廣州市南沙區小虎二橋舊橋改造工程誘發地質災害類型分析及防治措施研究

謝 芳

（廣東省有色礦山地質災害防治中心，廣東 廣州 510080）

項目區位于廣州市南沙區政府的東北方向、直距約5km，行政區劃上屬于南沙區黃閣鎮管轄，道路總長1.546km，其中橋梁段為927m，橫跨小虎瀝河道。主要改造工程為：①拼寬引道高程貼合原地面高程，引道外側（輔助車道側）拼寬3.5m，在樁號K2+373.36-K2+403.36和樁號K3+332.86-K3+362.86范圍內由3.5m漸變為4.5m，與引橋拼寬寬度一致；②小虎二橋東西引橋段均由兩車道變為三車道，引橋段寬度由9.6m拓寬至14.1m，拓寬部分占用現有的綠化帶及輔道機動車道，致輔道機動車道、人行道整體向外偏移0m～4m。原有道路的路基路面及橋梁路面情況較好，僅有局部路段存在破損。估算工程建設總投資費用約9015.15萬元[1]。

圖1 西側引道單側拼寬斷面圖

圖2 東側引道單側拼寬斷面圖

1 地質環境條件

1.1 地形地貌

項目區位于南沙區黃閣鎮虎沙大道一線包括小虎二橋上，原始地貌單元屬珠江三角洲沖海積平原地貌，地形較為平坦，存在較厚的軟土，工程場地的現狀原為綠化帶和人行道等，項目區內地面標高4.11m（魚塘內）～8.92m，河堤標高多在6.0m以上，橋面標高最高處達20.47m。地形地貌條件簡單。

1.2 氣象水文

項目區地處珠江三角洲地區，屬亞熱帶海洋季風氣候。終年溫暖濕潤，年平均氣溫約22.28℃，區內降雨量極為豐富，年平均降雨量1872.78mm（1981～2020年），極端年最大降雨量2939.70mm（2016年），雨季5～8月降雨量占全年降雨量的60%以上。影響南沙的災害性天氣主要有熱帶氣旋、暴雨等。

南沙區位于珠江出海口虎門水道西岸，是西江、北江、東江三江匯集之處，東面是珠江，南面是珠江入海口。南沙區境內共有5條主要水道：洪奇瀝水道、蕉門水道、沙灣水道、鳧洲水道、小虎瀝水道；內河涌116條，總長294.8公里。

項目區東西兩側緊鄰沙仔瀝、小虎瀝兩條河流。小虎瀝河道水面寬度約為300m，水面標高-5m～6m，區內河溝、魚塘水深約1.0m～2.0m。項目區水系發達[2，3]。

1.3 地層巖石

項目區出露地層主要為古近系（E）和第四系（Q）。

1.3.1 古近系莘莊村組（E1x）

分布于整個項目區，巖性主要為紫紅、深灰色泥巖、砂巖等。鉆孔平均揭露厚度10.75m，埋藏深度一般大于10m，均由第四系覆蓋。產狀83°～195°∠18°～34°。

1.3.2 第四系海陸交互相沉積層（Q4mc）

項目內廣泛分布，巖性為淤泥、淤泥質土、粉砂、中砂等組成，其中淤泥揭露層厚1.40m～21.00m，平均厚度為8.34m；淤泥質土揭露層厚0.5m～13.90m，平均厚度為6.34m；粉砂揭露層厚1.30m～5.10m，平均厚度為3.13m；中砂揭露層厚1.50m～11.40m，平均厚度為6.43m。

1.4 地質構造與不良地質作用

項目區未發現其它斷裂構造跡象，區內無揭露斷層通過，地質構造條件簡單。

項目區內不良地質條件有填土、軟弱土和粉砂，相應地產生不良地質作用。

（1）人工填土：地表人工填土揭露層厚為1.70m～14.20m，主要以砂類土和碎石，成分不均勻，工程性質較差，其對對橋梁承臺及基礎施工造成影響，在設計施工中予以充分考慮。

（2）軟弱土：項目區內較廣泛分布有淤泥、淤泥質土等軟弱土層，埋深較淺，局部較厚，其工程性質極差，欠固結，相應地不良地質作用如下：

軟土沉降：在自重壓力和附加荷載作用下軟土的固結沉降歷時長，最終沉降量大，如不進行軟基處理則可能造成建筑物下沉、開裂；淤泥等軟土物理力學性質差，屬于高壓縮性、低強度的土，具觸變性、流變性、高壓縮性、低強度、低透水性、不均勻性等特征，在上部荷載作用下，軟土容易產生較大的沉降，而且由于各處的軟土厚度變化較大，易產生不均勻沉降。

負摩阻力：場地存在軟土，在各種因素影響下，極易發生固結沉降，對灌注樁產生一向上的摩阻力（相對樁基來說是負摩阻力），從而降低樁的承載力，設計中充分考慮到這一情況。

影響成樁質量：由于軟弱土層性能較差，易側向流動，在灌注樁成孔后混凝土灌注前易使樁孔縮頸，或塌孔，影響樁的承載力，或者導致樁斷樁。

（3）砂土液化：項目區內分布有粉砂，結構松散，層厚1.30m～5.10m，揭露平均厚度為3.13m，根據勘察資料，場地在7度近震情況下①層人工填土（主要成分以砂類土為主）、②4層粉砂和②5層中砂具有液化潛勢。鉆孔LJZK1～LJZK2、QZK2及QZK27～QZK28附近全孔液化指數7.36～14.76之間，場地液化等級為中等液化；其余地段全孔液化指數0.01～5.98之間，場地液化等級為輕微液化。

1.5 水文地質概況

該區地下水類型及其富水程度主要受地形地貌、地層巖性、構造和植被等因素的控制和影響。根據地下水的埋藏和賦存形式，項目區內地下水類型劃分為松散巖類孔隙水和基巖裂隙水。松散巖類孔隙水廣泛賦存于海陸交互第四系巖土層中，主要含水地層為粉砂和中砂；基巖裂隙水賦存于泥巖和砂巖中，為層狀巖類裂隙水。

1.6 人類工程活動情況

工程場地原為已有道路橋梁、人行道和綠化帶等。根據《細則》中表3-2，項目區已修建道路橋梁，對原地形地貌景觀破壞程度較大，故人類工程活動對地質環境的影響較大。未來人類工程活動如填土等可能會引發地質災害，因此，人類工程活動屬于地質災害致災的激發因素

2 地質災害類型及成因

根據項目區現有地質災害進行類比分析，結合規劃場地所處地質環境背景、工程技術標準、施工方式及工程結構要求等進行。預測工程項目在建設過程中，可能引發的地質災害類型主要有地面沉降；工程完工后可能遭受的地質災害主要有地面沉降。地面沉降的主要地質因素為：

（1）第四系松散土層：用地范圍內第四系土層厚度較大，且厚度變化大，以致在填土或其它地面荷載的作用下，發生壓縮沉降，而且不同部位的壓縮量存在差異，造成地基不均勻沉降。根據勘察資料，用地范圍東南部道路用地中兩個鉆孔揭露有淤泥質粉質粘土，在上部荷載作用下容易引起地面沉降。

（2）填方土體：新近填土處于松散欠固結狀態，在上部荷載和自重的作用下會發生較大的壓縮固結，從而產生沉降，并且降雨淋濾將加快這一進程。地基土的總沉降量與填土層厚度呈正相關關系，填土層厚度越大，總沉降量越大，填土層厚度差異越大，引起的不均勻沉降也越明顯，因此，工程建設中填方土體也是造成地面沉降的重要原因之一。根據勘察資料，填土在用地范圍內均有分布，會引起地面沉降。

預測項目區內地面沉降地質災害發生的可能性較大，發育程度中等，潛在危害小、危險性小。

3 地質災害防治措施

為防止地質災害的發生，避免和減少地質災害對擬建工程項目的危害，確保工程建設的順利進行，堅持以預防為主、避讓與治理相結合、全面規劃、突出重點的原則，采取有效合理的地質災害防治措施。由于地質災害治理工作專業性相對較強，因此，建議業主將地質災害防治任務委托給具有國土資源部門頒發的相應等級施工資質的單位進行防治。

針對項目區各類地質災害體的危險程度、穩定狀態、規模大小和對工程建設的危害程度，結合危險性分區以及適宜性的評估結果，建議有針對性地對本項目中出現地面沉降的道路路基，采取以下措施進行防治：

（1）項目區內廣泛分布軟土，通過復合地基處理地基。

（2）施工期間及完工后道路周邊禁止大面積大量抽取地下水，避免地下水位下降量過大，造成土層固結、收縮而引發地面沉降。

（3）工程施工過程中，避免較大地震動，防止土層壓縮引發地面沉降。

（4）后期路基填土的預防措施：填土過程中，應選擇較好的土質，并注意分層填土壓實，以減小填土本身的沉降。

（5）施工過程中和完成后，進行沉降監測。

（6）通過試驗確定填土的最優參數，保障填土的壓實質量；

（7）加強施工過程的質量控制，確保質量達到設計要求和規范要求。

4 建議

（1）根據評估，用地范圍可以作為建設用地，不需要考慮工程避讓方案或另行擇址。

（2）建議建設單位落實地質災害防治工程“三同時”制度。

（3）工程勘察應注意查明軟土層厚度及分布情況，針對性地進行軟基處理工程設計，防止或減小地面沉降；

樁基工程設計時，充分考慮場地存在軟弱土層的地質現象，采取措施減小因軟弱土層，避免縮頸或斷樁的情況出現；

砂土液化防治建議：采用振動擠密方法如砂樁或碎石樁進行地基處理，使砂土密實，孔隙率降低，并有助于消散超孔隙水壓力，減少砂土液化的可能[4,5]。

（4）其他建議：在工程施工過程中和施工完成后，應注意做好環境保護措施，防止塵埃、水土流失等造成環境污染的不良現象。