孟加拉帕德瑪河道整治施工區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險分析

鹿重陽 李亞平 李曉龍

（中國電建集團(tuán)港航建設(shè)有限公司,天津 300467）

孟加拉帕德瑪河道整治施工區(qū)域橫跨帕德瑪河,該河作為恒河的一部分,其源自雅魯藏布江[1]。上游是印度的恒河,進(jìn)入孟加拉國之后,水位的落差變大,水流也變得異常湍急,河上的風(fēng)浪堪比海上,到雨季時甚至能夠激起6 米高的浪,這種環(huán)境極易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害,給在建工程帶來極大的難度。為預(yù)防工程施工區(qū)汛期地質(zhì)災(zāi)害,減少對在建工程人員、設(shè)備等財產(chǎn)帶來損失,本文詳細(xì)分析施工區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件基本特征,指出工程建設(shè)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的種類、分布、特征、形成條件、影響因素,分析論證地質(zhì)災(zāi)害的危險性,對施工質(zhì)量安全以及可持續(xù)性提供有力保障,為我國“一帶一路”工程在孟加拉國提供技術(shù)性文件支持[2]。

1 水文氣象

施工區(qū)域位于孟加拉國首都達(dá)卡西南50公里。孟加拉國屬于熱帶季風(fēng)氣候,可分為三個季節(jié)：雨季前,從四月中旬到六月中旬；雨季,從六月中旬到十月中旬；旱季,十月中旬到四月中旬。在孟加拉中部地區(qū)的年均降水量約為1900毫米。正常夏季最高溫度可達(dá)到45℃,四月是最熱的月份,一月是最冷的月份,白天平均溫度是16～20℃,晚上約為10℃。在雨季前,相對濕度改變大,到雨季月份的時候相對濕度是80%～95%,而在旱季減少約70%[3]。

工程區(qū)大部分時間是微風(fēng),但偶爾也會出現(xiàn)大風(fēng)暴。西北強(qiáng)風(fēng)主要發(fā)生在三月和四月,往往伴隨著猛烈的雹暴和偶爾的颮線風(fēng)；熱帶氣旋在四月、五月和十月、十一月,主要出現(xiàn)在孟加拉灣,氣旋往往產(chǎn)生附帶的風(fēng)暴潮,這些風(fēng)暴的破壞作用主要局限于與接壤的孟加拉灣沿海地區(qū),一旦登陸其強(qiáng)度就會迅速減弱。

帕德瑪河的流量特點是受喜馬拉雅山的季節(jié)性積雪融化和在雅魯藏布江/亞穆納河和恒河流域的季風(fēng)降雨影響。平均一年中,河流在四月末開始漲水,從較低的2～2.5m PWD 水位上漲,到七月、八月時漲到5.5～6.5m PWD 的較高水位(圖1,圖2)。在持續(xù)到九月末的高水位期間,可能發(fā)生幾次峰值的流量和水位。在九月底或十月初,河水又逐步回落,在十二月達(dá)到較低的水位。在低水位階段,在施工區(qū)的河水流量可能低至3300m3/s。

圖1 工程區(qū)南岸水位曲線圖

圖2 工程區(qū)北岸水位曲線圖

流速是影響地質(zhì)環(huán)境最主要的因素。施工區(qū)河道流速按季節(jié)變化明顯,并且因為有沙洲和其他障礙物存在,流速在河道軸線上也有較大變化,工程區(qū)分南北兩岸區(qū)域（圖3）,其中北岸區(qū)域的河道流速比南岸流速大的多,在2.5～3.5m/s 之間。在工程區(qū)北岸域共進(jìn)行了17次河道流速監(jiān)測,通過數(shù)據(jù)分析北岸區(qū)域河道的最大流速為4.356m/s,最小流速為0.021m/s,平均流速為2.189/s。通過對河道斷面進(jìn)行流速監(jiān)測（圖4）,水深的變化流速也隨之發(fā)生一定改變,不同水深的流速差異較大,這對不同施工區(qū)域的地質(zhì)條件造成不同的影響。

圖3 工程施工區(qū)域

圖4 北岸施工區(qū)域斷面流速分布圖

2 地層巖性

工程區(qū)位于恒河流域恒河三角洲,屬沖積平原地貌,地勢平坦開闊,相對高程1 ～10m。由于雨水充沛,地表生長雜草、灌木或少量低矮喬木,零星分布少量池塘于地勢低洼之處[4]。

工程區(qū)的帕德瑪河南岸遠(yuǎn)離孟加拉北部山區(qū),而靠近孟加拉灣,為河流沖積平原。據(jù)前期地質(zhì)鉆探資料,南岸未能揭示到基巖。第四系地表覆蓋層極厚,主要是粉質(zhì)砂層、中粗砂層、黏性土層、礫石層等。砂層顏色較雜,一般為灰黃、灰白色,少量灰綠色或深黑色,中密密實。主要物質(zhì)成分是石英顆粒、長石、云母,多為次圓狀,級配不良,是河流及較大支流的河道、沙壩和河堤的組成物質(zhì),常見小、中型交錯層和迭片結(jié)構(gòu)[4]。

黏土層則主要為粉質(zhì)黏土或淤泥質(zhì)黏土、軟土層,軟塑硬塑狀,土質(zhì)較純,呈鏡體狀分布,厚度1 ～5 m,局部也達(dá)10 m 厚度。礫石層為該區(qū)的標(biāo)志層,呈條帶狀分布,深度大約70～80 m,青灰色,層厚5 ～12m。礫石層以粗顆粒物質(zhì)為主,飽和狀、密實,礫石含量約20% ～35%,粒徑3 ～ 30 mm[4]。

3 地質(zhì)構(gòu)造

3.1 工程區(qū)地質(zhì)活動性

孟加拉國處于印度洋板塊和亞洲板塊交界地帶,是地震活躍的區(qū)域。工程區(qū)地質(zhì)構(gòu)造相對簡單,未見明顯地質(zhì)構(gòu)造跡象。據(jù)孟加拉國家建筑局（BNBC)資料,該區(qū)地震分區(qū)屬2 區(qū)（地震中等活躍區(qū)）；采用麥加利地震烈度表示,工程場區(qū)屬VI 級地震帶。南岸地震動峰值加速度為0.102g,橋址區(qū)地底120m 以下地震動峰值加速度為0.051g[4]。

3.2 區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性

工程區(qū)第四系覆蓋層廣泛分布,成因類型主要有人工填土和沖積物,人工填土主要為吹填的粉細(xì)砂,沖擊為主要為軟黏土、粉質(zhì)黏土、粉細(xì)砂層等,厚度較大,經(jīng)現(xiàn)場鉆孔勘探揭示(圖5),工程區(qū)覆蓋層由上至下可分為三層：

圖5 地質(zhì)剖面圖（工程區(qū)南岸）

第一層：松軟粉質(zhì)粘土和粉土,標(biāo)貫值在10 以內(nèi),含有粘土和沙子,厚度是4m～7m。

第二層：中密砂和粉砂,標(biāo)貫值10 到30,含淤泥,厚度約為10m。

第三層：密砂和粉土, 標(biāo)貫值從20 到40,包含淤泥,厚度約為10m。

區(qū)內(nèi)地下水主要為第四系松散層上層滯水、孔隙潛水和承壓水。上層滯水主要存在于淺表黏土夾粉細(xì)砂層中,受地表水及大氣降水補(bǔ)給,動態(tài)變化大,埋深2～4m。據(jù)資料統(tǒng)計,達(dá)卡地區(qū)覆蓋層中孔隙潛水和承壓水埋深較深,一般約地面以下40～50m。

河道整治工程首先就是要對水下原狀土層進(jìn)行疏浚開挖,經(jīng)過以上分析,工程區(qū)域受區(qū)域性水文氣象、地層巖性和地質(zhì)構(gòu)造條件等不利因素,在形成設(shè)計邊坡的過程中可能會對原有土質(zhì)條件造成影響,影響的結(jié)果有時候會使土質(zhì)條件變差。河道開挖后,原來的密砂變成松砂,土體密度、壓縮模量及內(nèi)摩擦角均會有不同程度降低,降低程度、降低范圍與水文地質(zhì)狀況、施工方法及周邊環(huán)境有關(guān),過長、過陡的疏浚斷面可能引發(fā)局部崩塌滑坡,威脅相關(guān)區(qū)域施工工作面上的人員和設(shè)備安全,同樣在其他區(qū)域,未受到施工擾動時,存在邊坡自然崩塌等情況。

4 地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險評價

本次評價主要使用作業(yè)條件危險性評價法（LEC法）進(jìn)行分析評價。LEC 法,主要是與系統(tǒng)危險有關(guān)的三種因素指標(biāo)之積來評價系統(tǒng)人員傷亡危險的大小[5]。三種因素是：

L- 發(fā)生事故的可能性大小,L 值定為0.1-10。

E- 人體暴露于危險的頻繁程度,E 值定為0.5-10。

C- 發(fā)生事故可能造成的后果,C 值定為1-100。

評價公式：D=LEC

其中：D- 危險性分值,根據(jù)經(jīng)驗,總分在40 分以下為可承受風(fēng)險,總分在320 分以上是高危險分值,1-2 級需要嚴(yán)格控制,并制定方案或目標(biāo)進(jìn)行控制,3-4 級需加強(qiáng)控制,對運(yùn)行進(jìn)行控制。

按照AQ 8001-2007 《安全評價通則》 和AQ 8002-2007《安全預(yù)評價導(dǎo)則》的要求,劃分評價單元的一般性原則：以自然條件、基本工藝條件、危險、有害因素分布及狀況、便于實施評價為原則劃分評價單元,使評價單元相對獨(dú)立,具有明顯的特征界限：筑堤施工岸線和生活營地。

根據(jù)孟加拉帕德瑪河道岸線地形地貌特點,施工區(qū)內(nèi)自然環(huán)境因素誘發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害危險因素主要有地震、滑坡崩塌等,考慮前述評價單元的劃分情況,施工期地震的危險是全局性的,其他危險因素各個單元情況不同,因此納入具體評價單元內(nèi)進(jìn)行風(fēng)險評價。

4.1 筑堤施工岸線

筑堤施工是嚴(yán)格按照規(guī)范要求執(zhí)行,逐層碾壓,分層取樣試驗,堤壩主體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定密實,大土方堤壩沉降趨于穩(wěn)定,高程監(jiān)測無變化,出現(xiàn)滑坡、坍陷風(fēng)險極小,威脅到堤壩主體結(jié)構(gòu)是汛期強(qiáng)降雨對兩側(cè)邊坡的沖刷,導(dǎo)致邊坡土料流失嚴(yán)重,進(jìn)一步影響到主體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。

通過LEC 法風(fēng)險評價,筑堤危險性分值20＜D=42≤70,屬4 級風(fēng)險,需要注意；應(yīng)盡早鋪設(shè)防護(hù)材料防止雨水沖刷、雨季應(yīng)加強(qiáng)觀察,有損壞區(qū)域及時修補(bǔ)、雨季加強(qiáng)現(xiàn)場巡查,發(fā)現(xiàn)有大面積滑落區(qū)域應(yīng)阻止當(dāng)?shù)厝藛T避讓遠(yuǎn)離（表1）。

表1 筑堤危險性評價

4.2 生活營地

營地及相關(guān)道路存在裂縫、地面塌陷的概率,主要是汛期強(qiáng)降雨土質(zhì)邊坡可能失穩(wěn)形成坍陷,影響到人員和設(shè)備的安全。通過LEC 法風(fēng)險評價,生活營地危險性分值70＜D=90≤160,屬3 級風(fēng)險,顯著危險,需要及時檢查和整改。（表2）

表2 生活營地危險性評價

5 結(jié)論與措施

根據(jù)對施工區(qū)地質(zhì)災(zāi)害情況分析,該區(qū)域存在人員、房屋、設(shè)備等財產(chǎn)等危害風(fēng)險,應(yīng)將施工區(qū)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險劃分為級別,根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害隱患排查及安全評價,加強(qiáng)預(yù)防措施降低風(fēng)險。尤其在6 月～9 月的汛期是地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)季節(jié),應(yīng)加強(qiáng)地質(zhì)災(zāi)害巡查,及時了解氣象信息,暴雨時施工人員應(yīng)及時撤離。工程施工期間因開挖等使工程區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件改變,有可能會產(chǎn)生新的地質(zhì)災(zāi)害隱患,應(yīng)在汛期來臨之前進(jìn)行有效防護(hù)：

5.1 在收集、分析設(shè)計地勘資料的基礎(chǔ)上,按照地質(zhì)災(zāi)害排查、評估相關(guān)規(guī)程、規(guī)范要求對施工區(qū)相關(guān)范圍進(jìn)行了全面的排查。

5.2 根據(jù)對施工區(qū)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育情況以及其對工程區(qū)交通、人員、車輛和房屋財產(chǎn)等可能造成的危害程度,將施工區(qū)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險劃分為1～5 個級別,根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害隱患排查及安全評價,筑堤部位均為4 級,屬于一般危險,需要注意,生活營地隱患等級為3 級,屬于顯著危險,需要整改,同時加強(qiáng)預(yù)防措施降低風(fēng)險的可能。

5.3 開挖邊坡要及時治理,開展邊坡變形監(jiān)測和安全排查。

5.4 由于施工面貌不斷的變化及地質(zhì)災(zāi)害存在不確定性、偶然性,建議加強(qiáng)地質(zhì)災(zāi)害巡查,發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

5.5 制定應(yīng)急預(yù)案,定期組織演練。