广州市南沙区小虎二桥旧桥改造工程诱发地质灾害类型分析及防治措施研究

谢 芳

（广东省有色矿山地质灾害防治中心，广东 广州 510080）

项目区位于广州市南沙区政府的东北方向、直距约5km，行政区划上属于南沙区黄阁镇管辖，道路总长1.546km，其中桥梁段为927m，横跨小虎沥河道。主要改造工程为：①拼宽引道高程贴合原地面高程，引道外侧（辅助车道侧）拼宽3.5m，在桩号K2+373.36-K2+403.36和桩号K3+332.86-K3+362.86范围内由3.5m渐变为4.5m，与引桥拼宽宽度一致；②小虎二桥东西引桥段均由两车道变为三车道，引桥段宽度由9.6m拓宽至14.1m，拓宽部分占用现有的绿化带及辅道机动车道，致辅道机动车道、人行道整体向外偏移0m～4m。原有道路的路基路面及桥梁路面情况较好，仅有局部路段存在破损。估算工程建设总投资费用约9015.15万元[1]。

图1 西侧引道单侧拼宽断面图

图2 东侧引道单侧拼宽断面图

1 地质环境条件

1.1 地形地貌

项目区位于南沙区黄阁镇虎沙大道一线包括小虎二桥上，原始地貌单元属珠江三角洲冲海积平原地貌，地形较为平坦，存在较厚的软土，工程场地的现状原为绿化带和人行道等，项目区内地面标高4.11m（鱼塘内）～8.92m，河堤标高多在6.0m以上，桥面标高最高处达20.47m。地形地貌条件简单。

1.2 气象水文

项目区地处珠江三角洲地区，属亚热带海洋季风气候。终年温暖湿润，年平均气温约22.28℃，区内降雨量极为丰富，年平均降雨量1872.78mm（1981～2020年），极端年最大降雨量2939.70mm（2016年），雨季5～8月降雨量占全年降雨量的60%以上。影响南沙的灾害性天气主要有热带气旋、暴雨等。

南沙区位于珠江出海口虎门水道西岸，是西江、北江、东江三江汇集之处，东面是珠江，南面是珠江入海口。南沙区境内共有5条主要水道：洪奇沥水道、蕉门水道、沙湾水道、凫洲水道、小虎沥水道；内河涌116条，总长294.8公里。

项目区东西两侧紧邻沙仔沥、小虎沥两条河流。小虎沥河道水面宽度约为300m，水面标高-5m～6m，区内河沟、鱼塘水深约1.0m～2.0m。项目区水系发达[2，3]。

1.3 地层岩石

项目区出露地层主要为古近系（E）和第四系（Q）。

1.3.1 古近系莘庄村组（E1x）

分布于整个项目区，岩性主要为紫红、深灰色泥岩、砂岩等。钻孔平均揭露厚度10.75m，埋藏深度一般大于10m，均由第四系覆盖。产状83°～195°∠18°～34°。

1.3.2 第四系海陆交互相沉积层（Q4mc）

项目内广泛分布，岩性为淤泥、淤泥质土、粉砂、中砂等组成，其中淤泥揭露层厚1.40m～21.00m，平均厚度为8.34m；淤泥质土揭露层厚0.5m～13.90m，平均厚度为6.34m；粉砂揭露层厚1.30m～5.10m，平均厚度为3.13m；中砂揭露层厚1.50m～11.40m，平均厚度为6.43m。

1.4 地质构造与不良地质作用

项目区未发现其它断裂构造迹象，区内无揭露断层通过，地质构造条件简单。

项目区内不良地质条件有填土、软弱土和粉砂，相应地产生不良地质作用。

（1）人工填土：地表人工填土揭露层厚为1.70m～14.20m，主要以砂类土和碎石，成分不均匀，工程性质较差，其对对桥梁承台及基础施工造成影响，在设计施工中予以充分考虑。

（2）软弱土：项目区内较广泛分布有淤泥、淤泥质土等软弱土层，埋深较浅，局部较厚，其工程性质极差，欠固结，相应地不良地质作用如下：

软土沉降：在自重压力和附加荷载作用下软土的固结沉降历时长，最终沉降量大，如不进行软基处理则可能造成建筑物下沉、开裂；淤泥等软土物理力学性质差，属于高压缩性、低强度的土，具触变性、流变性、高压缩性、低强度、低透水性、不均匀性等特征，在上部荷载作用下，软土容易产生较大的沉降，而且由于各处的软土厚度变化较大，易产生不均匀沉降。

负摩阻力：场地存在软土，在各种因素影响下，极易发生固结沉降，对灌注桩产生一向上的摩阻力（相对桩基来说是负摩阻力），从而降低桩的承载力，设计中充分考虑到这一情况。

影响成桩质量：由于软弱土层性能较差，易侧向流动，在灌注桩成孔后混凝土灌注前易使桩孔缩颈，或塌孔，影响桩的承载力，或者导致桩断桩。

（3）砂土液化：项目区内分布有粉砂，结构松散，层厚1.30m～5.10m，揭露平均厚度为3.13m，根据勘察资料，场地在7度近震情况下①层人工填土（主要成分以砂类土为主）、②4层粉砂和②5层中砂具有液化潜势。钻孔LJZK1～LJZK2、QZK2及QZK27～QZK28附近全孔液化指数7.36～14.76之间，场地液化等级为中等液化；其余地段全孔液化指数0.01～5.98之间，场地液化等级为轻微液化。

1.5 水文地质概况

该区地下水类型及其富水程度主要受地形地貌、地层岩性、构造和植被等因素的控制和影响。根据地下水的埋藏和赋存形式，项目区内地下水类型划分为松散岩类孔隙水和基岩裂隙水。松散岩类孔隙水广泛赋存于海陆交互第四系岩土层中，主要含水地层为粉砂和中砂；基岩裂隙水赋存于泥岩和砂岩中，为层状岩类裂隙水。

1.6 人类工程活动情况

工程场地原为已有道路桥梁、人行道和绿化带等。根据《细则》中表3-2，项目区已修建道路桥梁，对原地形地貌景观破坏程度较大，故人类工程活动对地质环境的影响较大。未来人类工程活动如填土等可能会引发地质灾害，因此，人类工程活动属于地质灾害致灾的激发因素

2 地质灾害类型及成因

根据项目区现有地质灾害进行类比分析，结合规划场地所处地质环境背景、工程技术标准、施工方式及工程结构要求等进行。预测工程项目在建设过程中，可能引发的地质灾害类型主要有地面沉降；工程完工后可能遭受的地质灾害主要有地面沉降。地面沉降的主要地质因素为：

（1）第四系松散土层：用地范围内第四系土层厚度较大，且厚度变化大，以致在填土或其它地面荷载的作用下，发生压缩沉降，而且不同部位的压缩量存在差异，造成地基不均匀沉降。根据勘察资料，用地范围东南部道路用地中两个钻孔揭露有淤泥质粉质粘土，在上部荷载作用下容易引起地面沉降。

（2）填方土体：新近填土处于松散欠固结状态，在上部荷载和自重的作用下会发生较大的压缩固结，从而产生沉降，并且降雨淋滤将加快这一进程。地基土的总沉降量与填土层厚度呈正相关关系，填土层厚度越大，总沉降量越大，填土层厚度差异越大，引起的不均匀沉降也越明显，因此，工程建设中填方土体也是造成地面沉降的重要原因之一。根据勘察资料，填土在用地范围内均有分布，会引起地面沉降。

预测项目区内地面沉降地质灾害发生的可能性较大，发育程度中等，潜在危害小、危险性小。

3 地质灾害防治措施

为防止地质灾害的发生，避免和减少地质灾害对拟建工程项目的危害，确保工程建设的顺利进行，坚持以预防为主、避让与治理相结合、全面规划、突出重点的原则，采取有效合理的地质灾害防治措施。由于地质灾害治理工作专业性相对较强，因此，建议业主将地质灾害防治任务委托给具有国土资源部门颁发的相应等级施工资质的单位进行防治。

针对项目区各类地质灾害体的危险程度、稳定状态、规模大小和对工程建设的危害程度，结合危险性分区以及适宜性的评估结果，建议有针对性地对本项目中出现地面沉降的道路路基，采取以下措施进行防治：

（1）项目区内广泛分布软土，通过复合地基处理地基。

（2）施工期间及完工后道路周边禁止大面积大量抽取地下水，避免地下水位下降量过大，造成土层固结、收缩而引发地面沉降。

（3）工程施工过程中，避免较大地震动，防止土层压缩引发地面沉降。

（4）后期路基填土的预防措施：填土过程中，应选择较好的土质，并注意分层填土压实，以减小填土本身的沉降。

（5）施工过程中和完成后，进行沉降监测。

（6）通过试验确定填土的最优参数，保障填土的压实质量；

（7）加强施工过程的质量控制，确保质量达到设计要求和规范要求。

4 建议

（1）根据评估，用地范围可以作为建设用地，不需要考虑工程避让方案或另行择址。

（2）建议建设单位落实地质灾害防治工程“三同时”制度。

（3）工程勘察应注意查明软土层厚度及分布情况，针对性地进行软基处理工程设计，防止或减小地面沉降；

桩基工程设计时，充分考虑场地存在软弱土层的地质现象，采取措施减小因软弱土层，避免缩颈或断桩的情况出现；

砂土液化防治建议：采用振动挤密方法如砂桩或碎石桩进行地基处理，使砂土密实，孔隙率降低，并有助于消散超孔隙水压力，减少砂土液化的可能[4,5]。

（4）其他建议：在工程施工过程中和施工完成后，应注意做好环境保护措施，防止尘埃、水土流失等造成环境污染的不良现象。