萊蕪市城市建設(shè)適宜性評(píng)價(jià)研究

摘要：本文在充分分析和借鑒前人研究經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用區(qū)內(nèi)場地穩(wěn)定性、工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件、地質(zhì)環(huán)境條件及其他影響因素對萊蕪市城市規(guī)劃區(qū)內(nèi)的地下工程建設(shè)適宜性進(jìn)行了評(píng)價(jià)，進(jìn)而劃分了城市建設(shè)適宜區(qū)、較適宜區(qū)及較不適宜區(qū)。

關(guān)鍵詞：城市建設(shè)；評(píng)價(jià)因子；適宜性評(píng)價(jià)；萊蕪市

Study on the suitability evaluation of urban construction

An Ru-yi

NO.1 Exploration Institute of Geology and Mineral Resources， Shandong Jinan 250014， China；

Abstract： Based on the experience of predecessors and fuzzy mathematics method， this paper uses the conditions of the stability of the area， engineering geological conditions， hydrogeological conditions， geological and environmental conditions and other influencing factors to evaluate the urban planning of Laiwu City. The construction of above ground works and the suitability of underground construction in this area were evaluated， and the three levels of areas were classified： suitable area， more suitable area and less suitable area.

Key words： Urban construction； Assessment factor； Suitability analysis； Laiwu city

城市的未來發(fā)展規(guī)劃要求節(jié)約土地，增加土地的利用率，今后工程建設(shè)將會(huì)嚴(yán)格控制低層及多層建筑，而以小高層和高層建筑為主，并充分利用地下空間，規(guī)劃修建輕軌、人防等大型地下工程[1]。

本次對地上工程建設(shè)適宜性評(píng)價(jià)主要從巖土體工程地質(zhì)條件角度考慮，地下工程建設(shè)適宜性評(píng)價(jià)側(cè)重于斷裂構(gòu)造及地面塌陷及已有建筑物的影響[2]。

1.評(píng)價(jià)方法

工程建設(shè)適宜性影響因素較多，且影響程度不同。各因素之間存有一定的聯(lián)系，因而邊界條件不確定，適宜性等級(jí)也沒有完全的標(biāo)準(zhǔn)。本次工程建設(shè)適宜性評(píng)價(jià)體系將指標(biāo)體系中選取的因子分為敏感因子、重要因子及一般因子，評(píng)價(jià)過程中只選取前兩類因子進(jìn)行評(píng)價(jià)[3]。據(jù)萊蕪城區(qū)地質(zhì)環(huán)境特點(diǎn)，按分級(jí)、分序、抓主、淡次的原則，采用窮舉-剔除法，選取重要影響因子作為工程建設(shè)適宜性評(píng)價(jià)的評(píng)價(jià)因子，二級(jí)評(píng)價(jià)因子在考慮調(diào)查區(qū)不同地質(zhì)環(huán)境區(qū)的前提下對一級(jí)因子進(jìn)行細(xì)化，建立邏輯層次合理的評(píng)價(jià)體系[4]（見表1和圖1）。不同工程建設(shè)適宜性評(píng)價(jià)因子指標(biāo)構(gòu)成和量化方法（見表2），其中不同的工程建設(shè)項(xiàng)目在二級(jí)評(píng)價(jià)因子的選擇上應(yīng)有所不同，根據(jù)主導(dǎo)因素原則，選取相應(yīng)的主導(dǎo)因子指標(biāo)組合[5]。巖溶塌陷及采空區(qū)屬于萊蕪市工程建設(shè)的敏感因子，對地下工程建設(shè)具有“一票否決”，為工程建設(shè)的制約區(qū)。

2.工程建設(shè)適宜性條件分析

2.1場地穩(wěn)定性

影響場地穩(wěn)定性的因素主要為構(gòu)造活動(dòng)性，其次是場地土類型和建筑地段類別等。

（1）構(gòu)造活動(dòng)性。區(qū)內(nèi)未有大規(guī)模地震的記載[6]，對工程建設(shè)適宜性影響小。

（2）場地土類型。區(qū)內(nèi)場地土類型：堅(jiān)硬土、中硬場地土和中軟場地土三種類型[7]。

（3）建筑地段類別。區(qū)內(nèi)抗震有利地段主要分布于區(qū)內(nèi)的南部灰?guī)r、東部侵入巖類出露區(qū)及汶河北側(cè)碎屑巖類隱伏區(qū)；抗震不利地段主要分布于弧形斷裂破碎帶周邊及調(diào)查區(qū)內(nèi)煤礦鐵礦開采范圍內(nèi)；抗震危險(xiǎn)地段主要分布于區(qū)內(nèi)的巖溶塌陷易發(fā)區(qū)及煤礦鐵礦開采區(qū)中已形成的采空區(qū)范圍內(nèi)；其余地段為地震一般地段。

2.2工程地質(zhì)條件

工程地質(zhì)條件主要考慮地基土壓縮性、承載力、軟土厚度及埋深、黃土濕限、砂土液化等[8]。

（1）地基土壓縮性

盆地平原內(nèi)在汶河兩側(cè)及萊城區(qū)東部孝義一帶15m深度切面處為中高壓縮性，在羊里一帶15m深度切面處屬中壓縮性。區(qū)內(nèi)南部及東部大面積區(qū)域內(nèi)巖石出露，屬低壓縮性。其余地段15m深度切面處為中低壓縮性。

（2）地基土承載力

汶河沿岸附近及萊城區(qū)東部孝義一帶15m深度地基承載力一般為180kpa～200kpa，南部寒武—奧陶灰?guī)r出露區(qū)[9]內(nèi)15m深度地基承載力特征值一般為500kpa～800kpa，東部侵入巖及城區(qū)中西部地基承載力特征值一般為1000kpa～ 1200kpa，其余地段15m深度切面處地基承載力特征值一般為300kpa～400kpa。

（3）軟土

區(qū)內(nèi)軟土主要分布在汶河沿岸，其特殊的物理力學(xué)性質(zhì)對基坑開挖和支護(hù)存在較大的影響，從而影響工程建設(shè)適宜性。

（4）液化砂土

區(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)飽和液化砂土層的存在。

2.3水文地質(zhì)條件

區(qū)內(nèi)地下水類型主要為第四系孔隙水、巖溶裂隙水和基巖裂隙水[10]，基巖裂隙水對工程建設(shè)影響較小，故本次主要分析孔隙水和巖溶水對工程的影響。工程建設(shè)適宜性的水文因素主要表現(xiàn)在基坑開挖工程中的涌水及地下水對建筑材料腐蝕性。

（1）地下水富水性

河流沖積-洪積層孔隙水含水層以牟汶河、贏汶河河岸最發(fā)育，單井涌水量一般1000m3/d～5000m3/d，羊里一帶單井涌水量達(dá)3000m3/d～5000m3/d。殘坡積、坡洪積層孔隙水富水性差，單井涌水量小于1000m3/d。

中南部山區(qū)巖溶裂隙水含水層單井涌水量多小于500m3/d，而在溝谷地帶、構(gòu)造帶及地下水排泄區(qū)水量則大，單井涌水量1000m3/d～5000m3/d。

（2）地下水對建筑材料腐蝕性

地下水化學(xué)成分包括氣體成分、各種離子、有機(jī)化合物和微生物等[11]。區(qū)內(nèi)地下水腐蝕性相對微弱，對混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)及混凝土中鋼筋腐蝕性輕微。

（3）地下水位埋深

地下水位埋深及其動(dòng)態(tài)變化是影響地下工程建設(shè)的重要因素之一[12]。區(qū)內(nèi)松散巖類孔隙水水位埋深一般在1m～ 11m，巖溶水水位埋深變化較大，水位埋深一般在4m～ 150m。

2.4地質(zhì)環(huán)境條件

區(qū)內(nèi)已發(fā)生的主要地質(zhì)災(zāi)害類型有巖溶塌陷、采空塌陷、崩塌、滑坡及泥石流等[13]。

2.5其他影響因素

（1）已開發(fā)地下空間

目前規(guī)劃區(qū)內(nèi)已開發(fā)建設(shè)的地下空間最大利用深度已達(dá)20m左右，已建的各種地下工程會(huì)對今后地下空間的開發(fā)建設(shè)造成一定影響。

（2）地表水體

地表水系若處于地下工程之上，無疑會(huì)對地下建筑構(gòu)成一定的威脅，因此地下工程不僅要做好防地下水措施，還必須要做好防地表水措施。

3.城市地下工程建設(shè)適宜性評(píng)價(jià)

城市地下工程建設(shè)主要包括城市地下軌道交通、公路隧道、地下停車場、過街或穿越障礙的各種地下通道、各種地下商場、人防與市政地下工程等。根據(jù)調(diào)查，15m埋深范圍內(nèi)其地下空間利用率最高，本次對城市地下工程建設(shè)的適宜性評(píng)價(jià)主要考慮埋深15m以上。

根據(jù)地下工程建設(shè)的特點(diǎn)，主要選取已開發(fā)地下工程、構(gòu)造活動(dòng)性、場地土類型、建筑地段類別、地基土壓縮性和承載力、特殊類土、地下水富水性、水位埋深、地下水對建筑材料腐蝕性、巖溶發(fā)育特征及地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性等評(píng)價(jià)因子，對城市規(guī)劃區(qū)地下空間工程建設(shè)適宜性進(jìn)行評(píng)價(jià)。適宜性可分為適宜區(qū)、較適宜區(qū)和較不適宜區(qū)三個(gè)等級(jí)（圖2）。

3.1工程建設(shè)適宜區(qū)

主要分布工作區(qū)東南部低山丘陵區(qū)，如高莊南部—顏莊南部—鋼城區(qū)一帶及辛莊東部—里辛一帶。區(qū)內(nèi)15m埋深處巖土層巖石力學(xué)性質(zhì)較好，工程地質(zhì)條件好，圍巖穩(wěn)定性好。區(qū)內(nèi)無大型斷裂發(fā)育，地基土承載力高，壓縮性低，大部屬抗震有利地段。區(qū)內(nèi)地下水腐蝕性微弱，基本無地表水體影響，地下水位埋深大，一般大于15m。且區(qū)內(nèi)未進(jìn)行地下工程開發(fā)，基本不受人類工程活動(dòng)等地表建筑影響；區(qū)內(nèi)局部點(diǎn)狀分布崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害隱患。綜合評(píng)價(jià)該區(qū)地下工程建設(shè)開發(fā)難度小，無須特殊工藝，成本較低，安全性好，是地下空間工程建設(shè)適宜區(qū)。

3.2工程建設(shè)較適宜區(qū)

主要分布于萊城區(qū)中北部的大范圍區(qū)域內(nèi)，區(qū)內(nèi)15m埋深處巖石屬軟巖，易干裂，圍巖穩(wěn)定性相對較差。區(qū)內(nèi)含水層主要以孔隙水為主，富水性弱，基本無地表水體影響，水位埋深一般在5m～15m，地下水以微腐蝕性為主，無崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫等地質(zhì)災(zāi)害分布。

在萊城區(qū)及鋼城區(qū)城區(qū)內(nèi)受人類工程活動(dòng)的地表建筑及已開發(fā)的地下空間（已建高層建筑、防空設(shè)施和需保護(hù)建筑等）的影響較大[14]，綜合評(píng)價(jià)將城區(qū)內(nèi)劃為較不適宜區(qū)。

本區(qū)域內(nèi)進(jìn)行地下工程建設(shè)時(shí)要充分調(diào)查清楚工作區(qū)內(nèi)的水文地質(zhì)條件和工程地質(zhì)條件，必要時(shí)采取支護(hù)和堵水、截排水或回灌等工程手段進(jìn)行處理。

3.3工程建設(shè)較不適宜區(qū)

主要分布在區(qū)內(nèi)的煤礦鐵礦礦山開采規(guī)劃范圍內(nèi)、巖溶塌陷易發(fā)區(qū)范圍及弧形斷裂影響區(qū)內(nèi)。礦山企業(yè)開采區(qū)內(nèi)易發(fā)生地面塌陷，巖溶塌陷區(qū)內(nèi)隱伏巖溶較發(fā)育，對地下空間工程影響較大；弧形斷裂影響帶內(nèi)巖石破碎，工程地質(zhì)條件復(fù)雜，地基穩(wěn)定性差。

該區(qū)域內(nèi)在地下工程建設(shè)中，需要輔助專項(xiàng)的技術(shù)手段進(jìn)行處理和圍護(hù)，施工技術(shù)復(fù)雜，施工成本高；開發(fā)過程中需要注意突水、防止降排水引起的塌陷等問題[15]；在斷裂兩側(cè)須查清斷裂的性質(zhì)、規(guī)模、產(chǎn)狀和構(gòu)造巖特性，查清斷裂構(gòu)造與地下工程的空間位置，研究斷裂帶的巖性和水文地質(zhì)特征，預(yù)測地下工程在斷裂帶中開挖將遇到的工程問題等[16]。綜合評(píng)價(jià)該區(qū)為地下空間建設(shè)較不適宜區(qū)。

4.結(jié)論

本文將區(qū)內(nèi)場地穩(wěn)定性、工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件、地質(zhì)環(huán)境條件及其他影響因素等因子賦予權(quán)重，實(shí)現(xiàn)了各個(gè)影響因素和場地適宜性好壞程度之間的綜合評(píng)價(jià)。在此基礎(chǔ)上對城市地下工程建設(shè)適宜性進(jìn)行了分級(jí)，劃分了適宜區(qū)、較適宜區(qū)及較不適宜區(qū)三個(gè)等級(jí)。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙虹.地下空間的開發(fā)利用與城市環(huán)境[J].物流工程與管理， 2010（12）：140-142.

[2]董林青.城市地下空間開發(fā)與利用研究[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)， 2010（20）：292-293.

[3]王永立.天津市中心城區(qū)地下空間資源評(píng)價(jià)[J].地球科學(xué)與環(huán)境學(xué)報(bào)， 2008（06）：166-171.

[4]萬中杰.山東省濰坊市區(qū)域地殼穩(wěn)定性分區(qū)與評(píng)價(jià)[J].山東國土資源， 2017（09）：65-70.

[5]王少娟.山東半島藍(lán)色經(jīng)濟(jì)區(qū)地下水防污性能評(píng)價(jià)[J].山東國土資源， 2018， 34（03）：39-44

[6]李霞，周彥文，張芹.山東及鄰區(qū)小震活動(dòng)月頻次分布淺析[J].地震地磁觀測與研究， 2011， 32（03）：39-44.

[7]閆萍，李業(yè)勇.采用靜探指標(biāo)判別場地土類型的方法研究[J].西部探礦工程， 2009， 21（12）：6-8.

[8]方曉麗.杭州市建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)研究[D].中國地質(zhì)大學(xué)， 2008.

[9]張?jiān)銎?，張成基，王世進(jìn)，劉書才，王來明，杜圣賢，宋志勇，張尚坤，楊恩秀，程光鎖，劉鳳臣，陳軍，陳誠.山東省地層侵入巖構(gòu)造單元?jiǎng)澐謱Ρ纫庖奫J].山東國土資源， 2014， 30（03）：1-23.

[10]朱恒華，徐建國，王瑋，王增輝，徐華，劉治政.魯西南地區(qū)地下水錳的分布特征及其成因[J].山東國土資源， 2015， 31（03）：54-57+62.

[11]王會(huì)蘭，楊雷鵬.地下水對建筑基礎(chǔ)工程、地下隱蔽工程的腐蝕性分析[J].西部探礦工程， 2006， 18（s1）：522-523.

[12]周宏益，孟莉敏，彭雄武.地下水位變化對建筑物地基沉降影響的數(shù)值模擬[J].工程勘察， 2006（12）：47-50.

[13]蘇寶成，周廣海，魯峰，安如意.萊蕪市主要地質(zhì)災(zāi)害特征易發(fā)區(qū)劃分及防治措施[J].山東國土資源， 2014， 30（03）：65-68.

[14]顧超.相鄰地下空間開發(fā)的基坑施工風(fēng)險(xiǎn)控制[C]//中國國際隧道工程研討會(huì). 2011.

[15]尹會(huì)永.潘西煤礦煤層底板突水機(jī)理及預(yù)測預(yù)報(bào)研究[D].山東科技大學(xué)， 2005.

[16]張貴璽.斷裂二元結(jié)構(gòu)探討及相關(guān)工程地質(zhì)問題分析[J].水力發(fā)電， 1999（02）：10-12.