奉化江、姚江流域工程地質分區(qū)和工程地質問題

孫快忠

（1.南京大學地球科學與工程學院，南京，210093; 2.江蘇省有色金屬華東地質勘查局，南京 210007）

奉化江、姚江流域工程地質分區(qū)和工程地質問題

孫快忠1，2

（1.南京大學地球科學與工程學院，南京，210093; 2.江蘇省有色金屬華東地質勘查局，南京 210007）

根據鉆孔原位測試和巖土樣品試驗室分析結果，對奉化江、姚江面積約600 km2流域的工程地質結構進行了研究，并對流域地表以下60 m范圍內進行了工程地質分區(qū)和工程地質問題探討。結果表明：（1）全新統(tǒng)鎮(zhèn)海組有3個工程地質層和5個亞層，上更新統(tǒng)寧波組有3個工程地質層和20個亞層，下伏基巖歸入1個基巖工程地質層；（2）可選用的持力層為④1、④3-2、④3-3、⑤1、⑤3-1、⑤3-2、⑥1、⑥3-1、⑥3-2、⑥4工程地質亞層和基巖工程地質層，持力層地基承載力特征值fak≥160 kPa；（3）流域內有兩個硬土層，即巖性為粉質粘土的第一硬土層④1和第二硬土層⑤1；（4）根據各持力層的厚度和組合分布特征，研究區(qū)被劃為6個工程地質分區(qū)，并提供了每一個工程地質分區(qū)的持力層、基礎類型；（5）主要工程地質問題是地面沉降和軟土震陷。

工程地質分區(qū)；工程地質層；持力層；奉化江；姚江

1 引言

奉化江、姚江流域位于寧波市西部和南部，行政隸屬奉化市、鄞州區(qū)和余姚市。奉化江、姚江分別由西南、西北向東在寧波市區(qū)匯入甬江，向東流入東海（圖1）。奉化江、姚江流域是寧波市周邊經濟發(fā)展迅速的地區(qū)，為了滿足該流域的可持續(xù)發(fā)展對工程地質的需求，開展工程地質分區(qū)具有現(xiàn)實意義。

工程地質分區(qū)是指在研究區(qū)內，依據工程地質條件相似或相近的原則進行的區(qū)域劃分，目的是結合工程類型和分布進行工程地質分區(qū)評價，說明各區(qū)的工程地質特征，為工程規(guī)劃、勘察、設計和施工提供科學依據，保護生態(tài)環(huán)境，促進地方經濟的發(fā)展[1-3]。以往以地形地貌、地質結構、物理（自然）地質現(xiàn)象作為研究區(qū)工程地質分區(qū)的指標，所涉及的深度有限[4]。

隨著高、大、深工程數量越來越多，工程基礎的深度越來越大。因此作者根據持力層的厚度和組合分布特征，對60 m深度范圍內，面積約600 km2的奉化江、姚江流域進行了工程地質分區(qū)，并提供了每個工程地質分區(qū)的持力層、基礎類型、設計參數和主要工程地質問題及處理措施。

2 研究區(qū)地形地貌、地層分布特征

研究區(qū)地面黃海標高1～3 m，由姚江谷地、寧奉平原兩個地貌單元組成（圖1）。姚江谷地是指慈南山區(qū)與四明山區(qū)所挾持的姚江中下游地區(qū)，總體呈北西向展布；寧奉平原是四明山地區(qū)與寧東山區(qū)之間、奉化江下游、寧波城區(qū)以南、以西的地區(qū)，西北側與姚江谷地交匯。

研究區(qū)絕大多數地方被第四系覆蓋，其從上至下劃分和巖性及分布特征見表1[5-7]。

第四系下的基巖，形成時代皆為早白堊世，從老到新依次為高塢組（K1g）、茶灣組一段（K1c1）、館頭組一段（K1gt1）、館頭組二段（K1gt2）、朝川組一段（K1cc1）、方巖組（K1f）[5]。姚江谷地西側基巖為館頭組一段的砂巖、砂礫巖、凝灰質砂巖，東側基巖則以高塢組的凝灰?guī)r為主，也分布有一定面積的館頭組二段的凝灰?guī)r、砂巖、含礫粗砂巖；寧奉平原的基巖主要以朝川組一段的砂巖、凝灰質砂巖為主，南部則以方巖組的砂礫巖、凝灰質砂礫巖為主，東部近山前地帶則分布有一定面積的茶灣組一段的凝灰?guī)r。在整個研究區(qū)內，基巖主要出露在研究區(qū)與周邊山區(qū)的交界部位（圖1）。

圖1 研究區(qū)地貌單元劃分及地層分布示意圖Fig.1 Sketch map of landscape unit division and strata distribution in the research area

表1 研究區(qū)第四紀地層劃分表Table 1 Division of the Quaternary strata in the research area

3 研究區(qū)工程地質條件

3.1 工程地質層

鑒于工程基礎通常不超過60 m，加上研究區(qū)內東浦組頂板埋深60 m左右，作者對鎮(zhèn)海組、寧波組進行了工程地質層的劃分（表2），其中層與表1中的“段”相對應，而工程地質亞層的劃分以成因類型為主要依據，同時參考了《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001）[8]中關于土體的物理力學性質指標要求。由表2可知：地表以下60 m范圍內，地層為鎮(zhèn)海組、寧波組，其中鎮(zhèn)海組有3個層①、②、③和5個亞層，寧波組有3個層④、⑤、⑥和20個亞層。由于基巖與工程建設關系密切，但巖性單一，把下伏基巖歸入1個基巖工程地質層。

3.2 工程地質特征

以文獻8為參考，根據已有大量不同用途鉆孔的原位測試和巖土樣品試驗室分析結果的統(tǒng)計，以本次及為了工程地質分區(qū)而施工鉆孔的原位測試和巖土樣品試驗室分析結果，把研究區(qū)地基土的工程地質特征列于表2。由表2可知：（1）研究區(qū)地表以下60 m以內可選用的第四系地基持力層為寧波組④、⑤、⑥工程地質層，具體為④1、④3-2、④3-3、⑤1、⑤3-1、⑤3-2、⑥1、⑥3-1、⑥3-2、⑥4共十個亞層；（2）持力層為硬土層、砂、砂礫石層，地基承載力特征值fak≥

160 kPa；（3）研究區(qū)內有二個分布全區(qū)的硬土層，即巖性為粉質粘土的第一硬土層④1和第二硬土層⑤1；（4）④5-2亞層fak=400 kPa，但由于零星分布于研究區(qū)內，所以沒有計入到持力層中。

而第四系下的基巖，全風化砂巖fak=160～200 kPa，全風化砂礫巖fak=180～200 kPa，全風化凝灰?guī)rfak=180～200 kPa，上述不同風化程度的基巖，承載力特征值皆不小于160 kPa，所以研究區(qū)內的基巖工程地質層也為持力層。

表2 研究區(qū)第四系工程地質層特征表Table 2 Characters of the Quaternary engineering geological layers in the research area

4 研究區(qū)工程地質分區(qū)

根據地貌單元相同，地層結構相近，巖性特征類似、工程地質條件一致的分區(qū)原則，把60 m深度范圍內的研究區(qū)劃分為6個工程地質分區(qū)（表3、圖2、3、4）。

根據各工程地質特征不同，各工程地質分區(qū)對建筑物基礎類型的要求也不同。在各工程地質分區(qū)內，低、中、高建筑物的適宜性如下：

表3 研究區(qū)各工程地質分區(qū)重要特征信息表Table 3 Important information of every engineering geological zoning in the research area

圖2 研究區(qū)工程地質分區(qū)圖Fig.2 Map of engineering geological zoning in the research area

（1）工程地質Ⅰ區(qū)，荷載要求一般的多層及小高層建筑物可以④1或⑤1硬土層為持力層，荷載要求大的高層建筑物和重大工程則以下伏的基巖為持力層。

（2）工程地質Ⅱ區(qū)，適宜采用預制樁，但單樁承載力有限，應增大樁的布置密度。

（3）工程地質Ⅲ區(qū)，不同深度、不同巖性的持力層可滿足不同載荷的持力層需求。對于荷載要求一般的多層、小高層建筑物一般采用預制樁，以硬土層

為樁基礎持力層；而對于荷載要求大的高層、超高層建筑物則一般采用鉆孔灌注樁，并以下部的砂、砂礫石層為樁基礎持力層。

（4）工程地質Ⅳ區(qū)，對于荷載要求相對較小的多層建筑，上部有一定厚度粉土分布的地段可采用短樁；荷載需求大的小高層、高層以及超高層建筑物則以下部的砂、砂礫石為持力層，樁類型可選用預制樁或鉆孔灌注法。

（5）工程地質Ⅴ區(qū)，多層、小高層、高層建筑物荷載需求一般，可直接以砂、砂礫石展為樁基礎持力層，選用預制樁和鉆孔樁均可。對于超高層建筑物，因荷載需求巨大，以砂、砂礫石為樁基持力層，則單樁荷載不能滿足需求，應采用鉆孔灌注樁，以下伏基巖為持力層來滿足荷載要求。

（6）工程地質Ⅵ區(qū)，基巖埋藏相對較淺，可選用的樁基礎持力層為基巖，樁基礎類型一般采用鉆孔灌注樁。

圖3 寧奉平原地質剖面圖Fig.3 Geological profile of the Ningfeng plain

圖4 姚江谷地地質剖面圖Fig.4 Geological profile of the Yao River valley

5 研究區(qū)工程地質問題

工程地質分區(qū)的實質是要指出工程地質分區(qū)范圍內的主要工程地質問題及相應的預防處理措施。研究區(qū)區(qū)域穩(wěn)定性較好[9],屬于地質災害不易發(fā)區(qū)，主要工程地質問題是地面沉降、軟土震陷。

研究區(qū)地下水資源豐富，發(fā)育了三層承壓水，在利用承壓水時，如不及時徑流補充，容易發(fā)生地面沉降。地面沉降具有不可逆性、累進性和廣泛性的特點，已給研究區(qū)的城市建設、土地利用、防洪排澇、航道交通等方面造成了嚴重危害，主要表現(xiàn)為：降低了水利工程防洪、抗災功能；地面易發(fā)生大面積積水；下水道排污口和江水之間高差減少小，江水沿下水道倒灌；地面高程失真，危及可持續(xù)發(fā)展。而開采承壓水是引起地面沉降的主要原因。從2009年開始，寧波市全面禁采地下水，地面沉降已得到初步遏制。當前，要特別重視由于城市建筑、基坑開挖、高速公路、軌道交通等工程活動引發(fā)的地面沉降。

研究區(qū)②lb、②2和③1-1、③1-2工程地質亞層巖性為淤泥或淤泥質粘土，地基承載力特征值一般為70～90 kPa,且埋藏淺，在地震作用下會產生軟土震陷，表現(xiàn)為樁的負磨摩阻力、基坑沉降、建筑物的沉降量過大等方面。當進行工程規(guī)劃、勘察、設計和施

工時，應充分考慮軟土的不利影響，加強基坑的支護強度、地基土的強度，以保證上部結構的整體性。

6 結論

（1）研究區(qū)地表以下60 m范圍內，全新統(tǒng)鎮(zhèn)海組有3個工程地質層（①、②、③）和5個工程地質亞層；上更新統(tǒng)上部地層寧波組3個層（④、⑤、⑥），20個亞層。把下伏基巖歸入1個基巖工程地質層。

（2）研究區(qū)地表以下60 m以內可選用的地基持力層為寧波組的④、⑤、⑥工程地質層和基巖工程地質層，持力層地基承載力特征值fak≥160 kPa。其中前者具體為④1、④3-2、④3-3、⑤1、⑤3-1、⑤3-2、⑥1、⑥3-1、⑥3-2、⑥4工程地質亞層。

（3）研究區(qū)有兩個分布全區(qū)的硬土層，即巖性為粉質粘土的第一硬土層④1和第二硬土層⑤1。

（4）根據各持力層的厚度和組合分布特征，60 m深度范圍內的研究區(qū)可劃分為6個工程地質分區(qū)——硬土+基巖雙層結構區(qū)、硬土層結構區(qū)、硬土+砂、砂礫層雙層或多層結構區(qū)、砂、砂礫石+基巖結構區(qū)、基巖單層結構區(qū)。

（5）研究區(qū)主要工程地質問題是地面沉降和②lb、②2和③1-1、③1-2工程地質亞層的軟土震陷。

[1]張咸恭,王思敬,張倬元.中國工程地質學[M].北京∶科學出版社,2000．

[2]樊敬亮.高山峽谷地區(qū)大跨度橋梁岸坡穩(wěn)定性分析、趨勢預測及應用研究[D].北京∶中國科學院地質與地球物理研究所,2005.

[3]方鴻琪,楊閩中.工程場地的特征與工程地質分區(qū)[J].工程地質學報,2002,10（3）∶244-247.

[4]龐設典,熊毅明,肖炎明.武漢市工程地質分區(qū)的構想[J].城市勘測,2005,10（2）∶52-55.

[5]周宗堯,董學發(fā),余國春.中華人民共和國區(qū)域地質調查成果報告1∶50000慈城幅、鄞江鎮(zhèn)幅、姜山鎮(zhèn)幅[R].杭州∶浙江省地質調查院,2011.

[6]浙江省第五地質大隊.1∶50000寧波幅、柴橋幅區(qū)域地質調查報告[R].寧波∶淅江省第五地質大隊,1987.

[7]浙江省地質礦產局.浙江省巖石地層[M].北京∶中國地質大學出版社,1996.

[8]《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001）[S].北京∶中國建筑工業(yè)出版社，2009．

[9]邵云惠,吳金章,葉定衡.寧波地區(qū)區(qū)域穩(wěn)定性研究[M].北京：地質出版社,1991.

Engineering Geologic Zoning and Engineering Geologic Problem in the Fenghua River and Yao River Basin

SUN Kuai-zhong1，2
（1.Schoolof Earth Sciencesand Engineering,Nanjing University,Nanjing 210093,China; 2.EastChinaM ineralExploration and DevelopmentBureau for Non-FerrousMetals,Nanjing 210007,China）

Based on the data of in-situ tests and experimental analysis on rock and soil samples from different drills,engineering geologic structureof Fenghua Riverand Yao Riverbasin whoseacreage isabout600 square kilometers has been researched.From then,engineering geologic zoning and engineering geologic problem discussion have been carried on within sixtymeters from the surface.The results are as follows∶There are three engineering geologic layers and five engineering geologic subhorizons in Zhenhai Formation of Holocene.There are three engineering geologic layers and twenty engineering geologic subhorizons in Ningpo Formation of upper Pleistocene.The underlying bedrock is summed up one bedrock engineering geologic layer.The bearing strata of foundation are engineering geologic subhorizons of④1,④3-2,④3-3,⑤1,⑤3-1,⑤3-2,⑥1,⑥3-1,⑥3-2,⑥4and bedrock engineering geologic layerwhose faks are alsomore than 160kPa.There are two hard pans of④1and⑤1whose lithological characters arealso silty clay in the basin.According to features of depth,combination and distribution between every bearing stratum,the basin can be divided into six engineering geologic zonings.M oreover,bearing strataand foundation typeof every engineering geologic zoning have been suggested.Geologicaldisastersareground setting and softsoilsubsidence during the earthquake.

engineering geologic zoning；engineering geologic layer;bearing stratum;Fenghua River;Yao River

P642

：A

：1672-4135（2013）04-0305-06

2013-05-14

中國地質調查項目：浙江省1∶5萬鳴鶴鎮(zhèn)、澥浦鎮(zhèn)、慈城鎮(zhèn)、鄞江鎮(zhèn)、姜山鎮(zhèn)幅區(qū)調（1212010781022）

孫快忠（1969-），男，高級工程師，碩士研究生，從事巖土工程的生產工作，E-mai l∶664216446@qq.com。