廣州高灘項目地質災害危險性評估及預防

宋樂帥

(增城市碧桂園物業發展有限公司，廣東 廣州 510000)

地質災害是指在自然或人為因素作用下形成的，對環境造成破壞，給人類生命財產帶來損失的地質作用或地質現象[1-3]。當前，基礎設施工程建設中由地質災害引起的安全事故頻發[4-5]。因此，綜合評估城市建設用地地質災害危險性，探索建設用地地質災害防治方法，對提升項目施工的安全性具有至關重要的意義。

針對工程地質災害問題，諸多學者開展了不同方面的研究并取得大量成果。王劍鋒等[6-9]為評估各類地質災害的危險性，各自提出不同的評價方法并將其應用于實際案例分析。肖學沛等[10]研究了樂西高速五彝灣泥石流的動力學特征和危險性，基于此對項目選線和橋梁選型提出了建議。馬保元等[11-13]針對具體工程實例，評估了特定建設用地地質災害的危險性。可以看出，目前學者在地質災害危險性評估方面進行了諸多探索，且多數是基于道路橋梁建設場地的。但是隨著土地資源的集約利用，越來越多的房屋建筑開始建于地質條件復雜的場地之上，對其進行評估也是很有必要的。

廣州高灘項目地處丘陵，占地面積廣且工程地質條件復雜?；诖?，本文對其進行地質災害危險性評估并提出預防措施以指導實踐，同時為同類項目建設提供參考。

1 項目概況

1.1 場地概況

高灘項目位于廣州市增城區派潭鎮高灘村白水寨大道北側，項目規劃定位為酒店項目，總規劃用地面積252 245 m2，總建筑面積126 123 m2。場地地塊包括已建成金葉子度假酒店的中部地塊及待建酒店公寓和游樂設施等的西翼與東翼地塊。項目規劃地塊如圖1所示。

1.2 挖填方工程

場地地貌類型屬丘陵，高差和地勢起伏較大，自然坡高117.40 m～240.00 m，一般自然坡度約35°～70°，相對高差約70 m～100 m。雖然自然邊坡的整體穩定性較好，但是由于場地平整的需要，需對用地紅線附近的山體(東側和西側)進行挖方，形成人工邊坡。中部地塊金葉子酒店北側已有的人工挖方邊坡已做了工程防護措施，暫時處于基本穩定狀態。

建設場地及周邊平整后填方邊坡厚度為1.0 m～8.5 m，最大填方坡高8.5 m處位于西翼地塊南側，此處地勢較低，為山前沖積平原交匯地帶，該段填方邊坡段長度約480 m。東翼地塊南側最大填方邊坡坡高約8.0 m。中部地塊金葉子酒店南側已有的填方邊坡均做了工程防護措施，暫時處于基本穩定狀態。各段挖方和填方邊坡特征見表1。

表1 挖方和填方邊坡工程特征

2 地質環境條件

2.1 區域地質背景

根據地質勘察資料，區域內發育的地層自老而新依次有寒武系()、泥盆系(D)、石炭系(C)、侏羅系(J)和第四系(Q)，區域巖石主要為燕山二期花崗巖。評估區位于華南華夏系構造帶與南嶺東西向構造帶交接地區，經歷多次地殼運動使得其構造復雜。

據區域地質資料，距離評估區較近的斷裂主要為東西向的小徑斷裂。該斷裂主要以構造角礫巖、糜棱巖為主，東起派潭鎮，向西延伸，在西部被廣從斷裂切斷。斷裂全長約20 km，區域表現長度約6.5 km，傾向南，傾角40°～50°。該斷裂位于評估區西南側，距評估區約8 km，對評估區的影響小。

2.2 氣象水文資料

場地所在區域屬亞熱帶季風氣候，夏長冬短，日照時間長，雨量充沛且集中。雨季為4月～9月，雨季降雨量占全年降雨量的81.25%。自1951年以來，年平均降雨量1 951.9 mm。極端日最大降雨量477.4 mm，1 h最大降雨量76.5 mm。

評估區東南面為派潭河，流域面積321 km2，流域內地形北部以山區為主，南部以丘陵、平原為主，河流坡降陡，水流湍急。其洪水主要由臺風引起的暴雨而產生，具有漲落較快，過程時短的特點。從發生暴雨到產生洪水的時間約1 h～2 h，一場洪水的過程多為1 d～2 d。

3 地質災害危險性預測評估

根據評估區內地質詳勘結果，結合地質環境條件，綜合工程項目類型、規模、施工方式等，預測可能引發的地質災害類型主要包括邊坡崩塌或滑坡、地面沉降和泥石流三種。

3.1 邊坡崩塌或滑坡

1)挖方邊坡。根據現場地質資料，場地內挖方邊坡大部分為全風化凝灰巖，開挖后將形成土質邊坡，邊坡的開挖將使山體應力重分布，坡腳會出現應力集中。強降水時，可能由于坡腳應力集中和巖石強度不足而產生沿相對軟弱面的坍塌滑動變形或圓弧滑動變形，需進行邊坡穩定性預測評估[14]。采用瑞典條分法按土質邊坡計算，計算得到邊坡的穩定系數見表2。

表2 挖方邊坡工程特征

因挖方邊坡影響范圍可為坡腳下建構筑物和坡上斜坡，影響距離范圍可達切坡高度的3倍以上，故整個評估區的紅線內及紅線外擴區均會受到挖方邊坡崩塌或滑坡潛在的危害，綜合預測評估區工程建設引發挖方邊坡崩塌或滑坡潛在的危害性和危險性為大。

2)填方邊坡。結合地質勘察資料，采用理正軟件分析填方邊坡穩定性，結果見表3。結果表明，強降雨條件下最大填方坡高8.5 m處邊坡穩定系數為1.024，處于較不穩定狀態。天然狀態下邊坡穩定系數為1.293，處于穩定狀態，最不利的滑動面剪出口均在坡腳附近。

表3 填方邊坡工程特征

由以上計算可知，在暴雨條件下，場地西翼南側的填方邊坡為較不穩定邊坡，邊坡發生崩塌或滑坡的可能性較大，在天然條件下為穩定邊坡，其潛在危害性和危險性均為中等。

因填方邊坡影響距離范圍可達切坡高度的3倍以上，填方邊坡線大致位于用地紅線，故整個評估區的紅線內及紅線外擴區均會受到填方邊坡崩塌或滑坡潛在的危害，綜合預測工程建設引發填方邊坡崩塌或滑坡潛在的危害性和危險性均為中等。

3.2 地面沉降

場地地基屬不均勻地基，且存在較多軟弱土層，建設過程中及完工后存在地面沉降的可能。由于評估區面積較大，為綜合評估軟弱土地基沉降量的危害性，在評估區內選取具有代表性的西翼地塊南側最大填方厚度處(厚8.5 m)進行地面沉降危險性綜合評估。

距離該處最近的鉆孔為ZK148，分析土層參考該孔。該取樣孔下坡積碎石厚6.60 m，坡積粉質黏土厚1.30 m，以下為強風化凝灰巖。地表回填后為一般道路，寬度取為7 m，考慮道路自身的附加荷載及道路上車輛的活荷載，綜合取地面荷載為70 kPa，并取松散狀素填土的Es=4.00 MPa，坡積碎石的Es=12.00 MPa，坡積粉質黏土的Es=4.40 MPa。

根據計算結果，軟弱土地面沉降在最大填方坡高8.5 m處沉降量為141.9 mm，表明其地面沉降發育程度弱，其潛在的危害性和危險性均為小。由于評估區其他區域軟弱土層僅局部分布且厚度較小，其處理成本較低。因此，綜合預測評估工程建設可能引發評估區內地面沉降的危害性和危險性均為小。

3.3 泥石流

評估區中部地塊北側存在一條溝谷，其所處的地形切割較強烈，坡積物由厚變薄，碎石沿溝谷堆積。山體上部大片基巖裸露，自然坡度35°～70°，山坡陡峭，局部接近垂直形成懸崖臨空面。由于地形地貌高差較大導致勢能較大，為不穩定巖體提供下滑力和搬運力。同時水動能和水流速度大，進而提高了短期洪水沖刷力和搬運能力，遷移更多更大的洪積物。

此溝谷有零星沖溝存在，泥沙沿程補給長度比約20%，溝口有少量的坡積碎石和塊石及坡殘積土堆積物，區域構造為相對穩定區。巖性為軟硬相間的風化凝灰巖及其坡殘積土，沿溝松散物儲量小于1×104m3/km2，河溝堵塞程度較輕。經評價，其余區段的小溝谷及沖溝潛在發生泥石流地質災害的危害性和危險性均為小。

3.4 建設場地適宜性評估

本項目屬于重要建設項目，工程場地內的地質環境條件復雜。在建設場地范圍內未發現現狀地質災害，預測工程建設引發及工程本身遭受的地質災害類型有邊坡崩塌或滑坡、泥石流和地面沉降三類，如表4所示，建設用地適宜性總體評價為適宜性差。

表4 擬建項目建設場地適宜性評價表

建設場地適宜性差的主要原因是西翼地塊和東翼地塊北側挖方邊坡高度高，危險性大。特別是斜坡，其坡度較陡，后緣高度高，地質災害治理難度大，投入該區治理費用高。在建設工程范圍內的挖方邊坡是本項目重點防范的部位，目前，廣東省對高陡挖方邊坡有成熟的防治經驗，如對高陡挖方邊坡進行專項設計，采用類似中部地塊北側挖方邊坡的支護措施，并配合相應的地質災害監測措施，可以消除或減弱高陡挖方邊坡的危害性和危險性，因此，對建設場地的地質災害采取相應的工程防治措施后，可以進行工程建設。

4 地質災害防治措施

針對評估區段各類地質災害特點，結合危險性分區及適宜性評估結果，在工程施工過程中及建成后運營期間建議采取防治措施如下。

4.1 挖方邊坡崩塌或滑坡

1)對挖方邊坡分級進行支護與加固。

2)坡腳采用漿砌片石擋土墻，坡體可采用錨桿加鋼筋混凝土方格網的防護措施，同時在邊坡體內設置排水系統，排除邊坡坡體內地下水。

3)在坡頂設置橫向截水溝，在邊坡坡面設置排水系統，并與周邊自然排水系統相接。

4)在邊坡坡面上采用植草等生物措施保持水土，防止水土流失。

4.2 填方邊坡崩塌或滑坡

1)為防止邊坡表層土體失穩，可設置兼具疏干邊坡土體水分的邊坡支撐滲溝或拱形、人字骨架等嵌固邊坡植物防護的設施。

2)采用排水隧道或仰斜排水孔疏干地下水，防止邊坡重變形或失穩。

3)對于填土較厚的邊坡宜根據填方高度及地形條件，選用綠化草皮防護，綠化草皮可采用噴射草籽綠化及掛三維網坡面加固；填方高度較大的邊坡采用漿砌片石骨架植草護坡或采用漿砌塊石防護。

4.3 地面沉降

地面沉降主要為填土在上部附加荷載的作用下出現壓縮固結，回填區段較多，填土具不均勻性，施工中應采用相應措施防止出現較大沉降。其主要處理措施如下：

1)填土地段應加強夯實、碾壓[15]，過厚區段可以采用夯實水泥土法、水泥粉煤灰礦石樁(CFG樁)等進行地基處理。

2)地基處理后采用鉆芯法或單樁復合地基載荷試驗進行施工質量檢測。

3)設置固定監測點，定期對地面沉降和水位進行監測，發現問題及時處理。

4.4 泥石流

1)在形成區、流通區采用植樹造林等治水保土的方案以鞏固土壤不受沖刷，修筑排水溝系疏干土壤，減少地表水的入滲。

2)在堆積區加強排導，修筑排洪道、急流漕、導流堤等設施以固定溝槽，改善溝床平面。

3)應加強對泥石流的連續監測，做好預警措施。

5 結語

1)通過對項目建設場地進行地質災害危險性評估，結果表明邊坡崩塌或滑坡為最具危害性的地質災害，建設以及后期運營過程中應重點預防。

2)挖方邊坡的穩定性問題導致項目建設場地適宜性總體評價為適宜性差，但是對此目前已有成熟的解決方案，可對其進行專項設計，消除其危險后進行后續施工。

3)本文為同類型項目建設過程中地質災害的評估提供了參考，同時針對具體自然災害所提的防治措施也有一定的工程借鑒意義。