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[摘要]随着东部沿海城市的发展、扩张，土地资源日益紧张，因此地下空间的开发显得尤为迫切和必要，许多城市沿江、河两岸布局，因此过江隧道作为改善城市交通的选择也越来越多，而沿海平原区往往存在大厚度的软土、砂砾石层，承压水丰富，地质环境条件极其复杂，因此如何做好过江隧道的地质灾害危险性评估工作，为工程建设地质灾害的防治提供科学依据，非常值得探讨。本文以杭州市望江东路过江隧道地质灾害危险性评估为例进行探讨。
[关键词]沿海平原 软土 过江隧道 地质灾害 危险性评估
[中图分类号] P694 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-2-328-2
1工程概况
杭州市望江路过江隧道工程位于复兴大桥（钱江四桥）和西兴大桥（钱江三桥）之间，下穿钱塘江，工程总长约3649m，按双向四车道的标准建设。其中隧道全长3240m，隧道盾构段长1840m，最大埋深达35m左右。盾构段采用双孔结构，隧道外径11.3m。在江南、江北各设一对进出匝道。根据各路段工程施工方法，可分为地面段、敞开段、明挖暗埋段、工作井、盾构段等。
2地质环境条件
2.1水文
评估区地表水主要为钱塘江及新塘河。
评估区为钱塘江流域，拟建隧道下穿钱塘江，工程所处位置为水动力条件较为复杂的河口段的上段，江面宽1440m左右，水深一般5～15m。该河段河床冲淤剧烈，自然条件下，主槽平面摆动频繁，摆幅较大。钱塘江河口潮汐以非正规浅海半日潮为主，隧道工程附近断面最大涌潮高度为2.0～2.5m。据以往的试验研究，涌潮高度达到2.5m时，测点瞬时流速可达6～7m/s。
新塘河宽15-25m，平均深约3.3-3.7m，水流缓慢，河道顺直，岸坡由C15毛石混凝土或钢筋混凝土砌成的U型结构，河底标高为1.734m，主要作用为汛期排涝。
2.2地形地貌
设用地所属区域为冲海积平原地貌，地形平坦，因多年城市建设，钱塘江两岸现为杭州城区，高楼林立，现状地坪标高一般在6.5～8.0m之间，钱塘江水下岸坡坡度一般在5～10°。
2.3地层岩性与工程地质
评估区第四纪地层主要为第四系冲海积、海积、冲湖积、冲积等，总厚度在60m左右，基岩为白垩系朝川组地层。评估区地层见表1。
1-1 杂填土：杂色，湿，松散；2-1 砂质粉土：摇振反应迅速，切面无光泽，干强度低，韧性低。2-2 粉砂：干强度低，韧性低。3 粘质粉土夹粉砂：摇振反应中等，无光泽反应，干强度低，韧性低，局部夹大量粉砂。4 淤泥质粘土：灰色，饱和，流塑。含腐殖质、贝壳碎屑和云母碎屑，无摇振反应，切面光滑，干强度高，韧性高，该层物理力学性质差，具高流变性、高压缩性；5 粉质粘土：青灰-灰黄色，硬可塑。含氧化铁斑点，无摇振反应，切面较光滑，干强度中等，韧性中等。6 粉砂：灰色，湿，稍密。级配中等，切面粗糙。局部相变为细砂。该层具中低压缩性，力学强度尚可，层位稳定；7-1 细砂：灰黄色，湿，中密，级配中等，切面粗糙。局部相变为粉砂。该工程地质层具中低压缩性，力学强度尚可，层位稳定。7-2圆砾：灰黄、褐黄色，湿，密实、局部密实，以亚圆形-圆形为主，粘性土及砂粒充填，局部粘性土含量较高。该工程地质层埋深稳定，物理力学性质好；8 砂砾岩：紫红色，层状构造，中细砂结构，泥质胶结，分布于第四系底部。力学性质良好。
2.4水文地质条件
孔隙潜水：主要赋存于浅部砂质粉土、粉砂中，受大气降水和地表水补给，迳流速度缓慢，以蒸发方式和向附近河流侧向迳流排泄为主，水位随气候动态变化明显，水位年变幅约1.0～2.0m。本次地下水埋深一般1.20～3.30m，水位标高在+3.38～+3.60m。
孔隙承压水：地下水赋存于上更新统粉砂、细砂、圆砾等地层中。顶板标高一般-24.70～-21.30m，含水层厚度一般20～30m，单井涌水量大于3000m3/d，水量极丰富。其水力坡度平缓，地下径流缓慢，地下水补给、径流、排泄条件差，处于较封闭状态和循环较弱的还原环境。地下水化学类型主要为HCO3·Cl-Na型水为主，水质微咸。场地地下水和土对混凝土结构具弱腐蚀性；对混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性，对钢结构具中等腐蚀性。
评估区未有地下水开采，未有因地下水开采形成的降水漏斗。参考庆春路隧道以及轨道交通1号线过江隧道水文地质资料，其承压水水位标高在-1.53～-2.73m之间，水位较为稳定。
3地质灾害危险性现状评估
评估区现状崩塌、滑坡、泥石流、地裂缝、地面塌陷及地面沉降等地质灾害不发育，现状建筑、道路及岸坡稳定性良好，现状地质灾害危险性小。
4地质灾害危险性预测评估
预测评估根据评估项目类型、特点及其与地质环境的相互作用关系，工程在建设过程中和建成运营后，区内的地质环境条件随之改变，这些改变将可能引发或加剧地质灾害，结合评估区可能引发或遭受的地质灾害类型和已有了类似工程建设经验，本工程地质灾害危险性预测评采用地质条件分析法以及工程类比法等方法，将拟建隧道工程分为地面段、地面段、敞开段、明挖暗埋段、工作井、盾构段等（图1），对拟建工程可能引发、遭受的地质灾害进行地质灾害危险性份预测评估。
地面段：工程建设不进行大开挖或回填工作，基本分别与现有望江路、江晖路标高一致，路基简单平整即可。与现状望江路、江晖路以及附近道路进行类比，现状路基未见过量变形破坏现象，路基稳定性良好。因此，预测评估认为该路段工程建设引发地质灾害的可能性小，危害程度小，危险性小。
明挖敞开段：为U型槽结构型式，开挖深度一般在3～8m之间，开挖深度范围影响范围内岩土体主要为人工填土及砂质粉土、粉砂、粘质粉土夹粉砂等，其力学性质较差～一般，加之开挖深度较大，在地下水及自身重力作用下，施工期间引发开挖边坡变形及滑动失稳的可能性中等，对施工人员及设备可能形成潜在威胁，其危害程度中等，危险性中等。 明挖暗埋段：明挖暗埋段开挖深度一般在8～15m之间，开挖深度影响范围内涉及岩土体主要为人工填土、砂质粉土，局部为粉砂及淤泥质粘土，其力学性质较差～一般，其开挖深度较大，地下水位埋深较浅，在地下水及自身重力作用下，施工期间引发开挖边坡变形及滑动失稳以及基地隆起的可能性中等，对施工人员及设备可能形成潜在威胁，其危害程度中等，危险性中等。
工作井：工作井平面为矩形，长均为50m、宽24m，面积均为1200平方米。工作井进行工程建设期间将进行工程开挖，其开挖深度在25～28m左右，开挖深度影响范围内涉及岩土体主要为人工填土、砂质粉土、粉砂、淤泥质粘土等，其物理力学性质较差，开挖深度大，地下水位埋深较浅，水压力较大。施工期间土体开挖后，一方面使原处于静平衡状态的地基土遭到破坏，砂土甚至会形成砂土液化，地下水大量可能上升到地面，原有地基土强度将降低，有引发开挖边坡变形及滑动失稳的可能；另一方面地基卸载，土体中压力减少，将使土体应力重新分布，土的弹性效应将使基坑底面产生一定的回弹变形（隆起），不但抗剪强度降低，回弹变形亦增大；当揭穿承压水时甚至有引发涌水的可能。因此预测评估认为，工作井工程建设施工期间引发开挖边坡变形、滑动失稳以及基地隆起、涌水的可能性中等，对施工人员及设备可能形成潜在威胁，其危害程度中等，危险性中等。
盾构段：盾构段主要穿越钱塘江段，在南北两个工作井之间，采用双孔结构，断面为圆形，设计隧道底标高在-16m～-32m之间，埋深一般20～35m。隧道主要穿越淤泥质粘土、粉质粘土、粉砂、细砂、圆砾层，承压水丰富、水压力较大，隧道围岩力学性质差，地质环境条件复杂，其稳定性差。施工过程中若处理不当，引发洞体坍塌、涌水的可能性中等，地质灾害危险性中等。
5地质灾害危险性综合评估
明挖敞开段、明挖暗埋段引发开挖边坡变形及滑动失稳的可能性中等，危害程度中等，危险性中等；工作井工程建设施工期间引发开挖边坡变形、滑动失稳以及基地隆起、涌水的可能性中等，其危害程度中等，危险性中等；盾构段引发洞体坍塌、涌水的可能性中等，地质灾害危险性中等。经统计，中等路段长约3085m，占主线总长的84.5%，建设场地基本适宜。其路段工程建设引发、遭受地质灾害危害的可能性小，危害程度小，危险性小，建设场地适宜。
6防治措施与建议
6.1防治措施
（1）做好敞开段、暗埋段及工作井开挖边坡的支护设计工作，设计过程中应充分考虑软土、地下水对边坡的影响。
（2）暗埋段及工作井开挖作业应遵循开槽支撑、先撑后挖、分层开挖、严禁超挖的原则，防止因施工方法不当引发边坡失稳，同时新塘河附近应防止引发岸坡失稳，确保开挖边坡稳定。
（3）敞开段开挖土方宜分层、分块、对称、限时进行开挖，土方开挖顺序要为尽可能早的安装支撑创造条件。
（4）工作井开挖深度大，将揭穿承压水层，建议可采用连续墙方式防止管涌及确保边坡稳定。
（5）隧道施工过程中应做好盾构机的密封工作，防止隧道涌水。
（6）工程将产生大量弃土，应合理堆置土方，路基开挖边坡及河岸岸坡周围严禁过量堆载，防止因过量堆载而引发开挖边坡及河岸岸坡失稳。
（7）在路基开挖过程中，应采取措施防止河水倒灌及涌水，设计、施工过程中应充分考虑河水、承压水及基坑边坡之间的相互影响。
6.2建议
（1）加强对工程建设场区地质环境保护，合理布局，尽量减少对地质环境的破坏。
（2）工程设计应根据勘察资料对开挖边坡支护进行稳定性计算，确保支护结构安全。同时应制定合理的施工方案和施工顺序，路基开挖、工作井等开挖应提前支护或尽早支护，防止边坡失稳。
（3）由于淤泥质粘土局部腐殖质含量较高，可能产生沼气，易在其上部的粉砂、粘质粉土夹粉砂层形成囊状沼气层，工程勘察、设计、施工过程中应考虑沼气对工程影响。
（4）地质灾害的防治工作是一个动态管理过程，建议加强施工过程中现场及工程运营期的地质环境监测、巡查工作。
7结语
软土地区过江隧道工程往往工程地质条件差、承压水发育，地质环境条件极其复杂，施工难度大，常常出现开挖边坡滑塌、基坑涌水、河水倒灌甚至沼气超标的现象，而这些现象与地质灾害又密不可分，因此在做好地质灾害危险性评估的同时，对可能存在工程地质问题也应提出相应的防治措施与建议，对于建设工程的地质灾害防治及工程设计、施工将有很大的帮助。
参考文献
[1]陈周斌.杭州市地铁1号线过江隧道特殊地质施工方法[J]. 都市快轨交通，2011，（6）：86-88.
[2]焦齐柱，孙文浩，张迪. 杭州市庆春路过江隧道工程设计[J].现代隧道技术.2008，增：328-331.
[关键词]沿海平原 软土 过江隧道 地质灾害 危险性评估
[中图分类号] P694 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-2-328-2
1工程概况
杭州市望江路过江隧道工程位于复兴大桥（钱江四桥）和西兴大桥（钱江三桥）之间，下穿钱塘江，工程总长约3649m，按双向四车道的标准建设。其中隧道全长3240m，隧道盾构段长1840m，最大埋深达35m左右。盾构段采用双孔结构，隧道外径11.3m。在江南、江北各设一对进出匝道。根据各路段工程施工方法，可分为地面段、敞开段、明挖暗埋段、工作井、盾构段等。
2地质环境条件
2.1水文
评估区地表水主要为钱塘江及新塘河。
评估区为钱塘江流域，拟建隧道下穿钱塘江，工程所处位置为水动力条件较为复杂的河口段的上段，江面宽1440m左右，水深一般5～15m。该河段河床冲淤剧烈，自然条件下，主槽平面摆动频繁，摆幅较大。钱塘江河口潮汐以非正规浅海半日潮为主，隧道工程附近断面最大涌潮高度为2.0～2.5m。据以往的试验研究，涌潮高度达到2.5m时，测点瞬时流速可达6～7m/s。
新塘河宽15-25m，平均深约3.3-3.7m，水流缓慢，河道顺直，岸坡由C15毛石混凝土或钢筋混凝土砌成的U型结构，河底标高为1.734m，主要作用为汛期排涝。
2.2地形地貌
设用地所属区域为冲海积平原地貌，地形平坦，因多年城市建设，钱塘江两岸现为杭州城区，高楼林立，现状地坪标高一般在6.5～8.0m之间，钱塘江水下岸坡坡度一般在5～10°。
2.3地层岩性与工程地质
评估区第四纪地层主要为第四系冲海积、海积、冲湖积、冲积等，总厚度在60m左右，基岩为白垩系朝川组地层。评估区地层见表1。
1-1 杂填土：杂色，湿，松散；2-1 砂质粉土：摇振反应迅速，切面无光泽，干强度低，韧性低。2-2 粉砂：干强度低，韧性低。3 粘质粉土夹粉砂：摇振反应中等，无光泽反应，干强度低，韧性低，局部夹大量粉砂。4 淤泥质粘土：灰色，饱和，流塑。含腐殖质、贝壳碎屑和云母碎屑，无摇振反应，切面光滑，干强度高，韧性高，该层物理力学性质差，具高流变性、高压缩性；5 粉质粘土：青灰-灰黄色，硬可塑。含氧化铁斑点，无摇振反应，切面较光滑，干强度中等，韧性中等。6 粉砂：灰色，湿，稍密。级配中等，切面粗糙。局部相变为细砂。该层具中低压缩性，力学强度尚可，层位稳定；7-1 细砂：灰黄色，湿，中密，级配中等，切面粗糙。局部相变为粉砂。该工程地质层具中低压缩性，力学强度尚可，层位稳定。7-2圆砾：灰黄、褐黄色，湿，密实、局部密实，以亚圆形-圆形为主，粘性土及砂粒充填，局部粘性土含量较高。该工程地质层埋深稳定，物理力学性质好；8 砂砾岩：紫红色，层状构造，中细砂结构，泥质胶结，分布于第四系底部。力学性质良好。
2.4水文地质条件
孔隙潜水：主要赋存于浅部砂质粉土、粉砂中，受大气降水和地表水补给，迳流速度缓慢，以蒸发方式和向附近河流侧向迳流排泄为主，水位随气候动态变化明显，水位年变幅约1.0～2.0m。本次地下水埋深一般1.20～3.30m，水位标高在+3.38～+3.60m。
孔隙承压水：地下水赋存于上更新统粉砂、细砂、圆砾等地层中。顶板标高一般-24.70～-21.30m，含水层厚度一般20～30m，单井涌水量大于3000m3/d，水量极丰富。其水力坡度平缓，地下径流缓慢，地下水补给、径流、排泄条件差，处于较封闭状态和循环较弱的还原环境。地下水化学类型主要为HCO3·Cl-Na型水为主，水质微咸。场地地下水和土对混凝土结构具弱腐蚀性；对混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性，对钢结构具中等腐蚀性。
评估区未有地下水开采，未有因地下水开采形成的降水漏斗。参考庆春路隧道以及轨道交通1号线过江隧道水文地质资料，其承压水水位标高在-1.53～-2.73m之间，水位较为稳定。
3地质灾害危险性现状评估
评估区现状崩塌、滑坡、泥石流、地裂缝、地面塌陷及地面沉降等地质灾害不发育，现状建筑、道路及岸坡稳定性良好，现状地质灾害危险性小。
4地质灾害危险性预测评估
预测评估根据评估项目类型、特点及其与地质环境的相互作用关系，工程在建设过程中和建成运营后，区内的地质环境条件随之改变，这些改变将可能引发或加剧地质灾害，结合评估区可能引发或遭受的地质灾害类型和已有了类似工程建设经验，本工程地质灾害危险性预测评采用地质条件分析法以及工程类比法等方法，将拟建隧道工程分为地面段、地面段、敞开段、明挖暗埋段、工作井、盾构段等（图1），对拟建工程可能引发、遭受的地质灾害进行地质灾害危险性份预测评估。
地面段：工程建设不进行大开挖或回填工作，基本分别与现有望江路、江晖路标高一致，路基简单平整即可。与现状望江路、江晖路以及附近道路进行类比，现状路基未见过量变形破坏现象，路基稳定性良好。因此，预测评估认为该路段工程建设引发地质灾害的可能性小，危害程度小，危险性小。
明挖敞开段：为U型槽结构型式，开挖深度一般在3～8m之间，开挖深度范围影响范围内岩土体主要为人工填土及砂质粉土、粉砂、粘质粉土夹粉砂等，其力学性质较差～一般，加之开挖深度较大，在地下水及自身重力作用下，施工期间引发开挖边坡变形及滑动失稳的可能性中等，对施工人员及设备可能形成潜在威胁，其危害程度中等，危险性中等。 明挖暗埋段：明挖暗埋段开挖深度一般在8～15m之间，开挖深度影响范围内涉及岩土体主要为人工填土、砂质粉土，局部为粉砂及淤泥质粘土，其力学性质较差～一般，其开挖深度较大，地下水位埋深较浅，在地下水及自身重力作用下，施工期间引发开挖边坡变形及滑动失稳以及基地隆起的可能性中等，对施工人员及设备可能形成潜在威胁，其危害程度中等，危险性中等。
工作井：工作井平面为矩形，长均为50m、宽24m，面积均为1200平方米。工作井进行工程建设期间将进行工程开挖，其开挖深度在25～28m左右，开挖深度影响范围内涉及岩土体主要为人工填土、砂质粉土、粉砂、淤泥质粘土等，其物理力学性质较差，开挖深度大，地下水位埋深较浅，水压力较大。施工期间土体开挖后，一方面使原处于静平衡状态的地基土遭到破坏，砂土甚至会形成砂土液化，地下水大量可能上升到地面，原有地基土强度将降低，有引发开挖边坡变形及滑动失稳的可能；另一方面地基卸载，土体中压力减少，将使土体应力重新分布，土的弹性效应将使基坑底面产生一定的回弹变形（隆起），不但抗剪强度降低，回弹变形亦增大；当揭穿承压水时甚至有引发涌水的可能。因此预测评估认为，工作井工程建设施工期间引发开挖边坡变形、滑动失稳以及基地隆起、涌水的可能性中等，对施工人员及设备可能形成潜在威胁，其危害程度中等，危险性中等。
盾构段：盾构段主要穿越钱塘江段，在南北两个工作井之间，采用双孔结构，断面为圆形，设计隧道底标高在-16m～-32m之间，埋深一般20～35m。隧道主要穿越淤泥质粘土、粉质粘土、粉砂、细砂、圆砾层，承压水丰富、水压力较大，隧道围岩力学性质差，地质环境条件复杂，其稳定性差。施工过程中若处理不当，引发洞体坍塌、涌水的可能性中等，地质灾害危险性中等。
5地质灾害危险性综合评估
明挖敞开段、明挖暗埋段引发开挖边坡变形及滑动失稳的可能性中等，危害程度中等，危险性中等；工作井工程建设施工期间引发开挖边坡变形、滑动失稳以及基地隆起、涌水的可能性中等，其危害程度中等，危险性中等；盾构段引发洞体坍塌、涌水的可能性中等，地质灾害危险性中等。经统计，中等路段长约3085m，占主线总长的84.5%，建设场地基本适宜。其路段工程建设引发、遭受地质灾害危害的可能性小，危害程度小，危险性小，建设场地适宜。
6防治措施与建议
6.1防治措施
（1）做好敞开段、暗埋段及工作井开挖边坡的支护设计工作，设计过程中应充分考虑软土、地下水对边坡的影响。
（2）暗埋段及工作井开挖作业应遵循开槽支撑、先撑后挖、分层开挖、严禁超挖的原则，防止因施工方法不当引发边坡失稳，同时新塘河附近应防止引发岸坡失稳，确保开挖边坡稳定。
（3）敞开段开挖土方宜分层、分块、对称、限时进行开挖，土方开挖顺序要为尽可能早的安装支撑创造条件。
（4）工作井开挖深度大，将揭穿承压水层，建议可采用连续墙方式防止管涌及确保边坡稳定。
（5）隧道施工过程中应做好盾构机的密封工作，防止隧道涌水。
（6）工程将产生大量弃土，应合理堆置土方，路基开挖边坡及河岸岸坡周围严禁过量堆载，防止因过量堆载而引发开挖边坡及河岸岸坡失稳。
（7）在路基开挖过程中，应采取措施防止河水倒灌及涌水，设计、施工过程中应充分考虑河水、承压水及基坑边坡之间的相互影响。
6.2建议
（1）加强对工程建设场区地质环境保护，合理布局，尽量减少对地质环境的破坏。
（2）工程设计应根据勘察资料对开挖边坡支护进行稳定性计算，确保支护结构安全。同时应制定合理的施工方案和施工顺序，路基开挖、工作井等开挖应提前支护或尽早支护，防止边坡失稳。
（3）由于淤泥质粘土局部腐殖质含量较高，可能产生沼气，易在其上部的粉砂、粘质粉土夹粉砂层形成囊状沼气层，工程勘察、设计、施工过程中应考虑沼气对工程影响。
（4）地质灾害的防治工作是一个动态管理过程，建议加强施工过程中现场及工程运营期的地质环境监测、巡查工作。
7结语
软土地区过江隧道工程往往工程地质条件差、承压水发育，地质环境条件极其复杂，施工难度大，常常出现开挖边坡滑塌、基坑涌水、河水倒灌甚至沼气超标的现象，而这些现象与地质灾害又密不可分，因此在做好地质灾害危险性评估的同时，对可能存在工程地质问题也应提出相应的防治措施与建议，对于建设工程的地质灾害防治及工程设计、施工将有很大的帮助。
参考文献
[1]陈周斌.杭州市地铁1号线过江隧道特殊地质施工方法[J]. 都市快轨交通，2011，（6）：86-88.
[2]焦齐柱，孙文浩，张迪. 杭州市庆春路过江隧道工程设计[J].现代隧道技术.2008，增：328-331.