隧道工程地质灾害风险评估分析

马杨敏，王成玲，石芳婷

（1.安徽省化工地质勘查总院，安徽 马鞍山 243000；2.北京长城电子工程技术有限公司，北京 100195；3.马鞍山中鑫工程质量检测咨询有限公司，安徽 马鞍山 243000）

1 评估区工程概况

1.1 拟建矿山隧道工程概况

拟建的矿山隧道工程连接江南弋江区大工山路和江北鸠江区纬一路（规划），是连接芜湖市城南主城区和鸠江区长江北岸及无为县的重要过江通道。该区地势平坦，江面宽约1.5km，该项目建设对芜湖市落实“一轴双核两翼”的工业产业空间格局战略，直接为南北中心区及科教产业城区服务[1]，同时承接战略转移打造皖江地区核心城市具有重要意义。

拟建隧道工程起点位于鸠江区二坝镇规划纬一路（K0+000），沿纬一路向东，在K2+070处设计矿山隧道采用盾构法下穿长江，至长江南岸，终点接弋江区大工山路（K7+200），全长7.2km。

图1 矿山隧道起止点位置示意图

1.2 评估范围

由于拟建隧道工程位于长江河漫滩区，地形平坦开阔，根据评估区环境地质条件、地质灾害发育特征，研究区调查评估范围为以工程中心线为基准向两侧各外扩500m，起点外扩500m[3]，终点不外延，江北段终点以长江北岸为界，江南段起点以长江南岸为界，确定评估区总面积为5.83km2。

1.3 评估方法

通过收集区域气象、水文及水工环地质、钻孔资料、工程设计等相关资料，在综合分析地质灾害危险性现状和未来发展预测的基础上，围绕本工程主要灾害类型，通过mapgis工作平台，利用其空间分析功能[4]准确合理地划分地质灾害危险程度与危险性大小区划。

2 评估区地理环境及地质特征

评估区属北亚热带湿润季风气候，雨量充沛，年平均降水量1195.5mm，年平均蒸发量1400mm，年内月最大蒸发量在7月份，平均蒸发量213mm；评估区位于长江皖江段“大拐弯”处的南北两岸，长江自西南流向北东。区域河网密布，主要水系有长江及其支流等。

拟建隧道工程位于沿江丘陵平原区，芜湖岸零星发育有剥蚀残丘。地势总体趋势芜湖岸相对无为岸高，芜湖岸黄海高程3.5m～11.7m，无为岸黄海高程2.0m～11.5m；根据地形地貌高程、结合切割深度等，将评估区划分为河漫滩、岗地、残丘等微地貌类型。

拟建矿山隧道工程沿线地层主要为三叠系中统铜头尖组（T2t）、全新统芜湖组(Q4w)。整个工程沿线，江北段从上到下岩性主要为粉质粘土、淤泥质粉质粘土、粉细砂、砂岩石英砂岩。江南段从上到下岩性主要为粉质粘土、淤泥质粉质粘土、粉质粘土、凝灰角砾岩[2]（表1）。

表1 拟建矿山隧道工程主要地层

图2 江南段地质剖面图

图3 江北段地质剖面图

3 地质灾害风险评估分析

3.1 现状评估分析

据野外实地调查，评估区未发现崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝、地面沉降等地质灾害隐患；本次野外调查长江南岸岸带为防洪大堤，堤防采用块石全面加固，现场未发现江岸崩塌地质灾害隐患；长江北岸为自然岸带，属芜湖市二坝镇洋灯－大旭大拐段江岸崩塌易发区，近年来随着采矿部门对该工程崩塌段治理力度的加大，水下采用抛石，设置人工节点，达到岸脚稳定的目的。经多年的护岸治理和河势控制工程的实施，基本控制了主流的走势，对遏制江岸崩塌，降低崩退速率，效果还是比较明显，现状未发现江岸崩塌地质灾害隐患。

3.2 预测评估分析

拟建矿山工程江北段主要工点有接线段、敞开段、暗埋段、盾构井、盾构段，江南段主要工点有暗埋段、盾构井、敞开段、接线段等。根据区域地质环境条件，结合工程特点，预测拟建矿山隧道工程建设可能引发基坑崩塌地质灾害，建设过程中可能遭遇砂土液化、软土变形、基坑崩塌等地质灾害，现根据工程分别进行预测评估。

江北江南敞开段两侧边坡工程建设、明挖转暗埋隧道入口处工程建设，江北江南盾构井工程建设都可能引发及遭受等级为中等危险性的基坑崩塌地质灾害；工程建设可能遭受软土变形地质灾害，K0+000～K2+070段危险性等级为中等，K2+070～K4+485、K6+250～K7+200段危险性等级为大级；评估区20m范围内的粉细砂液化指数值判定为轻微液化，矿山工程建设可能遭受小级危险性等级的砂土液化地质灾害；建设存在遭受江岸崩塌地质灾害，岸带长约1090m，预测江岸崩塌类型主要为窝崩，预测规模小于5000m3，危险性等级为小级。拟建矿山隧道工程在该地区为盾构段，故江岸崩塌地质灾害对拟建工程无影响。

3.3 综合评估及适宜性评估分析

按“区内相似，区际相异”的原则，采用定性、半定量分析法[5]，进行地质灾害危险性综合分区，将评估区分为四个风险区：K0+000～K2+070段为软土变形、砂土液化等地质灾害危险性中等区（Ⅰ）、K2+070～K2+600段为软土变形、砂土液化、基坑崩塌等地质灾害危险性大区（Ⅱ）、K2+600～K4+485段为软土变形、砂土液化、崩塌等地质灾害危险性大区（Ⅲ）、K6+250～K7+200段为基坑崩塌、软土变形等地质灾害危险性大区（Ⅳ）。

根据拟建矿山隧道工程各工点建设特点，结合评估区地质灾害危险性等级进行了建设场地的适宜性评估分区（表2）。对于拟建工程建设中的地质灾害隐患问题，采取多种措施处理后，工程建设场地基本适宜工程建设[6]。

表2 建设场地的适宜性评估分区

4 防治措施

评估区拟建矿山隧道工程可能引发基坑崩塌地质灾害，可能遭受软土变形、砂土液化、崩塌地质灾害。针对上述评估区可能引发和遭受的地质灾害类型及危害情况，建议拟建矿山隧道工程施工时采取以下工程措施：

基坑崩塌地质灾害的防治措施：采用支挡式结构地下连续墙，起到支护和截水双重效果。同时用钢筋混凝土沿坡面进行浆砌，实施全坡面防护措施；基坑四周修排水沟，设立警示标志，同时禁止大面积堆载和超载车辆通行。

软土变形地质灾害的防治措施：由于工程区软土层厚度较大，过渡段连接线道路先期可实施过渡路面，待沉降稳定后再实施永久路面；亦可采用深层搅拌桩工程措施进行处理。对于道路沿线水塘、水沟底部的软土，应采取清除、回填、夯实的措施；根据软土触变性、流变性等特性，在过渡段、隧道段等工程的接合部位应采取适宜的措施，防止工程因不均匀沉降引起的开裂变形。

砂土液化地质灾害的防治措施：采用挤密砂石桩处理方法。

5 结论

本文通过野外实地调查、根据评估区地质环境条件及工程特点，预测拟建矿山隧道工程建设可能引发基坑崩塌地质灾害、遭受软土变形、砂土液化、基坑崩塌、崩塌地质灾害；采用定性、半定量分析法，对研究区拟建矿山隧道工程进行地质灾害危险性综合分区及建设场地的适宜性评估分析。

江北接线段K0+000～K2+070段软土变形、砂土液化地质灾害危险性中等区（Ⅰ），采取相应措施予以处理，基本适宜工程建设；江北敞开段、江北暗埋段、江北盾构井K2+070～K2+600段软土变形、砂土液化、基坑崩塌地质灾害危险性大区（Ⅱ），盾构段K2+600～K4+485段软土变形、砂土液化、崩塌地质灾害危险性大区（Ⅲ），盾构段、江南盾构井、江南暗埋段、江南敞口段、江南接线段K6+250～K7+200段软土变形、基坑崩塌地质灾害危险性大区（Ⅳ）等区域工程防治难度大，建设用地适宜性差，采取多种措施处理后，场地基本适宜工程建设。