廣州如意坊放射線系統(tǒng)工程（一期）工程地質(zhì)評(píng)述

韓培培 林 銳 楊旭東

1 中鐵隧道集團(tuán)三處有限公司 廣東深圳 518000

2 中南大學(xué) 410075

1 工程概況

如意坊放射線系統(tǒng)工程（一期）位于廣州市荔灣區(qū)，本工程?hào)|起內(nèi)環(huán)路如意坊立交，西南下穿珠江后與芳村大道通過(guò)相連，項(xiàng)目全長(zhǎng)約 2.4km。隧道工程主線雙向六車道斷面，按城市快速路設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)時(shí)速除黃沙端環(huán)形外50km/h。隧道主線全長(zhǎng)1511m，其中岸上段893m，沉管段618m。隧道岸上段分為黃沙端和芳村端兩段：黃沙端岸上段總長(zhǎng)503m，其中敞開(kāi)段217m，暗埋閉口段286m；芳村端岸上段總長(zhǎng)390m，其中敞開(kāi)段179m，暗埋閉口段211m。黃沙端暗埋段與地鐵 11 號(hào)線如意坊站重疊 130m由地鐵統(tǒng)一建設(shè)，隧道其余配套專業(yè)由本工程實(shí)施

圍堰及護(hù)岸以珠江為界，分東岸黃沙端圍堰、塢口圍堰及護(hù)岸及西岸芳村端圍堰。黃沙端圍堰里程范圍 K1+020～K1+056，芳村端圍堰里程范圍 K1+639～696，岸上段隧道基坑與加強(qiáng)護(hù)岸連成整體。干塢塢口圍堰在干塢塢口處外擴(kuò)約20.4m。

沉管沉放前需進(jìn)行基槽開(kāi)挖，靠近黃沙及芳村兩端堤岸附近的河床不能滿足河床下挖的安全支護(hù)要求，需在既有護(hù)岸結(jié)構(gòu)后方基槽開(kāi)挖時(shí)將既有護(hù)岸結(jié)構(gòu)拆除，由加強(qiáng)護(hù)岸結(jié)構(gòu)起支擋沉管隧道沉放安裝并覆土回填后，再恢復(fù)永久護(hù)岸。

2 工程地質(zhì)概況

2.1 自然條件

1）地形、地貌：項(xiàng)目位于廣州市荔灣區(qū)，擬建工程和芳村大道相接。項(xiàng)目地貌屬珠江三角洲沖積平原般為 5.50～11.60m。沿線主要分布有工廠、民宅、古樹等。

2）氣候、氣象：工程位于南亞熱帶季風(fēng)海洋氣候區(qū)，全年降水豐沛，雨季明顯，日照充足，夏季炎熱，冬季一般較溫暖。在季風(fēng)環(huán)流控制下，冬半年（9月～翌年3月）受大陸冷高壓影響，氣候干燥，降水較少，多偏北風(fēng)，夏半年（4～8月）受海洋氣流影響，氣候炎熱，降水量大，多偏南風(fēng)。年平均氣溫21.9℃，極端高溫可達(dá)38.7℃，極端最低氣溫0.0℃。年平均降雨量1696.5mm，歷年最大降雨量2864.7mm，最大月平均降水量288.7mm，日最大降水量385mm。年平均風(fēng)速1.9m/s，極大風(fēng)速35.4m/s。年平均影響廣州的熱帶氣旋3.2個(gè)。年均氣壓1012.3kPa。年均相對(duì)濕度77%。

2.2 地質(zhì)條件

項(xiàng)目的地質(zhì)構(gòu)造和巖性情況如下：勘察區(qū)位于廣州市荔灣區(qū)， 互相沉積層（Q4mc）淤泥、淤泥質(zhì)土 粘土、砂土，殘積層（Qel），下伏基巖主要為白堊系大塱含礫粉細(xì)砂巖和黃花崗段（K2d）見(jiàn)圖1（區(qū)域地質(zhì)略圖）。

圖1 區(qū)域地質(zhì)略圖

2.3 地質(zhì)構(gòu)造

1）褶皺

據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，項(xiàng)目位于荔灣單斜南翼。荔灣單斜位于新市向斜南面 （K2S2a）和西濠段（K2S2b），緊靠廣從斷裂走向展布西方向不斷超覆于上古生界巖層，呈側(cè)疊式沉積，這是燕山期以來(lái)廣從斷裂繼承性活動(dòng)沉積中心逐漸西移有關(guān)，詳見(jiàn)圖2。

圖2 體育館—王圣堂地質(zhì)剖面

2）斷裂

控制項(xiàng)目的主要斷裂為廣從斷裂和廣三斷裂。

（1）廣從斷裂：經(jīng)五雷嶺以北沿白云山西麓切過(guò)，向南越過(guò)珠江至鹽步延出區(qū)外，斷裂兩側(cè)巖性、巖相、古地理都有很大差異是流溪河（Pz2）斷陷、白云山—羅崗（Pz1）斷隆及廣州（Mz）斷陷、鹽步拗陷等構(gòu)造單元的分界線。斷裂發(fā)生于加里東期，活躍于中生代，至今仍在活動(dòng)，斷層呈北東走向，傾向北西 NW，傾角 40°～60°，屬正斷層。該斷裂在項(xiàng)目南側(cè)通過(guò)，與擬建工程近平行分布。

（2）廣三斷裂：經(jīng)白鵝潭水道—五鳳村—石榴崗—侖頭—長(zhǎng)洲島北岸止。斷裂東段為廣州斷陷與侖頭—新造（PZ1）斷隆分界線，西段為流溪河（PZ2）斷陷與鹽步石灣（Kz）拗陷分界線。斷裂呈近東西走向，向南傾，傾角50°，屬正斷層。廣三斷裂于珠江水道處下擬建過(guò)江隧道呈正交通過(guò)，并在隧道東南側(cè)附近（約370m）與廣從斷裂相交匯合。

2.4 地層巖性

項(xiàng)目主要出露第四系全新統(tǒng)人工填土層（Q4ml）、第四系全新統(tǒng)海陸交互相沉積層（Q4mc）、第四系上更新統(tǒng)沖積層（Q3al）、殘積層（Qel）及白堊系上統(tǒng)（K2d）碎屑沉積巖層，根據(jù)巖土層成因類型、巖性及狀態(tài)自上而下劃分見(jiàn)表1。

黃沙端及芳村端岸上隧道結(jié)構(gòu)底板主要位于雜填土層、淤泥層、淤泥質(zhì)砂層及砂層中，部分位于全、強(qiáng)風(fēng)化粉砂層中。黃沙端圍護(hù)結(jié)構(gòu)底主要位于強(qiáng)、中風(fēng)化粉砂巖層中。芳村端圍護(hù)結(jié)構(gòu)底主要位于微風(fēng)化粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖及中風(fēng)化安山巖中，部分位于粉質(zhì)粘土層及全風(fēng)化安山巖中。

江中沉管段結(jié)構(gòu)底板主要位于⑤3中風(fēng)化粉砂巖層中，部分位于③2中、粗砂層及液化②2、②3、②4砂層和②1淤泥層。

表1 地層分層及巖性

2.5 不良地質(zhì)及特殊巖土

項(xiàng)目?jī)?nèi)不良地質(zhì)主要為飽和砂土液化及軟土震陷。第四系全新統(tǒng)海陸交互相沉積層②2、②3、②4砂層經(jīng)液化判別為液化土。液化土層在強(qiáng)震時(shí)，由于液化造成地基失穩(wěn)，是場(chǎng)地和地基穩(wěn)定性的不利因素。施工區(qū)軟土厚度大且分布廣，在強(qiáng)震作用下，有發(fā)生軟土震陷的可能。

2.6 特殊巖土

項(xiàng)目?jī)?nèi)特殊巖土主要為人工填土、軟土、風(fēng)化巖和殘積土。

人工填土層大部分未完成自動(dòng)固結(jié)，結(jié)構(gòu)松散，壓縮性大，而且成分復(fù)雜，土質(zhì)不均勻，承載力低。

項(xiàng)目軟土主要為淤泥層，淤泥呈流塑狀，具有觸變性和流變性，含水量高，孔隙比大，壓縮性高，滲透性低，靈敏度高，自然固結(jié)度低，固結(jié)變形持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，承載能力低的工程性質(zhì)。在地面荷載作用下或降低地下水位，軟土將產(chǎn)生固結(jié)沉降，可造成路基的工后沉降過(guò)大，管道下沉、斷裂或脫節(jié)等，并對(duì)樁基產(chǎn)生負(fù)摩阻力作用。

項(xiàng)目?jī)?nèi)基巖主要為粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖，局部為砂礫巖、石灰?guī)r、安山巖等，其風(fēng)化殘積土及全、強(qiáng)風(fēng)化巖遇水易軟化崩解。

2.7 黃沙端岸上段地質(zhì)情況

黃沙端岸上暗埋段圍護(hù)結(jié)構(gòu)插入強(qiáng)風(fēng)化帶，部分插入中風(fēng)化帶，主體結(jié)構(gòu)部分位于淤泥層和強(qiáng)風(fēng)化帶；敞口段圍護(hù)結(jié)構(gòu)插入強(qiáng)風(fēng)化帶，主體結(jié)構(gòu)位于淤泥層及填土層，部分插入強(qiáng)、中風(fēng)化帶；整體地質(zhì)情況較差，圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中應(yīng)關(guān)注相關(guān)地質(zhì)情況變化，詳細(xì)地質(zhì)情況見(jiàn)圖3。

2.8 黃沙端圍堰及護(hù)岸地質(zhì)情況

黃沙端圍堰及護(hù)岸圍護(hù)結(jié)構(gòu)主要插入強(qiáng)、中風(fēng)化帶；主體結(jié)構(gòu)部分位于中風(fēng)化帶、強(qiáng)風(fēng)化帶，淤泥層。

圖3 黃沙端地質(zhì)縱斷面圖

圖4 江中沉管段地質(zhì)縱斷面圖

圖5 芳村端地質(zhì)縱斷面圖

2.9 沉管段地質(zhì)情況

江中沉管E4，E5，E3-1（E3-2）管節(jié)基底處于中風(fēng)化帶,需在施工過(guò)程中處理好基坑的開(kāi)挖，涉及到工效的情況，可考慮爆破處理；其余管節(jié)基坑底處于淤泥層，在基坑開(kāi)挖回填過(guò)程中，需嚴(yán)格控制標(biāo)高，處理好基底回填材料和標(biāo)高，以防止基底沉降、滲漏水現(xiàn)象，詳細(xì)地質(zhì)斷面見(jiàn)圖4。

2.10 芳村端圍堰及護(hù)岸地質(zhì)情況

芳村端岸上暗埋段圍護(hù)結(jié)構(gòu)插入強(qiáng)風(fēng)化帶，主體結(jié)構(gòu)部分位于強(qiáng)風(fēng)化；敞口段圍護(hù)結(jié)構(gòu)插入強(qiáng)風(fēng)化帶，主體結(jié)構(gòu)位于淤泥層及填土層；整體地質(zhì)情況較差，圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中應(yīng)關(guān)注相關(guān)地質(zhì)情況變化。

2.11 芳村端岸上段地質(zhì)情況

芳村端圍堰及護(hù)岸圍護(hù)結(jié)構(gòu)主要插入強(qiáng)、中風(fēng)化帶；主體結(jié)構(gòu)部分位于淤泥層，在E6節(jié)沉管部位與圍堰內(nèi)結(jié)構(gòu)相接和結(jié)構(gòu)施工中應(yīng)注意基底的開(kāi)挖清理、回填工作的標(biāo)高控制，詳細(xì)地質(zhì)情況見(jiàn)圖5。

2.12 道路段地質(zhì)情況

該區(qū)域與總體地質(zhì)情況相同，部分區(qū)域需進(jìn)行軟基處理，其余地質(zhì)情況不做累述。

3 水文地質(zhì)

3.1 地表水

廣州市中心城區(qū)境內(nèi)河流屬珠江三角洲水系，河網(wǎng)密布，如意坊隧道工程地處珠江流域，地表水發(fā)育，隧道沉管段直接穿越珠江廣州河道，隧道處水面寬約650m，水深4.5～6.5m，河床標(biāo)高-1.20～-4.20m。河道斷面呈“U”字形，屬老年期河流。

珠江廣州河道受潮汐影響顯著，潮汐性質(zhì)與珠江口基本一致，潮汐為不規(guī)則半日型，年平均漲潮、落潮潮差均在2.0m以下，潮差年際變化不大，年內(nèi)變化則較大。

河道徑流由降雨形成，徑流年際變化不均，最大、最小年徑流量的比值可達(dá)4～5，徑流年內(nèi)分配不均，汛期（4～9月）徑流量占年總量的80～85%，最大徑流量多出現(xiàn)在5、6月份，12月～翌年1月徑流量最水，僅占年徑流量的6～8%。

近年來(lái)，除白沙河個(gè)別斷面受2009年開(kāi)始的白坭河航道整治工程影響下切明顯，如意坊隧道附近河段整體處于輕微淤積狀態(tài)，未來(lái)演變趨勢(shì)主要受河床自然沖淤的影響。目前河段河床演變呈淤積狀態(tài)，河床變化較為平緩。

3.2 地下水

項(xiàng)目地下水類型主要有上層滯水、孔隙潛水、承壓水及基巖孔隙裂隙承壓水和巖溶承壓水。區(qū)域內(nèi)地下水混合穩(wěn)定水位埋深一般為0.7～3.4m，地面標(biāo)高一般為6.5～8.5m，地下水位的變化幅度一般為1.0～2.0m。

上層滯水：賦存于人工填土層。人工填土層結(jié)構(gòu)疏松，含上層滯水。但含水量不大，其動(dòng)態(tài)受季節(jié)性控制。主要接受大氣降水和河涌水補(bǔ)給。

孔隙潛水、承壓水：賦存于第四系全新統(tǒng)海陸交互相沉積層砂層和上更新統(tǒng)沖積層砂層中。場(chǎng)區(qū)內(nèi)砂層較發(fā)育，厚度較大，透水性良好，含豐富的孔隙水。孔隙水主要為承壓水，部分地段含水砂層直接位于填土層之下則為潛水。地下水主要接受大氣降水的滲入補(bǔ)給和周邊水系側(cè)向補(bǔ)給，由于場(chǎng)區(qū)河涌發(fā)育，地下水與河水具有水力聯(lián)系，補(bǔ)給來(lái)源充足。

基巖孔隙裂隙承壓水：基巖強(qiáng)、中風(fēng)化巖石裂隙發(fā)育，含地下水，具承壓性。主要靠上部孔隙水的直接補(bǔ)給或越流補(bǔ)給，補(bǔ)給來(lái)源充足。

巖溶承壓水：賦存于場(chǎng)區(qū)石灰?guī)r裂隙或溶洞中，具較高承壓性，水量較大，主要接受上部砂層的越流補(bǔ)給和上游地下水的側(cè)向補(bǔ)給。

項(xiàng)目?jī)?nèi)地下水對(duì)砼結(jié)構(gòu)及砼結(jié)構(gòu)中鋼筋具有微腐蝕性。

4 氣候、氣象特征

工程位于南亞熱帶季風(fēng)海洋氣候區(qū)，全年降水豐沛，雨季明顯，日照充足，夏季炎熱，冬季一般較溫暖。在季風(fēng)環(huán)流控制下，冬半年（9月～翌年3月）受大陸冷高壓影響，氣候干燥，降水較少，多偏北風(fēng)，夏半年（4～8月）受海洋氣流影響，氣候炎熱，降水量大，多偏南風(fēng)。年平均氣溫21.9℃，極端高溫可達(dá)38.7℃，極端最低氣溫0.0℃。年平均降雨量1696.5mm，歷年最大降雨量2864.7mm，最大月平均降水量288.7mm，日最大降水量385mm。年平均風(fēng)速1.9m/s，極大風(fēng)速35.4m/s。年平均影響廣州的熱帶氣旋3.2個(gè)。年均氣壓1012.3kPa。年均相對(duì)濕度77%。

5 項(xiàng)目穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，項(xiàng)目位于荔灣單斜南翼，項(xiàng)目的穩(wěn)定性主要受區(qū)域性廣從斷裂和廣三斷裂控制。廣從斷裂在場(chǎng)區(qū)東側(cè)約260～440m 處經(jīng)過(guò)，與擬建工程近平行展布，并在芳村立交左轉(zhuǎn)匝道處正交通過(guò)；廣三斷裂于珠江水道處與擬建過(guò)江隧道呈正交通過(guò)，并在隧道東側(cè)附近（約 370.00m）與廣從斷裂相交匯合。廣從斷裂和廣三斷裂均為廣州市主要活動(dòng)斷裂，廣三斷裂直接與擬建隧道正交，且兩斷裂在擬建隧道的東側(cè)附近相交匯合，兩斷裂對(duì)擬建工程的穩(wěn)定性有直接的影響。根據(jù)該項(xiàng)目地震安評(píng)報(bào)告，項(xiàng)目的廣州—三水?dāng)嗔训臄嗔鸦顒?dòng)時(shí)代在早、中更新世，晚更新世以來(lái)無(wú)明顯的活動(dòng)，屬于早第四紀(jì)斷層，可忽略該斷裂錯(cuò)動(dòng)對(duì)地面工程的影響。