復雜地質條件下生態庫工程建設與評價

鐘育霞

(深圳市龍崗區水務局，廣東 深圳 518100)

1 區域地質工程概況

寶安區轄區范圍內劃定有鐵崗水庫-石巖水庫、長流陂水庫和羅田水庫飲用水水源保護區。經過方案論證比選，在多次專家評審后，形成分區處理方案：即石巖(東片區)、鐵崗(九圍片區)以及鐵崗(應人石片區)利用對應水庫庫尾設置相應的工程措施，將建成區與水庫水源區進行隔離，設計標準為50a一遇。石巖(麻布片區)、鐵崗(料坑片區)以及鐵崗(黃麻布片區)則進行調蓄后就地處理排放或調蓄轉輸，截流標準為30mm。

在向寶安區環境保護和水務局匯報后，鑒于水庫水質保障的迫切需求，加之區政府的高度重視，為了加快推進3處河口生態庫的設計、建設進度，將對12個子項分批次、分階段進行可行性研究、初步設計。經會議決定，將項目劃分為3個批次，對九圍河口生態庫工程開展施工圖設計階段工程地質勘察工作[1- 15]。

2 危險性地質區域劃分與工程建設評價

2.1 基坑工程

(1)基坑坑壁滑塌與涌水。本場地內各豎井、管道、箱涵溝槽等明挖的構筑物均存在基坑，開挖深度除部分淺埋管道外均超過3m，坑壁土層以穩定性的土層為主，易發生塌方、滑坡等重大安全隱患，施工時應嚴格按照設計方案支護或放坡，避免安全事故發生。基坑開挖時將形成基坑涌水、滲透破壞，需進行截水或井點降水或明排，減少地下水對基坑施工的影響。降排水措施將導致周邊地下水位下降，會引起周邊環境(地下管線、市政設施、建(構)筑物)破壞(沉降、開裂、變形等)，應做好相應防護措施，并在施工期間加強監測，避免對周邊環境的影響。

(2)地下水與地表水抗浮穩定。本場地內基坑底部多位于地下水位以下，場地存在地下水的抗浮穩定問題，施工時期需嚴格按照設計方案截排地下水，保證施工期安全，并采取抗浮錨桿(樁)、結構、導排地下(地表)水等措施進行運營期的抗浮設防。

(3)地表水截排與沉降。應在基坑周邊做好截排地表水措施，避免地下水滲入基坑側壁，導致土體抗力降低，水壓力增高，威脅基坑穩定。管道位于人工填土、軟土和多種性狀不同的地層上的基礎存在沉降及差異沉降問題，應進行地基處理。

2.2 土方與地下暗挖工程

本工程的基坑(槽)開挖深度基本上均超過3m，存在土方開挖安全滑塌的安全隱患，應根據不同地層特征，嚴格按照設計方案或經審批的施工組織方案進行土石方的開挖，堅持分段、分層開挖，按設計或規范規定的合理放坡坡度開挖。運土重車行走路線要專門設計，路基邊坡要穩定，不要對基坑支護結構造成超設計荷載。本工程包括2條隧洞工程，少量頂管工程。隧洞施工主要為盾構工法，局部段采用礦山法施工，管道局部采用頂管，應人石河口生態庫截流溝采用頂管施工，暗挖、頂管施工存在的地質風險有塌方、流沙、流土、涌水、突泥、巖爆飛石、爆破、粉塵傷害、不良氣體(如氡氣等)、放射性等危害，需要做好相應的專項防護措施。

3 生態庫地質條件評價

3.1 地形地貌

九圍河口生態庫位于九圍河入鐵崗水庫河口處，距離洲石公路南側約1700m，如圖1所示。庫區地貌類型為低丘陵臺地地貌，微地貌為開闊式沖溝地貌，庫岸均為殘坡積后形成的緩丘。兩岸坡度較緩(坡度15°～20°)，左岸地面丘頂高程31～40m，為原聚豪高爾夫球場，右岸地面丘頂高程31～70m，植被良好。生態庫庫底高程16.5～24.0m。

圖1 九圍河口生態庫場

3.2 地層巖性與構造

九圍生態庫場地地層自上而下分別為：第四系人工填土(Q4ml)：主要分布于沖溝上游右岸庫尾港中旅高爾夫球場等區域，該層層厚0.4～5.0m，平均層厚2.26m，層底高程-2.99～36.64m。第四系沖洪積層(Q4al+pl)：以淤泥質中粗砂、礫砂等為主。其中：②-1淤泥：分布于庫區表層，零星分布，呈灰黑色，流塑狀，略有腥味，巖芯成形差，性狀極差，為新近沉積的堆積物，含少量砂粒和生活垃圾。見于2JSZK63、2JSZK85、2JSZK86、2JSZK90、2JSZK97等庫區鉆孔。該層層厚0.8～6.0m，平均層厚3.0m，層底高程15.17～21.00m。②-2粉質黏土(礫質、砂質)：分布于沖溝溝底，廣泛連續分布，為砂質黏土和礫質黏土。②-3中粗砂：分布于沖溝底部，零星分布，一般呈灰、灰黑色，流塑-軟塑狀，底部夾砂，見于2JSZK44、2JSZK83、2JSZK90、2JSZK92等鉆孔，該層層厚1.5～2.8m，平均層厚1.97m，層底高程11.90～24.94m。

區域地質構造亦以斷裂構造為主，可歸并為黃京坑斷裂帶和楊柳崗斷裂束，由楊柳崗斷裂、尖崗斷裂、黃旗崗斷裂組成，總體呈北西310°方向舒波狀延伸，傾向北東，傾角45°～80°，可見長約15km，寬約2km，單條斷裂長45～10km，寬1～15m，最寬達50m，展布方向呈尖滅側現排列。區域斷裂構造基本平行于庫區，距離庫區約2km，庫區地質測繪和鉆孔內未見斷裂等構造痕跡。

3.3 水文地質

地下水主要為第四系孔隙水和基巖裂隙水。基巖裂隙水主要賦存于下部強風化巖(塊狀)-弱風化花崗巖風化裂隙和部分張開的斷裂構造裂隙內，接受上覆孔隙潛水越流補給和地下側向徑流補給，陸地區域突出地面的裸露巖體直接接受降雨補給。根據壩址區勘探鉆孔水位施工期間觀測成果，壩址區兩岸地下水位高于庫水位，水位變化幅度小，在0.5～1m范圍內，主要受降雨影響，總體上地下水位較穩定。

4 綜合評價

4.1 庫區工程地質條件評價

(1)水庫與構造滲漏問題。水庫周邊均為中低山區或丘陵區，山體雄厚，組成寬闊的山體地層為微弱透水的殘積土地層和花崗巖風化巖層，滲徑240～400m，滲透系數小，為相對不透水層，無低埡口，因此庫區不會發生有規模的永久性滲漏問題。庫內未發現有大規模斷層，組成寬闊的山體地層為微弱透水的殘積土地層和厚層全風化花崗巖等土層，因此水庫蓄水后不會產生構造滲漏。

(2)繞壩滲漏問題。壩址區兩側山體為殘丘，左岸壩肩地面高程29～38.5m，壩肩下游存在1條低沖溝，沖溝高程25～27m，壩肩寬度約80m，地層為微弱透水的殘積土地層和花崗巖風化巖層，地下水位高程為26.5～28.0m，略低于庫水位，存在繞壩滲漏風險。右岸壩肩地面高程29～49m，壩肩下游存在1條低沖溝，沖溝高程16.5～20.0m，壩肩寬度約200～250m，地層為微弱透水的殘積土地層和花崗巖風化巖層。

(3)庫岸穩定。水庫運行近50a來基本是穩定的。本次勘察亦未見有較大的松散堆積體。庫岸地形平緩，植被良好，具有天然穩定邊坡，無不良地質現象發育，因此庫岸穩定性較好，施工期和運行期一般不會產生失穩。

(4)浸沒及淹沒。根據設計資料，生態庫控制最高水位為28m。生態庫建成后，會淹沒庫區周邊低洼的水塘。此外，庫區左岸(港中旅聚豪高爾夫球場)地面高程約25.0～70.0m，在最高運行水位時，會將球場低洼處淹沒。庫區無重要建筑物，山體表層構成以殘坡積黏性土和全風化巖為主，屬弱-微透水性，為相對隔水層，因此潛水浸潤線抬高后影響不大。

(5)水庫淤積。庫內沒有大的河流通過，基巖為致密的花崗巖，松散層相對較薄，地形平緩，植被茂盛，在天然條件下固體徑流量并不大，水庫淤積問題不大，在運行期間進行定期清淤。

4.2 堤壩址區工程地質條件評價

九圍河口生態堤壩址位于九圍河入鐵崗水庫河口東南側約1800m位置處，沿河道垂直布置在鐵崗水庫庫尾處，如圖2所示。堤壩壩型采用混凝土防滲墻防滲土石堤，左岸布置有連通閘，右岸布置有排出隧洞，壩頂采用C30混凝土路面，路面寬8.0m，厚0.02m，按2%向下游放坡。碎石墊層下設0.3m中粗砂墊層，干砌石護坡由堤頂護至馬道頂。馬道以下設置拋石區，拋石區頂寬2.82m，邊坡1：3.0。壩址區地形呈“U”型，較開闊，兩岸坡度為15°～25°，局部為30°，溝底高程16.5～20m，最大壩高約12.5m。壩址區主要地層包括②沖洪積層和③殘坡積層，其中沖洪積層位于沖溝底部。

圖2 九圍生態庫堤壩照片(從上游向下游拍攝)

(1)壩基開挖及地基處理。壩址區溝底表層為粉質黏土層，呈可塑-硬塑狀，天然地基承載力約120kPa，可滿足土石壩地基持力層要求，表層1.0m范圍內地層由于含水量較大，呈軟可塑狀，建議挖出換填；該層呈中等壓縮性，局部呈高壓縮性，壩體填筑會產生一定的沉降變形，應預留一定的沉降量。局部存在淤泥質土，呈流塑-軟塑狀，需挖除換填。

(2)壩基滲漏。粉質黏土層下伏較厚層的礫砂層，層厚2.5～3.3m，該層滲透系數較大，建議設計通過滲流穩定和滲漏量計算，選擇適宜的防滲方案，可采用混凝土連續墻截水。壩基基槽開挖深度約2～3m，側壁地層為粉質黏土層，呈可塑-硬塑狀，可采用放坡形式開挖。壩肩邊坡穩定性：壩址兩岸邊坡坡度較緩，地層以殘積土礫質黏性土層為主，其C、φ值較大，不良地質現象不發育，因此壩基穩定性好；由于邊坡地層為殘坡積礫質黏性土，滲透系數小，為相對不透水層，因此不易發生繞壩滲漏問題。

4.3 濕地工程與景觀地質條件評價

擬建濕地擬對周圍岸坡進行簡單重塑，濕地內部保持現狀，并在下游設置3道均質土景觀生態堤，堤頂寬度2.0m，堤基寬度約4.4m。由于僅對現有岸坡進行輕微地形重塑，不涉及深部地層開挖，濕地內淺表地層均為弱-透水層，兩岸殘丘均較寬厚，殘丘區域地下水位高程約為26.5m，高于擬建濕地進水水位22.8m以及出水水位22.7m，再加之場區未揭露斷裂構造，因此擬建濕地不會發生滲漏問題。根據現場地質鉆探及測繪，岸坡較為穩定，擬建濕地僅對岸坡進行輕微重塑，不會對岸坡整體穩定性產生重大影響。由于生態堤區域地下水位均較淺，九圍河常年流水，建議在基槽開挖時做好排水、導流措施。

設計擬在九圍生態庫排出隧洞左側新建一座車行橋梁，橋梁寬度約6.6m，長度約39m。擬采用樁基礎，樁徑約1.5m，樁長約18m。

②-2礫質黏土，厚度2.0～5.3m，可塑狀，利于預制打入及鉆(沖)孔樁施工；②-6礫砂，厚度1.0m，稍密狀，利于預制樁打入，但黏粒含量少，采用鉆(沖)孔成樁時，易擾動發生塌孔；③殘(坡)積土、④-1全風化花崗巖、④-2-1強風化花崗巖上段均利于預制樁打入及鉆(沖)孔樁施工，但花崗巖存在風化不均勻現象，局部可能分布有弱-微風化花崗巖風化球，對預制樁施工造成阻礙。

4.4 管理房、配電房工程地質條件評價

設計擬在生態庫堤壩左岸興建管理房及配電房，現狀為高爾夫球場草地，地形稍有起伏，地面高程約為28.0～33m。均擬采用條形基礎，開挖深度為2.0～3.0m，管理房尺寸約為20m×40m，配電房尺寸為24m×5m。

根據設計圖及地質剖面JSP29～JSP36，管理房及配電房基礎持力層主要為③殘(坡)積土層，厚度為9.8～16.8m，可塑-硬塑狀，為良好基礎持力層；局部為①-1素填土層，實加固檢測合格后可作為基礎持力層。由于基礎持力層工程性狀存在差異，建議做好預防不均勻沉降措施。設計擬采用鋼板樁支護開挖，①-1素填土，松散狀，主要有礫質黏性土回填，有利于鋼板樁打入；③殘(坡)積土，可塑-硬塑狀，有利于鋼板樁打入。根據剖面JSP29～JSP36，場區地下水位埋深多為5.0～8.0m，基坑側壁地層均為弱透水層，周圍無地表水補給，因此基坑開挖基本不涉及地下水問題。

5 結束語

生態庫的建設有利于當地人們水資源的便利使用，也為當地農田灌溉提供了保障，加強了防洪蓄水，改善了當地農民的生活條件。但是在生態庫建設過程中面臨許多復雜地質條件的阻礙，這既不利于環境保護，也不利于長久穩定使用。生態庫基礎整治、邊坡處理難度較大，要做好除險加固工作。需要根據不同生態庫的具體情況，加強施工質量控制。其間要先明確主要問題，再采取有針對性的解決措施，只有不斷摸索和總結經驗，才能有效提升生態庫的施工質量，同時降低生態庫工程建設帶來的不利影響。