隧道工程地質(zhì)災(zāi)害風險評估分析

馬楊敏，王成玲，石芳婷

（1.安徽省化工地質(zhì)勘查總院，安徽 馬鞍山 243000；2.北京長城電子工程技術(shù)有限公司，北京 100195；3.馬鞍山中鑫工程質(zhì)量檢測咨詢有限公司，安徽 馬鞍山 243000）

1 評估區(qū)工程概況

1.1 擬建礦山隧道工程概況

擬建的礦山隧道工程連接江南弋江區(qū)大工山路和江北鳩江區(qū)緯一路（規(guī)劃），是連接蕪湖市城南主城區(qū)和鳩江區(qū)長江北岸及無為縣的重要過江通道。該區(qū)地勢平坦，江面寬約1.5km，該項目建設(shè)對蕪湖市落實“一軸雙核兩翼”的工業(yè)產(chǎn)業(yè)空間格局戰(zhàn)略，直接為南北中心區(qū)及科教產(chǎn)業(yè)城區(qū)服務(wù)[1]，同時承接戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移打造皖江地區(qū)核心城市具有重要意義。

擬建隧道工程起點位于鳩江區(qū)二壩鎮(zhèn)規(guī)劃緯一路（K0+000），沿緯一路向東，在K2+070處設(shè)計礦山隧道采用盾構(gòu)法下穿長江，至長江南岸，終點接弋江區(qū)大工山路（K7+200），全長7.2km。

圖1 礦山隧道起止點位置示意圖

1.2 評估范圍

由于擬建隧道工程位于長江河漫灘區(qū)，地形平坦開闊，根據(jù)評估區(qū)環(huán)境地質(zhì)條件、地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征，研究區(qū)調(diào)查評估范圍為以工程中心線為基準向兩側(cè)各外擴500m，起點外擴500m[3]，終點不外延，江北段終點以長江北岸為界，江南段起點以長江南岸為界，確定評估區(qū)總面積為5.83km2。

1.3 評估方法

通過收集區(qū)域氣象、水文及水工環(huán)地質(zhì)、鉆孔資料、工程設(shè)計等相關(guān)資料，在綜合分析地質(zhì)災(zāi)害危險性現(xiàn)狀和未來發(fā)展預(yù)測的基礎(chǔ)上，圍繞本工程主要災(zāi)害類型，通過mapgis工作平臺，利用其空間分析功能[4]準確合理地劃分地質(zhì)災(zāi)害危險程度與危險性大小區(qū)劃。

2 評估區(qū)地理環(huán)境及地質(zhì)特征

評估區(qū)屬北亞熱帶濕潤季風氣候，雨量充沛，年平均降水量1195.5mm，年平均蒸發(fā)量1400mm，年內(nèi)月最大蒸發(fā)量在7月份，平均蒸發(fā)量213mm；評估區(qū)位于長江皖江段“大拐彎”處的南北兩岸，長江自西南流向北東。區(qū)域河網(wǎng)密布，主要水系有長江及其支流等。

擬建隧道工程位于沿江丘陵平原區(qū)，蕪湖岸零星發(fā)育有剝蝕殘丘。地勢總體趨勢蕪湖岸相對無為岸高，蕪湖岸黃海高程3.5m～11.7m，無為岸黃海高程2.0m～11.5m；根據(jù)地形地貌高程、結(jié)合切割深度等，將評估區(qū)劃分為河漫灘、崗地、殘丘等微地貌類型。

擬建礦山隧道工程沿線地層主要為三疊系中統(tǒng)銅頭尖組（T2t）、全新統(tǒng)蕪湖組(Q4w)。整個工程沿線，江北段從上到下巖性主要為粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、粉細砂、砂巖石英砂巖。江南段從上到下巖性主要為粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土、凝灰角礫巖[2]（表1）。

表1 擬建礦山隧道工程主要地層

圖2 江南段地質(zhì)剖面圖

圖3 江北段地質(zhì)剖面圖

3 地質(zhì)災(zāi)害風險評估分析

3.1 現(xiàn)狀評估分析

據(jù)野外實地調(diào)查，評估區(qū)未發(fā)現(xiàn)崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫、地面沉降等地質(zhì)災(zāi)害隱患；本次野外調(diào)查長江南岸岸帶為防洪大堤，堤防采用塊石全面加固，現(xiàn)場未發(fā)現(xiàn)江岸崩塌地質(zhì)災(zāi)害隱患；長江北岸為自然岸帶，屬蕪湖市二壩鎮(zhèn)洋燈－大旭大拐段江岸崩塌易發(fā)區(qū)，近年來隨著采礦部門對該工程崩塌段治理力度的加大，水下采用拋石，設(shè)置人工節(jié)點，達到岸腳穩(wěn)定的目的。經(jīng)多年的護岸治理和河勢控制工程的實施，基本控制了主流的走勢，對遏制江岸崩塌，降低崩退速率，效果還是比較明顯，現(xiàn)狀未發(fā)現(xiàn)江岸崩塌地質(zhì)災(zāi)害隱患。

3.2 預(yù)測評估分析

擬建礦山工程江北段主要工點有接線段、敞開段、暗埋段、盾構(gòu)井、盾構(gòu)段，江南段主要工點有暗埋段、盾構(gòu)井、敞開段、接線段等。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)環(huán)境條件，結(jié)合工程特點，預(yù)測擬建礦山隧道工程建設(shè)可能引發(fā)基坑崩塌地質(zhì)災(zāi)害，建設(shè)過程中可能遭遇砂土液化、軟土變形、基坑崩塌等地質(zhì)災(zāi)害，現(xiàn)根據(jù)工程分別進行預(yù)測評估。

江北江南敞開段兩側(cè)邊坡工程建設(shè)、明挖轉(zhuǎn)暗埋隧道入口處工程建設(shè)，江北江南盾構(gòu)井工程建設(shè)都可能引發(fā)及遭受等級為中等危險性的基坑崩塌地質(zhì)災(zāi)害；工程建設(shè)可能遭受軟土變形地質(zhì)災(zāi)害，K0+000～K2+070段危險性等級為中等，K2+070～K4+485、K6+250～K7+200段危險性等級為大級；評估區(qū)20m范圍內(nèi)的粉細砂液化指數(shù)值判定為輕微液化，礦山工程建設(shè)可能遭受小級危險性等級的砂土液化地質(zhì)災(zāi)害；建設(shè)存在遭受江岸崩塌地質(zhì)災(zāi)害，岸帶長約1090m，預(yù)測江岸崩塌類型主要為窩崩，預(yù)測規(guī)模小于5000m3，危險性等級為小級。擬建礦山隧道工程在該地區(qū)為盾構(gòu)段，故江岸崩塌地質(zhì)災(zāi)害對擬建工程無影響。

3.3 綜合評估及適宜性評估分析

按“區(qū)內(nèi)相似，區(qū)際相異”的原則，采用定性、半定量分析法[5]，進行地質(zhì)災(zāi)害危險性綜合分區(qū)，將評估區(qū)分為四個風險區(qū)：K0+000～K2+070段為軟土變形、砂土液化等地質(zhì)災(zāi)害危險性中等區(qū)（Ⅰ）、K2+070～K2+600段為軟土變形、砂土液化、基坑崩塌等地質(zhì)災(zāi)害危險性大區(qū)（Ⅱ）、K2+600～K4+485段為軟土變形、砂土液化、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害危險性大區(qū)（Ⅲ）、K6+250～K7+200段為基坑崩塌、軟土變形等地質(zhì)災(zāi)害危險性大區(qū)（Ⅳ）。

根據(jù)擬建礦山隧道工程各工點建設(shè)特點，結(jié)合評估區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危險性等級進行了建設(shè)場地的適宜性評估分區(qū)（表2）。對于擬建工程建設(shè)中的地質(zhì)災(zāi)害隱患問題，采取多種措施處理后，工程建設(shè)場地基本適宜工程建設(shè)[6]。

表2 建設(shè)場地的適宜性評估分區(qū)

4 防治措施

評估區(qū)擬建礦山隧道工程可能引發(fā)基坑崩塌地質(zhì)災(zāi)害，可能遭受軟土變形、砂土液化、崩塌地質(zhì)災(zāi)害。針對上述評估區(qū)可能引發(fā)和遭受的地質(zhì)災(zāi)害類型及危害情況，建議擬建礦山隧道工程施工時采取以下工程措施：

基坑崩塌地質(zhì)災(zāi)害的防治措施：采用支擋式結(jié)構(gòu)地下連續(xù)墻，起到支護和截水雙重效果。同時用鋼筋混凝土沿坡面進行漿砌，實施全坡面防護措施；基坑四周修排水溝，設(shè)立警示標志，同時禁止大面積堆載和超載車輛通行。

軟土變形地質(zhì)災(zāi)害的防治措施：由于工程區(qū)軟土層厚度較大，過渡段連接線道路先期可實施過渡路面，待沉降穩(wěn)定后再實施永久路面；亦可采用深層攪拌樁工程措施進行處理。對于道路沿線水塘、水溝底部的軟土，應(yīng)采取清除、回填、夯實的措施；根據(jù)軟土觸變性、流變性等特性，在過渡段、隧道段等工程的接合部位應(yīng)采取適宜的措施，防止工程因不均勻沉降引起的開裂變形。

砂土液化地質(zhì)災(zāi)害的防治措施：采用擠密砂石樁處理方法。

5 結(jié)論

本文通過野外實地調(diào)查、根據(jù)評估區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件及工程特點，預(yù)測擬建礦山隧道工程建設(shè)可能引發(fā)基坑崩塌地質(zhì)災(zāi)害、遭受軟土變形、砂土液化、基坑崩塌、崩塌地質(zhì)災(zāi)害；采用定性、半定量分析法，對研究區(qū)擬建礦山隧道工程進行地質(zhì)災(zāi)害危險性綜合分區(qū)及建設(shè)場地的適宜性評估分析。

江北接線段K0+000～K2+070段軟土變形、砂土液化地質(zhì)災(zāi)害危險性中等區(qū)（Ⅰ），采取相應(yīng)措施予以處理，基本適宜工程建設(shè)；江北敞開段、江北暗埋段、江北盾構(gòu)井K2+070～K2+600段軟土變形、砂土液化、基坑崩塌地質(zhì)災(zāi)害危險性大區(qū)（Ⅱ），盾構(gòu)段K2+600～K4+485段軟土變形、砂土液化、崩塌地質(zhì)災(zāi)害危險性大區(qū)（Ⅲ），盾構(gòu)段、江南盾構(gòu)井、江南暗埋段、江南敞口段、江南接線段K6+250～K7+200段軟土變形、基坑崩塌地質(zhì)災(zāi)害危險性大區(qū)（Ⅳ）等區(qū)域工程防治難度大，建設(shè)用地適宜性差，采取多種措施處理后，場地基本適宜工程建設(shè)。