某大型商務區內超深超大基坑群地質災害調查及危險性評估

周磊

上海申元巖土工程有限公司

一、工程概況

某工程位于上海市青浦區，國家會展中心西北側，位于上海虹橋商務區域。工程總占地面積約11萬m2，總建筑面積61萬m2[1]，本項目屬“建筑工程”中“群體建筑”子項[2]，由五個地塊（五處大面積基坑）組成，各地塊均下設有三層地下室，基坑開挖深度在13.25～17 m（一級基坑），各地塊地下室之間以地下通道相連通。評估范圍按用地紅線外擴約200 m，評估面積約為64 萬 m2。

本工程主要為地上多幢高層辦公樓及多層商業裙樓等組成，地下為3 層地下室。高層建筑采用框架－剪力墻結構，多層商業裙樓采用框架結構。地上建筑及地下室均采用鉆孔灌注樁。

二、環境條件

（一）周邊環境條件

場地以南為蟠中東路，距離本工程最近約14 m。蟠中東路南側為待建地塊，目前為空地。場地東側為諸光路，距離本工程最近約32.5 m。諸光路以東為國家會展中心，距離本項目最近約140 m。場地西側為東向陽河，距離本工程最近約20 m。場地北側為崧澤大道（市政主干道）及在建軌交17 號線中國博覽會北站，距離本工程最近約為22 m(圖1)。

圖1 場地位置示意圖

（二）地質環境條件

評估區位于上海市青浦區，屬濱海平原地貌類型[3]。評估區內分布的河流主要為東向陽河，屬太湖流域黃浦江水系[4]。評估區基巖埋藏深度在260-280 m 之間，巖性為侏羅系上統壽昌組火山巖、火山碎屑巖等。評估區內有F2 太倉-奉賢斷裂穿過，鄰近區域分布的斷裂尚有：F26青浦－龍華斷裂、F21 大場-九亭斷裂等[5]。

擬建場區80.45 m 深度范圍內為第四紀沉積物，主要由粘性土、粉（砂）性土組成。淺層流塑～軟塑的粘性土層在應力狀態改變的情況下，極易產生變形、破壞；粉（砂）性土層在地下水作用下易形成流砂或突涌。這些都是影響基坑安全的主要土層[6]。項目所在區域地基土分布情況見圖2。

圖2 工程地質剖面圖

三、地質災害危險性現狀調查

（一）地質災害災種的確定

根據上海市工程建設規范《地質災害危險性評估技術規程》（DGJ08-2007-2016），上海地區主要地質災害為地面沉降、地基變形、邊坡失穩、砂土液化、水土突涌、岸帶沖淤、淺層天然氣、水土污染等地質災害災種[2]。根據類似工程經驗以及相關規定條文，確定本區域可能存在的地質災害為：邊坡失穩、地基變形、水土突涌、砂土液化以及地面沉降。

（二）地質災害危險性現狀評估

1.邊坡失穩現狀評估

評估區內分布有地鐵17 號線中國博覽會北站、國家會展中心等。在基坑開挖過程中采取了合理有效的圍護及降、排水等措施，上述工程建設過程中結構安全、穩定，未發生邊坡失穩。

2.地基變形現狀評估

評估范圍內分布的市政道路主要為崧澤大道（高架）、諸光路、蟠中東路等。評估區分布的建筑物主要為場地東側的國家會展中心。其中國家會展中心展廳為2層，三棟辦公樓和一座五星級酒店為高層建筑，采用框架－剪力墻、框架結構，樁基基礎。通過實地踏勘，評估區內上述道路、地下管線及現有建筑物現狀良好，遭受自身地基沉降或差異沉降危害小。

3.水土突涌現狀評估

評估區內第I 承壓含水層層頂埋深最淺約29.3 m[6]。經調查訪問，在建地鐵17 號線中國博覽會北站車站、國家會展中心、連通道基坑，在施工過程中采取了降水、減壓措施，開挖過程中未發生水土突涌事故。

4.砂土液化現狀評估

場地20 m 以淺范圍內飽和砂質粉土層分布，但根據收集資料場地為不液化場地。上海地區有記錄的地震的烈度均未超過 6度，尚未地震液化的情況發生，評估區亦無震動液化現象記錄。

評估區內分布的地鐵17 號線中國博覽會北站車站、國家會展中心、場地周邊的管線等基坑開挖施工時采取了合適的基坑支護措施，整個項目進行期間未產生砂土液化這一地質災害。

5.地面沉降現狀評估

上海地區地面沉降的主要因素是開采地下水，近年來大規模的工程活動亦成為區域地面沉降的一個重要因素。

評估區所在的青浦區第Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ承壓含水層近幾十年來均有不同程度的開采，第Ⅲ、Ⅳ承壓含水層為該區域主要的地下水開采層。由于長期開采地下水，評估區及周邊區域承壓水水位下降，土體有效壓力增加而產生壓縮變形，導致了評估區及其附近區域的地面沉降。

四、地質災害危險性預測評估

（一）工程建設引發加劇地質災害的預測評估

1.邊坡失穩

工程建設引發的邊坡失穩有基坑邊坡、河岸邊坡兩個方面。

基坑開挖范圍內以粉性土、粘性土為主。評估區內潛水、第Ⅰ承壓含水層發育，基坑開挖時若圍護等相關施工措施不當，有發生基坑邊坡失穩的可能性，鄰近工程活動亦對基坑邊坡穩定有一定的影響。

評估區內分布的河流主要為西側的東向陽河。近本場地一側為人工砌石岸坡，另一側為土質邊坡。基坑邊線距離東向陽河最近約20 m。基坑施工過程中如圍護墻出現滲水、涌砂的現象，對鄰近東向陽河有較大破壞。本區域邊坡失穩的危險性級別為中等。

2.地基變形

本工程建設引發或加劇地基變形主要包括工程本身在附加荷載作用下產生的地基變形和工程施工引發周邊已有建（構）筑物地基變形。

本工程不同建筑物層高不同，荷載差異大，不同結構連接處可能會產生一定的差異變形。在設計時采取必要的防治措施，防止差異變形量過大對本工程建設造成不良影響。

本工程基坑開挖深度及規模均較大。基坑開挖時由于圍護結構的變形及施工降水，將可能會對基坑附近一定范圍已有鄰近道路及地下管線、地鐵及建（構）筑物等造成影響。地基變形危險性中等。

3.水土突涌

本工程地下室為地下3 層，開挖深度13.25-17 m，根據相關規范，對第⑦層承壓水的突涌可能性進行判別。判別結果見表1。

表1 第Ⅰ承壓含水層基坑突涌可能性計算判別表

根據表1 中結果，本工程基坑開挖深度13.25 m 時，不會引發承壓水的突涌；當基坑開挖深度17 m 時，會引發壓水突涌。地下水突涌一旦發生，將引起基坑3～4 倍開挖深度范圍內的地下水水位的下降，進而從而引起地基土應力狀態的變化，產生土體變形，危害建筑物本體及周邊建筑、河道等。水土突涌危險性中等。

4.砂土液化

地下工程揭露飽和粉（砂）性土層，且存在一定水頭差，則有發生砂土滲流液化的可能性。本工程地下室開挖深度13.25-17 m，開挖范圍內存在第②3 層粉性土[6]。本工程基坑群開挖深度存在較大差異，存在動水力壓力差，具有產生滲流液化的水動力條件。

如果坑內降水不足或圍護結構不能起到有效隔水作用，基坑開挖可能引發砂土滲流液化。砂土液化的危險性級別中等。

5.地面沉降

場地位于上海市地面沉降重點防治區域。擬建場地局部處于正常沉積區，局部古河道切割，在古河道切割區，第⑥層硬塑粉質黏土層缺失，地表以下30 m 范圍內以軟弱粘性土為主，基坑降水時會產生一定的地面沉降。圍護結構隔水帷幕有一定的隔水作用，可減輕地面沉降的危害程度，同時區內局部分布的⑥層地基土對降水引起的地面沉降有一定的緩解作用。地面沉降危險性中等。

（二）場地適宜性評估

根據擬建項目擬建物性質及工程特點、評估區內工程地質、水文地質及環境條件，調查地質災害現狀，結合《地質災害危險性評估技術規程》（DGJ08-2007-2016）相關規定。評估區地質災害危險性級別為中等，工程的建設是基本適宜的（防治工程難度較大，但效果良好）。

五、結語

根據評估區及其所處區域地質環境條件基本特征及其地質災害預測評估，結合建設項目的工程設計，得出以下結論：

1.評估區地質環境條件等級為復雜，工程本身建設登記為重要，地質災害危險性評估等級確定為一級。

2.評估區災害災種主要為：邊坡失穩、地基變形、水土突涌、砂土液化、地面沉降，危險性級別均為中等

3.評估區地質災害危險性級別中等，工程建設基本適宜的。