上海沿江沿海城鎮(zhèn)調(diào)查區(qū)1：5萬(wàn)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查

程亞洲

【摘 要】通過(guò)對(duì)上海沿江沿海城鎮(zhèn)區(qū)域內(nèi)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查，查明地質(zhì)環(huán)境條件和主要環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題;開(kāi)展沿江沿海重大工程建設(shè)適宜性研究、上海后工業(yè)化土地轉(zhuǎn)型環(huán)境地質(zhì)調(diào)查示范調(diào)查、新近成陸區(qū)地面沉降等關(guān)鍵地質(zhì)問(wèn)題專項(xiàng)調(diào)查和專題研究，為城鄉(xiāng)規(guī)劃、城市更新老工業(yè)基地土地轉(zhuǎn)型利用、重大工程建設(shè)規(guī)劃提供地質(zhì)依據(jù)。以期通過(guò)總結(jié)調(diào)查評(píng)價(jià)成果服務(wù)經(jīng)驗(yàn)，建立一套后工業(yè)化時(shí)期地質(zhì)調(diào)查與應(yīng)用服務(wù)的示范體系，為全國(guó)相關(guān)地質(zhì)工作的開(kāi)展提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】環(huán)境地質(zhì)調(diào)查;生態(tài)環(huán)境;地質(zhì)災(zāi)害

中圖分類號(hào)： Q958 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2019）14-0064-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.14.029

2017年12月5日，南京地質(zhì)調(diào)查中心與上海市地質(zhì)調(diào)查研究院簽定了上海沿江沿海城鎮(zhèn)調(diào)查區(qū)1：5萬(wàn)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查2018年度項(xiàng)目合同，正式開(kāi)啟了上海沿江沿海城市區(qū)域地質(zhì)調(diào)查工作，并明確了項(xiàng)目2018年工作目標(biāo)任務(wù)。本文將著重對(duì)報(bào)告中的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行探討，為上海市沿江沿海城鎮(zhèn)生態(tài)環(huán)境保護(hù)、土地資源合理利用提供真實(shí)、可靠的科學(xué)依據(jù)。

1 自然地理概況

1.1 地理位置、交通

調(diào)查區(qū)位于長(zhǎng)江口南支及上海市陸域東南部，東瀕東海，南鄰杭州灣，行政區(qū)域主要隸屬上海市浦東新區(qū)、奉賢區(qū)和金山區(qū)，包括了奉賢縣幅（H51E007006）、泥城幅（H51E007008）、大團(tuán)鎮(zhèn)幅（H51E007007）、金山衛(wèi)幅（H51E008006），地理坐標(biāo)介于121°15′～122°00′，30°40′～31°00′，調(diào)查區(qū)總面積約1437km2。

1.2 氣候特點(diǎn)

上海市位于北亞熱帶東亞季風(fēng)盛行的地區(qū)，氣候溫和、濕潤(rùn)，雨量適中，四季分明，冬夏長(zhǎng)，春秋短。年平均氣溫15.2-15.9℃。多年降水量1048～1138mm，年降水日129-136天，最大，冬季次之，秋季最小，夏季盛行東南風(fēng)，冬季多為西北風(fēng)。城市氣溫在空間分布上存在“熱島效應(yīng)”，即市區(qū)氣溫高于郊區(qū)，氣溫最大差值可達(dá)4.8～6.8℃。

1.3 地勢(shì)地貌

上海地處長(zhǎng)江三角洲前緣河口—濱海平原和太湖湖積平原東緣低地。全新世以來(lái)，長(zhǎng)江下泄泥沙在徑流與東海潮流的共同作用下，形成了廣闊的湖積平原、濱海平原和河口三角洲平原。堆積地貌幾乎占據(jù)全區(qū)。全市地勢(shì)平坦，海拔高程（以吳淞零點(diǎn)起算）一般為2.2～4.8m，略呈東高西低傾斜。其中高程在4.0m以下地區(qū)約占全區(qū)總面積的一半。

2 工程地質(zhì)層條件分析

2.1 工程地質(zhì)層劃分

調(diào)查區(qū)以厚度大于200m的第四系松散土層為主[1]。按照第四紀(jì)沉積時(shí)代及成因進(jìn)行工程地質(zhì)大層劃分，分為全新統(tǒng)、上更新統(tǒng)和中更新統(tǒng)頂部地層;按照巖性進(jìn)行工程地質(zhì)亞層和次亞層劃分，分為黏性土層、砂、粉土層、硬土層以及軟土層;與水文地質(zhì)含水層及隔水層劃分相統(tǒng)一，如微承壓含水層、第一承壓含水層、第二承壓含水層分別與工程地質(zhì)層⑤2、⑦、⑨層對(duì)應(yīng)。

2.2 工程地質(zhì)層劃分及分布特征

（1）在泥城幅、大團(tuán)鎮(zhèn)幅的沿江沿海地區(qū)表層普遍分布有年代不同、厚度不等的沖填土層（①3），缺失天然地基持力層（②1），沖填土巖性以粉性土夾黏性土為主，松散～稍密，土質(zhì)不均，一般具有滲流液化和震動(dòng)液化特性，工程性質(zhì)差，工程建設(shè)時(shí)應(yīng)進(jìn)行有效的地基處理。

（2）調(diào)查區(qū)東南部的沿江沿海地區(qū)淺部粉性土普遍發(fā)育：泥城幅及金山衛(wèi)東幅陸域全部、大團(tuán)鎮(zhèn)幅的東南部及西北部部分區(qū)域、奉賢幅東部以及金山衛(wèi)幅的東部普遍分布有淺部有粉性土（②3），特別是在沿江沿海地區(qū)②3層厚度較大，②3層壓縮性中等，為天然地基的良好下臥層，因此，在有淺部有粉性土（②3）分布的地區(qū)，天然地基條件總體較好[2]。但淺部粉性土（②3）位于地下水位之下，呈飽和、稍密狀態(tài)，開(kāi)挖時(shí)極易引發(fā)和遭受流砂災(zāi)害，是影響地下空間開(kāi)發(fā)的不良地質(zhì)體。

（3）在調(diào)查區(qū)缺失淺部粉性土（②3）的地區(qū)，軟土層埋藏淺、厚度大，對(duì)天然地基工程沉降控制不利。

（4）調(diào)查區(qū)內(nèi)部分區(qū)域受古河道切割影響缺失暗綠色硬土層（⑥），樁基持力層第⑦層粉性土、粉砂埋藏較深、層面起伏較大，樁基條件較復(fù)雜。但在古河道區(qū)域，由于第⑦層（第Ⅰ承壓含水層）埋藏較深，對(duì)深基坑工程抗承壓水穩(wěn)定性有利。

（5）在正常沉積區(qū)，樁基持力層第⑦層分布穩(wěn)定，厚度較大，樁基條件較好，對(duì)高層建筑樁基沉降控制有利。

2.3 工程地質(zhì)層存在的地質(zhì)問(wèn)題

2.3.1 軟土地基變形

調(diào)查區(qū)軟土層（第③層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、④層淤泥質(zhì)黏土）普遍發(fā)育。③層層頂標(biāo)高2.72～-8.42m，層厚0.7～12.4m，平均層厚4.74m，天然含水量（平均值，下同）40..9%，孔隙比1.159，液性指數(shù)1.38，壓縮系數(shù)0.71MPa-1，壓縮模量3.0MPa。④層層頂標(biāo)高-0.95～-14.1m，層厚2.0～12.9m，平均層厚7.11m，天然含水量51.1%，孔隙比1.448，液性指數(shù)1.38，壓縮系數(shù)1.19MPa-1，壓縮模量2.0MPa。軟土層具有高含水量、大孔隙比、低強(qiáng)度、高壓縮性、低滲透性等特點(diǎn)，此外還具有觸變性和流變性等不良工程地質(zhì)特征，對(duì)工程建設(shè)產(chǎn)生不同程度的不良影響。

2.3.2 砂土液化

砂土液化包括淺層飽和粉砂、砂質(zhì)粉土在地震作用下產(chǎn)生的震動(dòng)液化和基坑開(kāi)挖等地下工程活動(dòng)引發(fā)的滲流液化（俗稱流砂）。

僅在調(diào)查區(qū)海域及圖幅東北角局部分布，且呈現(xiàn)由陸向海厚度逐漸增大趨勢(shì)。該土層在陸域大部分地段層頂起伏不大，層頂標(biāo)高一般在-0.8～3.47m之間，厚度有一定變化，一般在0.5～10.2m之間[3];水域受水下地形影響，層面起伏較大，層頂標(biāo)高一般在-4.6～-10.00m之間，層厚變化不大，一般在0.5～10.2m之間。

2.3.3 水土突涌

水土突涌是指當(dāng)基坑開(kāi)挖后，基坑地面以下不透水層的自重壓力小于下部承壓水水頭壓力時(shí)，引起基坑底土體隆起破壞并同時(shí)發(fā)生噴水涌砂的現(xiàn)象。

上海地區(qū)由于淺部承壓含水層水頭高，地下空間開(kāi)發(fā)中常受淺部承壓含水層地下水影響而發(fā)生水土突涌事故?；油挥繉⒁l(fā)坑底破壞和噴水涌砂，淹沒(méi)已開(kāi)挖的基坑，造成地面塌陷或基坑邊坡失穩(wěn)，不僅對(duì)工程本身安全造成影響，對(duì)周圍環(huán)境也帶來(lái)嚴(yán)重影響。

調(diào)查區(qū)易產(chǎn)生水土突涌的土層主要為⑤2和⑦層砂、粉性土層，水量豐富該兩層分別是上海地區(qū)的微承壓含水層和第一承壓含水層，承壓水頭較高，基坑開(kāi)挖面施工時(shí)易形成較大的水頭差，易誘發(fā)水土突涌災(zāi)害，應(yīng)特別重視該兩層土引發(fā)的基坑突涌問(wèn)題，施工時(shí)做好降水和隔水工作。

2.3.4 淺層氣害

淺層天然氣是鉆探工作、基坑工程、樁基工程以及盾構(gòu)工程等地下工程可能遇到的地質(zhì)災(zāi)害，其災(zāi)害模式主要有沼氣的泄露導(dǎo)致施工人員的中毒，隧道火災(zāi)和爆炸以及施工過(guò)程中高壓沼氣連泥帶水外溢引起地下空間邊界失去穩(wěn)定而引發(fā)的事故[4]。

區(qū)內(nèi)淺部100m以淺的海相、海陸過(guò)渡相地層提供了沼氣發(fā)育的地質(zhì)條件，可劃分為上更新統(tǒng)和全新統(tǒng)兩個(gè)含氣層系和四個(gè)含氣層。第一含氣層埋深約10～25m，②3層是儲(chǔ)氣層，④層和⑤1層是主要的產(chǎn)氣層和儲(chǔ)氣層;第二含氣層埋深約30～55m，⑤2層是主要的產(chǎn)氣層和儲(chǔ)氣層;第三含氣層埋深約60～70m，⑧2-3是主要的產(chǎn)氣層和儲(chǔ)氣層;第四含氣層埋深70m以下，⑨層中海相粘性土、粉土是產(chǎn)氣層和儲(chǔ)氣層。依據(jù)含氣層發(fā)育程度，總體而言，區(qū)內(nèi)淺層氣相對(duì)發(fā)育程度一般～差。

上述各含氣層中，第一含氣層海相氣源層整體較薄，儲(chǔ)氣類型以交互狀的扁豆體狀為主，氣體分散、氣量較小，產(chǎn)生災(zāi)害危險(xiǎn)程度相對(duì)較低;第二含氣層儲(chǔ)氣類型為砂層或砂與黏土互層類型，氣層較厚，容易產(chǎn)生較大氣囊，可能是區(qū)內(nèi)發(fā)育程度最好的含氣層，引發(fā)災(zāi)害的危險(xiǎn)程度相對(duì)較高;第三含氣層和第四含氣層，氣層發(fā)育分別較薄和薄且零散分布而氣量相對(duì)較小，危害程度可能相對(duì)較小。

3 結(jié)論與工作計(jì)劃

3.1 結(jié)論

（1）上海市陸域晚更新世以來(lái)主要發(fā)育有晚更新世末期古河道和全新世晚期古河道和。晚更新世末期古河道形成于距今約1.3～1.1萬(wàn)年，晚更新世末期古河道切割導(dǎo)致樁基持力層不穩(wěn)定，易產(chǎn)生建筑物的不均勻沉降，并增加投資成本;全新世晚期古河道沉積的砂、粉性土層在地下空間開(kāi)發(fā)時(shí)易產(chǎn)生流砂、管涌等現(xiàn)象，可引發(fā)地面塌陷等地質(zhì)災(zāi)害。

（2）以第四紀(jì)研究成果為基礎(chǔ)，參照上海市工程建設(shè)規(guī)范《巖土工程勘察規(guī)范》（DGJ08-37-2012）進(jìn)行了工程地質(zhì)層的標(biāo)準(zhǔn)化，構(gòu)建了水陸一體地層層序。按地質(zhì)時(shí)代、成因和巖性差異，調(diào)查區(qū)埋深100m范圍內(nèi)土層可劃分為11個(gè)工程地質(zhì)層及分屬不同層次亞層。

（3）查明了調(diào)查區(qū)地貌類型、各地基土層埋藏分布特征、物理力學(xué)性質(zhì)及主要工程地質(zhì)問(wèn)題，分析了其對(duì)工程建設(shè)的影響。

（4）對(duì)調(diào)查區(qū)不同高度建筑及不同深度地下空間工程建設(shè)適宜性進(jìn)行了評(píng)價(jià)：調(diào)查區(qū)對(duì)于多層建筑均為適宜建設(shè)區(qū)，對(duì)于高層建筑為適宜～較適宜建設(shè)區(qū)，對(duì)超高層建筑為較適宜建設(shè)區(qū);對(duì)淺層及中層地下空間工程均為適宜～較適宜建設(shè)區(qū)，對(duì)深層隧道工程為較適宜～適宜性差區(qū)。

3.2 下一步工作計(jì)劃

隨著沿江沿海戰(zhàn)略的實(shí)施，調(diào)查區(qū)內(nèi)南部沿海地區(qū)將成為今后城市建設(shè)重點(diǎn)區(qū)域，而在日益強(qiáng)烈的流域和河口人類活動(dòng)、海岸帶地質(zhì)環(huán)境條件發(fā)生變化以及經(jīng)濟(jì)建設(shè)活動(dòng)向海岸帶地區(qū)的拓展的背景下，沿海地區(qū)地質(zhì)環(huán)境及地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查仍較欠缺，該地區(qū)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)工作需進(jìn)一步加強(qiáng)。建議對(duì)南匯東灘、金山石化等岸段有區(qū)別地關(guān)注不同地質(zhì)環(huán)境信息，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)與研究，構(gòu)建地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)指標(biāo)體系，形成海陸一體化監(jiān)測(cè)體系，為沿江沿海戰(zhàn)略實(shí)施提供決策依據(jù)。

【參考文獻(xiàn)】

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