地质灾害评估工作的重点是在充分搜集资料、调查访问的基础上，结合工程特点对地质灾害的危险性进行定量评估。通过开展地质灾害评估工作，从源头上控制和减少了因不合理工程活动引发的地质灾害以及工程建设遭受地质灾害的危害，为政府部门和建设单位预防地质灾害、最大限度地降低工程风险和维护费用提供了依据。达到了评估工作的目的，并对合肥其他地铁工程建设有较好的借鉴作用。

［1］朱志刚，刘衡秋，陈国华.北京轨道交通工程地质灾害危险性预测评估--以昌平线（S2）为例，中国安全科学学报，2009，19（9）109-114.

［2］国土资源部.国土资源部关于加强地质灾害危险性评估工作的通知 （国土资发〔2004〕69号），2004，4-26.

［3］安徽省地质矿产局.安徽省区域地质志 ［M］.北京：地质出版社，1987，517-522.

［4］北京城建勘测设计研究院有限责任公司.合肥市轨道交通1号线三期工程岩土工程勘察报告 （可研阶段）［R］，2015.

［5］住房和城乡建设部.城市轨道交通结构抗震设计规范 （GB 50909-2014） ［S］. 2014，17-18.

U273.1[文献码]B

1000-405X（2015）-11-356-1

何为红（1981～），男，工程师，研究方向为水工环地质工作。