地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性綜合評(píng)估半定量方法在西安至安康增建第二線工程中的應(yīng)用

部瑞梅

(中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,西安 710043)

地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性綜合評(píng)估是依據(jù)擬建工程在評(píng)估區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性現(xiàn)狀評(píng)估和預(yù)測(cè)評(píng)估的結(jié)果基礎(chǔ)上，根據(jù)所處地質(zhì)環(huán)境條件的差異及潛在的地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)的分布、對(duì)擬建工程的危險(xiǎn)程度、危害程度，從而確定判別區(qū)段危險(xiǎn)性的量化指標(biāo)，根據(jù)“區(qū)內(nèi)相似、區(qū)際相異”的原則，采用定性、半定量分析法，進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性等級(jí)分區(qū)(段)[1]。筆者結(jié)合改建西安至安康鐵路增建第二線建設(shè)工程的地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估工作，選用綜合評(píng)估量化分析的方法，結(jié)合實(shí)際工程對(duì)綜合評(píng)估量化指數(shù)的原則、步驟和結(jié)果進(jìn)行了研究[2-8]，為以后山區(qū)的鐵路工程建設(shè)的地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性綜合評(píng)估和危險(xiǎn)性分區(qū)提供參考和借鑒。

1 評(píng)估工作概況[9]

1.1 工程概況

改建西安至安康鐵路增建第二線工程北起于隴海鐵路灞橋站，向南經(jīng)西安市灞橋區(qū)、長(zhǎng)安區(qū)，在青岔以18.46 km特長(zhǎng)隧道穿越秦嶺主脊——終南山，經(jīng)商洛市的柞水縣、鎮(zhèn)安縣，南抵安康市的旬陽縣，終點(diǎn)為襄渝鐵路的旬陽站，線路全長(zhǎng)203.347 km，屬西安鐵路局管轄。全線共有橋梁工程32.063 km/70座，隧道工程106.713 km/61座，車站17處，擬建工程建設(shè)用地627.2 hm2。

1.2 調(diào)查與評(píng)估范圍和確定

擬建鐵路屬線狀工程，建設(shè)場(chǎng)地寬度一般為30～300 m(車站)，考慮沿線地質(zhì)環(huán)境條件屬于復(fù)雜類型，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育，故調(diào)查的范圍一般以線路中線為準(zhǔn)，呈帶狀向兩側(cè)各擴(kuò)展1 000 m，兩端延伸1 000 m，局部地段有針對(duì)性的擴(kuò)大評(píng)估范圍，如泥石流發(fā)育地段，調(diào)查的范圍以查明其形成區(qū)、流通區(qū)及堆積區(qū)的特征為準(zhǔn)，調(diào)查面積410 km2；評(píng)估的范圍以線路中線為準(zhǔn)，呈帶狀向兩側(cè)各擴(kuò)展500 m，兩端延伸500 m，評(píng)估面積約180.66 km2(該評(píng)估面積不含已建成的終南山隧道)。

1.3 現(xiàn)狀評(píng)估

評(píng)估區(qū)內(nèi)主要發(fā)育崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷(包括巖溶塌陷和采空區(qū)塌陷)等4種地質(zhì)災(zāi)害，其中崩塌75處，危險(xiǎn)性大的12處，中等的19處，小的44處；滑坡86處，危險(xiǎn)性大的5處，中等的38處，小的43處；泥石流溝29條，危險(xiǎn)性中等的14條，小的15條；巖溶塌陷3處、采空區(qū)塌陷1處，現(xiàn)狀致災(zāi)危險(xiǎn)性均為小。

1.4 預(yù)測(cè)評(píng)估

路基工程遭受、加劇滑坡災(zāi)害危險(xiǎn)性大的2處，遭受、加劇崩塌災(zāi)害危險(xiǎn)性中等的2處，遭受、加劇地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性小的路段4處；路塹工程引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性大的路段有10處(段)，引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性中等的路段12處(段)，其余9段路塹工程引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)性小；擬建橋涵工程中有10座遭受、加劇地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性大，7座橋梁遭受、加劇地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性中等；擬建鐵路橋梁工程引發(fā)崩塌地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性大的有2處；擬建鐵路隧道工程遭受、加劇地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性大的有15處，分布在隧道的進(jìn)、出口段；遭受、加劇地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性中等的有9處。

2 綜合評(píng)估量化評(píng)分方法

地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性綜合評(píng)估常采用定性分析法和半定量法兩種。半定量法依據(jù)評(píng)估區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件差異，采用量化指標(biāo)、結(jié)合定性分析結(jié)論進(jìn)行半定量評(píng)估，結(jié)論更符合客觀實(shí)際。與定性分析法相比，半定量分析法在量化指標(biāo)選取、各項(xiàng)指標(biāo)分值確定過程中，需綜合考慮地質(zhì)災(zāi)害(隱患)點(diǎn)的分布密度，各種地質(zhì)災(zāi)點(diǎn)的危險(xiǎn)程度、危害程度，以及山地環(huán)境地質(zhì)條件和由于擬建工程建設(shè)引發(fā)的環(huán)境地質(zhì)條件改變等諸因素，因此，采用半定量方法進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性綜合評(píng)估，合理選擇量化指標(biāo)，客觀確定各指標(biāo)分值是影響地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性綜合評(píng)估結(jié)論的關(guān)鍵[8]。

2.1 評(píng)估因子及取值的確定

該建設(shè)項(xiàng)目的綜合評(píng)估采用災(zāi)種量化評(píng)分、區(qū)段綜合分析的方法來確定區(qū)段的危險(xiǎn)性級(jí)別。以擬建鐵路工程可能遭受、引發(fā)和加劇的地質(zhì)災(zāi)害災(zāi)種為主體，根據(jù)不同受災(zāi)對(duì)象及致災(zāi)對(duì)象后果取分。評(píng)估區(qū)現(xiàn)狀條件下發(fā)育有滑坡、崩塌、泥石流和地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害，而滑坡、人工邊坡失穩(wěn)、地面塌陷致災(zāi)損失最為嚴(yán)重，所以預(yù)測(cè)評(píng)估危險(xiǎn)性級(jí)大時(shí)其權(quán)重則大，賦予最高分值10分；崩塌以小規(guī)模的危巖、落石和古崩塌堆積體失穩(wěn)為主，泥石流以中、低易發(fā)為主，在危險(xiǎn)性大級(jí)別中其權(quán)重則中等，賦予8分分值；同一種災(zāi)點(diǎn)，按其治理的難易程度，易治理的取低分，治理難度大的取高分。現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育程度體現(xiàn)了評(píng)估區(qū)的地質(zhì)環(huán)境條件、地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育程度，當(dāng)災(zāi)點(diǎn)距離擬建線路較遠(yuǎn)時(shí)，則對(duì)擬建工程無危害，其權(quán)重則很小，地質(zhì)災(zāi)害也給予了較低分值1分，來體現(xiàn)評(píng)估區(qū)整體地質(zhì)環(huán)境和地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀發(fā)育狀況；對(duì)預(yù)測(cè)評(píng)估中工程建設(shè)本身可能引發(fā)的人工切坡危險(xiǎn)性小時(shí)，距擬建工程較近應(yīng)占一定的權(quán)重，所以給予了3分的分值，來體現(xiàn)工程建設(shè)引發(fā)邊坡失穩(wěn)的危害程度；根據(jù)各災(zāi)種對(duì)增建第二線的危害性大小，反復(fù)對(duì)比、調(diào)整各災(zāi)種的危害程度的權(quán)重，確定出適宜本評(píng)估區(qū)的各災(zāi)種分值。根據(jù)各種地質(zhì)災(zāi)害對(duì)擬建鐵路工程的危害性大小，反復(fù)對(duì)比、調(diào)整，確定出適宜本評(píng)估區(qū)的各災(zāi)種分值，如表1所示。

表1 地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

2.2 評(píng)估方法與步驟

(1)根據(jù)擬建線路組成特點(diǎn)，并結(jié)合現(xiàn)狀評(píng)估和預(yù)測(cè)評(píng)估結(jié)果，按擬建線路軸線方向每500 m、垂直方向線路兩側(cè)各500 m(評(píng)估范圍界限)劃分一個(gè)塊段單元，共劃分出364塊段個(gè)單元(線路兩端取整時(shí)不足500 m，并入相鄰一個(gè)單元)[2-6]，在每個(gè)單元里根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀評(píng)估、預(yù)測(cè)評(píng)估定性分析結(jié)果進(jìn)行危險(xiǎn)性綜合評(píng)估。按照表1分值標(biāo)準(zhǔn)，單元塊中各災(zāi)種取最大的對(duì)應(yīng)分值，累加計(jì)算出塊段單元總分值，剖分單元綜合評(píng)估平均分值如圖1所示。

圖1 剖分單元綜合評(píng)估平均分值分布

(2)結(jié)合地質(zhì)環(huán)境條件、災(zāi)害組合情況和野外調(diào)查所見致災(zāi)程度，綜合分析，確定出擬建工程全線的綜合評(píng)估危險(xiǎn)性分級(jí)界線。<5分， 地質(zhì)災(zāi)害輕微，綜合評(píng)估危險(xiǎn)性小(Ⅰ級(jí))；5～8分，地質(zhì)災(zāi)害較重，綜合評(píng)估危險(xiǎn)性中等(Ⅱ級(jí))；≥8分，地質(zhì)災(zāi)害嚴(yán)重，綜合評(píng)估危險(xiǎn)性大(Ⅲ級(jí))。

綜合評(píng)估危險(xiǎn)性小區(qū)(Ⅰ級(jí))分級(jí)界線值的確定，主要是考慮到山區(qū)鐵路的地質(zhì)環(huán)境和地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀發(fā)育狀況，多種地質(zhì)災(zāi)害存在一個(gè)單元格內(nèi)，各種災(zāi)點(diǎn)又距擬建工程較遠(yuǎn)，對(duì)工程本身沒有影響，經(jīng)過反復(fù)調(diào)整確定為小于5分。綜合評(píng)估危險(xiǎn)性大區(qū)(Ⅲ級(jí))分級(jí)界線值同樣考慮到加劇、引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害影響，確定為≥8分。

(3)根據(jù)以上危險(xiǎn)性等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，先確定出各剖分單元的危險(xiǎn)性等級(jí)，具體到每一個(gè)單元分值應(yīng)具體分析。

分區(qū)原則為：在綜合考慮地質(zhì)環(huán)境條件的基礎(chǔ)上，劃分出的區(qū)段不能跨越差異大的2種地貌單元；將地質(zhì)災(zāi)害特征等級(jí)、危險(xiǎn)性分值的大小相接近的單元格進(jìn)行合并，其中一種地質(zhì)災(zāi)害不得跨2個(gè)區(qū)段；綜合定量分區(qū)的級(jí)別要和評(píng)估區(qū)內(nèi)野外調(diào)查、綜合分析結(jié)果基本一致[2-6]。每個(gè)區(qū)段綜合評(píng)估分值為區(qū)段內(nèi)各個(gè)單元分值平均值，即：區(qū)段綜合評(píng)估分值=區(qū)段內(nèi)剖分單元分值總和/區(qū)段內(nèi)剖分單元數(shù)。

2.3 地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性綜合評(píng)估結(jié)果

根據(jù)上述評(píng)估原則和方法，最終把評(píng)估區(qū)劃分危險(xiǎn)性大、中、小3個(gè)級(jí)別43個(gè)區(qū)段。通過對(duì)分區(qū)結(jié)果分析，可以得出如下結(jié)果。

(1)地質(zhì)災(zāi)害嚴(yán)重，危險(xiǎn)性大的(Ⅲ級(jí))區(qū)段有12段，長(zhǎng)度合計(jì)17.561 km，約占評(píng)估線路總長(zhǎng)的9.72%，這些區(qū)段中首先位于隧道進(jìn)出口和橋臺(tái)，邊坡穩(wěn)定性差，有崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)，工程建設(shè)引發(fā)、加劇并遭受崩塌、滑坡災(zāi)害危險(xiǎn)性大和中等；其次是工程設(shè)置有深挖方路塹工程，形成人工高陡邊坡，邊坡失穩(wěn)危險(xiǎn)性大的區(qū)段；三是區(qū)段內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害分布密度比較大，有幾種災(zāi)害的區(qū)段。這些區(qū)段總體上來說現(xiàn)狀條件下，地質(zhì)災(zāi)害比較發(fā)育，而工程建設(shè)對(duì)地質(zhì)環(huán)境影響又比較嚴(yán)重，防治地質(zhì)災(zāi)害投入比較大，建設(shè)用地適宜性差。

(2)地質(zhì)災(zāi)害危害程度較大，危險(xiǎn)性中等的(Ⅱ級(jí))區(qū)段有10段，長(zhǎng)度合計(jì)12.614 km，約占評(píng)估線路總長(zhǎng)的6.98%；為地質(zhì)災(zāi)害比較發(fā)育，現(xiàn)狀和預(yù)測(cè)評(píng)估危險(xiǎn)性中等的區(qū)段，地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)規(guī)模一般不大，防治措施比較簡(jiǎn)單和防治經(jīng)濟(jì)投入比較小，建設(shè)用地基本適宜。

(3)地質(zhì)災(zāi)害危害程度輕微、危險(xiǎn)性小的(I級(jí))有21段，合計(jì)長(zhǎng)度150.489 km，占評(píng)估線路長(zhǎng)度的83.3%。主要位于渭河沖積平原，地質(zhì)災(zāi)害不發(fā)育；或位于秦嶺山區(qū)的山體腹部，遠(yuǎn)離河岸，工程設(shè)置以長(zhǎng)隧道為主，地面地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)對(duì)工程影響比較小，防治地質(zhì)災(zāi)害措施簡(jiǎn)單，投入小，建設(shè)用地適宜。

從地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性綜合分區(qū)評(píng)估結(jié)果可以看出，采用綜合評(píng)估量化分析方法要根據(jù)擬建工程地質(zhì)環(huán)境條件，綜合分析和研究各評(píng)價(jià)因子的綜合影響，同時(shí)要求對(duì)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果與最主要的致災(zāi)災(zāi)種的分布具有良好的一致性。擬建工程建設(shè)項(xiàng)目地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性大和中等的區(qū)段所占比例很小，充分體現(xiàn)了山區(qū)鐵路地質(zhì)選線的顯著成績(jī)，選線設(shè)計(jì)繞避了重大地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)，使工程建設(shè)在不進(jìn)一步惡化地質(zhì)環(huán)境且有所改善的條件下順利實(shí)施，建設(shè)場(chǎng)地總體是適宜的。

3 結(jié)論

選用綜合量化評(píng)分的方法對(duì)改建西安至安康鐵路增建第二線工程地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性進(jìn)行了綜合評(píng)估，并根據(jù)評(píng)估結(jié)果進(jìn)行了危險(xiǎn)等級(jí)的分段。通過實(shí)例分析，結(jié)論如下。

(1)綜合評(píng)估量化分析方法中的評(píng)價(jià)因子的確定，不但考慮到評(píng)估區(qū)內(nèi)對(duì)擬建工程有影響的現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害種類，同時(shí)還要考慮到工程建設(shè)本身引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害類型。本次實(shí)例中評(píng)價(jià)因子有滑坡、崩塌、泥石流、巖溶塌陷、人工切坡，前3個(gè)為現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害，后一個(gè)為引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害。

(2)評(píng)價(jià)因子的取值應(yīng)根據(jù)各因子的現(xiàn)狀致災(zāi)危險(xiǎn)性和預(yù)測(cè)致災(zāi)害危險(xiǎn)性的大小及其危害程度進(jìn)行合理的分配，各災(zāi)種的取值的合理性是通過各個(gè)因子最高等級(jí)分值之間的對(duì)比關(guān)系來確定，各因子的分值不僅要考慮各評(píng)價(jià)因子之間的協(xié)調(diào)性，還要考慮與所處的地質(zhì)環(huán)境條件相符，使得具有相同致災(zāi)危險(xiǎn)性因素的最終取值基本相當(dāng)。

(3)危險(xiǎn)性等級(jí)劃分依然根據(jù)國(guó)土資源部《地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估技術(shù)要求(試行)》中的建設(shè)場(chǎng)地適宜性原則，取用Ⅲ級(jí)制，分別為危險(xiǎn)性大(Ⅲ級(jí))、危險(xiǎn)性中等(Ⅱ級(jí))及危險(xiǎn)性小(Ⅰ級(jí))。各等級(jí)界限分值的選取需考慮評(píng)估區(qū)內(nèi)主要地質(zhì)災(zāi)害類型，如滑坡、崩塌、人工切坡等，同時(shí)依據(jù)每個(gè)單元格內(nèi)的地質(zhì)災(zāi)害種類及不同搭配組合的總評(píng)分值進(jìn)行綜合確定。

(4)采用各災(zāi)種量化法綜合評(píng)估時(shí)，量化指標(biāo)賦值重要突出的是地質(zhì)災(zāi)害的災(zāi)種以及不同種類的地質(zhì)災(zāi)害對(duì)擬建工程建設(shè)的影響程度，通過考慮影響指標(biāo)的具體賦值體現(xiàn)出其影響的強(qiáng)度，使綜合評(píng)估結(jié)果有理有據(jù)；綜合評(píng)估結(jié)論與評(píng)估區(qū)的地質(zhì)環(huán)境條件、擬建工程類型、工程建設(shè)本身對(duì)地質(zhì)環(huán)境條件影響相互匹配一致，符合實(shí)際。

當(dāng)然，僅以改建西安至安康鐵路增建第二線的山區(qū)鐵路工程為例對(duì)綜合量化評(píng)分方法進(jìn)行的應(yīng)用實(shí)踐，所得出的結(jié)論也不一定具有普遍的適用性，隨著各地對(duì)半定量方法的實(shí)踐應(yīng)用和深入的理論研究，使地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性綜合評(píng)估的依據(jù)更科學(xué)、規(guī)范。

[1] 中華人民共和國(guó)國(guó)土資源部.地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估技術(shù)要求(試行)[S].北京:中華人民共和國(guó)國(guó)土資源部，2004．

[2] 陜西省公路勘察設(shè)計(jì)院.阿(榮旗)北(海)西部大通道陜西境柞水至小河段高速公路建設(shè)工程地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估報(bào)告[R].西安:陜西省公路勘察設(shè)計(jì)院，2004．

[3] 王國(guó)良.層次分析法在地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估中的應(yīng)用[J].西部探礦工程，2006(9):286-288．

[4] 劉江波.建設(shè)項(xiàng)目地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估分區(qū)定量方法研究[D].昆明：昆明理工大學(xué)，2006．

[5] 鄧亞虹，彭建兵，盧全中，林鴻州.地鐵工程地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性綜合評(píng)估定量方法—以西安地鐵為例[J].地球科學(xué)與環(huán)境學(xué)報(bào)，2009(3):291-294．

[6] 韓華，避保衛(wèi)，朱國(guó)祥，孫卜楠.公路地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性綜合評(píng)估方法探討[J].公路交通科技，2005(S2)．

[7] 贠小蘇，等.國(guó)家重大工程建設(shè)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估理論和實(shí)踐[M].北京:地質(zhì)出版社，2008．

[8] 中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司.改建鐵路西安至安康段增建第二線工程地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估報(bào)告[R].西安:中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，2007．

[9] 鐵道部第一勘測(cè)設(shè)計(jì)院.鐵路工程地質(zhì)手冊(cè)[M].北京:中國(guó)鐵道出版社，1999．

[10] 邱成友.環(huán)境工程地質(zhì)問題與鐵路工程[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，1997(4):27-30．

[11] 苗德海.宜萬鐵路巖溶隧道災(zāi)害及防治對(duì)策[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2007(7):96-99．

[12] 羅元華，張梁，張業(yè)成.地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法[M].北京:地質(zhì)出版社，1988．