洪文二，嚴惠，蘇學(xué)權(quán)

（安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局326地質(zhì)隊，安徽安慶 246003）

0 引言

安慶西高鐵站是合安九客運專線上的重要樞紐站點，屬于“中心樞紐站”類型，合安九、阜景、北沿江三線交匯于此。目前，安慶市高鐵新區(qū)正在實施整體規(guī)劃，初步規(guī)劃面積27km2，其中核心區(qū)5km2。該地區(qū)地質(zhì)條件較復(fù)雜，地質(zhì)環(huán)境較脆弱，規(guī)劃區(qū)建設(shè)急需基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查工作的技術(shù)支撐。本次專項工程地質(zhì)調(diào)查以服務(wù)高鐵新區(qū)規(guī)劃-建設(shè)-運營-管理全過程、解決城市地下空間資源利用地質(zhì)環(huán)境問題為導(dǎo)向，通過開展大比例尺工程地質(zhì)調(diào)查（面積27km2），在查明工程地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，綜合評價了場地的穩(wěn)定性、建設(shè)場地的適宜性、埋深0～10m、10～15m 及15～30m地下空間開發(fā)利用難度大小，提出各層空間主要制約問題，從建筑布局、基礎(chǔ)選型及基坑工程開挖等3個方面提出了建議。

1 地質(zhì)背景

新區(qū)水系發(fā)育，河渠縱橫交錯，池塘星羅棋布，區(qū)內(nèi)主要河流有高河、萬福河、西干渠、東干渠等，均流入三鴉寺湖，三鴉寺湖最高湖水位17.5m(黃海高程)，新區(qū)的高河河漫灘及萬福河下游地形低洼處位于淹沒區(qū)范圍。

新區(qū)地貌單元屬沿江丘陵平原區(qū)。其地形特征表現(xiàn)為北低南高的特點，地形標(biāo)高+10～+160m，根據(jù)本區(qū)地貌的成因及地形高度和切割深度，本區(qū)地貌類型可劃分為丘陵、平原二種類型，微地貌可劃分為高丘、中丘、低丘、河湖平原、波狀平原。

本區(qū)地層區(qū)劃屬揚子地層區(qū)下?lián)P子地層分區(qū)安慶地層小區(qū)，規(guī)劃區(qū)分布的地層：前第四紀(jì)地層主要為中、晚三疊世黃馬青組、范家塘組，中、晚侏羅世磨山組、羅嶺組，晚白堊世赤山組、古近世望虎墩組。前第四紀(jì)地層巖性以砂巖為主，局部夾泥巖、頁巖；第四紀(jì)地層中更新世戚家磯組、晚更新世下蜀組及全新世蕪湖組，第四系地層厚度一般在3～8m之間，局部12～16m。

區(qū)內(nèi)褶皺構(gòu)造和斷裂構(gòu)造發(fā)育不均。以獨秀山大斷裂為界，西北側(cè)為中新代潛山斷陷盆地，廣泛分布有第四系、古近系古新統(tǒng)望虎墩組及白堊系上統(tǒng)宣南組地層，褶皺、斷裂不發(fā)育。南東側(cè)為懷寧褶斷帶，區(qū)內(nèi)地層自前寒武系-侏羅系及第四系均有出露。褶皺、斷裂構(gòu)造較發(fā)育。

2 水文地質(zhì)、工程地質(zhì)條件

根據(jù)地下水含水介質(zhì)的不同，區(qū)內(nèi)地下水可分為松散巖類孔隙水、紅層孔隙裂隙水及基巖裂隙水3種類型，水量貧乏-極貧乏。區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)條件簡單。

根據(jù)地層時代、巖性、風(fēng)化程度、物理力學(xué)性質(zhì)等特點，分為巖體及土體。

巖體分為：①軟弱中厚層-薄層狀紅色砂礫巖綜合體（白堊系赤山組、古近系望虎墩組）；②較堅硬-軟弱中厚層狀砂巖夾泥巖綜合體（侏羅系羅嶺組）；③較堅硬-軟弱中厚層狀具泥化夾層砂巖綜合體（侏羅系磨山組、中、晚三疊統(tǒng)黃馬青組、范家塘組）；④堅硬-較堅硬中厚層狀砂巖巖組（三疊系范家塘組）；區(qū)內(nèi)巖體抗風(fēng)化能力較弱，風(fēng)化帶厚度3～15m,其中侏羅系羅嶺組地層以及磨山組上段地層局部因泥質(zhì)含量較高，暴露于地表后，具有明顯的崩解現(xiàn)象，巖石崩解后呈碎塊狀，強度大幅降低。

土體根據(jù)土層在垂向上的巖性、結(jié)構(gòu)變化及物理力學(xué)性質(zhì)特征，區(qū)內(nèi)中更新統(tǒng)戚家磯組巖性為黏性土、含黏土礫石，為雙層結(jié)構(gòu)土體，具低壓縮性；晚更新統(tǒng)下蜀組巖性為黏性土為單一結(jié)構(gòu)土體，具中-低壓縮性，具弱膨脹性；全新統(tǒng)蕪湖組巖性為黏性土、砂類土、礫類土，為雙層、多層結(jié)構(gòu)土體，具中高壓縮性。

規(guī)劃區(qū)巖土體種類較多，物理力學(xué)性質(zhì)差異較大，工程地質(zhì)條件復(fù)雜程度與地形地貌特征緊密相關(guān)，其中河湖平原均分布有第四系全新統(tǒng)土體，具明顯的沖積成因的二元結(jié)構(gòu)，為雙層及多層結(jié)構(gòu)土體，各工程地質(zhì)層承載力一般，基巖埋深5～15m 之間，工程地質(zhì)條件中等-復(fù)雜；波狀平原區(qū)基巖局部直接出露，分布的土體主要為第四系中更新統(tǒng)土體，厚度一般在3～10m之間，具中—低壓縮性，承載力較高，工程地質(zhì)條件簡單—中等；丘陵區(qū)基巖大都直接出露，工程地質(zhì)層簡單。

3 規(guī)劃建設(shè)區(qū)工程地質(zhì)分區(qū)

按照地貌類型、地層、構(gòu)造特征進行工程地質(zhì)分區(qū)，本區(qū)共劃分為3個工程地質(zhì)區(qū)、8個工程地質(zhì)亞區(qū),其中波狀平原工程地質(zhì)區(qū)又進一步劃分出11個工程地質(zhì)段（見表1及圖1）。

4 工程建設(shè)適宜性和地下空間開發(fā)難度評價方法

4.1 工程建設(shè)適宜性評價方法

影響工程建設(shè)適宜性的主要因素為：地形地貌、水文、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、不良地質(zhì)作用和地質(zhì)災(zāi)害、活動斷裂和地震效應(yīng)等。根據(jù)《城市規(guī)劃工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（CJJ57-2012），工程建設(shè)適宜性主要采取定性評價與定量評價相結(jié)合。工程建設(shè)適宜性可分為適宜性差、適宜性較差、基本適宜、適宜4 個等級。定性評價按照《城市規(guī)劃工程地質(zhì)勘察規(guī)范》進行，在此不做評述

定量評價在定性評價基礎(chǔ)上進行，采用評價單一多因子分級加權(quán)指數(shù)法。定量評價體系因子包括一級因子層和二級因子層，其中一級因子層主要包括地形地貌、水文、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、不良地質(zhì)作用和地質(zhì)災(zāi)害、活動斷裂及地震效應(yīng)等。二級因子為一級因子主要特征的具體指標(biāo)，各級因子的權(quán)重按其對對工程建設(shè)適宜性的影響程度（主要因素、次要因素、一般因素）進行確定。工程建設(shè)適宜性評價因子體系定量標(biāo)準(zhǔn)按《城市規(guī)劃工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（CJJ57-2012）附錄C表C.0.1針對性選取表2評價因子。

表1 工程地質(zhì)分區(qū)一覽表Table 1.Zoning of engineering geology

按表2 要求，運用MAPGIS 的空間分析工具對調(diào)查區(qū)范圍進行了網(wǎng)格剖分。基礎(chǔ)地圖是1∶10000綜合工程地質(zhì)平面圖。評價單元面積為100m×100m（單元面積＝0.01km2），調(diào)查區(qū)共剖分為2845個單元。

4.2 地下空間開發(fā)難度評價方法

城市地下空間開發(fā)利用的地質(zhì)環(huán)境難度評價是一個綜合性的工程地質(zhì)問題，其評價涉及區(qū)域地質(zhì)、地形地貌、巖土性狀等，既有確定性指標(biāo)因素，又有非確定性指標(biāo)因素，影響因素多，評價難度大。目前國內(nèi)外關(guān)于地下空間開發(fā)利用方面進行了研究，國內(nèi)的諸多城市如天津、北京、南寧、濟南、武漢、福州、上海、南京、杭州等地均對城市地下空間開發(fā)利用進行了難度評價。評價方法包括定性、定量、模糊綜合評判模型等。充分考慮到新安慶西高鐵站規(guī)劃建設(shè)區(qū)地下空間開發(fā)的地質(zhì)環(huán)境特點，采用專家打分和層次分析法，確定各指標(biāo)的權(quán)重，借助GIS技術(shù)，對新安慶西高鐵站規(guī)劃建設(shè)區(qū)0～-10m、-10～-15m、-15～-30m 地下空間資源開發(fā)進行難度評價。

影響地下空間開發(fā)的主要影響因素包括地形地貌、地表水分布、工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件、構(gòu)造斷裂特征等。0～-15m地下空間資源開發(fā)選取地形地貌、地表水體分布狀況、工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件、構(gòu)造活動(斷裂)5個一級重要因子，選取地形坡度、洪水淹沒區(qū)、巖土體類型、膨脹土、泥質(zhì)易崩解巖、基巖埋深、承載力狀況、地基土均勻性、構(gòu)造活動(斷裂)、地下水埋深、含水層富水性、地下水對鋼筋混凝土的腐蝕性等13個二級重要因子進行評價，每個因子分別賦予三～四級程度分級(見表3)。

-15～-30m 地下空間資源開發(fā)選取圍巖類別、水文地質(zhì)、巖石的開挖難易程度(斷裂)3 個一級重要因子，選取頂板5m 巖土體強度、巖體完整程度、巖體耐風(fēng)化能力、含水層富水性、巖石強度等5個二級重要因子進行評價，每個因子分別賦予四級程度分級(見表4)。評價方法與工程建設(shè)適宜性方法相同。

5 評價成果分析

（1）安慶西部高鐵新區(qū)跨山地丘陵、波狀平原及河湖平原3 個特征差異明顯工程地質(zhì)區(qū)，包括為8 個亞區(qū)，其中波狀平原又細分為11 個工程地質(zhì)段（圖1），結(jié)合工程建筑適宜性評價，提出了工程建筑布置建議：①萬福河及高河平原地區(qū)地表標(biāo)高+11～+17m，而最高洪水淹沒標(biāo)高+17.5m，為防止內(nèi)澇工程建設(shè)需要大量填方增加建筑地基處理成本，建議高鐵站區(qū)的北東部萬福河平原規(guī)劃的商辦組團功能區(qū)調(diào)整為公園綠化用地；②單個建筑要避免同時跨越兩個工程地質(zhì)區(qū)，防止出現(xiàn)半挖半填地基及不均勻地基；③同一工程地質(zhì)區(qū)內(nèi)單個建筑長邊方向盡可能按北東向基礎(chǔ)持力層坡度變化小的方向布置，避免基礎(chǔ)持力層坡度變化大而出現(xiàn)不均勻地基。

表2 工程建設(shè)適宜性評價因子的量化標(biāo)準(zhǔn)表Table 2.Quantitative standard of engineering construction suitability evaluation factors

表3 地下空間資源（0～-15m）開發(fā)難度評價因了的定量標(biāo)準(zhǔn)表Table 3.Quantitative standard for evaluation factors of development difficulty of underground space resources (0 to -15m)

表4 地下空間資源（-15～-30m）開發(fā)難度評價因了的定量標(biāo)準(zhǔn)表Table 4.Quantitative standard for evaluation factors of development difficulty of underground space resources (-15 to -30m)

（2）根據(jù)鄰近且與調(diào)查區(qū)工程地質(zhì)條件類似的懷寧縣縣城高河鎮(zhèn)的建筑經(jīng)驗，針對調(diào)查區(qū)工程地質(zhì)特征按照工程地質(zhì)分區(qū)提出建筑物基礎(chǔ)類型選擇的建議。①河湖平原工程地質(zhì)區(qū)：3 層及以下的建筑物可選擇天然地基，獨立及條形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)盡可能淺埋，選擇淺部的粉質(zhì)黏土作為基礎(chǔ)持力層；多層（3～6 層）及高層（6 層以上）建筑物可選擇樁基礎(chǔ)（鉆孔灌注樁），選擇中風(fēng)化基巖作為樁端持力層，不宜設(shè)置地下空間；②波狀平原工程地質(zhì)區(qū)：崗丘地及緩坡地，如不開發(fā)地下空間，11 層以下的建筑物可選擇天然地基，獨立基礎(chǔ)，根據(jù)持力層分布特征，可選擇中-低壓縮的粉質(zhì)黏土、黏土及風(fēng)化巖作為基礎(chǔ)持力層，如開發(fā)地下空間，建筑物可選擇天然地基，筏板基礎(chǔ)，根據(jù)地下空間高度及持力層分布特征，可選擇中-低壓縮的粉質(zhì)黏土、黏土及風(fēng)化巖作為基礎(chǔ)持力層，但要注意持力層坡度的變化；③對位于坳谷內(nèi)的建筑物，因場地整平標(biāo)高的需要（出現(xiàn)填方），可選擇樁基礎(chǔ)（人工挖孔樁），以中風(fēng)化基巖作為樁端持力層。茶嶺鎮(zhèn)區(qū)近期規(guī)劃建筑物大部位于波狀平原工程地質(zhì)區(qū)。

圖1 安慶市區(qū)西部高鐵新區(qū)工程地質(zhì)分區(qū)及建筑適宜性評價Figure 1.Engineering geological zoning and building suitability evaluation of the Gaotie (high-speed rail) New District in western Anqing City

（3）根據(jù)地質(zhì)復(fù)雜程度及基坑工程的安全等級確定基坑工程的開挖與支護方案，針對調(diào)查區(qū)工程地質(zhì)條件及空間規(guī)劃的布置，評價了安慶市區(qū)西部高鐵新區(qū)地下空間開發(fā)利用適宜性（圖2、圖3、圖4），認為地下空間開發(fā)地質(zhì)環(huán)境條件總體較好，以波狀平原工程地質(zhì)區(qū)最好，河湖平原工程地質(zhì)區(qū)及山地丘陵工程地質(zhì)區(qū)適宜性較差—不適宜。根據(jù)地下空間開發(fā)利用適宜性評價結(jié)果，提出了基坑工程方案建議（見表5）。

圖2 地下空間（0～-10m)適宜性評價分區(qū)與鎮(zhèn)區(qū)空間結(jié)構(gòu)規(guī)劃疊合圖Figure 2.Superposition map of the underground space (0 to -10m) suitability evaluation zoning with the townshipplanned spatial structure

圖3 地下空間（-10～-15m)適宜性評價分區(qū)與鎮(zhèn)區(qū)空間結(jié)構(gòu)規(guī)劃疊合圖Figure 3.Superposition map of the underground space (-10 to -15m) suitability evaluation zoning with the townshipplanned spatial structure

圖4 地下空間（-15～-30m)適宜性評價分區(qū)與鎮(zhèn)區(qū)空間結(jié)構(gòu)規(guī)劃疊合圖Figure 4.Superposition map of the underground space (-15 to -30m) suitability evaluation zoning with the townshipplanned spatial structure

6 結(jié)論

安慶西高鐵站規(guī)劃建設(shè)區(qū)工程地質(zhì)調(diào)查工作充分運用了地面調(diào)查、物探、鉆探、試驗等綜合手段，通過分析地形地貌、基礎(chǔ)地質(zhì)、巖土體類型、巖土體物理力學(xué)性質(zhì)、水文地質(zhì)的基礎(chǔ)上，運用定性及定量的分析評價方法進行了工程地質(zhì)分區(qū)劃分與評價，將規(guī)劃區(qū)劃分為山地丘陵工程地質(zhì)區(qū)、波狀平原工程地質(zhì)區(qū)及河湖平原工程地質(zhì)區(qū)三個大區(qū)；選擇相關(guān)針對性的因子對工程建設(shè)適宜性及地下空間資源開發(fā)難度進行了分區(qū)評價，規(guī)劃區(qū)工程建設(shè)適宜性主要為適宜及較適宜，地下空間資源開發(fā)難度以小及中等為主。結(jié)合規(guī)劃區(qū)相關(guān)規(guī)劃，對規(guī)劃的合理性進行了評價，提出規(guī)劃局部調(diào)整的建議。針對今后工程建設(shè)可能出現(xiàn)的工程地質(zhì)問題，分別從建筑物平面布置、基礎(chǔ)類型選擇、基坑工程（含地下空間）方案、特殊巖土體的處理等提出了有針對性的措施與建議。本次專項工程地質(zhì)調(diào)查在解決具體城市工程建設(shè)需求的基礎(chǔ)上，探索了城市工程規(guī)劃后、建設(shè)前的專項工程地質(zhì)調(diào)查工作重點與評價方法，為城市地質(zhì)服務(wù)城市發(fā)展不同階段成果體系提供借鑒。

表5 基坑工程（含地下空間）方案的建議表Table 5.Proposed foundation pit engineering (including underground space) scheme