第19卷 第1期
2008年3月中国地质灾害与防治学报
T he Chinese Journal of Geological Hazard and Control Vol.19 No.1M ar.2008
广州地铁地质灾害危险性预测评估
欧树召1
，郑健生1东部华侨城为什么荒凉了
，陈立根
2
(11广东省工程勘察院，广东广州 510510;21广东有地质勘查研究院，广东广州 510080)
摘要：论文以广州地铁二、八号线为例，根据5广东省地质灾害危险性评估实施细则(试行)6[1]，结合拟建地铁所处地质环境背景、铁路工程技术标准、施工方式及工程结构要求，预测工程项目在建设中及建设后，可能引发或加剧的地质灾害类型主要有隧道围岩失稳、岩溶地面塌陷、基坑突水、地面沉陷和基 坑边坡失稳等；工程建设可能遭受的地质灾害有断裂活动破坏、桥梁地基失稳及地震砂土液化。预测分析选取的评价要素主要为工程地质条件、水文地质条件、构造地质条件、地形地貌条件、气候条件及工程施工条件等。关键词：广州地铁；地质灾害；危险性；预测评估文章编号:1003-8035(2008)01-0050-04 中图分类号:P64215
文献标识码:A
1 概况
111 工程概况
二号线首期工程琶洲-三元里段于2003年6月28日建成通车。二、八号线拆解工程
[2]
系指在现有
二号线首期工程基础上将其拆解并向两端延伸而成，其南北两段延伸线分别为江南西-广州新客站全长
约141389km，三元里-嘉禾全长约91495km；八号线基本上呈东西走向，其西延部分为晓港-凤凰新村全长约31322km(图1)。
收稿日期:2006-12-12；修回日期:2007-05-05
作者简介：欧树召(1981))，男，助理工程师，研究方向：水工
环地质及地质灾害防治研究。
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图1 评估线路示意图Fig.1 Sketch of the study lines
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1-坡残积层;2-下白垩统白鹤洞组;3-上白垩统三水组;4-上三叠统小坪组;5-下石炭统测水组;6-震旦系;7-燕山三期花岗岩;8-评估线路;9-地层界线;10-河流;11-断层(F1-广三断裂;F2-广从断裂;F3-三元里温泉断裂;F4-瘦狗岭断裂;F5-北亭断裂)
二号线北延段拟采用高架线路。其余地段采用地面线及地下明挖隧道；二号线南延段采用地下线，线路穿越了500m 宽的珠江航道及300m 宽的大石水道。各车站均有条件采用明挖法施工；八号线车站采用明挖法施工。区间采用矿山法施工。
112 地质概况
评估区地层为新元古界震旦系、古生界中-上石
炭统壶天、下统二叠、中生界三叠系、白垩系及新生界第四系。壶天灰岩分布于二号线北延段；第四系厚度以二号线南延段较厚，一般12~16m，最厚达28115m，岩性为淤泥、淤泥质砂及粉质亚粘土等[3]。
2地质灾害危险性预测
211工程建设引起或加剧地质灾害危险性预测21111隧道围岩失稳
该工程除二号线北延段采用高架路外，其余路段均采用地下隧道，隧道总长191301km，所经地段为三角洲海冲积平原，第四系厚一般12~16m，围岩岩性主要为强-微风化砂岩、粉砂岩。预测隧道施工过程中可能出现的地质灾害主要为洞身围岩顶板塌落、掉块及隧道进出口开挖边坡失稳。工程区内有三元里、广三断裂通过，其经过地段，岩层破碎，围岩失稳危险性较大。隧道洞口顶板标高-6128~-8195m。珠江水系水面标高一般略高于水准面。根据野外调查与钻探资料，洞口段围岩多为强风化-弱风化砂岩、粉砂岩，风化节理裂隙较发育，且延续性较好。车站、竖井在开挖施工过程中，易沿裂面产生应力集中(尤其是产状较平缓的裂隙)，导致顶板坍塌、掉块，故成洞条件较差。可能破坏洞型或使衬砌产生大的塑形变形，影响施工质量及进度。预测危险性中等。
21112隐伏岩溶地面塌陷
北延段三元里-加禾路段分布有中-上石炭统壶天(C2+3)ht灰岩，岩溶十分发育，且以浅层岩溶发育为主，与第四系砂层联通性好。是路段的主要灾种之一。石灰岩溶洞顶标高-30140~-3174m，埋深度19134~44140m，洞高0140~15110m，南段无充填物，全漏水；北段有充填物。拟建线路在该段拟采用高架桥。因此，附加压力对岩溶顶板影响较大。灰岩的上覆土层中中粗砂及砾砂渗透性较好，与下伏岩溶水联通较好，加速地下水的渗入作用。同时受断裂影响，岩性节理裂隙发育，岩芯破碎，从而
加剧了岩溶的发育，易导致岩溶地面塌陷。岩溶水钻孔单井涌水量1000m3P d，溶洞顶板薄，地下水交替活动强烈，本身自然条件就可能产生塌陷。在桩基荷载及列车行驶动荷载的作用下，局部可能诱发或加剧岩溶地面塌陷。预测地质灾害发生后造成的危害性大、危险性大。21113基坑突水及隧道涌水
评估路段地下水类型主要为松散岩类孔隙水及基岩裂隙水，水位埋深一般较浅。根据水文地质条件对隧道涌水量进行预估。最后针对可能导致地表水体漏水等地质环境问题进行初步评价。
2111311涌水量计算
隧道经过地段地下水类型主要为基岩裂隙水，局部为孔隙水。由于风化裂隙及构造裂隙不发育，其赋存及运移条件较差(渗透系数K=0120~0139)，透水性较弱，钻孔涌水量50~80m3P d，水量较贫乏。地下水补给来源主要为大气降水及地表水体(珠江水系等)入渗补给。地铁隧道属特长浅埋隧道。坑道顶有不稳定的相对隔水层。计算时假设隧道为平均埋深为12m的矩形集水廊道。花岗岩体裂隙发育不均匀，对渗透系数取加权平均值后，可近似认为含水层均质各向同性。依上述假设条件，隧道涌水量预测采用潜水公式[4]:
Q=
Lk(2H-S)S
R
+
1.366(2H-S)S
lg R-lg
B
2
式中:Q)))基坑涌水量(m3P d);
k)))渗透系数(m P d);
S)))设计水位降深(m)，取为静止水位标高至坑底的距离;
H)))静止水位至含水层底板的距离(m);
L)))条形基坑长度(m);
B)))条形基坑宽度(m);
R)))影响半径(m)。按R=2S Hk计算。
隧道涌水量涉及含水层包括粉质粘土、薄层透镜体中砂及强风化花岗岩。计算时假设坑道底板标高为010m，采用含水层底板标高为-210m，式中各参数取值为:L=1330m,B=514m,R=8319m,k=012m P d,S=20m,H=22m；代入各参数计算得Q= 227312m3P d。
确山县人民政府网2111312涌水流泥危险性评价
计算得出的基坑涌水量较大。断裂带多处与隧道相交。不排除断裂带导水对隧道挖通后产生大量涌水的可能。在穿过珠江段，局部隧道通过第四系松散饱和砂层，产生突水的可能性大。在地下水涌水过程中，常将粉细砂层、粉土层等带出，造成流沙、流泥。长时间作用，使地下土层被掏空，产生地面塌陷，危及上部建筑物的安全。地下水对工程施工形成威胁。预测基坑突水的危害性中等、危险性中等。因此，在隧道穿过珠江段、断裂与隧道相交段，预测隧道突水危害性大、危险性大。其它隧道与基坑地段危害性中
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第1期欧树召，等：广州地铁地质灾害危险性预测评估
等、危险性中等。
21114疏干排水引发地面沉陷
二号线南浦-南洲段隧道顶板无明显隔水层，长范围内坑道疏干排水可能引起区内地下水渗流场及迳流场的改变，导致地下水位下降等环境地质问题。基坑疏干排水必将引起基坑周边地下水位下降等工程地质问题，地下水水位以基坑为中心呈漏斗状向四周扩散。根据太沙基理论可知，地下水位以下的地基承载力由孔隙水压力与土粒的支撑力组成，水位降低后，孔隙水压力大幅度消减，地基可能因承载力不足而产生不均匀沉降。基坑开挖支护不当时易引起流泥、流砂，措施不当或不及时可诱发地面塌陷和区域地面不均匀沉降。由于评估线路横穿广州市市区，沿线建筑物密集，灾害发生造成的危害较大。但评估区(属珠江三角洲地区)多采用桩基础，地下水水位降低对其影响较小，预测地质灾害危害小、危险性小。21115基坑边坡软土失稳
拟建地铁沿线车站基坑较多。在基坑开挖施工过程中，必然涉及基坑边坡问题。基坑开挖深度范围内一般为软土、残积土等，少数挖到基岩。开挖深度一般大于10m，有必要对土的允许自立高度进行验算。下面根据粘性土侧壁公式[5]进行验算:
z0=2c C tan(45b+U 2 )
式中:z0)))允许自立高度(m);
c)))侧壁土体内聚力(kPa);
C)))侧壁土体天然重度(kN P m3);
U)))侧壁土体内摩擦角(b)。
计算时假设侧壁粘性土内聚力c为1810kPa，内摩擦角U为19b，土体的天然重度取1810kN P m3，则计算得允许自立高度z0为218m。
基坑开挖时应根据岩土分层及地下构筑物情况进行专门的基坑支护设计，并经专家评审。可采用连续墙(排桩)内支撑或锚杆。在土体侧壁自立高度允许范围内分级开挖，故其失稳的可能性小。但由于开挖基坑较深，且其失稳后造成的后果严重，综合评估其危害性中等，危险性中等。
212工程建设可能遭受地质灾害危险性预测21211断裂活动的影响
对评估区有影响的断裂为广三断裂及三元里温泉断裂，其中广三断裂对线路影响较大。活动断裂对线路的破坏主要表现在震源集中，地震频繁；断裂两盘位移活动频繁，造成差异沉降、错动；断裂带附近岩性复杂，软硬夹层发育。活动断裂带附近或其交汇处是地震震中的主要部位，地震频繁，但震级小。广从断裂与瘦狗岭断裂交汇处历史上发生过4175级破坏性地震2次,3~415级地震多次。1982~1983年该地又发生016~2级地震5次。广从断裂与NW向的沙湾断裂交汇处(沙附近)1976年曾发
生313级地震。广东省地震区划图将评估区划分为地震基本烈度×度区。据5建筑抗震设计规范6[6]，重要抗震建筑物如隧道等，应按×度进行抗震设防。
推测广三断裂从二号线南延段YAK12+200处通过。据5广州地区第四纪地质6[7]，广三断裂的挽近活动表现在它控制了珠江的部分河段及雅瑶水道的流向，断裂两盘地貌形态差异较大，第四纪沉积物厚度不同。另外，汞气测量显示断裂的活动性。在大沥一带，广三断裂SN两侧200多米和500多米处的EW 向次级断裂汞气异常值达11012mg P L，高于异常下限值517倍。对广三断裂北侧影响带的宁溪村NW向劈理化花斑状泥岩进行热释光年代侧定，为距今56 ?313万a，说明在中更新世期间有过活动。与广从断裂交汇处也常有地震发生。因此，断裂活动将对拟建线路造成的损失大，后果严重，危害性中等-大，危险性中等-大。
21212桥梁地基失稳
二号线北延段多为高架路段，拟采用桩基。该段评估范围为隐伏灰岩地段，岩溶发育。影响桥梁地基失稳的因素主要有:
2121211填土产生侧压力对桥基的影响
桥台软土层较厚，软土对结束端(桩墩)可产生一定的侧压力，使桩墩产生偏移。桩端承台至地面软土层厚一般为15m，一般以微风化岩作为桩基础持力层，因此对桩基或桥墩危害性较小。
2121212软土产生负摩擦力对桥基下沉的影响沿线第四系沉积厚度较大，软土及含水砂层发育。由于软土淤泥的流动性，易触变、蠕动、造成灌注桩的断桩可能性。沿线软土层分布较广，其产生的负摩擦力作用可加速桩基下沉。
2121213隐伏岩溶塌陷对桥基失稳的影响
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附加压力对岩溶顶板影响较大。灰岩上覆土层中中粗砂及砾砂渗透性较好，与下伏岩溶起联通作用，加速地下水的渗入。如溶洞顶板厚度小，裂隙发育，且上覆第四系土层为砾砂，地表水与地下水联通
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中国地质灾害与防治学报
ZHONGGUO DIZHIZAIHAI YU FANGZHI XUEBAO2008年
性好，溶洞无充填物。受断裂影响，上下盘岩性节理裂隙发育，岩芯破碎，受广从活动性断裂影响，溶洞极其发育，溶洞顶板薄，地下水交替活动强烈，其自然条件就有可能产生塌陷。在桩基荷载及列车行驶动荷载作用下，可能加剧岩溶的发育。因此，易导致桥梁地基失稳。其后果使结构受力不均，高架桥桥身倾斜、桥面开裂甚至桥梁倒塌。预测地质灾害危害性中-大，危险性大。
21213震后砂土液化
线路所经地区地震基本烈度为×度。按5地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范6[3]、5公路工程抗震设计规范6[8]规定，评估区应对20m以内的砂土层进行可液化判别，具体过程如下:
2121311首先进行初判，对粘粒<01005mm大于10%的砂土层进行排除;
2121312初判属可液化砂土的层位。通过标贯试验计算，计算公式如下:
N<N cr
N cr=N0[0.9+0.1(d s-d w)]3
Q c(d s[15m)
N cr=N0(2.4-0.1d s)3
Q c(15[d s[20m)
式中:N)))饱和土标贯击数实测值(击);
N cr)))液化判别标贯击数临界值(击);
N0)))液化判别标贯击数基准值，取N0=8;
d s)))标贯试验深度(m);
d w)))地下水位深度(m)，取各钻孔静止水位
埋深;
Q c)))粘粒含量百分率，小于3或为砂土时，均取3。
评估线路多数砂土不存在液化问题。部分呈松散状的粉细砂存在液化问题，液化等级轻微-中等。综合评估二号线南延段南浦-洛溪段危害性中等，危险性中等；其余段危害性小，危险性小。
3结论
根据岩土体特征、工程地质条件、水文地质条件、构造地质条件、地形地貌条件、气候条件及人类工程活动条件等评价要素进行综合评价。危险性大的为桥梁地基失稳及岩溶地面塌陷；危险性中等-大为断裂活动破坏；危险性中等为隧道围岩失稳、基坑突水、基坑边坡失稳及砂土液化；危险性小为地面沉陷。
参考文献:
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实施细则(试行)[S].
[2]广州市地下铁道设计研究院，铁道部第四勘察设计院1
广州市轨道交通二、八号线拆解工程可行性研究报告
[R].2005.
[3]广州市地下铁道设计研究院.广州市轨道交通二号线
广州新客站-官坑、上林镇-嘉禾工程可行性研究阶段
第二次岩土工程勘察报告[R].2004.
[4]GB50307-1999，地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范
[S].
[5]工程地质手册编写委员会.工程地质手册(第三版)[M].
北京：建筑工业出版社,1992.
[6]GB50011-2001，建筑抗震设计规范[S].
[7]李平日，郑健生，方国祥.广州地区第四纪地质[M].广
州：华南理工大学出版社,1989.
[8]JTJ004-89，公路工程抗震设计规范[S].
(下转第58页)
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第1期欧树召，等：广州地铁地质灾害危险性预测评估
Feasibility analysis of new building construction in the subsisdence
area by underground mining
SU Zhong -jie,GUO Wei,GUAN Yue -jie
(Liaoni ng Technical Universi ty,Fuxin 123000,China)
Abstract :This article analyses the deforming regulation of rock strata on the coal goaf,the basic characteristics and stability
of subsidence area and also analyses the translation depth of the building load,which is under the function of both the vertical load and the square section even vertical load.Thus we carry out the feasibility analysis whether translation the ne w building can be built or not through selecting the starting time,dertermining the travelling depth of the additional foundation stress and evaluting the effect of the additional strain of the foundation .At last we propose the analyzing method of translation range of the the additional of foudation stress and give the theoritical according to construc ting new buildings.And also we carry out the feasibility analysis on a prac tical project,prove the feasibility and get a significant conclution.Key words :subsidence area;new building;ground surface residual deformation;foundation subsidiary stress;feasibility analysis (上接第53页)
Assessment of geological hazards along Guangzhou Subway
OU Shu -zhao 1
,Z HE NG Jian -sheng 1
,CHEN L-i gen
2
(11Guangdong Engineering Investigation Ins titute,Guangzhou 510510,China;21Guangdong Nonnferrous Metals Geological Survey Institu te,Guangzhou 510080,China)
Abstract :The No.2&No.8lines of Guangzhou subway are taken as the example of this passage.Comparison and analysis are made every geological calamity of the area to be assessed in conjunc tion with the geological background at the site where the subway is to be constructed,technique standard of subway construction,construction method and requirement of construc tion struc ture.Then it .s predicted that there would be five sorts of geological calamities to be caused or intensified
in the process or in the wake of the construction project as follo ws;instability of the wall rock of the tunnel;collapse of the karst grade;water inrush of pit;cave in of the ground;and instability of slopeof pit.The geological calamities that the project may suffer are three as follows:the destruction of rupture ac tivity;and the instability of bridge foundation and liquation of earthquake sandy soil.The main assessment factors chosen for the forecast and analysis are:the geological condition of the project,the condition of geology and hydrology;the condition of structural geology;the condition of top
ography and landform;and the condition of climate and the condition of project construction.Key words :Guangzhou subway;geological hazards;hazards assessment
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