淺析城市地下空間開發(fā)利用的工程地質(zhì)與巖土工程

金海華 陳和聰

摘 要 城市快速發(fā)展必然會造成人口過剩、交通擁堵等問題。通過地下空間的利用能夠大大緩解這個問題，極大促進了城市的快速發(fā)展。本文將進行分析，以供參考。

關鍵詞 城市地下空間;重要資源;成因;控制

前言

當前，我國城市地下空間利用規(guī)模越來越大，開挖深度越來越深，施工環(huán)境越來越復雜。因此，要結合城市的巖土地質(zhì)實際情況進行有效的地下空間開發(fā)利用。

1地下空間是城市可持續(xù)發(fā)展的重要自然資源

我國的城市地下空間利用是以人防工程為先導，大城市自60年代起都建設了大量的人防工程，目前有許多城市的地下防空洞被改造為地下商業(yè)街。我國地鐵建設較發(fā)達國家大約晚了100年，北京市1965年開始建設地鐵1號線，1969年建成通車。目前，北京、天津、上海、廣州和香港5座城市地鐵分部較多，其他省會城市剛剛起步不久，在建和準備建設地鐵的已遍及國內(nèi)大型城市。改革開放的實踐和知識經(jīng)濟時代的到來，人們越來越認識到樹立正確觀念的重要性，在實施城市可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中，充分認識城市地下空間的自然資源屬性，是搞好地下空間開發(fā)利用規(guī)劃的基礎[1]。

2城市地下空間開發(fā)主要環(huán)境地質(zhì)問題形成原因分析

2.1 自然地質(zhì)背景因素

我國是城市地下空間開發(fā)主要環(huán)境地質(zhì)問題形成的主要內(nèi)因。自然地質(zhì)構造復雜，巖土體類型眾多。西南地區(qū)碳酸鹽巖地層分布廣，巖溶發(fā)育，含巖溶水豐富，地下水位埋藏淺，抽排巖溶水極易引發(fā)巖溶塌陷。沿江地區(qū)多以淤泥質(zhì)軟土、粉砂土為主，厚度較大，易形成軟土變形、粉砂土滲透變形等災害。

2.2 規(guī)劃和建設中的不當因素

城市地下空間開發(fā)工程在規(guī)劃和建設前，未對工程場地進行地質(zhì)災害危險性評估和勘察，或未按評估和勘察結論采取必要工程措施，也會直接間接地成為某些地質(zhì)環(huán)境問題和地質(zhì)災害形成的誘因。如將地下空間開發(fā)工程布置在地質(zhì)災害易發(fā)區(qū)、危險區(qū)內(nèi)，又未采取必要工程技術措施，往往會引發(fā)或加重環(huán)境地質(zhì)問題的形成。

2.3 受技術經(jīng)濟條件的限制

地質(zhì)環(huán)境勘查研究程度不夠，對地質(zhì)環(huán)境認識不充分，造成意想不到的地質(zhì)環(huán)境問題。如巖溶充水礦山在開采過程中出現(xiàn)巖溶塌陷是常見現(xiàn)象，在未認識這種規(guī)律之前，將地下空間工程布置在巖溶塌陷區(qū)內(nèi)，造成危害也就不足為怪。對地質(zhì)環(huán)境認識不足，往往是由于受技術經(jīng)濟條件的限制地質(zhì)環(huán)境勘查研究程度不夠造成的。

2.4 由于工程技術措施不當產(chǎn)生的問題

從已調(diào)查地下空間開發(fā)主要環(huán)境地質(zhì)問題來看，由于工程技術措施不當引發(fā)地質(zhì)災害亦占有相當?shù)谋壤Ｈ缁舆吰率Х€(wěn)往往與邊坡處理方法不夠合理和違反有關技術要求有關。有的因擋土墻或護坡設計、施工存在問題，達不到護坡目的，有的因防水、排水系統(tǒng)不完善，大氣降水就地入滲破壞了邊坡的穩(wěn)定性。有的則是支護不及時。如銅陵雨潤廣場基坑曾因支護不及時、不合理引起旁側(cè)長江路小學操場地面和教學樓開裂[2]。

3城市地下空間利用區(qū)劃

3.1 地下空間利用區(qū)劃

以天津市為例，根據(jù)城市地層結構可知，土體結構較均勻、顆粒較細、砂層相對較少，適于地下空間開發(fā)。為保護地下水資源，避免破壞主要含水砂層，宜將細顆粒的黏性土層作為地下空間開發(fā)利用層。根據(jù)70m以淺的含水砂層的分布情況，建議分3層科學利用，為淺層利用區(qū)（I）、次深層利用區(qū)（II）和深層利用區(qū)（III）。

（1）淺層利用區(qū)（I）。淺層地下空間可利用厚度達18～30m，適宜規(guī)模化開發(fā)。第一個主要含水砂層（第⑧工程地質(zhì)層）以上地層為淺層地下空間，土體結構均勻，黏性土占比高，受地下水影響小，厚度18～30m，適宜規(guī)模化開發(fā)。該層宜主要作為倉儲購物、生活娛樂、綜合管廊、停車場、民防工程、垃圾處理站等建設空間。

（2）次深層利用區(qū)（II）。次深層地下空間厚度大于12m的面積超過50%，建議作為地下快速交通的主要建設層。第一個主要含水砂層（第⑧工程地質(zhì)層）與第二個主要含水砂層（第⑩工程地質(zhì)層）之間地層為次深層地下空間，平均深度范圍30～50m。厚度大于12m的次深層地下空間分布面積99km2，占50.7%，適宜作為地下快速交通、高壓變電站、水處理中心等建設空間。

3.2 地下空間開發(fā)利用方法

（1）在進行地下空間工程施工時，要降低上覆孔隙潛水位以及下伏孔隙承壓水位，避免發(fā)生坑道壁或隧道壁突水、突泥、突沙事故，避免發(fā)生地面沉降或塌陷事故。

（2）在軟土區(qū)施工時，必須注意軟土的分布及處理，加強地基變形與穩(wěn)定監(jiān)測，避免建筑物產(chǎn)生過量沉降或差異沉降，導致其開裂、失穩(wěn)而破壞。應盡量避免使用軟土作為硐室頂板或硐身，避免硐室因圍土塑流變形而破壞，甚至發(fā)生地面塌陷事故。

4城市地下空間開發(fā)對策措施建議

城市地下空間開發(fā)利用目前規(guī)模小、深度淺，存在問題較多，如缺乏整體的科學的全面規(guī)劃，管理體制不健全，一些部門管理缺位等。這些問題也必將影響地下空間的有效開發(fā)利用。本文僅從地質(zhì)技術角度提出幾點措施建議。

（1）開展城市地下空間地質(zhì)環(huán)境承載力研究，評價地下工程的地質(zhì)環(huán)境效應，包括工程建設引起的地面開裂、沉降、塌陷，以及基坑圍巖土體變形、位移等環(huán)境工程地質(zhì)問題，研究地下工程對周圍地面建筑及基礎的危害。進行適宜性分區(qū)，提出地下空間適宜的開發(fā)規(guī)模和強度，提出合理開發(fā)城市地下空間及地質(zhì)環(huán)境問題防治措施建議，為地下空間規(guī)劃、地下工程建設等提供地質(zhì)依據(jù)。

（2）城市地下空間開發(fā)及地下建設工程，應嚴格按有關法規(guī)要求開展建設項目工程地質(zhì)災害危險性評估和巖土工程地質(zhì)勘察，重點查明項目區(qū)巖土工程地質(zhì)條件，預測和評估地下工程建設可能引發(fā)和遭受地質(zhì)環(huán)境問題（包括地質(zhì)災害）的危害和危險性，并根據(jù)評估、勘察結論做好防治工作。

5結束語

總之，要促進城市開發(fā)，實現(xiàn)城市經(jīng)濟發(fā)展與社會人才、自然資源、生態(tài)環(huán)境相協(xié)調(diào)的可持續(xù)發(fā)展。因此，我們要重視城市地下空間得到開發(fā)工作，促進城市的快速建設。

參考文獻

[1] 康道陽，王磊，李明紀，等.城市地下空間開發(fā)利用的工程地質(zhì)與巖土工程分析[J].大觀周刊，2012（24）：85.

[2] 榮耀，吳江鵬，陽棟，等.城市地下空間開發(fā)利用關鍵地質(zhì)影響因素分析[J].桂林理工大學學報，2018，38（2）：250-255.