上海市某地下通道工程地质灾害危险性评估

贾海

(上海申元岩土工程有限公司，上海　200040)



上海市某地下通道工程地质灾害危险性评估

贾海

(上海申元岩土工程有限公司，上海200040)

摘要:以上海市某地下通道工程为背景，首先对评估区已有地质灾害的类型、规模、危害对象进行了现状评估，通过分析工程建设和地质环境的相互作用，对工程建设过程中引发或加剧地质灾害的可能性和工程本身遭受地质灾害的危险性，进行了地质灾害危险性预测评估，并以此对评估区进行地质灾害危险性分区、分级综合评估，根据综合评估结果，提出地质灾害防治对策措施。

关键词:地质灾害，危险性，综合评估，防治措施

1　工程概况

为改善上海市某地区的交通状况，方便市民出行，减轻道路压力，充分合理地利用地下空间资源，拟建造地下通道。该工程位于卢湾区，地貌类型属上海四大地貌类型中的滨海平原区地貌类型，地下管线密布，周边建筑较多，因此进行地质灾害危险性评估具有重要意义。

2　地质环境的分析与评价

根据地质、水文地质、工程地质及环境条件的分析，并结合上海市有关技术规程，按照地形地貌、地层情况、水文地质条件、地面沉降、人类工程活动对地质环境破坏程度等五个方面分析:

地形地貌:评估区地形平坦，地貌类型单一;地层情况:拟建场地受古河道切割影响，一般粘性土较为发育，中下部地层空间分布变化不大;水文地质条件:评估区内潜水赋水性弱，部分地段有微承压含水分布，经初步估算，对本工程基坑施工没有影响;地面沉降:评估区东部地段地面沉降较为发育，2001年—2005年度年均沉降约10 mm，近年来年度沉降小于7 mm;人类工程活动对地质环境破坏程度:评估区附近各承压含水层较发育，且历史上局部地段开发利用较为集中，但近年来对开采量进行了大量压缩，并进行地下水回灌;评估区内人类工程活动强烈，环境条件复杂。

根据以上五条分析，按上海市工程建设规范DGJ 08—2007—2006建设项目地质灾害危险性评估技术规程，综合分析后确定评估区地质环境条件程度为复杂。

3　地质灾害危险性现状评估

现状评估是对评估区内已有地质灾害的评估，包括对已有或已发生过的地质灾害的类型、规模、分布、稳定状态、危害对象进行评估。

3．1地基变形现状评估

目前评估区附近正在施工的基坑为卢湾区55号街坊及上海市轨道交通9号线二期工程打浦桥站基坑施工。根据现场调查、访问，该基坑施工至今(卢湾区55号街坊规模巨大，基坑长约286 m，宽约204 m，下设3层，部分4层地下室，埋深约15 m～23 m。采用地下连续墙施工工艺;轨道交通9号线打浦路站为地下4层双柱三跨框架，基坑开挖深度为23 m，采用明挖法施工等)，未对邻近环境造成明显影响，未发现围护墙体及邻近地表、建(构)筑物开裂、变形现象。

3．2边坡失稳现状评估

评估区内已施工的基坑由于施工措施得当，至目前为止，未有基坑边坡失稳事故的报道。

3．3地面沉降现状评估

地面沉降是区域性的，长期的地面沉降使地面标高降低，并持续、缓慢变化，给拟建工程造成不良影响和危害，主要表现为:地面标高损失，造成地面工程实际高程不能满足洪水水位设计高程，使现状工程产生沉降和不均匀沉降，影响工程的正常使用。

1)评估区地面沉降状况。1980年—1995年间评估区地面沉降相对较为均匀，累计沉降量在75 mm～100 mm之内，年均沉降量在5 mm～7 mm之间。该15年中评估区地面沉降速率相对较

2)评估区地面沉降原因分析。经分析，评估区附近自1980年以来，以1996年—2000年度沉降速率最大，这与上海地区在20世纪90年代中后期过量开采地下有关，而随着上海地区自21世纪初开始压缩地下水开采，并进行大量回灌的情况下，近几年来评估区地面沉降加速的趋势才有所缓解，但沉降速率仍较大，这与评估区附近大量工程活动有关。

4　地质灾害危险性预测评估

4．1工程建设引发或加剧地质灾害的预测评估

1)工程建设引发或加剧地基变形的预测评估。工程基坑引发地基变形的预测评估:本工程基坑开挖深度约14．5 m，坑壁土体主要为淤泥质粘性土，土质差，对支护结构稳定影响较大。通过计算可预测基坑壁位移引发的周边地基变形，计算剖面图与结果如图1，图2所示。

图1　计算剖面假定示意图

图2　基坑开挖引起的地表沉降曲线

从图2数据看，地表沉降影响范围为基坑边24 m，最大沉降量为35 mm，最大沉降点位置为基坑边11．5 m。可见基坑开挖地基损失引发的地基变形所导致的局部地面沉降范围较大，基坑开挖引发的地基变形将对邻近工程产生不利影响。

当施工时发生质量问题(包括坑外超载、坑底积水、渗水流砂、支撑不及时、无支撑长期暴露等前述各种因素)时，围护结构变形量及基坑外侧地基变形量将变大，可能会严重超出设计要求，对邻近建(构)筑物产生影响，甚至破坏，因此深基坑(一级基坑)工程对地表变形有严格控制，其变形量要求控制在3 cm～5 cm或基坑开挖深度的1/1 000。

顶管施工引发或加剧地基变形的危险性评估:本工程通道均采用顶管暗挖法施工工艺，管道主要位于灰色淤泥质粘土中，为上海地区典型的软土层，具高含水量、高压缩性、抗剪强度低不良等特性且同时具有触变性、流变性。

大型矩形顶管在上海地区类似工程较少，其地基变形规律尚不明确。由于本次顶管均为矩形，施工时对地基土的扰动将比圆形顶管大得多，土体截面尺寸较大，挖除的土方量也较大。

另外，本工程顶管施工时将对以上道路、相关地下管线产生一定影响。特别是已有合流污水管管底标高－3．5 m，埋深较深，管底距地下通道仅约1．0 m～1．65 m，顶管施工时土体扰动和地基变形过大，将影响管道安全。因而本工程顶管施工前应在分析沿线详细地质环境条件的基础上确定顶管施工引起变形的控制目标，在施工过程中控制通道轴线，优化施工参数，根据情况采取必要的地基处理等技术手段，并加强监测，实行信息化施工，从而减轻或避免顶管施工对邻近环境的影响。

综上，确定本工程建设引发地基变形危险性级别为中等。

2)工程建设引发或加剧边坡失稳的预测评估。本工程基坑开挖深度为14．5 m，在基坑开挖深度范围内，主要为淤泥质粉质粘土层，该层夹薄层粉土及粉砂，若防水效果欠佳，有发生流砂的可能性，进而引发基坑变形过大，甚至失稳的可能性。

坑底位于灰色淤泥质粘土层，是基坑开挖主要影响土层，其土质较为软弱，会产生一定的坑壁侧向位移及坑底土体回弹。若变形过大，有影响基坑稳定的可能性。因此工程建设有引发基坑边坡失稳的可能性。基坑开挖深度较大，场地周边环境复杂，场地附近有轨道交通9号线隧道及打浦路车站，以及周边管线，一旦发生边坡失稳对周边环境影响较大，如设计、施工对这类灾害的危险性缺乏足够重视，将导致边坡失稳地质灾害的发生，其地质灾害危险性为中等。

3)工程建设引发或加剧地面沉降的预测评估。如现状评估分析，引发地面沉降的主要因素为过量开采地下水和大规模工程建设，而大规模城市建设对地面沉降的影响则主要表现为基坑降水。本工程基坑施工时由于围护结构的隔水作用，只要保证围护结构的防渗效果，一般不会对坑外潜水造成影响。

4．2工程建设本身遭受地质灾害危害的预测评估

1)工程建设遭受地基变形影响的预测评估。基坑工程遭受地基变形的预测评估:据设计资料，本工程设计时已考虑到地基土变形对工程建设的不利影响，采取了可靠的支撑措施及抗隆起措施，只要相关措施得当，工程建设完成以后本工程工作井受地基变形影响小。

顶管工程遭受地基变形的预测评估:本工程通道采用顶管法施工，通道下地基土无明显差异，且本工程运营期间附加荷载极小，一般不会因附加荷载而产生地基变形或差异变形，即本工程通道在运营期间遭受地基变形的危险性小，但应注意，本工程通道与工作井连接部位由于施工工艺的差异，在工程运营期间通道与工作井可能由于附加荷载的差异而产生一定的差异沉降，从而使本工程管道遭受地基变形危害。

结合类似工程经验，本工程工作井遭受地基变形危害的危险性小，通道遭受地基变形危害的危险性中等，且在工作井与通道交接处可能产生一定的差异沉降现象，故确定本工程遭受地基变形危害的危险性为中等。

2)工程建设本身遭受边坡失稳危害的预测评估。本工程基坑开挖时在地基土、地下水及工程活动影响下引发基坑边坡失稳从而使工程建设本身遭受基坑边坡失稳的危险性中等。

3)工程建设本身遭受地面沉降影响的预测评估。前述分析表明，本工程由于施工降水及地下结构渗漏，会对邻近一定范围地面沉降造成影响(地面标高损失)，但由于围护结构的隔水作用，工程降水对邻近地下水影响小，一般不会对区域地面沉降造成影响。经综合分析后，确定本工程遭受地面沉降影响的危险性小。

5　地质灾害危险性综合评估及防治措施

5．1地质灾害危险性分级、分区

1)地质灾害危险性分级。地基变形:本工程顶管、工作井基本在软土或一般粘性土中进行，基坑施工及顶管施工均有引发邻近一定范围地基变形的可能性，其危险性级别为中等;工程运营期间，工作井受地基变形影响小，但通道与工作井交接处有遭受地基变形及差异变形的危险性。综合确定地基变形危险性级别为中等。

边坡失稳:本工程工作井等开挖深度较大，工程建设有因工程活动而引发基坑边坡失稳的可能性，其危险性级别为中等。

地面沉降:评估区地面沉降现象业已存在，本工程基坑施工时只要降水设计及降水措施合理，一般不会对区域地面沉降造成影响;区域性地面沉降将长期存在，但沉降速率将逐渐趋缓，差异沉降小，对本工程影响相对不大。综合确定地面沉降危险性小。

综合以上评估区地质灾害灾种发育和危害程度确定评估区地质灾害危险性级别为中等。

2)地质灾害危险性分区。根据地质灾害危险性分级，评估区地质灾害危险性级别为中等，且评估区地质环境条件差异不甚明显，按照上海市工程建设规范DGJ 08—2007—2006建设项目地质灾害危险性评估技术规程，本次不进行地质灾害危险性分区。

5．2防治措施

针对本工程特点及其所处区域地质灾害的发育特征，提出如下几点地质灾害防治对策措施。

5．2．1地基变形的防治

基坑工程地基变形防治:1)确定合理的支护结构;2)基坑开挖时应分层、分段开挖、随挖随撑;3)进行基坑内土体性能的改善;4)及时浇筑及时支撑，减小无支撑暴露时间;5)避免坑内积水;6)减小地面超载，避免基坑周边振动荷载。

通道工程地基变形防治:1)确定合理的顶管施工工艺，根据地层条件及施工情况及时调整施工参数;减少纠偏、曲线顶进的次数;2)对工作井进洞口、出洞口周围土体进行加固。

5．2．2边坡失稳的防治

1)由于本工程基坑范围较大，为确保基坑安全及减小对周围环境的影响，建议选择合理的开挖方式、支护方案及降水措施，加强监测，做到信息化施工，对变形量较大点或地段，发现异常及时预警、预报，并做好相应的预报、预警工作及应急预案;工程建设完成以后应继续监测;2)针对基坑降水、基坑围护作专项研究; 3)设计时应根据实际的基坑深度，按相关规范应进行相应的抗倾覆、抗滑移、抗隆起、抗渗流、抗突涌等基坑稳定性验算，以确保基坑施工的安全。

5．2．3地面沉降的防治

1)工作井施工降水时应坑内降水，并保证围护结构的插入深度;2)关注评估区地面沉降发育状况，在设计时预留一定的地坪标高。

6　结语

根据评估区及其所处区域地质环境条件基本特征及其地质灾害危险性现状评估、预测评估及综合评估，结合建设项目的工程设计，可得出如下结论:

本工程通道施工、基坑开挖均有引发邻近一定范围地基土位移、沉降的可能性，其危险性级别为中等;本工程运营期间工作井、受地基变形影响小，但通道有遭受地基变形及不均匀变形的危险，其危险性级别为中等，综合确定地基变形危险性级别为中等。

本工程基坑规模、深度均较大，场地土地基土层软弱，场地施工环境复杂，基坑施工时在地基土、地下水及工程活动影响下有引发和遭受基坑边坡失稳的可能性，其危险性级别为中等。

评估区及附近区域地面沉降现象业已存在，本工程建设时一般不会对区域地面沉降造成影响;区域地面沉降将继续存在，会对本工程造成一定不良影响，但当设计采取相应的技术措施，区域地面沉降对本工程建设影响小，综合确定地面沉降危险性级别为小。

综合评估区地质灾害灾种发育和危害程度确定评估区地质灾害危险性级别为中等，防治工程具有成熟技术，效果明显，当本工程建设时及运营期间采取有效的地质灾害防治措施以后，可减轻或避免地质灾害对本工程建设的危害。

参考文献:

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［2］国土资源部地质环境司．地质灾害危险性评估培训辅导材料［Z］．2001．

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［4］上海市地质调查研究院．上海市环境地质调查报告(1∶20 万)［R］．1999．

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［7］ 上海市地质调查研究院．上海市基岩地质图(1∶25万)［Z］．2007．

［8］上海市地质调查研究院．上海城市地面沉降对规划制定与实施管理的影响研究［Z］．2001．

［9］上海环境地质研究站．上海地区地质构造研究［Z］．1992．

［10］DGJ 08—2007—2006，建设项目地质灾害危险性评估技术规程［S］．

中图分类号:P694

文献标识码:A

文章编号:1009-6825(2016)17-0058-03

收稿日期:2016-04-07

作者简介:贾海(1980-)，男，工程师慢，且差异沉降不明显。1996年—2000年度评估区地面沉降加速发展，累计沉降量75 mm～100 mm，年均沉降量15 mm～20 mm。工程沿线在这5年中沉降速率较快，但差异沉降现象不明显。2001年—2005年度工程沿线地面沉降速率较1996年—2000年度有所减缓，累计地面沉降量在50 mm左右，年均沉降量约10 mm。2006年后评估区地面沉降量一般小于10 mm。

The hazardous evaluation of the geological disasters at some underground channel project in Shanghai

Jia Hai
(Shanghai Shenyuan Geotechnical Engineering Co．，Ltd，Shanghai 200040，China)

Abstract:In this paper，the underground tunnel project in Shanghai as the background，this paper has assessed the situation of the area known type，the size and the object hazard of geological disasters and has analyzed the interaction between construction and geological environment，it assessed the geological hazard forecasting，including the construction process caused or exacerbated by the possibility of geological disasters and the project itself suffered geological disaster risk assessment，and it carried out the geological hazard assessment and comprehensive assessment and geological hazard area zoning，classification，according to the comprehensive assessment results，this paper has presented the geological disaster prevention countermeasures．

Key words:geological disasters，hazardous，comprehensive evaluation，prevention measures