公路建设地质灾害危险性评估的方法与内容.pdf

2007 第 16 卷 第 1- 2 期 甘 肃 地 质 GANSU GEOLOGY 2007 Vol. 16 No. 1- 2 文章编号 1004 -41162007 01 -0080 -0005 公路工程建设地质灾害危险性评估 的方法与内容 以诸永高速公路为例 黄晓辉, 陈秀清 甘肃有色工程勘察设计研究院, 甘肃 兰州 730000 摘 要地质灾害危险性评估已依法被作为地质灾害易发区工程建设可行性研究报告的组成部分。本文以诸 永高速公路为例, 介绍了公路工程建设场区地质灾害危险性评估工作中工程分类、 现状评估、 预测评估、 综合评估 的内容与方法。对地质环境条件复杂、 地质灾害发育、 工程类型繁多的公路工程地质灾害危险性评估具有借鉴作 用。 关键词公路工程; 地质灾害; 现状评估; 预测评估; 综合评估; 防治措施 中图分类号 X141 文献标识码 B 0 引言 2003 年 11 月 24 日, 中华人民共和国国务院第 394 号令公布的地质灾害防治条例规定 在地质 灾害易发区内进行工程建设应当在可行性研究阶段 进行地质灾害危险性评估, 并将评估结果作为可行 性研究报告的组成部分。自从条例实施以来, 在 地质灾害易发区进行工程建设时均要进行地质灾害 危险性评估工作, 但由于地质灾害危险性评估工作 是一项新的环境地质工作, 与建设工程紧密结合, 建 设项目类型、 规模不同, 采取的方法与手段各异, 特 别是预测评估, 不同类型或不同规模的建设工程其 方法与内容差别很大。根据我们近几年对数十项公 路工程建设场地地质灾害危险性评估报告的编写实 践, 以诸永高速公路工程为例, 向读者介绍公路工程 建设场地地质灾害危险性评估的内容和方法, 以提 高公路工程建设场地地质灾害危险性评估的水平。 1 工程概况 诸永高速公路位于浙江省诸暨市 永嘉县, 由 推荐方案、 比较线方案组成, 推荐方案线路总长 23515km, 比较线共 7 段, 总长 1321 km, 推荐线 和比较线总长3673km 图1 , 估算总投资148亿 图 1 拟建诸 永高速公路示意图 Fig1 Sketch map showing proposed Zhuji- Yongjia highway 收稿日期 2006 -11 - 02 作者简介 黄晓辉 1967 , 男, 工程师, 从事岩土工程和水文地质环境地质工作; E- mail hxh6776 163com。 元人民币, 工程总占地面积 1 125 10 4 m 2 。该线路 共有 7 类工程组成, 推荐线线路工程 路堤路段 193 段, 9098 km; 路堑路段 180 段, 3192 km; 半填半挖路段 68 段, 1248 km; 隧道路段, 77 座, 4685 km; 桥梁路段, 108 座, 5297 km; 互通、 枢纽路段, 45 座; 服务区 7 处, 075km 2 。 2 地质环境条件 工程场区属亚热带季风气候区, 温暖湿润, 降水 丰富。多年平均气温 15 18 , 年降水量 1 200 2 000mm, 年蒸发量 800 1 100mm, 相对湿度 80 , 全年无霜期 200 天。总的气候特点是, 降水 集中, 延续时间长, 梅雨、 暴雨、 台风是本区地质灾害 的主要诱因之一。 诸永高速公路所经区域河流分属钱塘江、 椒江 和瓯江水系。主要河流有浦阳江、 东阳江、 永安溪、 楠溪江等。 拟建公路起始于浙西中山区南东侧, 途经浙东 低山丘岭区、 浙中盆地区、 浙南中山区, 终于瓯江北 侧楠溪江冲积平原。线路跨越中低山、 丘陵、 断陷盆 地、 河谷坡地及河谷平原等地貌单元和会嵇山、 大盘 山、 括苍山等山脉。海拔多在 400 800m, 最高峰 1 382m。 绍兴 江山深大断裂由工程场区推荐线 K27- K28之间 NE- SW 向通过, 使评估区分属浙西北扬 子准地台东北部的东南边缘和浙东南华南加里东褶 皱系的 NE 端。以 NE 向绍兴 江山断裂带为界, 其 WE 为浙西北地层区 江南地层区 , ES 为浙东南 地层区 华南地层区 。 工程场区分布松散岩类孔隙水、 碎屑岩类孔隙 裂隙水、 基岩裂隙水和碳酸盐岩岩溶水 4 种类型的 地下水。 3 现状评估 31 评估级别和范围 工程建设区地质环境条件属复杂类型, 建设项 目属重要建设项目, 根据技术要求, 该工程建设区 地质灾害危险性评估属一级评估。根据线路工程的 特点、 地形地貌、 地质环境条件和建设用地外围可能 存在的地质灾害对本工程的影响, 评估范围一般以 公路轴线两侧各 500 600m 为评估区边界, 地质环 境复杂区段以公路轴线两侧外推 1 000m 为评估边 界, 工程两侧有重大地质灾害点, 评估范围扩大至地 质灾害源区。由此确定的评估面积 370 km 2 。评估 区地理坐标 东经 120 1302 1204646; 北纬 28 0316 2956 06 。 32 主要灾害类型 评估区现状地质灾害以崩塌、 滑坡为主, 共 71 处。其中新发现地质灾害点 35 处, 根据地质灾害区 划和航空遥感资料查证地质灾害点 36 处。其中崩 塌 36 处 占 5070 , 滑坡 31 处 占 4366 , 潜 在塌陷 采空区 2 处, 洞穴 1 处, 岩溶 1 处; 其中位 于设计线路上的 9 处, 500m 范围内 46 处, 500m 范 围以外 16 处。推荐线 57处, 比较线 14 处。 33 现状评估内容与方法及结果 地质灾害危险性由地质灾害的发育程度 稳定 性 和其危害程度进行评估 表 1 ; 地质灾害的发育 程度 稳定性 主要以工程地质比拟法和地质历史分 析法进行评估 滑坡和崩塌灾害的稳定性主要根据 表 2 进行定性分析 ; 地质灾害的危害程度根据其已 造成的死亡人数 或威胁人数 和直接经济损失 或 威胁资产 进行定量评价 表 3 。评价结果 36 处 崩塌, 现状稳定的 9 处, 基本稳定的 10 处, 不稳定的 17 处; 现状危害程度一般级的 27 处, 较大级的 8 处,重大级的 1 处; 根据稳定性中等的 4 处。 31 处滑坡, 现状稳定的 7 处, 基本稳定的 10 处, 不稳定 的 14 处; 现状危害程度一般级的 26 处, 较大级的 5 处; 根据稳定性和危害程度综合评估地质灾害危险 性小的 28 处, 中等的 3 处。 采空区 2 处, 不稳定, 危险性中等; 洞穴 1 处, 基本稳定, 危险性小; 岩溶 1 处, 不稳定, 危险性中等。 表 1 地质灾害危险性评估分级表 Table 1 Risk grade assessment of geological hazards 危险性分级地质灾害发育程度地质灾害危害程度 危险性大强发育 不稳定危害大 重、 特重 危险性中等中等发育 基本稳定危害中等 中 危险性小弱发育 稳定危害小 轻 81 第 1- 2 期 黄晓辉等 公路工程建设地质灾害危险性评估的方法与内容 表 2 滑坡 崩塌稳定性判别表 Table 2 Stability discrimination of land slide 滑坡要素不 稳 定基本稳定稳 定 滑坡前缘滑坡前缘临空, 坡度较陡且常处于地表 径流的冲刷之下, 有发展趋势并有季节 性泉水出露, 岩土潮湿、 饱水。 滑坡前缘临空,有间断季节性地表径流, 岩土体较湿, 斜坡坡度在 30 45 之间。 前缘斜坡较缓, 临空高差小, 无地表径流 和继续变形现象, 岩土体干燥。 滑 体滑坡体平均坡度 40 , 坡面上有多条新 发展的滑坡裂缝, 其上建筑物、 植被有新 的变形迹象。 滑坡体平均坡度在 30 40 , 坡面上局 部有小的裂缝,其上建筑物、 植被无新的 变形迹象。 滑坡体平均坡度 1 000 注 灾情分级 采用 死亡人数和 直接经济损失栏指标对已 发生的地质灾害进行灾度分级评价; 危害程度分级 采用 受威胁人数和 直接经济损失栏指 标对可能发生的地质灾害程度的预测分级。 4 预测评估 41 评估内容 根据公路建设过程中和建成后可能引发或加剧 地质灾害的可能性与危害程度和工程建设本身可能 遭受地质危害的可能性与危害程度进行评估。根据 公路工程的特征分为路堤、 路堑、 半填半挖、 隧道、 枢 纽与互通、 桥梁和服务区 7 个工程类型进行评估。 路堤工程主要考虑路基斜坡失稳和路堤边坡失稳问 题; 路堑工程主要考虑人工切坡引发的边坡失稳问 题; 半填半挖既考虑路堤侧可能引发路基斜坡的失 稳和路堤边坡失稳问题, 同时应考虑路堑侧开挖引 发的边坡失稳问题; 隧道工程主要考虑进出洞口开 挖洞脸可能引发的边坡失稳问题和洞身围岩的稳定 性问题; 枢纽与互通工程主要考虑开挖、 填筑后可能 引发的边坡稳定性、 路基稳定性及不均匀沉降等问 题; 桥梁工程主要考虑基础沉降变形和桥基与路基 连接部位的桥头不均匀沉降等问题; 服务区主要考 虑建筑地基稳定性和工程本身可能遭受地质灾害的 危险性。 42 评估方法 421 路堤路段评估要素及标准 根据路堤工程自身特点和所处地质环境特征, 选择填筑高度、 地形坡度、 岩体风化程度、 岩体结构 类型、 节理裂隙发育程度和液化土层及地下水发育 程度等要素 表 4 , 以定性分析为主, 定量分析为辅 的原则进行评估。建于斜坡上的路堤, 评价要素组 合主要取表 4 中 1 6 项和 9、 10 项组合; 建于平原 区的路堤, 评价要素取表 4 中 1 和 6 10 项组合。 斜坡上的路堤权重主要考虑路基填筑高度、 地形坡 度、 斜坡现状稳定性等要素; 平原路堤权重主要考虑 填筑高度、 地基土类型和液化土层厚度等要素。定 量评分的综合稳定性 危险性 指数见表 5。 根据上述评估原则和方法, 对全线 9098km 193 段, 占全线总长 3869 的路堤路段分段进行 了地质灾害危险性预测评估, 评估结果 地质灾害危 险性中等路段 稳定性较差 长度 943km 32 段, 占 路堤总长度的 1036 , 其余均为地质灾害危险性 小路段 稳定性好 。 422 路堑路段评估要素及标准 根据路堑工程自身特点和所处地质环境特征, 选择开挖深度、 地形坡度、 植被、 岩体风化程度、 岩体 结构类型、 节理裂隙发育程度和岩体性质及地下水 发育程度等要素 表 6 , 以定性分析为主, 定量分析 为辅的原则进行稳定性评估。定量评分的综合稳定 性 危险性 指数见表 7。 根据上述评估原则和方法, 对全线 3192km 180 段, 占全线总长 1357 的路堑路段分段进行 了地质灾害危险性预测评估, 评估结果 地质灾害危 险性中等路段 稳定性较差 长度 1853km 132 段, 占路堑总长度的 5805 , 其余均为地质灾害危险 性小路段 稳定性好 。 423 隧道路段评估要素及标准 根据隧道工程特点, 分进出洞口与洞体两部分 进行地质灾害危险性预测评估。由于隧道进出洞口 82 甘 肃 地 质 第 16卷 表 4 路堤地质灾害危险性预测评估评价要素表 Table 4 Elements for risk assessment of embankment geological hazards 序号 定性评价 定量评分 稳定性好 1 稳定性较差 3 稳定性差 5 权 重 1填筑高度 m 15015025 2地形坡度 35015 3覆盖层厚度 m 401 4岩体风化程度微风化中风化全风化01 5 现状斜坡 稳定性 岩体结构巨块状整体结构、 大块 状砌体结构 块 石 碎 石 状镶嵌结构碎石状压碎结构 节理发育不发育 较发育, 多数 节理间距 大于 04m。 结构面组合稳定性好 发育, 多数节理间距 02 04m。结构面组合稳 定性中等。 很发育 尤其是顺坡节 理 , 多数节理间距小于 02 04m。结构面组 合稳定性差。 02 6区域断裂构造稳定性稳定较稳定不稳定0101 7地基土类型硬基浅表淤泥或夹软土软基 8液化土层不发育较发育发育 01 025 02 9地下水发育程度不发育较发育发育0101 10可比已建路堤稳定较稳定不稳定0101 表 5 路堤工程预测评估综合指数划分标准表 Table 5 Composite index classification for embankment enginerring assessment 路基类型稳定性较好稳定性较差稳定性差 斜坡路基 11 2222 平原路基 11 2222 表 6 路堑地质灾害危险性预测评估标准 Table 6 Risk assessment standards of road cut geological hazards 序号 定性评估 定量评分 稳定性好 1 稳定性较差 3 稳定性差 5 权 重 1开挖深度 m小 1502 2地形坡度 m 3501 3植 被发 育较发育不发育01 4 现状斜坡 稳定性 岩体风化程度微风化 中风化全风化 岩体结构类型巨块状整体结构大块状 砌体结构 块石 碎 石 状嵌结构碎石状压碎结构 节理裂隙发育程 度 含软弱面发 育特征 不发育 较发育, 多数 节理 间距 大于 04m。 结构面组合稳定性好 发育, 多数节理间距 02 04m。结构面组合稳 定性中等。 很发育 尤其是顺坡节理 , 多 数节理间距小于 02 04m。 结构面组合稳定性差。 02 5覆盖层厚度 m 4005 6岩体性质坚硬岩较软岩软岩01 7风化层厚 m 2005 8区域断裂构造不发育较发育发育005 9地下水发育程度不发育较发育发育01 10可比路堑稳定性稳定较稳定不稳定005 表 7 路堑工程预测评估综合指数划分标准表 Table 7 Composite index classification for roadcut engineering assessment 评价结果稳定性好稳定性较差稳定性差 评分标准 11 2424 边坡与路堑边坡相似, 故二者采用相同的评估标准 表 6、 表 7 。洞体地质灾害危险性预测评估, 主要 根据洞体特征、 岩体性质、 地质构造、 地下水发育程 度、 可比的已建隧道稳定性等要素进行综合评估。 要素组合与判定, 充分考虑各隧道与要素的相关性 及要素独立性。如隧道洞体埋深单项要素不能决定 83 第 1- 2 期 黄晓辉等 公路工程建设地质灾害危险性评估的方法与内容 RISK ASSESSMENT OF GEOLOGICAL HAZARDS IN HIGHWAY CONSTRUCTION TAKING ZHUJI- YONGJIA HIGHWAT ASAN EXAMPLE HUANG Xiao -hui, CHEN Xiu -qing Gansu Non- ferrous Metal Engineering Survey and Design Institution, Lanzhou 730000, China Abstract Risk assessment of geological hazards is legally stipulated to be a part of feasibility study report on construction area where is prone to occur geological hazards. It takes the Zhuji- Yongjia Highway as an example to introduce engineering classification, present condition assessment, prediction assessment, composite assess - ment of risk assessment of geological hazards in highway construction, which will provide some helps to risk as - sessment in other highway construction area. Key words geological hazards; present condition; prediction assessment; composite assessment; protection measures 洞体的稳定与否, 还须结合岩体岩性、 岩体结构稳定 性等其他相关要素综合判断。评估结果 77 座隧 道, 计长 4685km, 危险性大的 1 段, 160m; 危险性 中等的 598km, 占隧道总长的 1276 。 半填半挖、 桥梁、 互通与立交及服务区等工程路 段的评估根据工程建设可能形成的填方边坡或开挖 边坡等具体情况, 参照路堤、 路堑的评估方法与要素 进行, 不再赘述 评估结果略 。 5 综合评估 综合评估采用以定性评价为主, 辅以必要的定 量分析的原则。评估按路段将地质灾害危险性分为 大、 中、 小三级。 评估的基本模式为 Wz Max Wx , Wy Wz 评估区段 路段 地质灾害危险性分级 结果。按地质灾害的危险性和危害程度分为大、 中、 小三级; Wx 评估区段 路段 地质灾害危险性现状 评估结果。按地质灾害的危险性分为大、 中、 小三 级; Wy 评估区段 路段 地质灾害危险性预测 评估结果。按工程建设可能引发或加剧地质灾害的 危险性和危害程度和工程建设可能遭受地质灾害的 危险性与危害程度分为大、 中、 小三级。 根据上述方法综合评估结果 地质灾害危险性 大的路段 1 段, 长 160m; 危险性中等的路段 216 段, 长度 39458km, 占总长度的 1678 ; 其余路段均 为地质灾害危险性小, 长度 19553km, 占总长度的 8315 。 6 结论 诸永高速公路是国家重点建设项目, 工程类型 繁多, 工程场区地质环境条件复杂, 地质灾害发育, 地质灾害危险性评估工作难度大。本次工作, 阐明 了工程建设场区的地质环境条件, 查明了建设区地 质灾害的分布、 类型和特征, 进行了地质灾害危险性 现状评估、 预测评估和综合评估, 在综合评估中所采 用的能比较准确地划分地质灾害体稳定性的定量分 析的方法在同类成果中尚不多见, 其评估结果不仅 比较客观地反映了地质环境条件对工程建设引发或 加剧地质灾害的决定性作用, 同时也反映了不同工 程类型在工程建设中对地质环境条件改造强度所起 的重要作用。评估结论为工程建设地质灾害防治指 出了措施建议, 取得了显著的社会经济效益。 参 考 文 献 [ 1] 最新地质灾害监测评估与防治技术[ M] 北京 中国知识出版 社, 2005 [ 2] 滑坡与崩塌事故防治工程手册[ M] 北京 地震出版社, 2005 [ 3] 公路边坡防护与治理[M ] 兰州 人民交通出版社, 2002 [ 4] 最新国内外地质调查与灾害灾情评估理论及实践手册[ M] 北京 地质出版社, 2006 84 甘 肃 地 质 第 16卷