上海沿江沿海城镇调查区1：5万环境地质调查

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　　【摘 要】通过对上海沿江沿海城镇区域内环境地质调查，查明地质环境条件和主要环境地质问题;开展沿江沿海重大工程建设适宜性研究、上海后工业化土地转型环境地质调查示范调查、新近成陆区地面沉降等关键地质问题专项调查和专题研究，为城乡规划、城市更新老工业基地土地转型利用、重大工程建设规划提供地质依据。以期通过总结调查评价成果服务经验，建立一套后工業化时期地质调查与应用服务的示范体系，为全国相关地质工作的开展提供借鉴。
　　【关键词】环境地质调查;生态环境;地质灾害
　　中图分类号： Q958 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）14-0064-002
　　DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.14.029
　　2017年12月5日，南京地质调查中心与上海市地质调查研究院签定了上海沿江沿海城镇调查区1：5万环境地质调查2018年度项目合同，正式开启了上海沿江沿海城市区域地质调查工作，并明确了项目2018年工作目标任务。本文将着重对报告中的相关问题进行探讨，为上海市沿江沿海城镇生态环境保护、土地资源合理利用提供真实、可靠的科学依据。
　　1 自然地理概况
　　1.1 地理位置、交通
　　调查区位于长江口南支及上海市陆域东南部，东濒东海，南邻杭州湾，行政区域主要隶属上海市浦东新区、奉贤区和金山区，包括了奉贤县幅（H51E007006）、泥城幅（H51E007008）、大团镇幅（H51E007007）、金山卫幅（H51E008006），地理坐标介于121°15′～122°00′，30°40′～31°00′，调查区总面积约1437km2。
　　1.2 气候特点
　　上海市位于北亚热带东亚季风盛行的地区，气候温和、湿润，雨量适中，四季分明，冬夏长，春秋短。年平均气温15.2-15.9℃。多年降水量1048～1138mm，年降水日129-136天，最大，冬季次之，秋季最小，夏季盛行东南风，冬季多为西北风。城市气温在空间分布上存在“热岛效应”，即市区气温高于郊区，气温最大差值可达4.8～6.8℃。
　　1.3 地势地貌
　　上海地处长江三角洲前缘河口—滨海平原和太湖湖积平原东缘低地。全新世以来，长江下泄泥沙在径流与东海潮流的共同作用下，形成了广阔的湖积平原、滨海平原和河口三角洲平原。堆积地貌几乎占据全区。全市地势平坦，海拔高程（以吴淞零点起算）一般为2.2～4.8m，略呈东高西低倾斜。其中高程在4.0m以下地区约占全区总面积的一半。
　　2 工程地质层条件分析
　　2.1 工程地质层划分
　　调查区以厚度大于200m的第四系松散土层为主[1]。按照第四纪沉积时代及成因进行工程地质大层划分，分为全新统、上更新统和中更新统顶部地层;按照岩性进行工程地质亚层和次亚层划分，分为黏性土层、砂、粉土层、硬土层以及软土层;与水文地质含水层及隔水层划分相统一，如微承压含水层、第一承压含水层、第二承压含水层分别与工程地质层⑤2、⑦、⑨层对应。
　　2.2 工程地质层划分及分布特征
　　（1）在泥城幅、大团镇幅的沿江沿海地区表层普遍分布有年代不同、厚度不等的冲填土层（①3），缺失天然地基持力层（②1），冲填土岩性以粉性土夹黏性土为主，松散～稍密，土质不均，一般具有渗流液化和震动液化特性，工程性质差，工程建设时应进行有效的地基处理。
　　（2）调查区东南部的沿江沿海地区浅部粉性土普遍发育：泥城幅及金山卫东幅陆域全部、大团镇幅的东南部及西北部部分区域、奉贤幅东部以及金山卫幅的东部普遍分布有浅部有粉性土（②3），特别是在沿江沿海地区②3层厚度较大，②3层压缩性中等，为天然地基的良好下卧层，因此，在有浅部有粉性土（②3）分布的地区，天然地基条件总体较好[2]。但浅部粉性土（②3）位于地下水位之下，呈饱和、稍密状态，开挖时极易引发和遭受流砂灾害，是影响地下空间开发的不良地质体。
　　（3）在调查区缺失浅部粉性土（②3）的地区，软土层埋藏浅、厚度大，对天然地基工程沉降控制不利。
　　（4）调查区内部分区域受古河道切割影响缺失暗绿色硬土层（⑥），桩基持力层第⑦层粉性土、粉砂埋藏较深、层面起伏较大，桩基条件较复杂。但在古河道区域，由于第⑦层（第Ⅰ承压含水层）埋藏较深，对深基坑工程抗承压水稳定性有利。
　　（5）在正常沉积区，桩基持力层第⑦层分布稳定，厚度较大，桩基条件较好，对高层建筑桩基沉降控制有利。
　　2.3 工程地质层存在的地质问题
　　2.3.1 软土地基变形
　　调查区软土层（第③层淤泥质粉质黏土、④层淤泥质黏土）普遍发育。③层层顶标高2.72～-8.42m，层厚0.7～12.4m，平均层厚4.74m，天然含水量（平均值，下同）40..9%，孔隙比1.159，液性指数1.38，压缩系数0.71MPa-1，压缩模量3.0MPa。④层层顶标高-0.95～-14.1m，层厚2.0～12.9m，平均层厚7.11m，天然含水量51.1%，孔隙比1.448，液性指数1.38，压缩系数1.19MPa-1，压缩模量2.0MPa。软土层具有高含水量、大孔隙比、低强度、高压缩性、低渗透性等特点，此外还具有触变性和流变性等不良工程地质特征，对工程建设产生不同程度的不良影响。
　　2.3.2 砂土液化
　　砂土液化包括浅层饱和粉砂、砂质粉土在地震作用下产生的震动液化和基坑开挖等地下工程活动引发的渗流液化（俗称流砂）。
　　仅在调查区海域及图幅东北角局部分布，且呈现由陆向海厚度逐渐增大趋势。该土层在陆域大部分地段层顶起伏不大，层顶标高一般在-0.8～3.47m之间，厚度有一定变化，一般在0.5～10.2m之间[3];水域受水下地形影响，层面起伏较大，层顶标高一般在-4.6～-10.00m之间，层厚变化不大，一般在0.5～10.2m之间。 　　2.3.3 水土突涌
　　水土突涌是指当基坑开挖后，基坑地面以下不透水层的自重压力小于下部承压水水头压力时，引起基坑底土体隆起破坏并同时发生喷水涌砂的现象。
　　上海地区由于浅部承压含水层水头高，地下空间开发中常受浅部承压含水层地下水影響而发生水土突涌事故。基坑突涌将引发坑底破坏和喷水涌砂，淹没已开挖的基坑，造成地面塌陷或基坑边坡失稳，不仅对工程本身安全造成影响，对周围环境也带来严重影响。
　　调查区易产生水土突涌的土层主要为⑤2和⑦层砂、粉性土层，水量丰富该两层分别是上海地区的微承压含水层和第一承压含水层，承压水头较高，基坑开挖面施工时易形成较大的水头差，易诱发水土突涌灾害，应特别重视该两层土引发的基坑突涌问题，施工时做好降水和隔水工作。
　　2.3.4 浅层气害
　　浅层天然气是钻探工作、基坑工程、桩基工程以及盾构工程等地下工程可能遇到的地质灾害，其灾害模式主要有沼气的泄露导致施工人员的中毒，隧道火灾和爆炸以及施工过程中高压沼气连泥带水外溢引起地下空间边界失去稳定而引发的事故[4]。
　　区内浅部100m以浅的海相、海陆过渡相地层提供了沼气发育的地质条件，可划分为上更新统和全新统两个含气层系和四个含气层。第一含气层埋深约10～25m，②3层是储气层，④层和⑤1层是主要的产气层和储气层;第二含气层埋深约30～55m，⑤2层是主要的产气层和储气层;第三含气层埋深约60～70m，⑧2-3是主要的产气层和储气层;第四含气层埋深70m以下，⑨层中海相粘性土、粉土是产气层和储气层。依据含气层发育程度，总体而言，区内浅层气相对发育程度一般～差。
　　上述各含气层中，第一含气层海相气源层整体较薄，储气类型以交互状的扁豆体状为主，气体分散、气量较小，产生灾害危险程度相对较低;第二含气层储气类型为砂层或砂与黏土互层类型，气层较厚，容易产生较大气囊，可能是区内发育程度最好的含气层，引发灾害的危险程度相对较高;第三含气层和第四含气层，气层发育分别较薄和薄且零散分布而气量相对较小，危害程度可能相对较小。
　　3 结论与工作计划
　　3.1 结论
　　（1）上海市陆域晚更新世以来主要发育有晚更新世末期古河道和全新世晚期古河道和。晚更新世末期古河道形成于距今约1.3～1.1万年，晚更新世末期古河道切割导致桩基持力层不稳定，易产生建筑物的不均匀沉降，并增加投资成本;全新世晚期古河道沉积的砂、粉性土层在地下空间开发时易产生流砂、管涌等现象，可引发地面塌陷等地质灾害。
　　（2）以第四纪研究成果为基础，参照上海市工程建设规范《岩土工程勘察规范》（DGJ08-37-2012）进行了工程地质层的标准化，构建了水陆一体地层层序。按地质时代、成因和岩性差异，调查区埋深100m范围内土层可划分为11个工程地质层及分属不同层次亚层。
　　（3）查明了调查区地貌类型、各地基土层埋藏分布特征、物理力学性质及主要工程地质问题，分析了其对工程建设的影响。
　　（4）对调查区不同高度建筑及不同深度地下空间工程建设适宜性进行了评价：调查区对于多层建筑均为适宜建设区，对于高层建筑为适宜～较适宜建设区，对超高层建筑为较适宜建设区;对浅层及中层地下空间工程均为适宜～较适宜建设区，对深层隧道工程为较适宜～适宜性差区。
　　3.2 下一步工作计划
　　随着沿江沿海战略的实施，调查区内南部沿海地区将成为今后城市建设重点区域，而在日益强烈的流域和河口人类活动、海岸带地质环境条件发生变化以及经济建设活动向海岸带地区的拓展的背景下，沿海地区地质环境及地质灾害调查仍较欠缺，该地区地质环境监测工作需进一步加强。建议对南汇东滩、金山石化等岸段有区别地关注不同地质环境信息，加强监测与研究，构建地质环境监测指标体系，形成海陆一体化监测体系，为沿江沿海战略实施提供决策依据。
　　【参考文献】
　　[1]朱利东，李智武，杨文光，等.西藏1∶5万改则东地区4幅区域地质调查主要成果[J].中国地质调查，2017，4（05）：33-41.
　　[2]佚名.青藏高原地区1：25万区域地质调查分布图[J].中国地质，2018，45（3）.
　　[3]冯文立，张平，季文婷，等.苏北沿海低平原区浅表第四纪地质调查及沉积环境研究——以1∶5万伍佑幅为例[J].地质学刊，2017，41（2）：292-296.
　　[4]佚名.藏东南艰险地区地质灾害调查思路与方法论述[J].探矿工程-岩土钻掘工程，2018，45（8）：65-71.
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