上海市某地下通道工程地質災害危險性評估

賈海

(上海申元巖土工程有限公司，上海　200040)

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上海市某地下通道工程地質災害危險性評估

賈海

(上海申元巖土工程有限公司，上海200040)

摘要:以上海市某地下通道工程為背景，首先對評估區已有地質災害的類型、規模、危害對象進行了現狀評估，通過分析工程建設和地質環境的相互作用，對工程建設過程中引發或加劇地質災害的可能性和工程本身遭受地質災害的危險性，進行了地質災害危險性預測評估，并以此對評估區進行地質災害危險性分區、分級綜合評估，根據綜合評估結果，提出地質災害防治對策措施。

關鍵詞:地質災害，危險性，綜合評估，防治措施

1　工程概況

為改善上海市某地區的交通狀況，方便市民出行，減輕道路壓力，充分合理地利用地下空間資源，擬建造地下通道。該工程位于盧灣區，地貌類型屬上海四大地貌類型中的濱海平原區地貌類型，地下管線密布，周邊建筑較多，因此進行地質災害危險性評估具有重要意義。

2　地質環境的分析與評價

根據地質、水文地質、工程地質及環境條件的分析，并結合上海市有關技術規程，按照地形地貌、地層情況、水文地質條件、地面沉降、人類工程活動對地質環境破壞程度等五個方面分析:

地形地貌:評估區地形平坦，地貌類型單一;地層情況:擬建場地受古河道切割影響，一般粘性土較為發育，中下部地層空間分布變化不大;水文地質條件:評估區內潛水賦水性弱，部分地段有微承壓含水分布，經初步估算，對本工程基坑施工沒有影響;地面沉降:評估區東部地段地面沉降較為發育，2001年—2005年度年均沉降約10 mm，近年來年度沉降小于7 mm;人類工程活動對地質環境破壞程度:評估區附近各承壓含水層較發育，且歷史上局部地段開發利用較為集中，但近年來對開采量進行了大量壓縮，并進行地下水回灌;評估區內人類工程活動強烈，環境條件復雜。

根據以上五條分析，按上海市工程建設規范DGJ 08—2007—2006建設項目地質災害危險性評估技術規程，綜合分析后確定評估區地質環境條件程度為復雜。

3　地質災害危險性現狀評估

現狀評估是對評估區內已有地質災害的評估，包括對已有或已發生過的地質災害的類型、規模、分布、穩定狀態、危害對象進行評估。

3．1地基變形現狀評估

目前評估區附近正在施工的基坑為盧灣區55號街坊及上海市軌道交通9號線二期工程打浦橋站基坑施工。根據現場調查、訪問，該基坑施工至今(盧灣區55號街坊規模巨大，基坑長約286 m，寬約204 m，下設3層，部分4層地下室，埋深約15 m～23 m。采用地下連續墻施工工藝;軌道交通9號線打浦路站為地下4層雙柱三跨框架，基坑開挖深度為23 m，采用明挖法施工等)，未對鄰近環境造成明顯影響，未發現圍護墻體及鄰近地表、建(構)筑物開裂、變形現象。

3．2邊坡失穩現狀評估

評估區內已施工的基坑由于施工措施得當，至目前為止，未有基坑邊坡失穩事故的報道。

3．3地面沉降現狀評估

地面沉降是區域性的，長期的地面沉降使地面標高降低，并持續、緩慢變化，給擬建工程造成不良影響和危害，主要表現為:地面標高損失，造成地面工程實際高程不能滿足洪水水位設計高程，使現狀工程產生沉降和不均勻沉降，影響工程的正常使用。

1)評估區地面沉降狀況。1980年—1995年間評估區地面沉降相對較為均勻，累計沉降量在75 mm～100 mm之內，年均沉降量在5 mm～7 mm之間。該15年中評估區地面沉降速率相對較

2)評估區地面沉降原因分析。經分析，評估區附近自1980年以來，以1996年—2000年度沉降速率最大，這與上海地區在20世紀90年代中后期過量開采地下有關，而隨著上海地區自21世紀初開始壓縮地下水開采，并進行大量回灌的情況下，近幾年來評估區地面沉降加速的趨勢才有所緩解，但沉降速率仍較大，這與評估區附近大量工程活動有關。

4　地質災害危險性預測評估

4．1工程建設引發或加劇地質災害的預測評估

1)工程建設引發或加劇地基變形的預測評估。工程基坑引發地基變形的預測評估:本工程基坑開挖深度約14．5 m，坑壁土體主要為淤泥質粘性土，土質差，對支護結構穩定影響較大。通過計算可預測基坑壁位移引發的周邊地基變形，計算剖面圖與結果如圖1，圖2所示。

圖1　計算剖面假定示意圖

圖2　基坑開挖引起的地表沉降曲線

從圖2數據看，地表沉降影響范圍為基坑邊24 m，最大沉降量為35 mm，最大沉降點位置為基坑邊11．5 m。可見基坑開挖地基損失引發的地基變形所導致的局部地面沉降范圍較大，基坑開挖引發的地基變形將對鄰近工程產生不利影響。

當施工時發生質量問題(包括坑外超載、坑底積水、滲水流砂、支撐不及時、無支撐長期暴露等前述各種因素)時，圍護結構變形量及基坑外側地基變形量將變大，可能會嚴重超出設計要求，對鄰近建(構)筑物產生影響，甚至破壞，因此深基坑(一級基坑)工程對地表變形有嚴格控制，其變形量要求控制在3 cm～5 cm或基坑開挖深度的1/1 000。

頂管施工引發或加劇地基變形的危險性評估:本工程通道均采用頂管暗挖法施工工藝，管道主要位于灰色淤泥質粘土中，為上海地區典型的軟土層，具高含水量、高壓縮性、抗剪強度低不良等特性且同時具有觸變性、流變性。

大型矩形頂管在上海地區類似工程較少，其地基變形規律尚不明確。由于本次頂管均為矩形，施工時對地基土的擾動將比圓形頂管大得多，土體截面尺寸較大，挖除的土方量也較大。

另外，本工程頂管施工時將對以上道路、相關地下管線產生一定影響。特別是已有合流污水管管底標高－3．5 m，埋深較深，管底距地下通道僅約1．0 m～1．65 m，頂管施工時土體擾動和地基變形過大，將影響管道安全。因而本工程頂管施工前應在分析沿線詳細地質環境條件的基礎上確定頂管施工引起變形的控制目標，在施工過程中控制通道軸線，優化施工參數，根據情況采取必要的地基處理等技術手段，并加強監測，實行信息化施工，從而減輕或避免頂管施工對鄰近環境的影響。

綜上，確定本工程建設引發地基變形危險性級別為中等。

2)工程建設引發或加劇邊坡失穩的預測評估。本工程基坑開挖深度為14．5 m，在基坑開挖深度范圍內，主要為淤泥質粉質粘土層，該層夾薄層粉土及粉砂，若防水效果欠佳，有發生流砂的可能性，進而引發基坑變形過大，甚至失穩的可能性。

坑底位于灰色淤泥質粘土層，是基坑開挖主要影響土層，其土質較為軟弱，會產生一定的坑壁側向位移及坑底土體回彈。若變形過大，有影響基坑穩定的可能性。因此工程建設有引發基坑邊坡失穩的可能性?；娱_挖深度較大，場地周邊環境復雜，場地附近有軌道交通9號線隧道及打浦路車站，以及周邊管線，一旦發生邊坡失穩對周邊環境影響較大，如設計、施工對這類災害的危險性缺乏足夠重視，將導致邊坡失穩地質災害的發生，其地質災害危險性為中等。

3)工程建設引發或加劇地面沉降的預測評估。如現狀評估分析，引發地面沉降的主要因素為過量開采地下水和大規模工程建設，而大規模城市建設對地面沉降的影響則主要表現為基坑降水。本工程基坑施工時由于圍護結構的隔水作用，只要保證圍護結構的防滲效果，一般不會對坑外潛水造成影響。

4．2工程建設本身遭受地質災害危害的預測評估

1)工程建設遭受地基變形影響的預測評估?；庸こ淘馐艿鼗冃蔚念A測評估:據設計資料，本工程設計時已考慮到地基土變形對工程建設的不利影響，采取了可靠的支撐措施及抗隆起措施，只要相關措施得當，工程建設完成以后本工程工作井受地基變形影響小。

頂管工程遭受地基變形的預測評估:本工程通道采用頂管法施工，通道下地基土無明顯差異，且本工程運營期間附加荷載極小，一般不會因附加荷載而產生地基變形或差異變形，即本工程通道在運營期間遭受地基變形的危險性小，但應注意，本工程通道與工作井連接部位由于施工工藝的差異，在工程運營期間通道與工作井可能由于附加荷載的差異而產生一定的差異沉降，從而使本工程管道遭受地基變形危害。

結合類似工程經驗，本工程工作井遭受地基變形危害的危險性小，通道遭受地基變形危害的危險性中等，且在工作井與通道交接處可能產生一定的差異沉降現象，故確定本工程遭受地基變形危害的危險性為中等。

2)工程建設本身遭受邊坡失穩危害的預測評估。本工程基坑開挖時在地基土、地下水及工程活動影響下引發基坑邊坡失穩從而使工程建設本身遭受基坑邊坡失穩的危險性中等。

3)工程建設本身遭受地面沉降影響的預測評估。前述分析表明，本工程由于施工降水及地下結構滲漏，會對鄰近一定范圍地面沉降造成影響(地面標高損失)，但由于圍護結構的隔水作用，工程降水對鄰近地下水影響小，一般不會對區域地面沉降造成影響。經綜合分析后，確定本工程遭受地面沉降影響的危險性小。

5　地質災害危險性綜合評估及防治措施

5．1地質災害危險性分級、分區

1)地質災害危險性分級。地基變形:本工程頂管、工作井基本在軟土或一般粘性土中進行，基坑施工及頂管施工均有引發鄰近一定范圍地基變形的可能性，其危險性級別為中等;工程運營期間，工作井受地基變形影響小，但通道與工作井交接處有遭受地基變形及差異變形的危險性。綜合確定地基變形危險性級別為中等。

邊坡失穩:本工程工作井等開挖深度較大，工程建設有因工程活動而引發基坑邊坡失穩的可能性，其危險性級別為中等。

地面沉降:評估區地面沉降現象業已存在，本工程基坑施工時只要降水設計及降水措施合理，一般不會對區域地面沉降造成影響;區域性地面沉降將長期存在，但沉降速率將逐漸趨緩，差異沉降小，對本工程影響相對不大。綜合確定地面沉降危險性小。

綜合以上評估區地質災害災種發育和危害程度確定評估區地質災害危險性級別為中等。

2)地質災害危險性分區。根據地質災害危險性分級，評估區地質災害危險性級別為中等，且評估區地質環境條件差異不甚明顯，按照上海市工程建設規范DGJ 08—2007—2006建設項目地質災害危險性評估技術規程，本次不進行地質災害危險性分區。

5．2防治措施

針對本工程特點及其所處區域地質災害的發育特征，提出如下幾點地質災害防治對策措施。

5．2．1地基變形的防治

基坑工程地基變形防治:1)確定合理的支護結構;2)基坑開挖時應分層、分段開挖、隨挖隨撐;3)進行基坑內土體性能的改善;4)及時澆筑及時支撐，減小無支撐暴露時間;5)避免坑內積水;6)減小地面超載，避免基坑周邊振動荷載。

通道工程地基變形防治:1)確定合理的頂管施工工藝，根據地層條件及施工情況及時調整施工參數;減少糾偏、曲線頂進的次數;2)對工作井進洞口、出洞口周圍土體進行加固。

5．2．2邊坡失穩的防治

1)由于本工程基坑范圍較大，為確保基坑安全及減小對周圍環境的影響，建議選擇合理的開挖方式、支護方案及降水措施，加強監測，做到信息化施工，對變形量較大點或地段，發現異常及時預警、預報，并做好相應的預報、預警工作及應急預案;工程建設完成以后應繼續監測;2)針對基坑降水、基坑圍護作專項研究; 3)設計時應根據實際的基坑深度，按相關規范應進行相應的抗傾覆、抗滑移、抗隆起、抗滲流、抗突涌等基坑穩定性驗算，以確?；邮┕さ陌踩?/p>

5．2．3地面沉降的防治

1)工作井施工降水時應坑內降水，并保證圍護結構的插入深度;2)關注評估區地面沉降發育狀況，在設計時預留一定的地坪標高。

6　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危險性現狀評估、預測評估及綜合評估，結合建設項目的工程設計，可得出如下結論:

本工程通道施工、基坑開挖均有引發鄰近一定范圍地基土位移、沉降的可能性，其危險性級別為中等;本工程運營期間工作井、受地基變形影響小，但通道有遭受地基變形及不均勻變形的危險，其危險性級別為中等，綜合確定地基變形危險性級別為中等。

本工程基坑規模、深度均較大，場地土地基土層軟弱，場地施工環境復雜，基坑施工時在地基土、地下水及工程活動影響下有引發和遭受基坑邊坡失穩的可能性，其危險性級別為中等。

評估區及附近區域地面沉降現象業已存在，本工程建設時一般不會對區域地面沉降造成影響;區域地面沉降將繼續存在，會對本工程造成一定不良影響，但當設計采取相應的技術措施，區域地面沉降對本工程建設影響小，綜合確定地面沉降危險性級別為小。

綜合評估區地質災害災種發育和危害程度確定評估區地質災害危險性級別為中等，防治工程具有成熟技術，效果明顯，當本工程建設時及運營期間采取有效的地質災害防治措施以后，可減輕或避免地質災害對本工程建設的危害。

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［10］DGJ 08—2007—2006，建設項目地質災害危險性評估技術規程［S］．

中圖分類號:P694

文獻標識碼:A

文章編號:1009-6825(2016)17-0058-03

收稿日期:2016-04-07

作者簡介:賈海(1980-)，男，工程師慢，且差異沉降不明顯。1996年—2000年度評估區地面沉降加速發展，累計沉降量75 mm～100 mm，年均沉降量15 mm～20 mm。工程沿線在這5年中沉降速率較快，但差異沉降現象不明顯。2001年—2005年度工程沿線地面沉降速率較1996年—2000年度有所減緩，累計地面沉降量在50 mm左右，年均沉降量約10 mm。2006年后評估區地面沉降量一般小于10 mm。

The hazardous evaluation of the geological disasters at some underground channel project in Shanghai

Jia Hai
(Shanghai Shenyuan Geotechnical Engineering Co．，Ltd，Shanghai 200040，China)

Abstract:In this paper，the underground tunnel project in Shanghai as the background，this paper has assessed the situation of the area known type，the size and the object hazard of geological disasters and has analyzed the interaction between construction and geological environment，it assessed the geological hazard forecasting，including the construction process caused or exacerbated by the possibility of geological disasters and the project itself suffered geological disaster risk assessment，and it carried out the geological hazard assessment and comprehensive assessment and geological hazard area zoning，classification，according to the comprehensive assessment results，this paper has presented the geological disaster prevention countermeasures．

Key words:geological disasters，hazardous，comprehensive evaluation，prevention measures