某大型商务区内超深超大基坑群地质灾害调查及危险性评估

2023-08-09周磊

区域治理 2023年16期

周磊

上海申元岩土工程有限公司

一、工程概况

某工程位于上海市青浦区，国家会展中心西北侧，位于上海虹桥商务区域。工程总占地面积约11万m2，总建筑面积61万m2[1]，本项目属“建筑工程”中“群体建筑”子项[2]，由五个地块（五处大面积基坑）组成，各地块均下设有三层地下室，基坑开挖深度在13.25～17 m（一级基坑），各地块地下室之间以地下通道相连通。评估范围按用地红线外扩约200 m，评估面积约为64 万 m2。

本工程主要为地上多幢高层办公楼及多层商业裙楼等组成，地下为3 层地下室。高层建筑采用框架－剪力墙结构，多层商业裙楼采用框架结构。地上建筑及地下室均采用钻孔灌注桩。

二、环境条件

（一）周边环境条件

场地以南为蟠中东路，距离本工程最近约14 m。蟠中东路南侧为待建地块，目前为空地。场地东侧为诸光路，距离本工程最近约32.5 m。诸光路以东为国家会展中心，距离本项目最近约140 m。场地西侧为东向阳河，距离本工程最近约20 m。场地北侧为崧泽大道（市政主干道）及在建轨交17 号线中国博览会北站，距离本工程最近约为22 m(图1)。

图1 场地位置示意图

（二）地质环境条件

评估区位于上海市青浦区，属滨海平原地貌类型[3]。评估区内分布的河流主要为东向阳河，属太湖流域黄浦江水系[4]。评估区基岩埋藏深度在260-280 m 之间，岩性为侏罗系上统寿昌组火山岩、火山碎屑岩等。评估区内有F2 太仓-奉贤断裂穿过，邻近区域分布的断裂尚有：F26青浦－龙华断裂、F21 大场-九亭断裂等[5]。

拟建场区80.45 m 深度范围内为第四纪沉积物，主要由粘性土、粉（砂）性土组成。浅层流塑～软塑的粘性土层在应力状态改变的情况下，极易产生变形、破坏；粉（砂）性土层在地下水作用下易形成流砂或突涌。这些都是影响基坑安全的主要土层[6]。项目所在区域地基土分布情况见图2。

图2 工程地质剖面图

三、地质灾害危险性现状调查

（一）地质灾害灾种的确定

根据上海市工程建设规范《地质灾害危险性评估技术规程》（DGJ08-2007-2016），上海地区主要地质灾害为地面沉降、地基变形、边坡失稳、砂土液化、水土突涌、岸带冲淤、浅层天然气、水土污染等地质灾害灾种[2]。根据类似工程经验以及相关规定条文，确定本区域可能存在的地质灾害为：边坡失稳、地基变形、水土突涌、砂土液化以及地面沉降。

（二）地质灾害危险性现状评估

1.边坡失稳现状评估

评估区内分布有地铁17 号线中国博览会北站、国家会展中心等。在基坑开挖过程中采取了合理有效的围护及降、排水等措施，上述工程建设过程中结构安全、稳定，未发生边坡失稳。

2.地基变形现状评估

评估范围内分布的市政道路主要为崧泽大道（高架）、诸光路、蟠中东路等。评估区分布的建筑物主要为场地东侧的国家会展中心。其中国家会展中心展厅为2层，三栋办公楼和一座五星级酒店为高层建筑，采用框架－剪力墙、框架结构，桩基基础。通过实地踏勘，评估区内上述道路、地下管线及现有建筑物现状良好，遭受自身地基沉降或差异沉降危害小。

3.水土突涌现状评估

评估区内第I 承压含水层层顶埋深最浅约29.3 m[6]。经调查访问，在建地铁17 号线中国博览会北站车站、国家会展中心、连通道基坑，在施工过程中采取了降水、减压措施，开挖过程中未发生水土突涌事故。

4.砂土液化现状评估

场地20 m 以浅范围内饱和砂质粉土层分布，但根据收集资料场地为不液化场地。上海地区有记录的地震的烈度均未超过 6度，尚未地震液化的情况发生，评估区亦无震动液化现象记录。

评估区内分布的地铁17 号线中国博览会北站车站、国家会展中心、场地周边的管线等基坑开挖施工时采取了合适的基坑支护措施，整个项目进行期间未产生砂土液化这一地质灾害。

5.地面沉降现状评估

上海地区地面沉降的主要因素是开采地下水，近年来大规模的工程活动亦成为区域地面沉降的一个重要因素。

评估区所在的青浦区第Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ承压含水层近几十年来均有不同程度的开采，第Ⅲ、Ⅳ承压含水层为该区域主要的地下水开采层。由于长期开采地下水，评估区及周边区域承压水水位下降，土体有效压力增加而产生压缩变形，导致了评估区及其附近区域的地面沉降。

四、地质灾害危险性预测评估

（一）工程建设引发加剧地质灾害的预测评估

1.边坡失稳

工程建设引发的边坡失稳有基坑边坡、河岸边坡两个方面。

基坑开挖范围内以粉性土、粘性土为主。评估区内潜水、第Ⅰ承压含水层发育，基坑开挖时若围护等相关施工措施不当，有发生基坑边坡失稳的可能性，邻近工程活动亦对基坑边坡稳定有一定的影响。

评估区内分布的河流主要为西侧的东向阳河。近本场地一侧为人工砌石岸坡，另一侧为土质边坡。基坑边线距离东向阳河最近约20 m。基坑施工过程中如围护墙出现渗水、涌砂的现象，对邻近东向阳河有较大破坏。本区域边坡失稳的危险性级别为中等。

2.地基变形

本工程建设引发或加剧地基变形主要包括工程本身在附加荷载作用下产生的地基变形和工程施工引发周边已有建（构）筑物地基变形。

本工程不同建筑物层高不同，荷载差异大，不同结构连接处可能会产生一定的差异变形。在设计时采取必要的防治措施，防止差异变形量过大对本工程建设造成不良影响。

本工程基坑开挖深度及规模均较大。基坑开挖时由于围护结构的变形及施工降水，将可能会对基坑附近一定范围已有邻近道路及地下管线、地铁及建（构）筑物等造成影响。地基变形危险性中等。

3.水土突涌

本工程地下室为地下3 层，开挖深度13.25-17 m，根据相关规范，对第⑦层承压水的突涌可能性进行判别。判别结果见表1。

表1 第Ⅰ承压含水层基坑突涌可能性计算判别表

根据表1 中结果，本工程基坑开挖深度13.25 m 时，不会引发承压水的突涌；当基坑开挖深度17 m 时，会引发压水突涌。地下水突涌一旦发生，将引起基坑3～4 倍开挖深度范围内的地下水水位的下降，进而从而引起地基土应力状态的变化，产生土体变形，危害建筑物本体及周边建筑、河道等。水土突涌危险性中等。

4.砂土液化

地下工程揭露饱和粉（砂）性土层，且存在一定水头差，则有发生砂土渗流液化的可能性。本工程地下室开挖深度13.25-17 m，开挖范围内存在第②3 层粉性土[6]。本工程基坑群开挖深度存在较大差异，存在动水力压力差，具有产生渗流液化的水动力条件。

如果坑内降水不足或围护结构不能起到有效隔水作用，基坑开挖可能引发砂土渗流液化。砂土液化的危险性级别中等。

5.地面沉降

场地位于上海市地面沉降重点防治区域。拟建场地局部处于正常沉积区，局部古河道切割，在古河道切割区，第⑥层硬塑粉质黏土层缺失，地表以下30 m 范围内以软弱粘性土为主，基坑降水时会产生一定的地面沉降。围护结构隔水帷幕有一定的隔水作用，可减轻地面沉降的危害程度，同时区内局部分布的⑥层地基土对降水引起的地面沉降有一定的缓解作用。地面沉降危险性中等。