哈爾濱市地下空間資源開發(fā)利用面臨的地質(zhì)環(huán)境問題分析

李永利等

[摘要]隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，哈爾濱市作為北方大都市，交通擁擠、空間缺乏等矛盾日益嚴峻，地下空間資源成為城市發(fā)展備選資源。本文總結(jié)概括了影響哈爾濱市地下空間開發(fā)利用適宜性的地質(zhì)因素，并分別對其進行了客觀、科學、真實的定性評價和分析，為哈爾濱市地下空間資源開發(fā)利用提供地質(zhì)依據(jù)，實現(xiàn)地上空間、地面、地下空間三維式協(xié)調(diào)發(fā)展。

[關(guān)鍵詞]哈爾濱市 地下空間 地質(zhì)環(huán)境 影響因子 制約因素

[中圖分類號] P66 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X（2015）-3-311-1

地下空間是指位于巖石圈土壤和巖石中可被人開發(fā)利用的空間體積，是處于地表以下的深度，四周為巖土體所包圍，巖土體性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、地下水、豎向開發(fā)深度對地下空間開發(fā)利用起到不同程度的影響和制約。

1地形地貌及成因

（1）地貌的基本特征及分布

①高平原：主要由粘土質(zhì)壟狀和泥砂質(zhì)波狀高平原組成。粘土質(zhì)壟狀高平原由下荒山組粉質(zhì)粘土構(gòu)成，區(qū)內(nèi)形成較多不對稱寬谷，亦見有沖溝發(fā)育；泥砂質(zhì)波狀高平原沿粘土質(zhì)壟狀高平原前緣分布。地表由于后期剝蝕，呈微波起伏。由哈爾濱組黃土狀粉土、粉質(zhì)粘土組成。②河谷平原：分布于松花江及其主要支谷之中，包括一級階地，高、低漫灘。巖性由粉質(zhì)粘土、淤泥、砂及砂礫石構(gòu)成。一級階地具有典型的二元結(jié)構(gòu)。

（2）地貌類型對地下空間適應(yīng)性的影響

地形地貌對城市的空間布局道路走向具有重要影響，是影響地下空間資源開發(fā)利用的適宜性最大的因素。

首先，地貌類型差異影響土體性質(zhì)。地貌類型差異與第四系沉積物物質(zhì)成分、厚度等相關(guān)，高平原區(qū)0-50m以粉質(zhì)粘土為主；一級階地0-20m為粉質(zhì)粘土，20m以下為砂土；漫灘區(qū)0-15m為砂土，15m以下可見砂巖或泥巖，從而導(dǎo)致不同區(qū)位土體性質(zhì)存在差異；其次，地貌類型差異還對地下水埋深有一定影響。哈爾濱市地下水以第四系松散巖類孔隙水為主，不同地貌單元水位埋深差異很大，高平原區(qū)市區(qū)開采漏斗水位埋深40-45m；一級階地水位埋深5—7m，階地后緣9-13m；河漫灘2.5-5m，從而導(dǎo)致水文地質(zhì)條件的差異。再次，河谷平原區(qū)往往也是隱伏斷裂發(fā)育部位，可能影響地殼穩(wěn)定性問題；另外，不同地貌單元也會影響不良地質(zhì)作用的發(fā)生。

2地下空間開發(fā)面臨的地質(zhì)環(huán)境問題

（1）區(qū)域穩(wěn)定性問題分析

區(qū)內(nèi)所發(fā)育的活動斷裂均為隱伏于前第四系地層以下的基底斷裂，進入新生代以來具有繼承性活動。影響較大的構(gòu)造斷裂主要包括北西向阿什河斷裂、蜚克圖斷裂、運糧河斷裂、呼蘭河斷裂、拉林河斷裂和北東向雙城—平房斷裂、松花江斷裂。

斷裂構(gòu)造對地下空間適宜性的影響主要表現(xiàn)在對地下生命線工程的影響和對地下鐵道的影響。地下線性工程如供排水管道、暖氣、天然氣管道、通訊電纜、電力系統(tǒng)等。

綜上所述，區(qū)內(nèi)所發(fā)育的活動斷裂均為隱伏于前第四系地層以下的基底斷裂，進入新生代以來雖有繼承性活動，但活動性很微弱，不是影響哈爾濱市地下空間開發(fā)利用的主要因素。

（2）城市地下巖土體影響分析

哈爾濱市第四系土體主要包括：①砂類土：具有透水性強、壓縮性低、內(nèi)摩擦角大、抗剪強度大等特點。地基承載力較大，但開挖時注意降水固沙；② 人工填土：包括素填土、雜填土、沖填土，工程性質(zhì)與密度均勻性較差，一般屬不良地基，需要特殊處理措施；③淤泥質(zhì)土：高含水量和高孔隙性，滲透性低，壓縮性高，固結(jié)系數(shù)小。在荷載作用下變形大，變形穩(wěn)定歷時長，抗剪強度低，較顯著的觸變性和蠕變性，震陷量大。對地下建筑具有腐蝕性。屬于不良地基，需要特殊的工程處理措施，增加開發(fā)成本，影響較大；對結(jié)構(gòu)的耐久性有影響，需防腐；④ 殘積粘性土：天然孔隙比大，但含水量低，地基承載力一般較高，其標準值25kpa左右，遇水易軟化。⑤ 沖積粘性土：黏粒含量較多，具有水膠連接和團聚結(jié)構(gòu)，地基承載力一般較高，其標準值一般20kpa，后兩種土對地下空間開發(fā)影響不大。

基巖埋深受地貌類型影響較大，一級階地基巖埋深10m左最深不超過20m；高平原地區(qū)基巖埋深更大，一般50m，最深達上百米，基巖主要是白堊系泥巖類和砂巖類。巖石的強度大、完整性號，支護科技較為簡單，但開挖難度大；巖體破碎程度大，風化嚴重時，穩(wěn)定性差，支護難度高。

（3）水文地質(zhì)條件問題分析

地下水的埋深、類型、分布、流向、巖土體滲透性和腐蝕性對地下空間的布局和開發(fā)利用有重要影響。大型地下空間開發(fā)可以改變地下水的一系列特征，有可能對地下水造成污染，破壞水的自然循環(huán)和流動，進而影響生態(tài)系統(tǒng)平衡和可持續(xù)性。

區(qū)內(nèi)高平原區(qū)水量少水質(zhì)較好，一般較為適宜開發(fā)地下空間；而一級階地和漫灘區(qū)地下水埋深較淺，含水層富水性較強，施工過程中應(yīng)做好止水措施；局部水質(zhì)較差，需做好防腐措施。

（4）豎向深度對地下水空間的影響

地下空間按豎向深度劃分為淺層（0-10m）、次淺層（10- 30m）、次深層（30-50m）和深層（50m以下）等4個層次。

哈爾濱市主城區(qū)位于松花江一級階地和漫灘上，第四紀沉積厚度不大、地下水埋深淺、含水層水量豐富、以砂類土為主的二元結(jié)構(gòu)巖土體等特性，決定哈爾濱市地下空間開發(fā)以淺層和次淺層開發(fā)為主，不適宜深層、次深層開發(fā)。

3結(jié)論

綜合分析哈爾濱市所處的地質(zhì)環(huán)境，區(qū)內(nèi)所發(fā)育的活動斷裂均為隱伏于前第四系地層以下的基底斷裂，進入新生代以來雖有繼承性活動，但活動并不強烈，對哈爾濱市地下空間開發(fā)利用影響不大；對地下空間開發(fā)利用影響較大的因素主要為巖土體性質(zhì)和水文地質(zhì)條件、豎向深度等因素，而地貌特征是巖土體特征和水文地質(zhì)條件的外在表現(xiàn)，因此，哈爾濱市地下空間工程地質(zhì)環(huán)境適宜性與地貌單元密切相關(guān)，是適宜性定性分區(qū)的制約因素。

參考文獻

[1]黃建南，耿家強等.地下空間工程適宜性探討.[J]福建建設(shè)科技.2009，6.

[2]黃玉田，張欣喜等.北京市中心區(qū)地下空間資源評估探討.[J]北京工業(yè)大學學報.1995，2（2）.

[3]楊賚良，李世雄.哈爾濱市軌道交通網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃研究.[J]地下工程與隧道.2001， 4.