亦莊新城規(guī)劃建設(shè)與地質(zhì)環(huán)境的協(xié)調(diào)性分析

王進(jìn)衛(wèi),張 威,黃 驍,張順智

(北京市地質(zhì)工程勘察院,北京 100037)

亦莊新城規(guī)劃區(qū)是北京"十一五"時(shí)期重點(diǎn)發(fā)展新城之一,是高新產(chǎn)業(yè)的重要集聚地.城市化水平逐步提高,工程建設(shè)活動(dòng)強(qiáng)度迅速增長(zhǎng),各種地質(zhì)災(zāi)害問題日益突出.因此,加強(qiáng)工程地質(zhì)環(huán)境問題的研究為新城規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)顯得尤為重要.

1 亦莊新城規(guī)劃建設(shè)與地質(zhì)環(huán)境效應(yīng)的分析

人類工程活動(dòng)的環(huán)境影響,是指人類工程活動(dòng)產(chǎn)生的對(duì)地質(zhì)環(huán)境的擾動(dòng),引起地質(zhì)環(huán)境各要素及總體環(huán)境效應(yīng)的變化.并具有正負(fù)雙向效應(yīng)[1].

(1)地質(zhì)環(huán)境正效應(yīng)

亦莊規(guī)劃新城位于北京市大興區(qū)東北部和通州區(qū)西南部,屬于永定河和涼水河聯(lián)合沖洪積平原的中下部.地形開闊平坦,第四系厚度70～500m左右,30m以上地基土巖性以粉土和砂土為主,局部夾粘性土和砂卵石薄層,地下水位埋深一般大于6m.水位埋藏相對(duì)較深,不僅利于深基坑開挖保護(hù),降低施工降排水費(fèi)用,可以縮短工期、減少投資,有利于進(jìn)行工程建設(shè).

(2)地質(zhì)環(huán)境負(fù)效應(yīng)

亦莊新城潛在的地質(zhì)災(zāi)害類型[2]有活動(dòng)斷裂、砂土液化、地面沉降、垃圾填埋、地下水質(zhì)惡化等5個(gè)災(zāi)種,通過對(duì)各單要素評(píng)估和預(yù)測(cè),綜合評(píng)估得出亦莊新城地質(zhì)災(zāi)害分區(qū)圖(圖1).亦莊新城地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性分為危險(xiǎn)性小、危險(xiǎn)性中等、危險(xiǎn)性較大三個(gè)區(qū)[3].

危險(xiǎn)性小區(qū)地基土可以直接作為一般建筑的天然地基,危險(xiǎn)性中等區(qū)內(nèi)軟土、填土、液化[4]土地區(qū)不宜作天然地基,須進(jìn)行相應(yīng)處理方可使用或采用復(fù)合地基和樁基方案.危險(xiǎn)性較大區(qū)工程建設(shè)時(shí)應(yīng)進(jìn)行避讓或采取相應(yīng)抗震措施方可.

2 新城規(guī)劃及用地現(xiàn)狀情況

根據(jù)近期規(guī)劃,亦莊新城城市居住用地以一類居住用地低層(1～3層)為主和二類居住用地多層(4～6層)為主,原則上不建高層建筑.工業(yè)、倉儲(chǔ)、教育交通樞紐等也以低層、多層為主,少數(shù)公建為高層建筑.建筑密度30%～45%.建筑高度18m以下居多,最高可達(dá)150m左右,總體可分為<18m區(qū),18～30m區(qū),30～60m區(qū),>60m區(qū),其分布情況參見圖2.

新城范圍內(nèi)現(xiàn)狀土地仍以農(nóng)用地居多,工業(yè)和居住用地所占比例較小.各功能區(qū)內(nèi)建筑物大部分仍為民房、廠房等低矮建筑,少數(shù)公建項(xiàng)目為高層建筑,其它規(guī)劃功能區(qū)工業(yè)、民用建筑多以6層左右的建筑為主.新城區(qū)地下空間開發(fā)利用率較低,多以設(shè)備房,地下車庫、市政設(shè)施為主.

3 新城工程建設(shè)對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響

新城規(guī)劃建設(shè),以各種不同作用方式[1]產(chǎn)生對(duì)地質(zhì)環(huán)境系統(tǒng)的擾動(dòng),造成地質(zhì)環(huán)境系統(tǒng)中因子能量的增長(zhǎng)或減弱,因而造成地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量的變化.工程的興建和運(yùn)營(yíng)對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響表現(xiàn)如下:見表1.

表1 工程活動(dòng)對(duì)地質(zhì)環(huán)境的作用[1]

亦莊新城工程建設(shè)對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響主要表現(xiàn)在對(duì)地層巖土體的擾動(dòng)和地下水位的變化.如建高層住宅和公建時(shí)開挖深基坑,對(duì)巖土應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行卸載、地基土承受上部建筑物的荷載,為防止邊坡變形進(jìn)行支護(hù)措施,軟弱地基土的處理、為消除液化采取的工程措施,地下水的降排不僅減少區(qū)域水資源狀況,改變局部地下水流場(chǎng),壓密地層土體,加劇地層固結(jié),從而導(dǎo)致地面沉降等等.

4 新城規(guī)劃與工程地質(zhì)環(huán)境的協(xié)調(diào)性

(1)亦莊新城工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)[3]

根據(jù)亦莊地質(zhì)環(huán)境背景、地形地貌、地層巖性、地下水影響等綜合分析,亦莊新城工程地質(zhì)條件可分為良好區(qū)、較好區(qū)和一般區(qū)(圖3).

工程地質(zhì)良好區(qū),地基土承載力高,壓縮性較低,適宜作為各類建筑的天然地基以及地下空間開發(fā)利用.

工程地質(zhì)較好區(qū),地基承載力相對(duì)較高,壓縮性相對(duì)較低,大多地區(qū)適宜作為多層建筑的天然地基,局部地區(qū)工程建設(shè)只須稍作地基處理即可.

工程地質(zhì)條件一般區(qū),該區(qū)分布較零散,該區(qū)地基土承載力相對(duì)較低,壓縮性較高,并因斷裂帶交匯,砂土液化、填土沉陷等影響了地基土的物理力學(xué)性質(zhì),一般建筑時(shí)須采取地基處理措施.

(2)城市規(guī)劃與地質(zhì)環(huán)境關(guān)系模型[5]

城市規(guī)劃與地質(zhì)環(huán)境的關(guān)系主要表現(xiàn)在,城市規(guī)劃建設(shè)過程中不同的開發(fā)活動(dòng)對(duì)地質(zhì)環(huán)境造成的干擾程度不同,地質(zhì)環(huán)境作為開發(fā)的制約因素,其屬性和質(zhì)量水平也必然影響開發(fā)活動(dòng)的實(shí)施.

工程地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量低或環(huán)境受干擾后易損或較敏感,人類工程活動(dòng)強(qiáng)度和密度越強(qiáng)越高,則造成地質(zhì)環(huán)境能力失衡和容量超負(fù)荷,地質(zhì)環(huán)境改良和整治帶來的技術(shù)難度大和投資巨大.根據(jù)上述原理建立了亦莊地質(zhì)環(huán)境要素和規(guī)劃開發(fā)類型的關(guān)系模型(表2).

表2 亦莊新城地質(zhì)環(huán)境和規(guī)劃工程建設(shè)的相互影響[5]

注:地質(zhì)環(huán)境對(duì)規(guī)劃建設(shè)影響"↑",規(guī)劃建設(shè)對(duì)地質(zhì)環(huán)境影響"←";有利影響為"+",不利影響為"-".

(3)工程地質(zhì)環(huán)境與規(guī)劃的協(xié)調(diào)性分析

根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)評(píng)價(jià)、地工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)結(jié)果,結(jié)合新城規(guī)劃建設(shè)與地質(zhì)環(huán)境關(guān)系模型,來預(yù)測(cè)工程地質(zhì)環(huán)境與未來規(guī)劃利用的協(xié)調(diào)性[6].

工程活動(dòng)強(qiáng)度不同對(duì)地質(zhì)環(huán)境的干擾程度也不同,將工程活動(dòng)對(duì)地質(zhì)環(huán)境的干擾程度賦予一定的分值進(jìn)行分析,分值越高干擾度越強(qiáng)(投資基數(shù)大或高密度的建構(gòu)筑物干擾度相應(yīng)越大).各功能區(qū)干擾度評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)為(分值越高干擾度越大):工業(yè)用地(3.0),居住用地(4.0),倉儲(chǔ)物流用地(2.5),公建用地(主要用于超高層商業(yè)區(qū)) 20.0,金融口岸用地(高層建筑)10.0,交通樞紐 (3.5),教育(2.5),綠化景觀(0.05).

以1:2.5萬地形圖為底圖,對(duì)亦莊新城進(jìn)行網(wǎng)格剖分,單元格大小為100m,網(wǎng)格數(shù)為205X265.將地質(zhì)災(zāi)害性分區(qū)、工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)、人類工程活動(dòng)干擾度按表3所示編碼進(jìn)行量化賦值,形成相應(yīng)的單因素指標(biāo)代碼分區(qū).單個(gè)單元格賦值完成后,利用ArcviewGIS軟件中的柵格圖層疊加功能,把單因素指標(biāo)編碼賦值分區(qū)進(jìn)行疊加,對(duì)疊加出來數(shù)字編碼進(jìn)行拆分,利用DPS數(shù)據(jù)處理軟件做出其系統(tǒng)聚類圖譜[7].參考聚類圖譜和拆分值的大小將新城區(qū)內(nèi)規(guī)劃與工程地質(zhì)環(huán)境的協(xié)調(diào)性分為協(xié)調(diào)性好、協(xié)調(diào)性較好、基本協(xié)調(diào)等3個(gè)區(qū)[3](圖4).

亦莊新城的大部分地區(qū)工程地質(zhì)環(huán)境與規(guī)劃功能相適應(yīng),為協(xié)調(diào)性好區(qū),分布面積約162.74km2,約占整個(gè)新城的76.51%;雖然新城核心區(qū)、交通樞紐、職業(yè)教育區(qū)、物流區(qū)、居住區(qū)等規(guī)劃區(qū)功能不同,工程活動(dòng)對(duì)工程地質(zhì)環(huán)境干擾程度較大,但工程地質(zhì)環(huán)境較好并與所規(guī)劃功能總體協(xié)調(diào).

協(xié)調(diào)性較好區(qū)分布面積約41.56km2,約占新城區(qū)的19.54%;該地區(qū)工程地質(zhì)環(huán)境相對(duì)較差,但規(guī)劃功能以公園綠地、工業(yè)、交通樞紐等為主,對(duì)工程地質(zhì)環(huán)境干擾較小,協(xié)調(diào)性較好.

基本協(xié)調(diào)區(qū)分布面積約8.40km2,僅占整個(gè)新城的3.95%;主要是因?yàn)樵摰貐^(qū)工程地質(zhì)環(huán)境條件較差,人類工程強(qiáng)度對(duì)工程地質(zhì)環(huán)境干擾也相對(duì)較大.

表3 協(xié)調(diào)性評(píng)價(jià)因素編碼表

5 結(jié)束語

亦莊新城地形開闊平坦,有利于新城建設(shè)發(fā)展,地質(zhì)環(huán)境與新城近期規(guī)劃總體協(xié)調(diào)性較好.為避免城市建設(shè)中出現(xiàn)的地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn),造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失,遠(yuǎn)景規(guī)劃應(yīng)結(jié)合地質(zhì)環(huán)境調(diào)整布局,科學(xué)規(guī)劃,以最大限度地促進(jìn)城市發(fā)展與地質(zhì)環(huán)境相協(xié)調(diào),保障城市規(guī)劃建設(shè)與地質(zhì)環(huán)境安全.

[1] 王思敬主編.論人類工程活動(dòng)與地質(zhì)環(huán)境的相互作用及效應(yīng)分析,中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)研究所工程力學(xué)開放試驗(yàn)室, 1997.1.

[2] 李明朗、劉玉海.中國(guó)城市地質(zhì).北京∶ 中國(guó)大地出版社,2005.

[3]北京市地質(zhì)工程勘察院.北京亦莊規(guī)劃新城前期區(qū)域工程地質(zhì)勘查報(bào)告.北京,2007.

[4] 劉紅軍、楊東海主編.飽和砂土液化危害及液化機(jī)理分析,中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所,2005.7.

[5] 陳曉鍵.西安城市規(guī)劃中工程地質(zhì)環(huán)境問題探討,西北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)2003.6.

[6] 方鴻琪,楊閩中.《城市工程地質(zhì)環(huán)境分析原理》.中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1999.

[7] 黃 驍,陳 剛.系統(tǒng)聚類法在工程地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)中的應(yīng)用.工程地質(zhì)學(xué)報(bào),2008.