濟(jì)南市新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換先行區(qū)地質(zhì)條件概述與分析

何巧靈，趙波，魏汝明，程愛華

(1.濟(jì)南市勘察測(cè)繪研究院，山東 濟(jì)南 250000； 2.山東省路橋集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 25000)

1 引 言

濟(jì)南市新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換先行區(qū)位于濟(jì)南市主城區(qū)北部、黃河兩岸，其規(guī)劃范圍南至小清河、北至徒駭河、東至章丘、西至齊河，總面積 1 030 km2。

濟(jì)南市實(shí)施北跨東延、攜河發(fā)展，在黃河沿岸高起點(diǎn)、高標(biāo)準(zhǔn)、高水平規(guī)劃建設(shè)濟(jì)南市新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換先行區(qū)，集聚集約創(chuàng)新要素資源，發(fā)展高端高效新興產(chǎn)業(yè)，打造開放合作新平臺(tái)，創(chuàng)新城市管理模式，綜合提升基礎(chǔ)設(shè)施和公共服務(wù)水平，建設(shè)現(xiàn)代綠色智慧新城。

濟(jì)南市勘察測(cè)繪研究院于2017年5月以來，先后完成了濟(jì)南新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換先行區(qū)規(guī)劃勘察、濟(jì)南新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換先行區(qū)引爆區(qū)安置東區(qū)、西區(qū)、新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換先行區(qū)數(shù)字產(chǎn)業(yè)園、濟(jì)南新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換先行區(qū)孫耿街道七村整合安置區(qū)工程、都市陽臺(tái)二組團(tuán)C-4地塊項(xiàng)目、C-7地塊項(xiàng)目、濟(jì)南萬科濟(jì)陽示范區(qū)項(xiàng)目、濟(jì)陽崔寨安置項(xiàng)目五區(qū)等大中型巖土工程勘察項(xiàng)目。

根據(jù)上述已完成工程資料，對(duì)濟(jì)南市新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換區(qū)的工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)及基坑支護(hù)、地下水控制及區(qū)域地質(zhì)問題有了較為深刻的了解及認(rèn)識(shí)，對(duì)此進(jìn)行歸納、總結(jié)，對(duì)于優(yōu)化勘察設(shè)計(jì)方案，加快工程建設(shè)進(jìn)度，為類似地質(zhì)條件的工程項(xiàng)目提供參考依據(jù)。

2 工程地質(zhì)條件

2.1 先行區(qū)地貌單元

濟(jì)南市新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換先行區(qū)地貌單元屬(Ⅳ)黃河沖積平原[1]，地形平坦，地勢(shì)較低，自然地面標(biāo)高大部分在 17 m～25 m之間，總體地勢(shì)南高北低。在先行區(qū)南部，鵲山受燕山期巖漿侵入活動(dòng)影響而形成。區(qū)內(nèi)主要有：高地(龍崗高地、近河灘高地)、決口扇形地、緩坡平地、背河槽狀洼地、淺平洼地和砂質(zhì)河槽地六種微地貌類型[2]。

濟(jì)南市地貌單元?jiǎng)澐秩鐖D1所示。

圖1 濟(jì)南市地貌圖

2.2 地層結(jié)構(gòu)層組劃分

濟(jì)南市新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換先行區(qū)地層結(jié)構(gòu)[1～10]可劃分為五個(gè)層組：全新統(tǒng)填土層組、全新統(tǒng)沖積層組、全新統(tǒng)沖洪積層組、更新統(tǒng)沖洪積層組、白堊系巖漿巖。

地層結(jié)構(gòu)劃分及特征統(tǒng)計(jì)如表1所示，典型工程地質(zhì)剖面圖如圖2所示。

圖2 典型工程地質(zhì)剖面圖

各巖土層地基承載力特征值及樁基參數(shù)建議如表2所示。

先行區(qū)地層結(jié)構(gòu)層組劃分 表1

地基承載力特征值及樁基參數(shù)建議 表2

3 水文地質(zhì)條件

3.1 水文地質(zhì)分區(qū)

濟(jì)南市新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換先行區(qū)屬黃河沖積平原孔隙水水文地質(zhì)區(qū)，根據(jù)所處位置不同又分為商河水文地質(zhì)亞區(qū)和濟(jì)陽水文地質(zhì)亞區(qū)兩個(gè)水文地質(zhì)亞區(qū)，如圖3所示。

圖3 濟(jì)南市水文地質(zhì)圖

區(qū)內(nèi)以賦存松散巖類孔隙水為主，根據(jù)埋藏深度、承壓性等的不同又可分為淺層潛水～微承壓水(0 m～60 m)、中層承壓水(60 m～200 m)和深層承壓水(>200 m)。

3.2 地下水埋藏條件

調(diào)查和分析濟(jì)南市勘察測(cè)繪研究院在該區(qū)完成的勘察報(bào)告[3～11]，場(chǎng)地內(nèi)第四系松散層孔隙潛水埋藏較淺，水位埋深一般位于現(xiàn)狀地面下 1.0 m～4.0 m，水位標(biāo)高一般為 16.50 m～19.50 m，主要賦存于全新統(tǒng)沖積、沖洪積成因的粉土、砂土中，地下水水位季節(jié)性變化幅度約 2.0 m～3.0 m。地下水主要補(bǔ)給方式為大氣降水及地表水補(bǔ)給，通過大氣蒸發(fā)、人工開采及向河流進(jìn)行排泄。先行區(qū)內(nèi)地下水位調(diào)查及抗浮水位建議值如表3所示，地下水腐蝕性統(tǒng)計(jì)如表4所示。

先行區(qū)地下水調(diào)查統(tǒng)計(jì)表 表3

先行區(qū)地下水腐蝕性評(píng)價(jià) 表4

3.3 多年水位動(dòng)態(tài)

區(qū)內(nèi)地下水受大氣降水和人工開采的影響顯著，水位動(dòng)態(tài)變化過程隨降水量的變化呈現(xiàn)周期性地有規(guī)律上升或下降，動(dòng)態(tài)曲線表現(xiàn)為多峰多谷。

地下水的多年水位變化處于動(dòng)平衡狀態(tài)多年動(dòng)態(tài)變化曲線如圖4所示。

圖4 淺層地下水多年動(dòng)態(tài)曲線圖

4 工程地質(zhì)問題

4.1 地下水對(duì)工程建設(shè)的影響

濟(jì)南市新舊動(dòng)能區(qū)水文地質(zhì)條件復(fù)雜，第四系松散巖類分布有多個(gè)含水層，潛水水位埋藏較淺，地下水對(duì)基礎(chǔ)工程的設(shè)計(jì)和施工形成較大的影響：

(1)基坑工程規(guī)模大，開挖深度大時(shí)，復(fù)雜水溫地質(zhì)條件會(huì)造成基坑底部隆起、滲流變形、流土、涌土等[12～13]。工程建設(shè)應(yīng)采取降低地下水位措施，并做好止水帷幕，防止周邊地下水大面積下降，影響周邊建筑物安全。

(2)工程抗浮問題對(duì)工程建設(shè)的造價(jià)影響較大，查明勘區(qū)地下水埋藏情況，通過收集水文資料和分析提供合理的地下室抗浮設(shè)防水位。

(4)淺層地下水有機(jī)污染平面上呈點(diǎn)狀分布，在組分上呈現(xiàn)復(fù)合污染特征，且有機(jī)物檢出率、超標(biāo)率具有明顯的季節(jié)性，檢出率豐水期>枯水期，最大超標(biāo)倍數(shù)豐水期>枯水期。[12]

4.2 液化土的影響

目前，濟(jì)南市按照地震烈度Ⅶ度進(jìn)行抗震設(shè)防[11]，調(diào)查和分析濟(jì)南市勘察測(cè)繪研究院在該區(qū)完成的勘察報(bào)告，濟(jì)南市新舊動(dòng)能區(qū)地面下 20 m范圍內(nèi)飽和粉土、砂土一般為液化土，液化等級(jí)一般為輕微～中等。液化指數(shù)及液化等級(jí)統(tǒng)計(jì)如表5、表6所示。

先行區(qū)液化土指標(biāo)調(diào)查統(tǒng)計(jì)表 表5

先行區(qū)液化土原位測(cè)試及液化判別指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表 表6

地震作用下，液化土顆粒間急劇上升的孔隙水壓力不能及時(shí)消散，使得有效壓力降低或消失，可能造成地面噴水、冒砂、地陷和建筑物下沉、傾斜等危害，液化判別對(duì)于建(構(gòu))筑物的安全至關(guān)重要。

建議采用加密法(振沖法、振動(dòng)加密法、擠密碎石樁、強(qiáng)夯法)、換土墊層法、深基礎(chǔ)等對(duì)液化土進(jìn)行處理。

4.3 巖土特性對(duì)樁基施工影響

(1)先行區(qū)位于黃河沖積平原地貌單元，上部地層結(jié)構(gòu)一般為軟塑、軟可塑的黏性土、粉土，地層承載力偏低，高層建筑需采取地基處理或樁基礎(chǔ)形式，采用鉆孔灌注樁時(shí)，在成孔過程中，樁側(cè)各層粉土及砂土可能會(huì)出現(xiàn)坍孔現(xiàn)象，軟塑黏性土可能會(huì)出現(xiàn)縮孔現(xiàn)象。

(2)采用靜壓樁時(shí)，全新統(tǒng)沖洪積層組砂土、粉土?xí)?duì)沉樁造成一定困難。

(3)樁基選型時(shí)應(yīng)充分考慮地層結(jié)構(gòu)的影響。

4.4 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)選型

一般工程項(xiàng)目，基坑開挖范圍內(nèi)土層以粉土、粉砂為主，直立性差。地下水埋藏淺，土層滲透性好，基坑涌水量一般較大?；又ёo(hù)結(jié)構(gòu)選型建議如下：

(1)基坑深度小于5 m且周邊環(huán)境對(duì)基坑變形要求較低時(shí)，可以采用放坡或者土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)。

(2)當(dāng)基坑深度5 m～10 m且周邊環(huán)境對(duì)基坑變形要求較低時(shí)，建議采用支擋式結(jié)構(gòu)，可考慮采用(復(fù)合)土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)，放坡坡比不宜大于1∶0.5；擋土構(gòu)件建議優(yōu)先選用工法樁，止水構(gòu)件和受力構(gòu)件合二為一；錨索建議優(yōu)先選用旋噴錨索，可較好地解決普通錨索成孔塌孔及施工過程漏水的問題。

圖5 典型支護(hù)剖面1

圖6 典型支護(hù)剖面2

(3)當(dāng)基坑深度大于10 m或者基坑周邊變形要求較高時(shí)，建議采用支擋式結(jié)構(gòu)。擋土構(gòu)件根據(jù)土壓力的情況具體選用，錨索建議選用旋噴錨索。

5 結(jié) 語

城市建設(shè)，勘測(cè)先行。工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)條件影響著建設(shè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、施工、造價(jià)和工期，準(zhǔn)確翔實(shí)的巖土工程資料為后期設(shè)計(jì)、施工提供了有力的保障。

通過歸納和總結(jié)濟(jì)南市勘察測(cè)繪研究院在濟(jì)南市新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換先行區(qū)完成的巖土工程勘察項(xiàng)目，對(duì)先行區(qū)的工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件有了一定的了解和認(rèn)識(shí)；分析和評(píng)價(jià)了可能存在的區(qū)域地質(zhì)問題，并提出了解決建議，對(duì)區(qū)內(nèi)類似工程的施工有一定的指導(dǎo)意義。