合肥市軌道交通1號線三期工程地質災害危險性評估

■何為紅

（安徽工程勘察院 安徽合肥 230011）

合肥市軌道交通1號線三期工程地質災害危險性評估

■何為紅

（安徽工程勘察院 安徽合肥 230011）

文章以合肥市軌道交通1號線三期工程為例，在闡明評估區地質環境條件的基礎上，對評估區地質災害的危險性進行了現狀評估；根據地質環境條件和地質災害發育現狀，結合建設項目特點，對工程建設可能引發或遭受地質災害的危險性進行了預測評估，最后對各類地質災害分別提出了有針對性的防治措施。

軌道交通地質災害評估

0 引言

城市軌道交通工程建設是一項復雜的高風險性的系統工程[1]，該類項目一般線路長，建設周期長，沿線車站開挖深度大，施工方法多樣，在各種地質環境因素的不等量作用下，大規模施工會誘發地質災害的發生，同時工程建設亦受地質災害的制約，一旦工程受損，其經濟損失和社會影響將非常巨大。因此，正確評估工程建設可能引發或遭受的地質災害危險性，對保障軌道交通工程的順利實施和安全運營至關重要。

筆者以合肥市軌道交通1號線三期工程為例，按照《地質災害危險性評估技術（試行）》F[2]的規定，在現狀評估的基礎上，預測該項目在建設中及建成后可能引發或遭受地質災害的危險性，并針對不同災種提出防治措施，以期為類似工程評估工作提供借鑒。

1 工程概況

合肥市軌道交通1號線三期工程位于1號線北段，正線北起新站區天水路站，向南沿新蚌埠路敷設，于北二環路轉向東，下穿合肥火車站站臺及站房后與一期工程起點合肥火車站銜接，到達本期線路終點。1號線三期采用地下線，線路全長4.51km。建設內容主要包括區間工程、車站3座、天水路停車場1座。區間工程采用盾構法施工，車站工程為明挖法施工，天水路停車場出入線全長1598m，采用明挖法施工，按100m分段開挖。估算總金額為34.7億元，正線平均每公里造價7.69億元。軌道交通工程屬大型建設項目，根據“技術要求”，建設項目地質災害危險性評估級別為一級評估。

2 地質環境條件

合肥市地處北亞熱帶季風氣候區。本區屬長江流域巢湖水系，地表水系較發育，主要河流有南淝河支流板橋河、二十埠河，水庫有陶沖水庫等。本區位于江淮波狀平原區，評估區地貌類型為崗地，地面標高27~40m，主要由晚更新世沖積物組成，其巖性為粘性土。本區地層區劃為華北地層區淮河地層分區長豐地層小區，評估區地表為第四系上更新統下蜀組（Q3x）粘性土所覆蓋，厚一般20~30m；下伏基巖為白堊系上統張橋組（K2z）泥質砂巖，厚度大于374.4m。無巖漿巖分布。構造單元屬中朝準地臺江淮臺隆[3]，評估區有近東西向朱巷-七里塘斷裂通過，地質構造簡單。工程地質、水文地質條件良好。區內主要有建筑、交通、水利等破壞地質環境的人類工程活動較強烈。地質環境條件復雜程度為中等類型。

3 地質災害危險性現狀評估

現狀評估是在查明評估區地質環境特征、地質災害類型、規模、分布規律、穩定狀態、危害對象、主要誘發因素與形成機制的基礎上，對其穩定性、危險性和對工程危害的范圍與程度進行評估。

經現狀調查，對新蚌埠路兩側60間房屋進行調查，有5間房墻體及1處圍墻存在輕微的開裂現象，多為低矮單層建筑。現狀條件下評估區膨脹土變形地質災害弱發育。所損壞的房屋均是1層建筑物，磚混結構，基礎埋深多為0.6~0.8m，大部分均無散水坡，少部分有較窄的散水坡。裂縫主要分布于山墻及墻角、屋檐、門窗洞角等處，裂縫一般長0.6~2.2m，裂縫寬0.5~3mm，最寬達10mm，裂縫方向一般與地面的夾角在38°~75°，呈橫向、斜向及倒八字型。區內部分老舊小區道路也出現了輕微的開裂，裂縫長度一般為0.5~3m，裂縫寬度一般為0.5~5mm。根據《合肥市軌道交通1號線三期工程巖土工程勘察報告（可研階段）》[4]（以下簡稱“勘察報告”）和現場所取深度為0.8~1.5m土樣的測試表明，自由膨脹率（δef）一般為42.0%~ 61.0%。

現狀評估表明：評估區膨脹土變形地質災害弱發育，危害小，危險性小。

4 地質災害危險性預測評估

根據 “勘察報告”，僅在一期工程勘察合肥站車站處揭露粉細砂，層厚10.8m。根據《城市軌道交通結構抗震設計規范（GB 50909-2014）》[5]4.4.4條，本層飽和粉細砂地質年代為Q3，本區抗震設防地震動分檔為0.10g，可初判為不液化土，故不作砂土液化地質災害危險性預測評估。

4.1 工程建設引發地質災害危險性的預測

（1）車站建設引發基坑崩塌地質災害危險性的預測

合肥市軌道交通1號線三期工程共設車站3座，分別為天水路站、物流大道站、瑤海公園站。車站均為地下二層，車站總長200~ 470m，標準段寬度21m，標準段開挖深度13.7~18.1m，平均開挖深度16m左右，采用明挖法施工，兩端設端頭井（隧道出入口），洞口為U形槽，標準段和端頭井主要采用鉆孔灌注樁加內支撐支護。

車站地基土層主要為第四系上更新統（Q3）粘性土。首先，基坑開挖后邊坡高度13.7~18.1m，已大大超出土體自穩高度（10~12m），且邊坡坡度垂直，邊坡已處于不穩定狀態。其次，巖性上也具有不利因素，第四系上更新統（Q3）粘性土，具有弱膨脹潛勢，裂隙發育，在曝曬、水浸、強降雨等因素的作用下，土體抗剪強度大大降低。在多種誘發因素的綜合作用下，這些地下車站深基坑就較可能出現邊坡失穩產生基坑崩塌災害，在強降雨時，基坑崩塌災害產生的可能性會增大，不僅會危及工程建設的進行，還會威脅到施工人員的人身安全，同時也對周邊的道路建筑和過往人員產生危害。由于這些車站采用鉆孔灌注樁加內支撐支護，根據擬建工程基坑的長度、深度及巖性進行綜合分析，預測車站基坑崩塌規模可達2000~3000m3，危害中等，危險性中等。

（2）出入線開挖引發崩塌地質災害危險性的預測

出入線是正線與天水路停車場的聯絡線，出入線全長1598m，寬度8m，為淺埋地下線，采用明挖法施工，按100m分段開挖，其中約有1200m開挖深度達5~16m。開挖后邊坡坡度垂直，邊坡土體主要為第四系上更新統（Q3）粘性土，具有弱膨脹潛勢，裂隙發育，在曝曬、水浸、強降雨等因素的作用下，土體抗剪強度大大降低。在強降雨等不利條件下，可能出現邊坡失穩引發崩塌災害，不僅會危及工程建設的進行，還會威脅到施工人員的人身安全，同時也對周邊的道路和過往人員產生危害。根據崩塌規模經驗公式：，式中a取單次施工長度100m，b為寬度8m，h取平均深度15m，φ為內摩擦角取12°，同時考慮兩側邊坡，預測崩塌的體積最大約1.49×104m3，危害中等，危險性中等。

4.2 工程建設可能遭受地質災害危險性的預測

（1）工程建設可能遭受崩塌地質災害危險性的預測

出入線挖方路段形成永久性邊坡，邊坡高度5~16m，開挖形成的邊坡在工程建設和運營期間，在強降雨等不利條件下，可能遭受邊坡崩塌地質災害，預測最大崩塌的體積約1.49×104m3，危害中等，危險性中等。

（2）工程建設可能遭受膨脹土變形地質災害危險性的預測

評估區地貌為崗地，地表分布的巖性為第四系上更新統下蜀組（Q3x）粘性土，根據“勘察報告”和現場所取深度為0.8~1.5m土樣的測試表明，自由膨脹率（δef）一般為42.0%~61.0%，在干濕交替的環境影響下，膨脹土通過膨脹壓力及收縮裂縫后反復作用，易對輕荷載建筑產生危害，造成其開裂等現象。預測工程建設可能遭受膨脹土變形地質災害。造成輕型建構物的開裂變形，對擬建天水路停車場場內道路、軌道路基、圍墻、地坪、管線的破壞。因此，預測工程建設可能遭受膨脹土變形地質災害，危害小，危險性小。

預測評估表明：車站建設可能引發基坑崩塌地質災害，危害中等，危險性中等；出入線建設可能引發或遭受崩塌地質災害，危害中等，危險性中等；天水路停車場建設可能遭受膨脹土變形地質災害，危害小，危險性小。

5 地質災害防治措施

針對前述評估，工程建設可能引發基坑崩塌、崩塌地質災害，可能遭受崩塌、膨脹土變形地質災害，在進行工程建設時，建議分別采取以下防治措施：

5.1 基坑崩塌地質災害防治措施

（1）擬建3座車站工程存在深基坑開挖，在開挖時應遵循相關規范規程施工，基坑周圍一定范圍內禁止大面積堆載和超重車輛通行，應采取基坑支護措施，并做好監測工作。

（2）加強施工管理，施工時宜采取必要的降、排水措施，嚴禁水下施工，以防地表水大量流入坑內，并及時回填基坑。

（3）車站、隧道開挖土方，應及時外運，應避免堆放在基坑附近，防止崩塌地質災害的發生。

5.2 崩塌地質災害防治措施

（1）出入線開挖后形成永久性邊坡，由于施工場地局限，首選擋土墻等支護措施，并做好監測工作。

（2）加強施工管理，施工時宜采取必要的降、排水措施，嚴禁水下施工，同時應盡量避免雨期施工。

（3）出入線段設計最大邊坡高度16m，屬高陡邊坡，建議作邊坡穩定性專項設計。

5.3 膨脹土變形地質災害防治措施

（1）天水路停車場內道路、圍墻、地坪等工程施工時，采取換土、砂石墊層或加鋪石灰改善地基土墊層，減少其膨脹性。

（2）場內道路、地坪等應采取相應的防水、排水、保濕、防風化及邊坡防護措施。

（3）若天水路停車場填方工程中采用弱膨脹土為填料，施工時要進行土性改良。

（4）停車場內應注意低矮建筑及管線工程周邊的生物防治，禁止栽種蒸騰量大的植物。

6 結束語

軌道交通建設項目屬于大型建設項目，需開展一級評估。由于該類工程建設周期長、開挖深度大，施工方法多，使之不同于一般的公路、管道等線性工程，更異于常見的建筑工程，呈現鮮明的工程特點。該項目地質災害評估工作的重點是在充分搜集資料、調查訪問的基礎上，結合工程特點對地質災害的危險性進行定量評估。通過開展地質災害評估工作，從源頭上控制和減少了因不合理工程活動引發的地質災害以及工程建設遭受地質災害的危害，為政府部門和建設單位預防地質災害、最大限度地降低工程風險和維護費用提供了依據。達到了評估工作的目的，并對合肥其他地鐵工程建設有較好的借鑒作用。

［1］朱志剛，劉衡秋，陳國華.北京軌道交通工程地質災害危險性預測評估--以昌平線（S2）為例，中國安全科學學報，2009，19（9）109-114.

［2］國土資源部.國土資源部關于加強地質災害危險性評估工作的通知 （國土資發〔2004〕69號），2004，4-26.

［3］安徽省地質礦產局.安徽省區域地質志 ［M］.北京：地質出版社，1987，517-522.

［4］北京城建勘測設計研究院有限責任公司.合肥市軌道交通1號線三期工程巖土工程勘察報告 （可研階段）［R］，2015.

［5］住房和城鄉建設部.城市軌道交通結構抗震設計規范 （GB 50909-2014） ［S］. 2014，17-18.

U273.1[文獻碼]B

1000-405X（2015）-11-356-1

何為紅（1981～），男，工程師，研究方向為水工環地質工作。