上海地质共有11个工程地质层
1. 工程地质分区
研究区小清河以北为黄河三角洲平原,小清河以南多为山前冲洪积平原(图2-6),基岩埋深在数百米以下,表层均为第四系松散沉积物,鉴于一般工业与民用建筑物地基持力层一般均在15m以上,一般中高层建筑物持力层一般在25m以上的特点,下面仅以0~25m的土体为对象,进行分析和研究。
1.土体的岩性与结构特征
(1)土体岩性分类
区内0~25m深度内的地层多为第四系全新统地层,其沉积环境受黄河和海洋交互或共同影响,形成了以细颗粒为主的地层。所表现出的岩性以粉土最为广泛,其次为粉质粘土、粉砂、粘土,局部有细砂,其主要岩性特征见表2-9。
图2-6 黄河三角洲工程地质分区图
Fig.2-6 Map of Engineering geology zoning in the Yellow River Delta
(2)土体结构特点
区内土体结构无单层结构,多为多层结构(多层结构是指一定深度内由3层或3层以上的地层构成),这也是区内的沉积环境所决定的,该区已濒渤海,是河流的最下游段,河道游荡较频繁,古地貌特点反复变化,携带泥、砂的水动力特点也随之变化,因此,区内一般无巨厚的单层岩性沉积。
表2-9 黄河三角洲0~25m 地层岩性分类及主要特征表Tab.2-9 Lithology of strata down to 25m depth in the Yellow River Delta
2.土体工程地质特征
(1)山前冲积洪平原区土体工程地质特征
该区地面下25m的沉积物为第四系全新统冲积、洪积(
(2)古黄河三角洲区土体工程地质特征
该区地面下25m的沉积物为第四系全新统冲积、海积、湖沼相沉积(
(3)现代黄河三角洲平原区土体工程地质特征
该区地面下25m的沉积物为第四系全新统冲积海积物(
3.地表下0~25m土体物理力学指标的变化规律
1)古黄河三角洲区的物理力学性质总体上好于现代黄河三角洲,这是由于现代黄河三角洲的成陆时间晚于古黄河三角洲,其自重固结的程度弱于前者。
2)无论是古黄河三角洲区还是现代黄河三角洲区,各类岩性土层的物理力学指标显示出一个较明显的规律,即从地表向下,随深度的增加土层的物理力学指标以较好—较差—好的规律发生变化。一般较差的深度段在5~10m和10~15m。这一变化规律也与区内的沉积环境相吻合,力学指标较差的深度段为1855年黄河改道以前沉积的以冲湖积-冲海积相为主的地层。
2. 上海市地质环境管理对策分析
经过长时间的探索和逐步变革,上海市目前形成了较为完善的地质环境管理体系(图7-3),对地质环境形势的好转发挥了重要作用。上海市的地质环境管理机制与对策措施为全国其他地区的地质环境管理提供了可供借鉴的模式和经验。
从地质环境行政管理部门来说,上海市通过立法的形式确定了地质环境行政主管部门。2006年颁布的《上海市地面沉降防治管理办法》确定上海市房屋土地资源管理局是地面沉降监测与防治的行政主管部门,上海市水务局负责地面沉降防治工作中的地下水开采和回灌管理,上海市建设和交通管理委员会负责地面沉降防治工作中的建设工程管理。由于地质环境管理涉及多个行政管理部门,对各个部门职责予以清晰界定是政府管理地质环境的前提条件,避免职责交叉重叠造成权责不清、互相推诿等问题。
在地质环境状态管理方面,上海市房屋土地资源管理局组织开展了上海市三维地质调查、地面沉降易发区划分、地面沉降监测网络建设和信息资料共享与发布制度等工作。2004年,国土资源部和上海市人民政府启动了“上海市三维城市地质调查”合作项目,按照“中心城区-新城产业带规划区-一般地区”三个空间层次,开展了以建立三维地质结构为目标的区域地质调查工作,包括基岩地质调查、第四系结构调查、水文地质结构调查和工程地质结构调查。上海市在国内最早建成了地面沉降监测网络,近年来在地面沉降监测中引入了GPS、InSAR技术、自动化监测、信息技术等先进技术。目前,上海地面沉降监测网络由27座监测站、36个一级监测网点、108个二级监测网点、330眼地下水监测井组成。上海市于2006年建立了对辖区范围内从事地质工作所获取的地质资料实行统一汇交的制度,要求桥梁工程、地下隧道工程、轨道交通线、铁路干线、地下储库工程、码头工程、10层以上居住建筑、群体面积超过5万m2的建筑所开展的工程地质勘察须汇交相关地质资料。上海市房屋土地资源管理局利用网络为社会公众提供地质钻孔空间分布、地质资料成果档案目录及其基本信息,公众可在线查询公益性地质调查成果报告。
图7-3 上海市地质环境管理体系示意图
在物质流管理方面,上海市水务局、建设和交通管理委员会会同房屋土地资源管理局对地下水开采量和工程建设进行调控。市水务局会同房屋土地资源管理局根据地质灾害防治规划、地面沉降监测结果和供水专业规划共同编制地下水开采和回灌年度计划,并作为审批取水许可证和组织实施地下水回灌的依据。建设和交通管理委员会会同房屋土地资源管理局对重大市政工程建设项目、深基坑开挖项目的建设项目、地面沉降重点防治区内的工程建设项目进行管理,建设单位依据批准的工程建设方案进行施工。
在问题与灾害管理方面,上海市建设和交通管理委员会、水务局会同房屋土地资源管理局开展了防汛和挡潮工程、市区排水工程、地下水人工回灌工程建设等防治工作。为了弥补地面沉降造成的地面高程损失,上海市先后4次大规模进行防汛墙加高加固工程建设,修建黄浦江、苏州河防汛墙和挡潮闸工程。为了治理地面沉降造成的积涝问题,市政建设了配套的排涝泵站工程。自1966年开始上海开始地下水人工回灌,回灌量持续增长,最高年回灌量达2750万m3;20世纪90年代中后期,回灌工作有所削弱;近年来得到有效加强,2007年全市回灌总量达到1725万m3。
在地质环境监管方面,上海市颁布了一系列法律法规,政府定期编制地面沉降防治规划,工程建设项目实行地面沉降危险性评估制度。针对地面沉降防治,上海市在1963年就出台了《上海市深井管理办法》,1996年发布了《上海市地面沉降监测设施管理办法》,1997年修正了《上海市深井管理办法》,2006年颁布了《上海市地面沉降防治管理办法》,以行政法规的形式明确了地面沉降管理、监测、防治和相关法律责任。上海市房屋土地资源管理局会同水务局、建设与交通委员会等部门,编制地面沉降防治规划,包括地面沉降的防治目标、重点防治区、防治项目和防治措施等内容。地面沉降防治规划报上海市政府批准后实施。对于重大市政工程建设项目、基坑开挖深度超过7m的建设项目、地面沉降重点防治区内的工程建设项目,建设单位须进行地面沉降危险性评估。《上海市地面沉降监测设施管理办法》还规定,深基坑项目施工过程中,建设单位应当委托具有相应资质的单位按照地面沉降监测技术标准和技术规范,进行基坑周围区域的地面沉降影响监测,发现异常情况,应及时报告项目所在地的建设管理部门,并采取治理措施。
3. 其他工程地质问题
其他问题如地面沉降、海岸侵淤、地裂缝、滑塌、水侵蚀性等,也对黄河三角洲开发建设的工程地质有一定影响。
(1)地面沉降
黄河三角洲地质体物质组成主要是粉砂,且孔隙度较高,其形成期堆积速率快,造成地质体中含水量高。随着时间推移,在上覆沉积物挤压下,孔隙中水逐渐被挤压,造成地质体压缩,导致地面下沉。根据1988年在黄河海港地区实测,该地区压实下沉速率可达6cm/a。
近几十年来的人为活动也加剧了地面沉降的发展,如地基承载力不足引起的土体压缩,地下水、石油、卤水的开采所引起的含水层、储油层压缩等。
(2)海岸侵淤
黄河携带大量泥沙入海,导致河口处向海淤进;而黄河改道后,因失去泥沙的补给,在海潮动力和沿岸流的作用下,产生海岸侵蚀。
地面沉降引起的海平面相对上升又加剧了海岸侵蚀。
(3)地裂缝、滑塌
邻区发生强震时会产生地裂缝、滑塌。1969年7月18日渤海7.4级地震、1976年7月28日唐山7.8级地震时,黄河三角洲均有地裂缝发生,唐山地震时黄河北岸土堤在发生地裂缝的同时,产生滑塌及小范围沉降,使地面稳定性遭到破坏。1989年7月27日,广饶县遭到特大暴雨,沿淄河两岸的3个镇出现不同程度的地裂缝,多呈NE—SW走向,同淄河走向一致,深0.4~4.0m、宽0.2~3.0m,使公路断裂5处,房屋塌陷损坏十余间;1986年6月25日下午5时30分,广饶县花园前安村的西北池塘,其塘体长60m、宽25m、深1.5m,池塘水在半小时内全部漏光,塘底出现一条长40m、宽0.5m、深1.5m的突发性地裂缝。
(4)侵蚀性地下水
黄河三角洲位于滨海平原,两侧临海;尤其是东北部地区,为1855年黄河改道后新形成的陆地,地下水溶解性总固体较高,径流滞缓,含水层属弱含水层,因此,其地下水具有侵蚀性。区内浅层地下水有结晶性侵蚀和结晶分解复合侵蚀两种侵蚀类型,侵蚀性地下水的分布规律为:具有侵蚀性的地下水主要分布于近海地带,在濒海地段体现为强侵蚀,在向内陆无侵蚀区的过渡带内则分布有中等侵蚀和弱侵蚀性的地下水。
4. 工程地质勘探
3.3.2.1 勘探工作综述
(1)勘探点的布设及测量
勘察工作共布置6个工程地质勘察孔,其中北端帮4个,南端帮2个,钻孔坐标及钻孔深度见表3-5,钻孔平面位置见图3-7。
表3-5 钻孔坐标及钻孔深度
图3-7 钻孔位置
图3-8 KT1-1钻孔柱状图
(2)钻探施工
钻探严格控制回次进尺,采用套管护壁、干钻、单动双管金刚石钻进等钻探及取芯工艺,确保岩芯采取率。并按采取的岩土芯结合钻进情况进行地层鉴定、分层与描述。钻进深度和岩土层分层深度的测量误差低于±5cm,同时严格控制非连续取芯钻进的回次进尺,以保证分层精度符合要求。钻孔口径不小于108mm,并满足取样的要求。钻孔施工及探井完成后,均采用水泥砂浆封闭,封孔方法采用泥浆泵注入法,并对场地进行了清污。
(3)取样工作
原状土样采用标准厚壁敞口式取土器以重锤少击法采取;岩样从岩芯管内或边坡上直接采取。取样具体操作方法严格按现行有关标准规范,结合岩土性质分布特征执行。
3.3.2.2 勘探成果
本次勘察工作共采集土样720组,岩样640组,绘制钻孔柱状图6张,其中KT1-1钻孔柱状图见图3-8,工程地质剖面图见图3-9至图3-11。
图3-9 剖面1工程地质模型
图3-10 剖面2工程地质模型
图3-11 剖面3工程地质模型
3.3.2.3 钻孔窥视成果
(1)工作原理
钻孔窥视仪主要由地面部分和井下部分组成。地面部分包括控制器、电脑、三脚架、绞车、滑轮和深度计数器;地下部分包括摄像探头和电缆,摄像探头由CCD摄像机、LED灯、玻璃罩和锥形镜组成。钻孔孔壁经LED光源照亮,CCD摄像机摄取由锥形镜反射的孔壁图象,图象信息经电缆传送至控制器和电脑,整个采集过程由图象采集控制软件系统完成,此系统把采集的图象展开和合并,记录在电脑上。
图3-12 智能钻孔窥视仪及原理
(2)钻孔窥视成果
本次勘察共设立了5个钻孔窥视监测孔,其中北帮3个,南帮2个。
钻孔KT1-1位于安家岭矿北帮西部,其孔内4m以上区域较为破碎(图3-13)。2014年2月,受2号井工矿影响,安家岭矿北帮1310和1280两个弱面发生错动,钻孔KT1-1位于1280弱面下缘,故其完成性较差。其余部分局部破碎,整体完整性较好,说明下部岩层没有发生大规模错动。
图3-13 KT1-1孔内情况
钻孔KT2-1、KT2-2位于安家岭矿北帮东部,目前受2号井影响较小,孔内岩层整体性较好,局部见裂隙发育,见图3-14和图3-15。
图3-14 KT2-1孔内局部裂隙发育
图3-15 KT2-2孔内整体完整性较好
钻孔KT3-1、KT3-2位于安家岭矿南帮中部,工程地质条件好于北帮,通过钻孔电视观察,钻孔KT3-1、KT3-2整体完整性较好,局部裂隙发育,钻孔KT3-2在101.3m处有出水点,见图3-16、图3-17。
图3-16 KT3-1孔内整体完整性较好
图3-17 KT3-2孔内出水
5. 上海市地质环境背景
上海市东临东海,北靠长江,西与江苏、浙江两省接壤,南面杭州湾,系江、河、湖、海动力作用条件下形成的广袤堆积平原,以长江泥沙堆积为主。全市地势平坦,略成东高西低的倾斜状平原,海岸线长449.66Km。
上海地处长江三角洲前缘,基底由前震旦纪变质岩系、震旦和古生代海相碳酸盐岩以及新生代陆相、海相交替碎屑岩组成。晚第三纪以来,区内新构造运动持续不均匀沉积,相继沉积了200~350m厚的第四纪松散碎屑沉积地层。据钻孔资料,埋深150m以下地层为下更新世,岩性为杂色粘土和砂互层,属河流-湖泊相沉积;埋深150m以上属中更新世、晚更新世和全新世沉积,岩性主要为灰色粘土和灰色砂、粉砂相间,属海陆互层沉积。第四纪地层既储存了可供开发利用的地下水资源,又是产生各种环境工程问题的主要地质载体。地表以下至75m范围内,分布有三层高含水量、高孔隙比、以海相沉积为主的软弱粘性土地层,其中40m以浅的两层淤泥质饱和软粘性土层更具明显流变特性。这样的地层结构使得上海成为典型的软土地基地区,工程基础施工及城市地下空间开发利用极易诱发或加剧土体的固结压缩。
第四纪地层是上海地下水资源的主要赋存场所。根据含水层特征,地下水含水系统可划分为1个潜水含水层和5个承压水含水层。据《中国地下水资源》(上海卷),上海市可开采地下水资源量为2.03亿m3,开采资源模数为0.5万~9.6万m3/Km2。
6. 上海临港新城地质环境特征及其对城市建设影响评价
严学新1 邵静芳2 陈洪胜1 史玉金1
(1.上海市地质调查研究院,上海200072;2.上海临港新城管委会,上海201306)
摘要:本文结合临港新城三维城市地质调查所取得的成果,分析了临港新城地质环境特征及其对城市建设的影响,以期为临港新城的城市建设服务。
关键词:地质环境特征;影响评价;临港新城
1 前言
临港新城三维地质调查是上海市三维城市地质调查的示范调查项目。工作重点是工程地质结构调查及与工程建设相关的水文地质调查,同时对临港新城区冲填土的地面沉降效应等地质问题进行调查,分析其对新城建设的影响。
临港新城地处上海市东南部,是上海国际航运中心的重要组成部分,依托未来洋山深水港建设。新城以两港大道和沪芦高速公路为分隔,共分为主城区、主产业区、综合区、重装备产业区和物流园区4大片区,在4大片区集中城市建设用地之间设置临港森林(图1)。建成后的上海临港新城,将集现代物流、港口加工、金融贸易、商业服务、居住旅游等为一体,构筑21世纪中国港口城市的新形象。
图1 临港新城规划总体布局示意图
2 临港新城地质环境特征
2.1 基础地质结构特征
调查区属华南板块扬子陆块,全区均为第四系及新近系所覆盖。基岩面埋深220~340m,其东部及南部埋深较浅,向西北方向逐渐变深,基岩地层岩性以白龙港玄武岩和侏罗系劳村组角砾状晶屑岩屑凝灰岩、英安岩为主。断裂构造形迹不明显,基底相对较稳定,对工程建设影响不大。与工程建设相关的100m以浅的晚第四纪地层发育齐全,上更新统顶部暗绿、褐黄色硬土标志层和中部的硬土层均有保留;浅部的淤泥质粘土和软粘土层所占厚度较小,而砂层和粉土层所占厚度较大,总体上地层结构条件相对较好,不利之处是近地表部分普遍分布一层滨海沉积的砂质粉土层(工程地质(2)3层)。
2.2 水文地质结构特征
调查区含水层较为发育,区内第四系松散岩类孔隙含水层包括潜水-微承压含水层及其下五层承压含水层。潜水水位一般在3.23~4.08m之间,第一层承压含水层水位一般在-1.75~-1.25m之间,水位相对较高,对规划区地下空间开发带来不利影响。规划区地下水对混凝土基础无腐蚀性,地下水对钢铁结构有中等腐蚀性。
2.3 工程地质结构特征
根据区内第四纪沉积规律和工程地质层埋藏分布特征及其物理力学指标,结合临港新城规划,对100m以浅的各工程地质层进行分析与评价。
(1)1层为填土,松散,层厚0.3~3.0m,以粘性土为主,局部含碎石、砖块及植物根茎。均匀性极差,一般不宜作建筑物的天然地基持力层;
(1)3层为冲填土,松散、流塑,层厚0.4~8.5m,层顶埋深0~1.7m,海岸带以粉性土为主,饱和,含贝壳碎片,摇震反映迅速;规划区西部以粘性土为主,饱和,含有机质染斑。本区冲填土属于欠固结土、不均匀性比较明显,其分布具有成层性、含水量高、透水性较弱、排水固结差、强度低、压缩性高(图2)、灵敏度高等特点;地基土的承载力标准值低,地基的沉降量比较大,不同地段的沉降量差别较大,可能会产生负摩阻力,对工程极其不利。对于采用桩基础的工程,还可能发生承台和地基土脱空现象,应予以注意。
图2 冲填土荷载-沉降曲线
(2)1层为褐黄色粘性土,湿,软塑-可塑,层厚0.5~2.5m,层顶埋深0.3~2.0m,含铁锰质结核及氧化铁斑点,静探比贯入阻力为0.43~1.74MPa,中-高压缩性,作为天然地基持力层时,注意其土质均匀性和厚度的差异。
(2)3层为灰色砂质粉土,稍密,饱和,层厚2.80~16.30m,层顶埋深0.6~8.5m,含云母、有机质斑点,偶见贝壳碎屑,摇震反应迅速,静探比贯入阻力为3.41MPa,标准贯入击数为11击,规划区内遍布。该层震动液化:不液化地区主要分布在规划区东南部芦潮港镇以东、西部彭镇镇、万祥镇新港镇及规划的综合区的部分地区。轻微液化区主要分布在规划区中部及主城区东部。中等液化区局部分布,主要在东海农场以南、规划区综合区东部、及芦潮港农场南部;渗流液化:规划区内地下工程建设施工时均存在,如基坑工程、隧道工程、管道工程等,应注意砂土渗流液化对工程的影响。
(4)层为灰色淤泥质粘土,饱和,层厚1.50~12.50m,层顶埋深5.8~19.5m,含有机质斑点,含云母、贝壳碎屑,压缩模量为2.23Mpa,静探比贯入阻力0.63Mpa,属滨海-浅海相沉积物,为上海地区最典型的软土层,在高层建筑和路基工程施工过程中极易发生变形。
(5)层主要为灰色粘性土层,层厚2.70~21.50m,层顶埋深17.0~25.3m,在(6)层缺失区厚度大,局部地区有砂质粉土透镜体分布。区内该层分为5个亚层,(5)1-1灰色粘土层、(5)1-2灰色粉质粘土层、(5)2灰色砂质粉土层、(5)3灰色粉质粘土夹粉土层和(5)4灰绿色粉质粘土层。其中(5)1-1、(5)1-2层很湿-饱和,软塑-流塑,压缩性较高,强度低,为荷载较大建筑的压缩层,此外,该两层由于埋藏适中,可作为沉降控制复合桩的桩基持力层。(5)2层为规划区的微承压含水层,但分布不连续,厚度小,但在大的基坑开挖工程和隧道工程中有可能揭露该层,应注意该层所产生的流砂现象。(5)3、(5)4层为溺谷相地层,分布在(6)层缺失区,厚度、埋深变化较大,且土质不均,易引起荷载较大建筑的不均匀沉降。
(6)层暗绿色-草黄色粘性土层,湿,层厚1.50~7.35m,层顶埋深22.2~29.0m,含氧化铁斑点,由上至下,粘粒含量逐渐减小,粉粒含量逐渐增大,静探比贯入阻力为1.99Mpa,该层与下部(7)层联合可作中型建筑物的桩基持力层。
(7)层草黄色-灰色砂质粉土、粉砂,饱和,层顶埋深25.0~50.0m,古河道切割区埋深较深。该层规划区内均有分布,土质好,可作大型及重型建筑物的桩基持力层。
(8)2层为粉质粘土夹粉土层,湿,层厚3.50~18.0m,层顶埋深54.6~73.0m,夹薄层粉砂或粉砂团块,偶见氧化铁斑点及贝壳碎屑。规划区内分布不连续,埋深、厚度变化大。
(9)层砂性土层,饱和,分布连续,厚度大,上部为颗粒较细,粘粒含量较多,一般为砂质粉土,下部颗粒逐渐变粗,为粉砂或细砂,底部含有砾石。该层可作为超大型建筑的桩基持力层,但由于埋藏较深,费用较大。
调查区典型工程地质剖面示意图见图3。
2.4 地质灾害
2.4.1 地面沉降
2.4.1.1 现状
临港新城规划区总体沉降量相对中心城区要小。1980~1995年规划区大部分地区累计沉降量在50~100mm之间,年均沉降量在3~7mm/a之间。1996~2001年间,规划区内地面沉降有所增加(图4),累计沉降量在50~100mm之间,年均沉降量在10~20mm/a之间,其中规划区北部地区沉降量大,万祥一带已形成沉降漏斗,最大累计沉降量达200mm。北部地区沉降与地下水的大量开采有关。目前由于南汇地区地下水开采量有所控制,而且开采不甚集中,因而由开采地下水引发的地面沉降有所减少,目前的沉降速率基本在5mm/a以下。
2.4.1.2 趋势分析
图3 临港新城典型工程地质剖面示意图
规划区地面沉降主要由开采地下水和工程建设所引起。区内开展自来水管网建设和改造,因地下水的开采地面沉降短时间内仍将持续发育;区内存在大面积的欠固结冲填土,其自重固结沉降量相当可观,据初步试验计算,对于厚度为6m的冲填土,其完全固结沉降量可达8~12.5cm。规划区内94塘以西部分冲填土,固结已经有一段时间,后续自重固结沉降量相对比较小;而94塘以东部分为新近冲填土,其自后续重固结沉降量将会比较大。
2.4.2 岸滩冲淤
临港新城边滩的演变,其外形基本保持不变,5m以上的边滩面积在自然状态下变化很小,边滩演变主要呈整体向东南方向移动的趋势,与长江口演变的总体趋势是一致的。
芦潮港东部岸坡总体上比较稳定,冲淤幅度较小;芦潮港南部岸坡的特点是:近岸是陡坡,其外是平坦的海底,两者之间的水深大约为6~7m,两者的演变存在一定的差异。近岸陡坡1958~1977年侵蚀,1977~1997年淤涨,1997~2003年侵蚀;而其外的平坦海底1958~1989年淤涨,1989~2003年侵蚀。近岸陡坡的冲淤变动范围在水平方向上为1.5km左右,在垂向上为4m左右。平坦海底的垂向冲淤变幅约3m,平均淤积速率1958~1977年为10.4cm/a,1977~1989年为4.3cm/a,1989~1997年为-14.7cm/a(侵蚀),1997~2003年为-19.6cm/a(侵蚀)。1997年以来,近岸陡坡也由淤积转变为冲刷。可见,近年芦潮港岸段的侵蚀呈加强趋势。位于杭州湾北岸的芦潮港岸段海底近10年以冲刷为主,而南汇嘴以东以淤积为主。
3 地质环境对临港新城规划与建设的影响分析
3.1 充分发挥工程地质结构特征优势,适当调整城市结构布局
3.1.1 建筑适宜性评价
依据影响工程地质条件的主要地基土层的分布缺失情况对临港新城进行工程地质分区,即:影响天然地基条件的(2)1层、(1)3层和影响桩基条件的(6)层的分布缺失情况进行分区(见图5所示)。
Ⅰ1工程地质地段,(2)1层、(6)层分布,(1)3层缺失,天然地基、桩基条件好地段,适宜各种建(构)筑物,可按城市功能需要进行布置;
图4 临港新城规划区1996~2001年累计地面沉降现状示意图
华东地区地质调查成果论文集:1999~2005
程地质地段,(1)3层、(6)层分布,(2)1层缺失,(1)3层形成时代大于10年,桩基条件好,天然地基条件一般,适宜布置高层建筑、重装备建构(筑)物及地基承载要求一般的多层建(构)筑物;华东地区地质调查成果论文集:1999~2005
工程地质地段,(1)3层、(6)层分布,(2)1层缺失,(1)3层形成时代小于10年,桩基条件好,(1)3层未经处理不能作为天然地基持力层,适宜布置高层建筑、重装备建构(筑)物;Ⅱ1工程地质地段,(2)1层分布,(1)3层、(6)层缺失,桩基条件差,天然地基条件好,适宜布置多层建(构)筑物;
华东地区地质调查成果论文集:1999~2005
工程地质地段,(1)3层分布,(2)1层、(6)层缺失,(1)3层形成时代大于10年,桩基条件差,天然地基条件一般,适宜布置地基承载要求一般的多层建(构)筑物及景观、绿化等。华东地区地质调查成果论文集:1999~2005
工程地质地段,(1)3层分布,(2)1层、(6)层缺失,(1)3层形成时代小于10年,桩基条件差,(1)3层未经处理不能作为天然地基持力层,适宜布置一些景观、绿化等;3.1.2 地下空间开发适宜性评价
规划区浅部均分布有砂层,厚度较大、分布稳定,中部砂层(5)2层零星分布,地下工程施工中均有可能发生流砂。对地下工程建设不利。规划区内软土层均有分布,连续,埋深、厚度变化不大,易发生变形,对基坑边坡影响较大;对于隧道盾构建议在第(4)、(5)中穿过。
图5 工程地质分区示意图
3.2 地面沉降(尤其是不均匀沉降)对新城安全的可能影响
3.2.1 海堤沉降——防洪安全
由2.4.1分析可知,规划区内由于地下水开采导致的地面沉降将持续发育,冲填土自重固结导致的地面沉降也同时存在,使海堤防洪能力不断下降。因此,设计时应预留由于地面沉降导致损失的标高,同时加强监测,及时加高。
3.2.2 不均匀沉降——基础设施(轨道交通、地下管线)安全运营
规划区内地下水开采形成的“沉降漏斗”,区内冲填土的不均匀性都会引起地面不均匀沉降。规划区内多项线性工程项目,如经过规划区的浦东铁路、轨道交通3号线,新城区内大量的线性工程的建设及运营过程中都会不同程度的受到区域地面不均匀沉降的影响,严重时将引起轨道交通无法运营,管线开裂。
3.3 海岸带变化趋势及其对城市安全的影响
3.3.1 对规划区土地资源增长的影响
规划区位于南汇边滩和杭州湾北岸。南汇边滩是长江口南岸沙嘴的主体,长江口和杭州湾两股水体落潮合流和涨潮分流是塑造这个沙嘴的动力条件,长江丰富的流域来沙则是形成这个宏大沙嘴的物质基础。近30年来,东滩稳定淤涨,向外延伸速度每年达40~90m。但随来沙量的减少,南汇边滩冲淤趋势将会发生一定改变,如南岸在长江来沙丰富的时候,呈沙嘴突出;来沙减少时呈弧形转折,前者滩地淤积,后者侵蚀。根据预测结果,南汇东滩仍将淤积,但淤积速率有所减少,而南岸冲刷趋势将增强,严重影响土地后备资源。而杭州湾北岸20世纪70年代中后期东端岸段开始出现高滩侵蚀现象,并且逐年由东向西推进,至20世纪80年代中期,奉贤岸段滩涂已由淤涨转为侵蚀。未来一段时间内随着长江口南岸泥沙来源减少,潮流输沙能力增强,滩地侵蚀后退明显,滩地资源逐步减少。而且芦潮港人工半岛一期促淤坝,拦阻了部分长江口泥沙向杭州湾北岸输移,使进入芦潮港以西的泥沙减少,使得杭州湾北岸冲刷作用增强,从而亦影响到北岸的滩涂资源的增长。
3.3.2 岸滩冲淤对岸带工程建设的影响
岸滩冲淤对护岸结构的影响主要是冲刷对其安全性的影响。根据已有成果,岸带冲刷1m前后将使各类海堤的安全系数降低,降低的幅度在11%~15%之间,从而影响海堤结构的安全性。岸滩冲淤对桥梁结构的影响主要在于引起泥面线下降,从而导致桩基承载力下降,基础变形增大,进一步影响结构和基础的内力。根据预测,规划区杭州湾岸段将处于冲刷状态,因此,应注意东海大桥的桩基工程所遭受的影响。
4 对策
(1)在工程地质分区Ⅰ区,第(6)、(7)层埋深适中,为桩基持力层好区;Ⅱ区,第(6)层缺失,第(7)层埋藏较深,以(7)层为持力层桩基费用大。根据规划区的地质条件,可适当调整建构筑物的位置或在调整基础的型式,选择第(5)层作为桩基持力层。在满足使用、安全情况下,节约建设成本。规划区分布大面积的欠固结冲填土,根据拟建工程特点,结合冲填土的土性,采取适当的方法加以处理。规划区第(4)软土层遍布,该层土易发生变形,在基坑开挖及地下工程建设过程中要加强监测,以便能及时采取措施。
(2)规划区内地面沉降发育,地面沉降(尤其是不均匀沉降)对基础设施(轨道交通、地下管线、海堤等)影响严重,建议建立临港新城地面沉降监测网,监测地面沉降动态,及时采取防治措施。
5 结束语
临港新城三维城市地质调查是上海市三维地质调查的示范项目,是对城市地质调查工作的一个探索,还存在许多不足。本次调查以工程地质调查为主,取得了一定的成果,能较好地服务于临港新城的工程规划建设。调查过程中,地调中心给予了很大支持,在此表示感谢!
参考文献
[1]中国地质调查局.地质调查标准汇编水文、工程、环境地质调查勘查
[2]张咸恭等.专门工程地质学.北京:地质出版社,1986
[3]岩土工程勘察规范(DGJ08-37-2002).上海市工程建设规范
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. 上海市地质调查研究院
全国地质环境监测能力建设
一、地质环境监测机构基本情况
上海市地质调查研究院(暨上海市环境地质站)现有从业人员150人,其中专业技术人员128人(高级职称者31人,中级职称者80人,初级职称者17人),其他人员22人(见表)。
上海城市地质信息网
(http://www.sigs.com.cn)
五、主要监测成果和服务
1999~2002年,开展了国土资源大调查——长江三角洲上海地区地下水资源合理开发与地质灾害调查评价工作,基本掌握了地质环境结构、地下水开发利用现状与地面沉降特征,为进一步完善、优化地质环境监测网奠定了基础,同时为控制地面沉降措施的制定提供了科学依据。
2003~2005年间,与江苏、浙江共同开展“长三角”地区地面沉降监测网建设与监测工作,通过建设长三角地区地下水和地面沉降监测统一技术要求,为长三角地区地面沉降监测联动奠定了基础,同时为长三角地区各级政府提供了更具针对性的地质灾害预防信息,地面沉降防治效果显著。
2004~2008年,国土资源部与上海市合作的“上海市三维城市地质调查”项目,依托长期的地质环境监测资料和勘查成果,对上海地区工程地质、水文地质、环境地质、基础和第四纪地质等进行了全方位的调查与研究,取得了丰富的地质调查研究成果,并在城市规划与建设、土地合理利用等领域得到广泛应用,取得了地质成果与城市规划紧密联系的重大突破。同时,针对城市生命线安全需求,明确了加强城市生命线地面沉降监测的重要性。
2006~2010年,长江三角洲地区上海市地面沉降监测与风险管理研究工作的开展,可为政府实施区域地面沉降防治管理、减灾防灾提供技术支撑。
2007年,“上海地质环境条件及其对地下空间开发影响研究”,为城市地下空间开发过程中地质环境监测提供了科学依据,研究成果在地下空间开发领域具有重要指导意义。
六、法制建设
1.2006年颁布《上海市地面沉降防治管理办法》(上海市人民政府令第62号),并2006年10月1日实施。
2.1997年,上海市人民政府第53号令,修正并重新发布《上海市深井管理办法》,自发布之日起实施。