复杂地质条件下生态库工程建设与评价

钟育霞

(深圳市龙岗区水务局，广东 深圳 518100)

1 区域地质工程概况

宝安区辖区范围内划定有铁岗水库-石岩水库、长流陂水库和罗田水库饮用水水源保护区。经过方案论证比选，在多次专家评审后，形成分区处理方案：即石岩(东片区)、铁岗(九围片区)以及铁岗(应人石片区)利用对应水库库尾设置相应的工程措施，将建成区与水库水源区进行隔离，设计标准为50a一遇。石岩(麻布片区)、铁岗(料坑片区)以及铁岗(黄麻布片区)则进行调蓄后就地处理排放或调蓄转输，截流标准为30mm。

在向宝安区环境保护和水务局汇报后，鉴于水库水质保障的迫切需求，加之区政府的高度重视，为了加快推进3处河口生态库的设计、建设进度，将对12个子项分批次、分阶段进行可行性研究、初步设计。经会议决定，将项目划分为3个批次，对九围河口生态库工程开展施工图设计阶段工程地质勘察工作[1- 15]。

2 危险性地质区域划分与工程建设评价

2.1 基坑工程

(1)基坑坑壁滑塌与涌水。本场地内各竖井、管道、箱涵沟槽等明挖的构筑物均存在基坑，开挖深度除部分浅埋管道外均超过3m，坑壁土层以稳定性的土层为主，易发生塌方、滑坡等重大安全隐患，施工时应严格按照设计方案支护或放坡，避免安全事故发生。基坑开挖时将形成基坑涌水、渗透破坏，需进行截水或井点降水或明排，减少地下水对基坑施工的影响。降排水措施将导致周边地下水位下降，会引起周边环境(地下管线、市政设施、建(构)筑物)破坏(沉降、开裂、变形等)，应做好相应防护措施，并在施工期间加强监测，避免对周边环境的影响。

(2)地下水与地表水抗浮稳定。本场地内基坑底部多位于地下水位以下，场地存在地下水的抗浮稳定问题，施工时期需严格按照设计方案截排地下水，保证施工期安全，并采取抗浮锚杆(桩)、结构、导排地下(地表)水等措施进行运营期的抗浮设防。

(3)地表水截排与沉降。应在基坑周边做好截排地表水措施，避免地下水渗入基坑侧壁，导致土体抗力降低，水压力增高，威胁基坑稳定。管道位于人工填土、软土和多种性状不同的地层上的基础存在沉降及差异沉降问题，应进行地基处理。

2.2 土方与地下暗挖工程

本工程的基坑(槽)开挖深度基本上均超过3m，存在土方开挖安全滑塌的安全隐患，应根据不同地层特征，严格按照设计方案或经审批的施工组织方案进行土石方的开挖，坚持分段、分层开挖，按设计或规范规定的合理放坡坡度开挖。运土重车行走路线要专门设计，路基边坡要稳定，不要对基坑支护结构造成超设计荷载。本工程包括2条隧洞工程，少量顶管工程。隧洞施工主要为盾构工法，局部段采用矿山法施工，管道局部采用顶管，应人石河口生态库截流沟采用顶管施工，暗挖、顶管施工存在的地质风险有塌方、流沙、流土、涌水、突泥、岩爆飞石、爆破、粉尘伤害、不良气体(如氡气等)、放射性等危害，需要做好相应的专项防护措施。

3 生态库地质条件评价

3.1 地形地貌

九围河口生态库位于九围河入铁岗水库河口处，距离洲石公路南侧约1700m，如图1所示。库区地貌类型为低丘陵台地地貌，微地貌为开阔式冲沟地貌，库岸均为残坡积后形成的缓丘。两岸坡度较缓(坡度15°～20°)，左岸地面丘顶高程31～40m，为原聚豪高尔夫球场，右岸地面丘顶高程31～70m，植被良好。生态库库底高程16.5～24.0m。

图1 九围河口生态库场

3.2 地层岩性与构造

九围生态库场地地层自上而下分别为：第四系人工填土(Q4ml)：主要分布于冲沟上游右岸库尾港中旅高尔夫球场等区域，该层层厚0.4～5.0m，平均层厚2.26m，层底高程-2.99～36.64m。第四系冲洪积层(Q4al+pl)：以淤泥质中粗砂、砾砂等为主。其中：②-1淤泥：分布于库区表层，零星分布，呈灰黑色，流塑状，略有腥味，岩芯成形差，性状极差，为新近沉积的堆积物，含少量砂粒和生活垃圾。见于2JSZK63、2JSZK85、2JSZK86、2JSZK90、2JSZK97等库区钻孔。该层层厚0.8～6.0m，平均层厚3.0m，层底高程15.17～21.00m。②-2粉质黏土(砾质、砂质)：分布于冲沟沟底，广泛连续分布，为砂质黏土和砾质黏土。②-3中粗砂：分布于冲沟底部，零星分布，一般呈灰、灰黑色，流塑-软塑状，底部夹砂，见于2JSZK44、2JSZK83、2JSZK90、2JSZK92等钻孔，该层层厚1.5～2.8m，平均层厚1.97m，层底高程11.90～24.94m。

区域地质构造亦以断裂构造为主，可归并为黄京坑断裂带和杨柳岗断裂束，由杨柳岗断裂、尖岗断裂、黄旗岗断裂组成，总体呈北西310°方向舒波状延伸，倾向北东，倾角45°～80°，可见长约15km，宽约2km，单条断裂长45～10km，宽1～15m，最宽达50m，展布方向呈尖灭侧现排列。区域断裂构造基本平行于库区，距离库区约2km，库区地质测绘和钻孔内未见断裂等构造痕迹。

3.3 水文地质

地下水主要为第四系孔隙水和基岩裂隙水。基岩裂隙水主要赋存于下部强风化岩(块状)-弱风化花岗岩风化裂隙和部分张开的断裂构造裂隙内，接受上覆孔隙潜水越流补给和地下侧向径流补给，陆地区域突出地面的裸露岩体直接接受降雨补给。根据坝址区勘探钻孔水位施工期间观测成果，坝址区两岸地下水位高于库水位，水位变化幅度小，在0.5～1m范围内，主要受降雨影响，总体上地下水位较稳定。

4 综合评价

4.1 库区工程地质条件评价

(1)水库与构造渗漏问题。水库周边均为中低山区或丘陵区，山体雄厚，组成宽阔的山体地层为微弱透水的残积土地层和花岗岩风化岩层，渗径240～400m，渗透系数小，为相对不透水层，无低垭口，因此库区不会发生有规模的永久性渗漏问题。库内未发现有大规模断层，组成宽阔的山体地层为微弱透水的残积土地层和厚层全风化花岗岩等土层，因此水库蓄水后不会产生构造渗漏。

(2)绕坝渗漏问题。坝址区两侧山体为残丘，左岸坝肩地面高程29～38.5m，坝肩下游存在1条低冲沟，冲沟高程25～27m，坝肩宽度约80m，地层为微弱透水的残积土地层和花岗岩风化岩层，地下水位高程为26.5～28.0m，略低于库水位，存在绕坝渗漏风险。右岸坝肩地面高程29～49m，坝肩下游存在1条低冲沟，冲沟高程16.5～20.0m，坝肩宽度约200～250m，地层为微弱透水的残积土地层和花岗岩风化岩层。

(3)库岸稳定。水库运行近50a来基本是稳定的。本次勘察亦未见有较大的松散堆积体。库岸地形平缓，植被良好，具有天然稳定边坡，无不良地质现象发育，因此库岸稳定性较好，施工期和运行期一般不会产生失稳。

(4)浸没及淹没。根据设计资料，生态库控制最高水位为28m。生态库建成后，会淹没库区周边低洼的水塘。此外，库区左岸(港中旅聚豪高尔夫球场)地面高程约25.0～70.0m，在最高运行水位时，会将球场低洼处淹没。库区无重要建筑物，山体表层构成以残坡积黏性土和全风化岩为主，属弱-微透水性，为相对隔水层，因此潜水浸润线抬高后影响不大。

(5)水库淤积。库内没有大的河流通过，基岩为致密的花岗岩，松散层相对较薄，地形平缓，植被茂盛，在天然条件下固体径流量并不大，水库淤积问题不大，在运行期间进行定期清淤。

4.2 堤坝址区工程地质条件评价

九围河口生态堤坝址位于九围河入铁岗水库河口东南侧约1800m位置处，沿河道垂直布置在铁岗水库库尾处，如图2所示。堤坝坝型采用混凝土防渗墙防渗土石堤，左岸布置有连通闸，右岸布置有排出隧洞，坝顶采用C30混凝土路面，路面宽8.0m，厚0.02m，按2%向下游放坡。碎石垫层下设0.3m中粗砂垫层，干砌石护坡由堤顶护至马道顶。马道以下设置抛石区，抛石区顶宽2.82m，边坡1：3.0。坝址区地形呈“U”型，较开阔，两岸坡度为15°～25°，局部为30°，沟底高程16.5～20m，最大坝高约12.5m。坝址区主要地层包括②冲洪积层和③残坡积层，其中冲洪积层位于冲沟底部。

图2 九围生态库堤坝照片(从上游向下游拍摄)

(1)坝基开挖及地基处理。坝址区沟底表层为粉质黏土层，呈可塑-硬塑状，天然地基承载力约120kPa，可满足土石坝地基持力层要求，表层1.0m范围内地层由于含水量较大，呈软可塑状，建议挖出换填；该层呈中等压缩性，局部呈高压缩性，坝体填筑会产生一定的沉降变形，应预留一定的沉降量。局部存在淤泥质土，呈流塑-软塑状，需挖除换填。

(2)坝基渗漏。粉质黏土层下伏较厚层的砾砂层，层厚2.5～3.3m，该层渗透系数较大，建议设计通过渗流稳定和渗漏量计算，选择适宜的防渗方案，可采用混凝土连续墙截水。坝基基槽开挖深度约2～3m，侧壁地层为粉质黏土层，呈可塑-硬塑状，可采用放坡形式开挖。坝肩边坡稳定性：坝址两岸边坡坡度较缓，地层以残积土砾质黏性土层为主，其C、φ值较大，不良地质现象不发育，因此坝基稳定性好；由于边坡地层为残坡积砾质黏性土，渗透系数小，为相对不透水层，因此不易发生绕坝渗漏问题。

4.3 湿地工程与景观地质条件评价

拟建湿地拟对周围岸坡进行简单重塑，湿地内部保持现状，并在下游设置3道均质土景观生态堤，堤顶宽度2.0m，堤基宽度约4.4m。由于仅对现有岸坡进行轻微地形重塑，不涉及深部地层开挖，湿地内浅表地层均为弱-透水层，两岸残丘均较宽厚，残丘区域地下水位高程约为26.5m，高于拟建湿地进水水位22.8m以及出水水位22.7m，再加之场区未揭露断裂构造，因此拟建湿地不会发生渗漏问题。根据现场地质钻探及测绘，岸坡较为稳定，拟建湿地仅对岸坡进行轻微重塑，不会对岸坡整体稳定性产生重大影响。由于生态堤区域地下水位均较浅，九围河常年流水，建议在基槽开挖时做好排水、导流措施。

设计拟在九围生态库排出隧洞左侧新建一座车行桥梁，桥梁宽度约6.6m，长度约39m。拟采用桩基础，桩径约1.5m，桩长约18m。

②-2砾质黏土，厚度2.0～5.3m，可塑状，利于预制打入及钻(冲)孔桩施工；②-6砾砂，厚度1.0m，稍密状，利于预制桩打入，但黏粒含量少，采用钻(冲)孔成桩时，易扰动发生塌孔；③残(坡)积土、④-1全风化花岗岩、④-2-1强风化花岗岩上段均利于预制桩打入及钻(冲)孔桩施工，但花岗岩存在风化不均匀现象，局部可能分布有弱-微风化花岗岩风化球，对预制桩施工造成阻碍。

4.4 管理房、配电房工程地质条件评价

设计拟在生态库堤坝左岸兴建管理房及配电房，现状为高尔夫球场草地，地形稍有起伏，地面高程约为28.0～33m。均拟采用条形基础，开挖深度为2.0～3.0m，管理房尺寸约为20m×40m，配电房尺寸为24m×5m。

根据设计图及地质剖面JSP29～JSP36，管理房及配电房基础持力层主要为③残(坡)积土层，厚度为9.8～16.8m，可塑-硬塑状，为良好基础持力层；局部为①-1素填土层，实加固检测合格后可作为基础持力层。由于基础持力层工程性状存在差异，建议做好预防不均匀沉降措施。设计拟采用钢板桩支护开挖，①-1素填土，松散状，主要有砾质黏性土回填，有利于钢板桩打入；③残(坡)积土，可塑-硬塑状，有利于钢板桩打入。根据剖面JSP29～JSP36，场区地下水位埋深多为5.0～8.0m，基坑侧壁地层均为弱透水层，周围无地表水补给，因此基坑开挖基本不涉及地下水问题。

5 结束语

生态库的建设有利于当地人们水资源的便利使用，也为当地农田灌溉提供了保障，加强了防洪蓄水，改善了当地农民的生活条件。但是在生态库建设过程中面临许多复杂地质条件的阻碍，这既不利于环境保护，也不利于长久稳定使用。生态库基础整治、边坡处理难度较大，要做好除险加固工作。需要根据不同生态库的具体情况，加强施工质量控制。其间要先明确主要问题，再采取有针对性的解决措施，只有不断摸索和总结经验，才能有效提升生态库的施工质量，同时降低生态库工程建设带来的不利影响。