王江濱,王 會(huì),潘海平

(中研地科(天津)科技發(fā)展有限公司,天津 300210)

0 引言

地質(zhì)災(zāi)害是指在自然或者人為因素的作用下形成的,對(duì)人類生命財(cái)產(chǎn)造成的損失、對(duì)環(huán)境造成破壞的地質(zhì)作用或地質(zhì)現(xiàn)象[1-2]。常見的地質(zhì)災(zāi)害主要有地面沉降、泥石流、滑坡及砂土液化等類型[3-6],往往具有突發(fā)性和破壞性強(qiáng)特征[7-8],因此有必要對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的活動(dòng)程度進(jìn)行調(diào)查、分析及評(píng)估[9-10],即地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估。依據(jù)《天津市地質(zhì)災(zāi)害防治規(guī)劃(2021-2025年)》,擬規(guī)劃天津津南經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)東區(qū)建設(shè)項(xiàng)目建場(chǎng)地處于天津市地面沉降地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育區(qū),局部分布飽和粉(砂)土,且該區(qū)域內(nèi)水土對(duì)建筑物有腐蝕性影響。

多年來(lái)為滿足大規(guī)模的國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和改革開放的需要,天津市及周邊廣大地質(zhì)工作者對(duì)天津市區(qū)域內(nèi)投入了大量的地質(zhì)工作,在各地質(zhì)領(lǐng)域取得了豐碩的成果[11-14]。此外,評(píng)估區(qū)周邊地區(qū)多年來(lái)開展了不同程度的專項(xiàng)地質(zhì)調(diào)查、巖土工程勘察、場(chǎng)地評(píng)估等工作,查積累了大量鉆探資料。以上均為本次天津津南經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)東區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估提供了良好的基礎(chǔ)。

在系統(tǒng)收集與研究前人資料的基礎(chǔ)上,本文繼續(xù)深入開展了地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估,取得的系統(tǒng)分區(qū)成果對(duì)該評(píng)估區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的分區(qū)防治具有重要意義。

1 地質(zhì)環(huán)境條件

天津市津南經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)東區(qū)規(guī)劃建設(shè)場(chǎng)地位于津南區(qū)北東部,分為南、北兩個(gè)地塊。南側(cè)地塊四至范圍:北至津南大道,南至津晉高速北輔路,西至海達(dá)路西側(cè)咸排河,東至雙橋河西側(cè)雙橋河路,用地面積約為1.90 km2;北側(cè)地塊四至范圍:北至天津大道,南至中平道,西至雙橋河,東側(cè)距聚英路約300 m,用地地面積約為1.21 km2。本次評(píng)估等級(jí)為一級(jí),評(píng)估范圍以規(guī)劃區(qū)所在地面積為準(zhǔn),由于地質(zhì)災(zāi)害具有區(qū)域性,本次評(píng)估針對(duì)地面沉降等災(zāi)害的調(diào)查擴(kuò)大了范圍,調(diào)查面積約7.53 km2。綜合區(qū)內(nèi)多因素,明確了區(qū)內(nèi)地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜程度為復(fù)雜。

1.1 地形地貌

津南區(qū)屬海積及河流沖積平原,區(qū)內(nèi)地勢(shì)低平,地面高程(大沽高程)一般在2.5～3.7 m,西高東低,南部稍高于北部。津南區(qū)處于海積沖積低平原末端,即在小站鎮(zhèn)、葛沽鎮(zhèn)一線北西為海積沖積低平原,南東為海積低平原。受河流、湖沼及海侵影響,評(píng)估區(qū)及其周邊地區(qū)地貌類型主要為海積沖積低平原、平原洼地、古河道、貝殼堤等。

1.2 地質(zhì)、工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

評(píng)估區(qū)位于天津市津南區(qū)東部,海河南部,為厚的第四系覆蓋區(qū)。評(píng)估區(qū)及周邊區(qū)域第四紀(jì)地層自下而上包括早更新世楊柳青組、中更新世佟樓組、晚更新世塘沽組、全新世天津組。楊柳青組沉積物巖性以粘土與砂、粉砂不規(guī)則“互層”,粘土為主,底界埋深282～423 m,厚120～210 m;佟樓組以砂、粉砂及亞砂土、亞粘土等組成,主要為砂層,底界埋深143～195 m,厚95～114 m;塘沽組巖性由亞粘土、亞砂土與細(xì)砂、粉砂組成不規(guī)則互層,底板埋深62.5～100 m。厚45～68 m;天津組根據(jù)巖性、巖相、生物組合和孢粉等綜合地層特征,自下而上劃分為三段,底界埋深15.2～18.6 m。

評(píng)估埋深20 m以淺的粉(砂)土厚度0.5～7.5 m,軟土厚度4～11.4 m,工程地質(zhì)性質(zhì)較差,巖土體結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。

評(píng)估區(qū)所處的區(qū)域范圍內(nèi)存在多層含水層,潛水位埋深相差不大,年變幅不大,一般在0.2～0.6 m之間,第II含水組水位總體平穩(wěn),第III和第Ⅳ含水組水位總體呈上升趨勢(shì),上升幅度約3～4 m。淺層水礦化度在2～5 g/L。

1.3 地震與人類活動(dòng)影響

評(píng)估區(qū)地震動(dòng)峰值加速度0.20 g,地震基本烈度為Ⅷ度,綜合認(rèn)為評(píng)估區(qū)所在區(qū)域地殼穩(wěn)定性屬較不穩(wěn)定區(qū)(Ⅲ)。人類活動(dòng)對(duì)評(píng)估區(qū)區(qū)域地質(zhì)環(huán)境影響主要有抽取地下水、大規(guī)模工業(yè)園區(qū)建設(shè)、污水及生活垃圾。由于長(zhǎng)期超量開采地下水,使地下水位大面積下降,引發(fā)了一定程度的地面沉降;大規(guī)模工業(yè)園區(qū)建設(shè)主要表現(xiàn)為對(duì)土壤、地表水以及淺層地下水的影響,隨著工業(yè)園區(qū)建設(shè)部分滲透性能好的土壤裸露地貌變?yōu)闈B透性較差的水泥混凝土地面,工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)或存儲(chǔ)設(shè)備設(shè)施發(fā)生泄漏、破損、開裂等事故狀況時(shí),對(duì)地下水水質(zhì)產(chǎn)生影響;村莊及周邊存在一些生活垃圾及污水存在隨意堆放和隨意排放現(xiàn)象,對(duì)地表水體和地下水特別是潛水和微承壓水造成不同程度的污染。

2 地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估

2.1 現(xiàn)狀評(píng)估

本次工作通過(guò)收集區(qū)域地質(zhì)資料及工程地質(zhì)勘察報(bào)告,結(jié)合走訪和野外調(diào)查工作,評(píng)估區(qū)主要地質(zhì)災(zāi)害為地面沉降、飽和粉(砂)土地震液化及水土腐蝕等三類。

圖1 評(píng)估區(qū)主要地質(zhì)災(zāi)害分布圖

2.1.1 地面沉降現(xiàn)狀

評(píng)估區(qū)所在津南區(qū)在歷史時(shí)期整體地面沉降較為嚴(yán)重,近兩年明顯減輕。歷史時(shí)期地面沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示,評(píng)估區(qū)1985-2016年累計(jì)沉降量大于1 600 mm。從2016-2020年五年來(lái)的地面沉降速率等值線圖來(lái)看,評(píng)估區(qū)及周邊區(qū)域沉降速率整體呈下降趨勢(shì),近五年平均年沉降速率在25～35 mm之間,減輕趨勢(shì)較為明顯。

如圖1所示,結(jié)合評(píng)價(jià)區(qū)及周邊地面沉降發(fā)育較嚴(yán)重的現(xiàn)狀,得到評(píng)估區(qū)南區(qū)西北部(分區(qū)編號(hào)Ⅰ-1、Ⅰ-2、Ⅰ-4、Ⅱ-4～Ⅱ-6、Ⅱ-8、Ⅲ-1)和評(píng)估區(qū)北區(qū)北部(分區(qū)編號(hào)Ⅱ-1、Ⅱ-9、Ⅲ-2、Ⅲ-3)地面沉降地質(zhì)災(zāi)害中等發(fā)育;評(píng)估區(qū)南區(qū)東南部(分區(qū)編號(hào)Ⅰ-3、Ⅰ-5～Ⅰ-12、Ⅰ-17～Ⅰ-19、Ⅱ-7、Ⅱ-11、Ⅲ-4～Ⅲ-7、Ⅲ-10)和評(píng)估區(qū)北區(qū)南部(分區(qū)編號(hào)Ⅰ-13～Ⅰ-16、Ⅱ-2、Ⅱ-3、Ⅱ-10、Ⅲ-8、Ⅲ-9、Ⅲ-11)地面沉降地質(zhì)災(zāi)害強(qiáng)發(fā)育。

2.1.2 飽和粉(砂)土地震液化現(xiàn)狀

評(píng)估區(qū)及其周邊地區(qū)20m以內(nèi)地層主要以粉質(zhì)粘土為主,全新統(tǒng)二段海相沉積層(Qh2m)粉土層(地層編號(hào)⑥2)和全新統(tǒng)一段陸相沖積層(Qh1al)粉土呈(地層編號(hào)⑧2)是飽和粉(砂)土,可作為主要的可能液化土層。參考區(qū)域飽和粉(砂)土分布特征,評(píng)估區(qū)內(nèi)北部存在輕微液化區(qū),區(qū)外北部1976唐山地震時(shí)發(fā)現(xiàn)噴砂冒水點(diǎn)及噴砂冒水區(qū),存在中等液化區(qū),根據(jù)收集的鉆孔資料以及本次施工形成的數(shù)據(jù)顯示評(píng)估區(qū)飽和粉(砂)土均判定為不液化。

如圖1所示,本次綜合評(píng)估判定在I、II、Ⅲ評(píng)估分區(qū)(共包括41個(gè)二級(jí)分區(qū))飽和粉(砂)土地震液化地質(zhì)災(zāi)害整體均為弱發(fā)育。

2.1.3 水土腐蝕現(xiàn)狀

評(píng)估區(qū)水土腐蝕分為水腐蝕與土腐蝕。評(píng)估區(qū)處于沖海積平原淺層微咸水及咸水區(qū),本次工作采用收集的勘查孔6組水樣測(cè)試數(shù)據(jù)和本次采集的7組水樣測(cè)試數(shù)據(jù),對(duì)本區(qū)地下水腐蝕性進(jìn)行評(píng)價(jià)。為進(jìn)一步查明評(píng)估區(qū)土腐蝕性發(fā)育程度,本次工作收集了周邊區(qū)域8組易溶鹽樣品測(cè)試數(shù)據(jù),并根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行了土腐蝕性評(píng)價(jià)。

將評(píng)估區(qū)水腐蝕和土腐蝕發(fā)育程度分區(qū)圖進(jìn)行疊加分析,得到評(píng)估區(qū)水土腐蝕綜合評(píng)價(jià)結(jié)果(圖1),本次評(píng)估判定在I、II、Ⅲ評(píng)估分區(qū)(共包括41個(gè)地塊)水土腐蝕地質(zhì)災(zāi)害中等發(fā)育區(qū)。

2.2 危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)評(píng)估

2.2.1 工程建設(shè)中、建成后引發(fā)或加劇地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)評(píng)估

根據(jù)規(guī)劃設(shè)計(jì),區(qū)內(nèi)未進(jìn)行大范圍大面填土工程,因其填墊增加荷載引起的地基土壓縮沉降量和影響范圍小忽略不計(jì);建筑結(jié)構(gòu)以框剪和鋼結(jié)構(gòu)為主,地基處理方式和建筑物整體剛度的加強(qiáng)可以有效消除或減緩地面沉降的影響。本次評(píng)估工作判定在I、II、Ⅲ評(píng)估分區(qū)(共包41個(gè)地塊)規(guī)劃用地工程建設(shè)中、建成后引發(fā)或加劇地面沉降地質(zhì)災(zāi)害的可能性小、危害程度小、危險(xiǎn)性小。

評(píng)估區(qū)飽和粉(砂)土地震液化地質(zhì)災(zāi)害弱發(fā)育,工程建設(shè)過(guò)程中打樁及機(jī)械震動(dòng)會(huì)帶來(lái)暫時(shí)局部的震動(dòng),但其強(qiáng)度較小,而且這種震動(dòng)在向地面之下傳遞過(guò)程中,能量會(huì)進(jìn)一步衰減,其強(qiáng)度達(dá)不到引發(fā)飽和粉(砂)土的地震液化的級(jí)別。本次評(píng)估工作判定在I、II、Ⅲ評(píng)估分區(qū)(共包41個(gè)地塊)規(guī)劃用地工程建設(shè)中、建成后引發(fā)或加劇飽和粉(砂)土地震液化地質(zhì)災(zāi)害的可能性小、危害程度小、危險(xiǎn)性小。

本項(xiàng)目規(guī)劃獨(dú)立設(shè)置的雨污泵站1處、垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)站1處、供熱站2處。規(guī)劃雨污泵站雨水經(jīng)過(guò)提升后排入大沽排污河,污水經(jīng)過(guò)管道收集排入雙橋河污水處理廠,對(duì)周邊水環(huán)境影響有限;規(guī)劃垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)站由環(huán)衛(wèi)部門統(tǒng)一管理,有償清運(yùn),不隨意傾倒;規(guī)劃熱源由規(guī)劃供熱站提供,大型公建和工業(yè)企業(yè)自建換熱站。這些工程除施工中產(chǎn)生的少量生活垃圾和生活污水外,在施工過(guò)程中均不會(huì)向評(píng)估區(qū)排放改變地下水和土體化學(xué)性質(zhì)的廢水等污染物。本次評(píng)估工作判定在I、II、Ⅲ評(píng)估分區(qū)(共包41個(gè)地塊)規(guī)劃用地工程建設(shè)中、建成后引發(fā)或加劇水土腐蝕地質(zhì)災(zāi)害的可能性小、危害程度小、危險(xiǎn)性小。

2.2.2 建設(shè)工程自身可能遭受已存在的地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性的預(yù)測(cè)評(píng)估

評(píng)估區(qū)在歷史時(shí)期處于地面沉降中等～強(qiáng)發(fā)育區(qū)內(nèi),本次工作假設(shè)引發(fā)地面沉降的各種因素不變,根據(jù)評(píng)估區(qū)內(nèi)近5年沉降速率,列出預(yù)測(cè)方程,預(yù)測(cè)了各內(nèi)插點(diǎn)未來(lái)5年沉降速率變化趨勢(shì)。由分析結(jié)果可知,未來(lái)5年評(píng)估區(qū)全區(qū)工程建設(shè)遭受地面沉降地質(zhì)災(zāi)害年平均沉降速率預(yù)計(jì)小于10 mm/a。本次評(píng)估工作判定在I、II、Ⅲ評(píng)估分區(qū)(共包41個(gè)地塊)建設(shè)工程自身可能遭受已存在的地面沉降地質(zhì)災(zāi)害的可能性小、危害程度小、危險(xiǎn)性小。

評(píng)估區(qū)淺層地下水靜止水位埋深為0～2 m左右,評(píng)估區(qū)5～6 m、18～20 m深度范圍內(nèi)存在粉土(地層編號(hào)⑥2、⑧2),20 m深度范圍內(nèi)僅在局部發(fā)育有粉(砂)土可液化土層,飽和粉(砂)土地震液化地質(zhì)災(zāi)害弱發(fā)育。本次評(píng)估工作判定在I、II、Ⅲ評(píng)估分區(qū)(共包41個(gè)地塊)建設(shè)工程自身可能遭受已存在的飽和粉(砂)土地震液化地質(zhì)災(zāi)害的可能性小、危害程度小、危險(xiǎn)性小。

根據(jù)城鎮(zhèn)建設(shè)規(guī)劃,評(píng)估區(qū)近年來(lái)土地使用模式由耕地逐步轉(zhuǎn)變?yōu)楣I(yè)、商業(yè)用地。環(huán)境水文地質(zhì)條件趨于向好,但環(huán)境水文地質(zhì)條件改變的過(guò)程是緩慢的,不會(huì)改變淺層地下水賦存及流場(chǎng),短時(shí)期內(nèi)不足以引起地下水質(zhì)的變化。綜上所述,預(yù)測(cè)水土腐蝕地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育程度與現(xiàn)狀一致,評(píng)估區(qū)全區(qū)水土腐蝕地質(zhì)災(zāi)害為中等發(fā)育區(qū)。本次評(píng)估工作判定在I、II、Ⅲ評(píng)估分區(qū)(共包41個(gè)地塊)建設(shè)工程自身可能遭受已存在的水土腐蝕地質(zhì)災(zāi)害的可能性小、危害程度小、危險(xiǎn)性小。

3 地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性綜合分區(qū)和適宜性分區(qū)

在地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀評(píng)估和預(yù)測(cè)評(píng)估的基礎(chǔ)上,結(jié)合本工程實(shí)際情況,充分考慮評(píng)估區(qū)規(guī)劃、建設(shè)特點(diǎn)和地質(zhì)環(huán)境條件的差異,按“就高不就低”的原則,綜合評(píng)定地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性等級(jí)(圖2)。綜合得到,評(píng)估區(qū)南區(qū)西北部(分區(qū)編號(hào)Ⅰ-1、Ⅰ-2、Ⅰ-4、Ⅱ-4～Ⅱ-6、Ⅱ-8、Ⅲ-1)和評(píng)估區(qū)北區(qū)北部(分區(qū)編號(hào)Ⅱ-1、Ⅱ-9、Ⅲ-2、Ⅲ-3)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性綜合評(píng)估結(jié)果為小;評(píng)估區(qū)南區(qū)東南部(分區(qū)編號(hào)Ⅰ-3、Ⅰ-5～Ⅰ-12、Ⅰ-17～Ⅰ-19、Ⅱ-7、Ⅱ-11、Ⅲ-4～Ⅲ-7、Ⅲ-10)和評(píng)估區(qū)北區(qū)南部(分區(qū)編號(hào)Ⅰ-13～Ⅰ-16、Ⅱ-2、Ⅱ-3、Ⅱ-10、Ⅲ-8、Ⅲ-9、Ⅲ-11)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性綜合評(píng)估結(jié)果為中等。

圖2 評(píng)估區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性及建設(shè)用地適宜性分區(qū)圖

根據(jù)《天津市區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估技術(shù)要求》(試行)9.2.2中表12的規(guī)劃用地適宜性分級(jí)表,根據(jù)評(píng)估區(qū)現(xiàn)狀、預(yù)測(cè)評(píng)估結(jié)果以及地質(zhì)危害危險(xiǎn)性綜合評(píng)估結(jié)果進(jìn)行適宜性評(píng)估。評(píng)估區(qū)南區(qū)西北部(分區(qū)編號(hào)Ⅰ-1、Ⅰ-2、Ⅰ-4、Ⅱ-4～Ⅱ-6、Ⅱ-8、Ⅲ-1)和評(píng)估區(qū)北區(qū)北部(分區(qū)編號(hào)Ⅱ-1、Ⅱ-9、Ⅲ-2、Ⅲ-3)規(guī)劃用地工程建設(shè)適宜性為適宜,地質(zhì)災(zāi)害防治工程較復(fù)雜,防治難度小,防治效果高明顯;評(píng)估區(qū)南區(qū)東南部(分區(qū)編號(hào)Ⅰ-3、Ⅰ-5～Ⅰ-12、Ⅰ-17～Ⅰ-19、Ⅱ-7、Ⅱ-11、Ⅲ-4～Ⅲ-7、Ⅲ-10)和評(píng)估區(qū)北區(qū)南部(分區(qū)編號(hào)Ⅰ-13～Ⅰ-16、Ⅱ-2、Ⅱ-3、Ⅱ-10、Ⅲ-8、Ⅲ-9、Ⅲ-11)規(guī)劃用地工程建設(shè)適宜性為基本適宜,防治工程較復(fù)雜,防治難度小,防治效果明顯(圖2)。

4 結(jié)語(yǔ)

(1)擬規(guī)劃天津津南經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)東區(qū)建設(shè)項(xiàng)目建場(chǎng)地處于天津市地面沉降地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育區(qū),局部分布飽和粉(砂)土,且該區(qū)域內(nèi)水土對(duì)建筑物有腐蝕性影響。

(2)在系統(tǒng)收集、充分研究前人資料的基礎(chǔ)上,開展了地質(zhì)環(huán)境調(diào)查和地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查,基本查明了評(píng)估區(qū)內(nèi)地質(zhì)條件、主要地質(zhì)災(zāi)害類型及發(fā)育程度,并完成了基于地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性現(xiàn)狀評(píng)估與預(yù)測(cè)評(píng)估的綜合評(píng)估和適宜性評(píng)估。

(3)評(píng)估區(qū)南區(qū)西北部(分區(qū)編號(hào)Ⅰ-1、Ⅰ-2、Ⅰ-4、Ⅱ-4～Ⅱ-6、Ⅱ-8、Ⅲ-1)和評(píng)估區(qū)北區(qū)北部(分區(qū)編號(hào)Ⅱ-1、Ⅱ-9、Ⅲ-2、Ⅲ-3)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性綜合評(píng)估結(jié)果為小,建設(shè)用地適宜性為適宜;評(píng)估區(qū)南區(qū)東南部(分區(qū)編號(hào)Ⅰ-3、Ⅰ-5～Ⅰ-12、Ⅰ-17～Ⅰ-19、Ⅱ-7、Ⅱ-11、Ⅲ-4～Ⅲ-7、Ⅲ-10)和評(píng)估區(qū)北區(qū)南部(分區(qū)編號(hào)Ⅰ-13～Ⅰ-16、Ⅱ-2、Ⅱ-3、Ⅱ-10、Ⅲ-8、Ⅲ-9、Ⅲ-11)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性綜合評(píng)估結(jié)果為中等,建設(shè)用地適宜性為基本適宜。