上海地質共有11個工程地質層
1. 工程地質分區
研究區小清河以北為黃河三角洲平原,小清河以南多為山前沖洪積平原(圖2-6),基岩埋深在數百米以下,表層均為第四系鬆散沉積物,鑒於一般工業與民用建築物地基持力層一般均在15m以上,一般中高層建築物持力層一般在25m以上的特點,下面僅以0~25m的土體為對象,進行分析和研究。
1.土體的岩性與結構特徵
(1)土體岩性分類
區內0~25m深度內的地層多為第四系全新統地層,其沉積環境受黃河和海洋交互或共同影響,形成了以細顆粒為主的地層。所表現出的岩性以粉土最為廣泛,其次為粉質粘土、粉砂、粘土,局部有細砂,其主要岩性特徵見表2-9。
圖2-6 黃河三角洲工程地質分區圖
Fig.2-6 Map of Engineering geology zoning in the Yellow River Delta
(2)土體結構特點
區內土體結構無單層結構,多為多層結構(多層結構是指一定深度內由3層或3層以上的地層構成),這也是區內的沉積環境所決定的,該區已瀕渤海,是河流的最下游段,河道游盪較頻繁,古地貌特點反復變化,攜帶泥、砂的水動力特點也隨之變化,因此,區內一般無巨厚的單層岩性沉積。
表2-9 黃河三角洲0~25m 地層岩性分類及主要特徵表Tab.2-9 Lithology of strata down to 25m depth in the Yellow River Delta
2.土體工程地質特徵
(1)山前沖積洪平原區土體工程地質特徵
該區地面下25m的沉積物為第四系全新統沖積、洪積(
(2)古黃河三角洲區土體工程地質特徵
該區地面下25m的沉積物為第四系全新統沖積、海積、湖沼相沉積(
(3)現代黃河三角洲平原區土體工程地質特徵
該區地面下25m的沉積物為第四系全新統沖積海積物(
3.地表下0~25m土體物理力學指標的變化規律
1)古黃河三角洲區的物理力學性質總體上好於現代黃河三角洲,這是由於現代黃河三角洲的成陸時間晚於古黃河三角洲,其自重固結的程度弱於前者。
2)無論是古黃河三角洲區還是現代黃河三角洲區,各類岩性土層的物理力學指標顯示出一個較明顯的規律,即從地表向下,隨深度的增加土層的物理力學指標以較好—較差—好的規律發生變化。一般較差的深度段在5~10m和10~15m。這一變化規律也與區內的沉積環境相吻合,力學指標較差的深度段為1855年黃河改道以前沉積的以沖湖積-沖海積相為主的地層。
2. 上海市地質環境管理對策分析
經過長時間的探索和逐步變革,上海市目前形成了較為完善的地質環境管理體系(圖7-3),對地質環境形勢的好轉發揮了重要作用。上海市的地質環境管理機制與對策措施為全國其他地區的地質環境管理提供了可供借鑒的模式和經驗。
從地質環境行政管理部門來說,上海市通過立法的形式確定了地質環境行政主管部門。2006年頒布的《上海市地面沉降防治管理辦法》確定上海市房屋土地資源管理局是地面沉降監測與防治的行政主管部門,上海市水務局負責地面沉降防治工作中的地下水開采和回灌管理,上海市建設和交通管理委員會負責地面沉降防治工作中的建設工程管理。由於地質環境管理涉及多個行政管理部門,對各個部門職責予以清晰界定是政府管理地質環境的前提條件,避免職責交叉重疊造成權責不清、互相推諉等問題。
在地質環境狀態管理方面,上海市房屋土地資源管理局組織開展了上海市三維地質調查、地面沉降易發區劃分、地面沉降監測網路建設和信息資料共享與發布制度等工作。2004年,國土資源部和上海市人民政府啟動了「上海市三維城市地質調查」合作項目,按照「中心城區-新城產業帶規劃區-一般地區」三個空間層次,開展了以建立三維地質結構為目標的區域地質調查工作,包括基岩地質調查、第四系結構調查、水文地質結構調查和工程地質結構調查。上海市在國內最早建成了地面沉降監測網路,近年來在地面沉降監測中引入了GPS、InSAR技術、自動化監測、信息技術等先進技術。目前,上海地面沉降監測網路由27座監測站、36個一級監測網點、108個二級監測網點、330眼地下水監測井組成。上海市於2006年建立了對轄區范圍內從事地質工作所獲取的地質資料實行統一匯交的制度,要求橋梁工程、地下隧道工程、軌道交通線、鐵路干線、地下儲庫工程、碼頭工程、10層以上居住建築、群體面積超過5萬m2的建築所開展的工程地質勘察須匯交相關地質資料。上海市房屋土地資源管理局利用網路為社會公眾提供地質鑽孔空間分布、地質資料成果檔案目錄及其基本信息,公眾可在線查詢公益性地質調查成果報告。
圖7-3 上海市地質環境管理體系示意圖
在物質流管理方面,上海市水務局、建設和交通管理委員會會同房屋土地資源管理局對地下水開采量和工程建設進行調控。市水務局會同房屋土地資源管理局根據地質災害防治規劃、地面沉降監測結果和供水專業規劃共同編制地下水開采和回灌年度計劃,並作為審批取水許可證和組織實施地下水回灌的依據。建設和交通管理委員會會同房屋土地資源管理局對重大市政工程建設項目、深基坑開挖項目的建設項目、地面沉降重點防治區內的工程建設項目進行管理,建設單位依據批準的工程建設方案進行施工。
在問題與災害管理方面,上海市建設和交通管理委員會、水務局會同房屋土地資源管理局開展了防汛和擋潮工程、市區排水工程、地下水人工回灌工程建設等防治工作。為了彌補地面沉降造成的地面高程損失,上海市先後4次大規模進行防汛牆加高加固工程建設,修建黃浦江、蘇州河防汛牆和擋潮閘工程。為了治理地面沉降造成的積澇問題,市政建設了配套的排澇泵站工程。自1966年開始上海開始地下水人工回灌,回灌量持續增長,最高年回灌量達2750萬m3;20世紀90年代中後期,回灌工作有所削弱;近年來得到有效加強,2007年全市回灌總量達到1725萬m3。
在地質環境監管方面,上海市頒布了一系列法律法規,政府定期編制地面沉降防治規劃,工程建設項目實行地面沉降危險性評估制度。針對地面沉降防治,上海市在1963年就出台了《上海市深井管理辦法》,1996年發布了《上海市地面沉降監測設施管理辦法》,1997年修正了《上海市深井管理辦法》,2006年頒布了《上海市地面沉降防治管理辦法》,以行政法規的形式明確了地面沉降管理、監測、防治和相關法律責任。上海市房屋土地資源管理局會同水務局、建設與交通委員會等部門,編制地面沉降防治規劃,包括地面沉降的防治目標、重點防治區、防治項目和防治措施等內容。地面沉降防治規劃報上海市政府批准後實施。對於重大市政工程建設項目、基坑開挖深度超過7m的建設項目、地面沉降重點防治區內的工程建設項目,建設單位須進行地面沉降危險性評估。《上海市地面沉降監測設施管理辦法》還規定,深基坑項目施工過程中,建設單位應當委託具有相應資質的單位按照地面沉降監測技術標准和技術規范,進行基坑周圍區域的地面沉降影響監測,發現異常情況,應及時報告項目所在地的建設管理部門,並採取治理措施。
3. 其他工程地質問題
其他問題如地面沉降、海岸侵淤、地裂縫、滑塌、水侵蝕性等,也對黃河三角洲開發建設的工程地質有一定影響。
(1)地面沉降
黃河三角洲地質體物質組成主要是粉砂,且孔隙度較高,其形成期堆積速率快,造成地質體中含水量高。隨著時間推移,在上覆沉積物擠壓下,孔隙中水逐漸被擠壓,造成地質體壓縮,導致地面下沉。根據1988年在黃河海港地區實測,該地區壓實下沉速率可達6cm/a。
近幾十年來的人為活動也加劇了地面沉降的發展,如地基承載力不足引起的土體壓縮,地下水、石油、鹵水的開采所引起的含水層、儲油層壓縮等。
(2)海岸侵淤
黃河攜帶大量泥沙入海,導致河口處向海淤進;而黃河改道後,因失去泥沙的補給,在海潮動力和沿岸流的作用下,產生海岸侵蝕。
地面沉降引起的海平面相對上升又加劇了海岸侵蝕。
(3)地裂縫、滑塌
鄰區發生強震時會產生地裂縫、滑塌。1969年7月18日渤海7.4級地震、1976年7月28日唐山7.8級地震時,黃河三角洲均有地裂縫發生,唐山地震時黃河北岸土堤在發生地裂縫的同時,產生滑塌及小范圍沉降,使地面穩定性遭到破壞。1989年7月27日,廣饒縣遭到特大暴雨,沿淄河兩岸的3個鎮出現不同程度的地裂縫,多呈NE—SW走向,同淄河走向一致,深0.4~4.0m、寬0.2~3.0m,使公路斷裂5處,房屋塌陷損壞十餘間;1986年6月25日下午5時30分,廣饒縣花園前安村的西北池塘,其塘體長60m、寬25m、深1.5m,池塘水在半小時內全部漏光,塘底出現一條長40m、寬0.5m、深1.5m的突發性地裂縫。
(4)侵蝕性地下水
黃河三角洲位於濱海平原,兩側臨海;尤其是東北部地區,為1855年黃河改道後新形成的陸地,地下水溶解性總固體較高,徑流滯緩,含水層屬弱含水層,因此,其地下水具有侵蝕性。區內淺層地下水有結晶性侵蝕和結晶分解復合侵蝕兩種侵蝕類型,侵蝕性地下水的分布規律為:具有侵蝕性的地下水主要分布於近海地帶,在瀕海地段體現為強侵蝕,在向內陸無侵蝕區的過渡帶內則分布有中等侵蝕和弱侵蝕性的地下水。
4. 工程地質勘探
3.3.2.1 勘探工作綜述
(1)勘探點的布設及測量
勘察工作共布置6個工程地質勘察孔,其中北端幫4個,南端幫2個,鑽孔坐標及鑽孔深度見表3-5,鑽孔平面位置見圖3-7。
表3-5 鑽孔坐標及鑽孔深度
圖3-7 鑽孔位置
圖3-8 KT1-1鑽孔柱狀圖
(2)鑽探施工
鑽探嚴格控制回次進尺,採用套管護壁、干鑽、單動雙管金剛石鑽進等鑽探及取芯工藝,確保岩芯採取率。並按採取的岩土芯結合鑽進情況進行地層鑒定、分層與描述。鑽進深度和岩土層分層深度的測量誤差低於±5cm,同時嚴格控制非連續取芯鑽進的回次進尺,以保證分層精度符合要求。鑽孔口徑不小於108mm,並滿足取樣的要求。鑽孔施工及探井完成後,均採用水泥砂漿封閉,封孔方法採用泥漿泵注入法,並對場地進行了清污。
(3)取樣工作
原狀土樣採用標准厚壁敞口式取土器以重錘少擊法採取;岩樣從岩芯管內或邊坡上直接採取。取樣具體操作方法嚴格按現行有關標准規范,結合岩土性質分布特徵執行。
3.3.2.2 勘探成果
本次勘察工作共採集土樣720組,岩樣640組,繪制鑽孔柱狀圖6張,其中KT1-1鑽孔柱狀圖見圖3-8,工程地質剖面圖見圖3-9至圖3-11。
圖3-9 剖面1工程地質模型
圖3-10 剖面2工程地質模型
圖3-11 剖面3工程地質模型
3.3.2.3 鑽孔窺視成果
(1)工作原理
鑽孔窺視儀主要由地面部分和井下部分組成。地面部分包括控制器、電腦、三腳架、絞車、滑輪和深度計數器;地下部分包括攝像探頭和電纜,攝像探頭由CCD攝像機、LED燈、玻璃罩和錐形鏡組成。鑽孔孔壁經LED光源照亮,CCD攝像機攝取由錐形鏡反射的孔壁圖象,圖象信息經電纜傳送至控制器和電腦,整個採集過程由圖象採集控制軟體系統完成,此系統把採集的圖象展開和合並,記錄在電腦上。
圖3-12 智能鑽孔窺視儀及原理
(2)鑽孔窺視成果
本次勘察共設立了5個鑽孔窺視監測孔,其中北幫3個,南幫2個。
鑽孔KT1-1位於安家嶺礦北幫西部,其孔內4m以上區域較為破碎(圖3-13)。2014年2月,受2號井工礦影響,安家嶺礦北幫1310和1280兩個弱面發生錯動,鑽孔KT1-1位於1280弱面下緣,故其完成性較差。其餘部分局部破碎,整體完整性較好,說明下部岩層沒有發生大規模錯動。
圖3-13 KT1-1孔內情況
鑽孔KT2-1、KT2-2位於安家嶺礦北幫東部,目前受2號井影響較小,孔內岩層整體性較好,局部見裂隙發育,見圖3-14和圖3-15。
圖3-14 KT2-1孔內局部裂隙發育
圖3-15 KT2-2孔內整體完整性較好
鑽孔KT3-1、KT3-2位於安家嶺礦南幫中部,工程地質條件好於北幫,通過鑽孔電視觀察,鑽孔KT3-1、KT3-2整體完整性較好,局部裂隙發育,鑽孔KT3-2在101.3m處有出水點,見圖3-16、圖3-17。
圖3-16 KT3-1孔內整體完整性較好
圖3-17 KT3-2孔內出水
5. 上海市地質環境背景
上海市東臨東海,北靠長江,西與江蘇、浙江兩省接壤,南面杭州灣,系江、河、湖、海動力作用條件下形成的廣袤堆積平原,以長江泥沙堆積為主。全市地勢平坦,略成東高西低的傾斜狀平原,海岸線長449.66Km。
上海地處長江三角洲前緣,基底由前震旦紀變質岩系、震旦和古生代海相碳酸鹽岩以及新生代陸相、海相交替碎屑岩組成。晚第三紀以來,區內新構造運動持續不均勻沉積,相繼沉積了200~350m厚的第四紀鬆散碎屑沉積地層。據鑽孔資料,埋深150m以下地層為下更新世,岩性為雜色粘土和砂互層,屬河流-湖泊相沉積;埋深150m以上屬中更新世、晚更新世和全新世沉積,岩性主要為灰色粘土和灰色砂、粉砂相間,屬海陸互層沉積。第四紀地層既儲存了可供開發利用的地下水資源,又是產生各種環境工程問題的主要地質載體。地表以下至75m范圍內,分布有三層高含水量、高孔隙比、以海相沉積為主的軟弱粘性土地層,其中40m以淺的兩層淤泥質飽和軟粘性土層更具明顯流變特性。這樣的地層結構使得上海成為典型的軟土地基地區,工程基礎施工及城市地下空間開發利用極易誘發或加劇土體的固結壓縮。
第四紀地層是上海地下水資源的主要賦存場所。根據含水層特徵,地下水含水系統可劃分為1個潛水含水層和5個承壓水含水層。據《中國地下水資源》(上海卷),上海市可開采地下水資源量為2.03億m3,開采資源模數為0.5萬~9.6萬m3/Km2。
6. 上海臨港新城地質環境特徵及其對城市建設影響評價
嚴學新1 邵靜芳2 陳洪勝1 史玉金1
(1.上海市地質調查研究院,上海200072;2.上海臨港新城管委會,上海201306)
摘要:本文結合臨港新城三維城市地質調查所取得的成果,分析了臨港新城地質環境特徵及其對城市建設的影響,以期為臨港新城的城市建設服務。
關鍵詞:地質環境特徵;影響評價;臨港新城
1 前言
臨港新城三維地質調查是上海市三維城市地質調查的示範調查項目。工作重點是工程地質結構調查及與工程建設相關的水文地質調查,同時對臨港新城區沖填土的地面沉降效應等地質問題進行調查,分析其對新城建設的影響。
臨港新城地處上海市東南部,是上海國際航運中心的重要組成部分,依託未來洋山深水港建設。新城以兩港大道和滬蘆高速公路為分隔,共分為主城區、主產業區、綜合區、重裝備產業區和物流園區4大片區,在4大片區集中城市建設用地之間設置臨港森林(圖1)。建成後的上海臨港新城,將集現代物流、港口加工、金融貿易、商業服務、居住旅遊等為一體,構築21世紀中國港口城市的新形象。
圖1 臨港新城規劃總體布局示意圖
2 臨港新城地質環境特徵
2.1 基礎地質結構特徵
調查區屬華南板塊揚子陸塊,全區均為第四系及新近系所覆蓋。基岩面埋深220~340m,其東部及南部埋深較淺,向西北方向逐漸變深,基岩地層岩性以白龍港玄武岩和侏羅系勞村組角礫狀晶屑岩屑凝灰岩、英安岩為主。斷裂構造形跡不明顯,基底相對較穩定,對工程建設影響不大。與工程建設相關的100m以淺的晚第四紀地層發育齊全,上更新統頂部暗綠、褐黃色硬土標志層和中部的硬土層均有保留;淺部的淤泥質粘土和軟粘土層所佔厚度較小,而砂層和粉土層所佔厚度較大,總體上地層結構條件相對較好,不利之處是近地表部分普遍分布一層濱海沉積的砂質粉土層(工程地質(2)3層)。
2.2 水文地質結構特徵
調查區含水層較為發育,區內第四系鬆散岩類孔隙含水層包括潛水-微承壓含水層及其下五層承壓含水層。潛水水位一般在3.23~4.08m之間,第一層承壓含水層水位一般在-1.75~-1.25m之間,水位相對較高,對規劃區地下空間開發帶來不利影響。規劃區地下水對混凝土基礎無腐蝕性,地下水對鋼鐵結構有中等腐蝕性。
2.3 工程地質結構特徵
根據區內第四紀沉積規律和工程地質層埋藏分布特徵及其物理力學指標,結合臨港新城規劃,對100m以淺的各工程地質層進行分析與評價。
(1)1層為填土,鬆散,層厚0.3~3.0m,以粘性土為主,局部含碎石、磚塊及植物根莖。均勻性極差,一般不宜作建築物的天然地基持力層;
(1)3層為沖填土,鬆散、流塑,層厚0.4~8.5m,層頂埋深0~1.7m,海岸帶以粉性土為主,飽和,含貝殼碎片,搖震反映迅速;規劃區西部以粘性土為主,飽和,含有機質染斑。本區沖填土屬於欠固結土、不均勻性比較明顯,其分布具有成層性、含水量高、透水性較弱、排水固結差、強度低、壓縮性高(圖2)、靈敏度高等特點;地基土的承載力標准值低,地基的沉降量比較大,不同地段的沉降量差別較大,可能會產生負摩阻力,對工程極其不利。對於採用樁基礎的工程,還可能發生承台和地基土脫空現象,應予以注意。
圖2 沖填土荷載-沉降曲線
(2)1層為褐黃色粘性土,濕,軟塑-可塑,層厚0.5~2.5m,層頂埋深0.3~2.0m,含鐵錳質結核及氧化鐵斑點,靜探比貫入阻力為0.43~1.74MPa,中-高壓縮性,作為天然地基持力層時,注意其土質均勻性和厚度的差異。
(2)3層為灰色砂質粉土,稍密,飽和,層厚2.80~16.30m,層頂埋深0.6~8.5m,含雲母、有機質斑點,偶見貝殼碎屑,搖震反應迅速,靜探比貫入阻力為3.41MPa,標准貫入擊數為11擊,規劃區內遍布。該層震動液化:不液化地區主要分布在規劃區東南部蘆潮港鎮以東、西部彭鎮鎮、萬祥鎮新港鎮及規劃的綜合區的部分地區。輕微液化區主要分布在規劃區中部及主城區東部。中等液化區局部分布,主要在東海農場以南、規劃區綜合區東部、及蘆潮港農場南部;滲流液化:規劃區內地下工程建設施工時均存在,如基坑工程、隧道工程、管道工程等,應注意砂土滲流液化對工程的影響。
(4)層為灰色淤泥質粘土,飽和,層厚1.50~12.50m,層頂埋深5.8~19.5m,含有機質斑點,含雲母、貝殼碎屑,壓縮模量為2.23Mpa,靜探比貫入阻力0.63Mpa,屬濱海-淺海相沉積物,為上海地區最典型的軟土層,在高層建築和路基工程施工過程中極易發生變形。
(5)層主要為灰色粘性土層,層厚2.70~21.50m,層頂埋深17.0~25.3m,在(6)層缺失區厚度大,局部地區有砂質粉土透鏡體分布。區內該層分為5個亞層,(5)1-1灰色粘土層、(5)1-2灰色粉質粘土層、(5)2灰色砂質粉土層、(5)3灰色粉質粘土夾粉土層和(5)4灰綠色粉質粘土層。其中(5)1-1、(5)1-2層很濕-飽和,軟塑-流塑,壓縮性較高,強度低,為荷載較大建築的壓縮層,此外,該兩層由於埋藏適中,可作為沉降控制復合樁的樁基持力層。(5)2層為規劃區的微承壓含水層,但分布不連續,厚度小,但在大的基坑開挖工程和隧道工程中有可能揭露該層,應注意該層所產生的流砂現象。(5)3、(5)4層為溺谷相地層,分布在(6)層缺失區,厚度、埋深變化較大,且土質不均,易引起荷載較大建築的不均勻沉降。
(6)層暗綠色-草黃色粘性土層,濕,層厚1.50~7.35m,層頂埋深22.2~29.0m,含氧化鐵斑點,由上至下,粘粒含量逐漸減小,粉粒含量逐漸增大,靜探比貫入阻力為1.99Mpa,該層與下部(7)層聯合可作中型建築物的樁基持力層。
(7)層草黃色-灰色砂質粉土、粉砂,飽和,層頂埋深25.0~50.0m,古河道切割區埋深較深。該層規劃區內均有分布,土質好,可作大型及重型建築物的樁基持力層。
(8)2層為粉質粘土夾粉土層,濕,層厚3.50~18.0m,層頂埋深54.6~73.0m,夾薄層粉砂或粉砂團塊,偶見氧化鐵斑點及貝殼碎屑。規劃區內分布不連續,埋深、厚度變化大。
(9)層砂性土層,飽和,分布連續,厚度大,上部為顆粒較細,粘粒含量較多,一般為砂質粉土,下部顆粒逐漸變粗,為粉砂或細砂,底部含有礫石。該層可作為超大型建築的樁基持力層,但由於埋藏較深,費用較大。
調查區典型工程地質剖面示意圖見圖3。
2.4 地質災害
2.4.1 地面沉降
2.4.1.1 現狀
臨港新城規劃區總體沉降量相對中心城區要小。1980~1995年規劃區大部分地區累計沉降量在50~100mm之間,年均沉降量在3~7mm/a之間。1996~2001年間,規劃區內地面沉降有所增加(圖4),累計沉降量在50~100mm之間,年均沉降量在10~20mm/a之間,其中規劃區北部地區沉降量大,萬祥一帶已形成沉降漏斗,最大累計沉降量達200mm。北部地區沉降與地下水的大量開采有關。目前由於南匯地區地下水開采量有所控制,而且開采不甚集中,因而由開采地下水引發的地面沉降有所減少,目前的沉降速率基本在5mm/a以下。
2.4.1.2 趨勢分析
圖3 臨港新城典型工程地質剖面示意圖
規劃區地面沉降主要由開采地下水和工程建設所引起。區內開展自來水管網建設和改造,因地下水的開采地面沉降短時間內仍將持續發育;區內存在大面積的欠固結沖填土,其自重固結沉降量相當可觀,據初步試驗計算,對於厚度為6m的沖填土,其完全固結沉降量可達8~12.5cm。規劃區內94塘以西部分沖填土,固結已經有一段時間,後續自重固結沉降量相對比較小;而94塘以東部分為新近沖填土,其自後續重固結沉降量將會比較大。
2.4.2 岸灘沖淤
臨港新城邊灘的演變,其外形基本保持不變,5m以上的邊灘面積在自然狀態下變化很小,邊灘演變主要呈整體向東南方向移動的趨勢,與長江口演變的總體趨勢是一致的。
蘆潮港東部岸坡總體上比較穩定,沖淤幅度較小;蘆潮港南部岸坡的特點是:近岸是陡坡,其外是平坦的海底,兩者之間的水深大約為6~7m,兩者的演變存在一定的差異。近岸陡坡1958~1977年侵蝕,1977~1997年淤漲,1997~2003年侵蝕;而其外的平坦海底1958~1989年淤漲,1989~2003年侵蝕。近岸陡坡的沖淤變動范圍在水平方向上為1.5km左右,在垂向上為4m左右。平坦海底的垂向沖淤變幅約3m,平均淤積速率1958~1977年為10.4cm/a,1977~1989年為4.3cm/a,1989~1997年為-14.7cm/a(侵蝕),1997~2003年為-19.6cm/a(侵蝕)。1997年以來,近岸陡坡也由淤積轉變為沖刷。可見,近年蘆潮港岸段的侵蝕呈加強趨勢。位於杭州灣北岸的蘆潮港岸段海底近10年以沖刷為主,而南匯嘴以東以淤積為主。
3 地質環境對臨港新城規劃與建設的影響分析
3.1 充分發揮工程地質結構特徵優勢,適當調整城市結構布局
3.1.1 建築適宜性評價
依據影響工程地質條件的主要地基土層的分布缺失情況對臨港新城進行工程地質分區,即:影響天然地基條件的(2)1層、(1)3層和影響樁基條件的(6)層的分布缺失情況進行分區(見圖5所示)。
Ⅰ1工程地質地段,(2)1層、(6)層分布,(1)3層缺失,天然地基、樁基條件好地段,適宜各種建(構)築物,可按城市功能需要進行布置;
圖4 臨港新城規劃區1996~2001年累計地面沉降現狀示意圖
華東地區地質調查成果論文集:1999~2005
程地質地段,(1)3層、(6)層分布,(2)1層缺失,(1)3層形成時代大於10年,樁基條件好,天然地基條件一般,適宜布置高層建築、重裝備建構(築)物及地基承載要求一般的多層建(構)築物;華東地區地質調查成果論文集:1999~2005
工程地質地段,(1)3層、(6)層分布,(2)1層缺失,(1)3層形成時代小於10年,樁基條件好,(1)3層未經處理不能作為天然地基持力層,適宜布置高層建築、重裝備建構(築)物;Ⅱ1工程地質地段,(2)1層分布,(1)3層、(6)層缺失,樁基條件差,天然地基條件好,適宜布置多層建(構)築物;
華東地區地質調查成果論文集:1999~2005
工程地質地段,(1)3層分布,(2)1層、(6)層缺失,(1)3層形成時代大於10年,樁基條件差,天然地基條件一般,適宜布置地基承載要求一般的多層建(構)築物及景觀、綠化等。華東地區地質調查成果論文集:1999~2005
工程地質地段,(1)3層分布,(2)1層、(6)層缺失,(1)3層形成時代小於10年,樁基條件差,(1)3層未經處理不能作為天然地基持力層,適宜布置一些景觀、綠化等;3.1.2 地下空間開發適宜性評價
規劃區淺部均分布有砂層,厚度較大、分布穩定,中部砂層(5)2層零星分布,地下工程施工中均有可能發生流砂。對地下工程建設不利。規劃區內軟土層均有分布,連續,埋深、厚度變化不大,易發生變形,對基坑邊坡影響較大;對於隧道盾構建議在第(4)、(5)中穿過。
圖5 工程地質分區示意圖
3.2 地面沉降(尤其是不均勻沉降)對新城安全的可能影響
3.2.1 海堤沉降——防洪安全
由2.4.1分析可知,規劃區內由於地下水開采導致的地面沉降將持續發育,沖填土自重固結導致的地面沉降也同時存在,使海堤防洪能力不斷下降。因此,設計時應預留由於地面沉降導致損失的標高,同時加強監測,及時加高。
3.2.2 不均勻沉降——基礎設施(軌道交通、地下管線)安全運營
規劃區內地下水開采形成的「沉降漏斗」,區內沖填土的不均勻性都會引起地面不均勻沉降。規劃區內多項線性工程項目,如經過規劃區的浦東鐵路、軌道交通3號線,新城區內大量的線性工程的建設及運營過程中都會不同程度的受到區域地面不均勻沉降的影響,嚴重時將引起軌道交通無法運營,管線開裂。
3.3 海岸帶變化趨勢及其對城市安全的影響
3.3.1 對規劃區土地資源增長的影響
規劃區位於南匯邊灘和杭州灣北岸。南匯邊灘是長江口南岸沙嘴的主體,長江口和杭州灣兩股水體落潮合流和漲潮分流是塑造這個沙嘴的動力條件,長江豐富的流域來沙則是形成這個宏大沙嘴的物質基礎。近30年來,東灘穩定淤漲,向外延伸速度每年達40~90m。但隨來沙量的減少,南匯邊灘沖淤趨勢將會發生一定改變,如南岸在長江來沙豐富的時候,呈沙嘴突出;來沙減少時呈弧形轉折,前者灘地淤積,後者侵蝕。根據預測結果,南匯東灘仍將淤積,但淤積速率有所減少,而南岸沖刷趨勢將增強,嚴重影響土地後備資源。而杭州灣北岸20世紀70年代中後期東端岸段開始出現高灘侵蝕現象,並且逐年由東向西推進,至20世紀80年代中期,奉賢岸段灘塗已由淤漲轉為侵蝕。未來一段時間內隨著長江口南岸泥沙來源減少,潮流輸沙能力增強,灘地侵蝕後退明顯,灘地資源逐步減少。而且蘆潮港人工半島一期促淤壩,攔阻了部分長江口泥沙向杭州灣北岸輸移,使進入蘆潮港以西的泥沙減少,使得杭州灣北岸沖刷作用增強,從而亦影響到北岸的灘塗資源的增長。
3.3.2 岸灘沖淤對岸帶工程建設的影響
岸灘沖淤對護岸結構的影響主要是沖刷對其安全性的影響。根據已有成果,岸帶沖刷1m前後將使各類海堤的安全系數降低,降低的幅度在11%~15%之間,從而影響海堤結構的安全性。岸灘沖淤對橋梁結構的影響主要在於引起泥面線下降,從而導致樁基承載力下降,基礎變形增大,進一步影響結構和基礎的內力。根據預測,規劃區杭州灣岸段將處於沖刷狀態,因此,應注意東海大橋的樁基工程所遭受的影響。
4 對策
(1)在工程地質分區Ⅰ區,第(6)、(7)層埋深適中,為樁基持力層好區;Ⅱ區,第(6)層缺失,第(7)層埋藏較深,以(7)層為持力層樁基費用大。根據規劃區的地質條件,可適當調整建構築物的位置或在調整基礎的型式,選擇第(5)層作為樁基持力層。在滿足使用、安全情況下,節約建設成本。規劃區分布大面積的欠固結沖填土,根據擬建工程特點,結合沖填土的土性,採取適當的方法加以處理。規劃區第(4)軟土層遍布,該層土易發生變形,在基坑開挖及地下工程建設過程中要加強監測,以便能及時採取措施。
(2)規劃區內地面沉降發育,地面沉降(尤其是不均勻沉降)對基礎設施(軌道交通、地下管線、海堤等)影響嚴重,建議建立臨港新城地面沉降監測網,監測地面沉降動態,及時採取防治措施。
5 結束語
臨港新城三維城市地質調查是上海市三維地質調查的示範項目,是對城市地質調查工作的一個探索,還存在許多不足。本次調查以工程地質調查為主,取得了一定的成果,能較好地服務於臨港新城的工程規劃建設。調查過程中,地調中心給予了很大支持,在此表示感謝!
參考文獻
[1]中國地質調查局.地質調查標准匯編水文、工程、環境地質調查勘查
[2]張咸恭等.專門工程地質學.北京:地質出版社,1986
[3]岩土工程勘察規范(DGJ08-37-2002).上海市工程建設規范
Geological Environmental Character of Lingang New City and Its Influences to the Construction
Yan Xuexin1,Shao Jingfang2,Chen Hongsheng1, Shi Yujin1
(1. Shanghai Institute of Geological Survey, Shanghai 200072;2. Management Committee of Lingang New City, Shanghai 201306)
Abstract: In this paper, basing on the proction of the three dimensional geological investigation of Lingang new city, geological environmental character of Lingang new city and its influences to the construction are analyzed. The goal is as one reference for the construction of Lingang new city.
Key words: Geological environmental character; Analysis of influence; Lingang New City
7. 上海市地質調查研究院
全國地質環境監測能力建設
一、地質環境監測機構基本情況
上海市地質調查研究院(暨上海市環境地質站)現有從業人員150人,其中專業技術人員128人(高級職稱者31人,中級職稱者80人,初級職稱者17人),其他人員22人(見表)。
上海城市地質信息網
(http://www.sigs.com.cn)
五、主要監測成果和服務
1999~2002年,開展了國土資源大調查——長江三角洲上海地區地下水資源合理開發與地質災害調查評價工作,基本掌握了地質環境結構、地下水開發利用現狀與地面沉降特徵,為進一步完善、優化地質環境監測網奠定了基礎,同時為控制地面沉降措施的制定提供了科學依據。
2003~2005年間,與江蘇、浙江共同開展「長三角」地區地面沉降監測網建設與監測工作,通過建設長三角地區地下水和地面沉降監測統一技術要求,為長三角地區地面沉降監測聯動奠定了基礎,同時為長三角地區各級政府提供了更具針對性的地質災害預防信息,地面沉降防治效果顯著。
2004~2008年,國土資源部與上海市合作的「上海市三維城市地質調查」項目,依託長期的地質環境監測資料和勘查成果,對上海地區工程地質、水文地質、環境地質、基礎和第四紀地質等進行了全方位的調查與研究,取得了豐富的地質調查研究成果,並在城市規劃與建設、土地合理利用等領域得到廣泛應用,取得了地質成果與城市規劃緊密聯系的重大突破。同時,針對城市生命線安全需求,明確了加強城市生命線地面沉降監測的重要性。
2006~2010年,長江三角洲地區上海市地面沉降監測與風險管理研究工作的開展,可為政府實施區域地面沉降防治管理、減災防災提供技術支撐。
2007年,「上海地質環境條件及其對地下空間開發影響研究」,為城市地下空間開發過程中地質環境監測提供了科學依據,研究成果在地下空間開發領域具有重要指導意義。
六、法制建設
1.2006年頒布《上海市地面沉降防治管理辦法》(上海市人民政府令第62號),並2006年10月1日實施。
2.1997年,上海市人民政府第53號令,修正並重新發布《上海市深井管理辦法》,自發布之日起實施。