武汉市地下工程的若干环境地质负效应
武汉市汉南地区马影河流域地质环境特征分析与评价
2019年4月第2期城市勘测Urban Geotechnical Investigation ＆SurveyingApr．2019No．2引文格式：邓青军，刘亚洲，朱帆济等．武汉市汉南地区马影河流域地质环境特征分析与评价［J ］．城市勘测，2019（2）：191－195．文章编号：1672－8262（2019）02－191－05中图分类号：P642.5文献标识码：A武汉市汉南地区马影河流域地质环境特征分析与评价邓青军1*，刘亚洲1，朱帆济1，王先登1，陈玉茹2*收稿日期：2018—11—09作者简介：邓青军（1987—），男，工程师，主要从事水文地质、岩土工程勘察相关工作。
（1.武汉市政工程设计研究院有限责任公司，湖北武汉430023； 2.湖北省地质调查院，湖北武汉430034）摘要：通过对马影河流域现状全面深入勘测，结合区域资料成果综合研究，从研究区现状、地层分布及岩土理化特征、特殊性岩土及不良地质作用、岸坡稳定性、地下水补径排条件等方面系统全面地分析了马影河流域工程、水文地质特征，并对存在的主要生态环境问题进行剖析，为马影河流域的生态地质环境合理开发与综合整治以及流域经济可持续发展提供了地质依据。
关键词：马影河流域；工程地质；水文地质；生态环境问题；汉南地区1引言马影河既是武汉市汉南地区防洪排涝的重要通道，又是该地区重要的滨水景观带，一直被视为汉南区的“母亲河”，同时该河流域又是汉南地区传统的农业生产区和重要的工业生产基地。
近年来随着汉南地区城镇化建设进程的快速推进，马影河沿线人类工程建设活动不断加剧，致使河道内严重淤积、排水不畅，沿线局部地段出现水生态受损重、环境隐患多等问题，影响和损害群众健康，不利于经济社会持续发展，并且未得到有效治理前可能造成沿线水生态环境和地质环境有进一步恶化趋势。
因此摸清沿线地段地质环境对合理可持续开发马影河流域资源与保护马影河流域的生态环境、提升汉南区城市景观与形象、改善周边居民的生活质量有重要意义。
《武汉市地下空间开发利用管理暂行规定》
《武汉市地下空间开发利用管理暂行规定》xx年4月22日武汉市人民政府第46次常务会议审议通过 xx年5月8日武汉市人民第237号公布自xx年7月1日起施行，下面是为您精心的关于武汉市地下空间开发利用管理暂行规定全文内容，仅供大家参考。
第一条为了合理开发利用地下空间资源，加强地下空间开发利用管理，根据国家有关法律、法规的规定，结合本市实际，制定本规定。
第二条本规定适用于本市城市规划区内地下空间的开发利用管理。
本规定所称地下空间，是指本市城市规划区内地表以下的空间，包括连建地下空间和独立地下空间。
连建地下空间是指同一主体结合地面建筑一并开发建设的地下空间;独立地下空间是指独立开发建设的地下空间。
利用市政道路、公园绿地、公共广场等公共用地开发的地下空间视为独立地下空间。
法律、法规对国防、人民防空、防震减灾、文物保护、矿产资源等情形的地下空间利用另有规定的，从其规定。
第三条规划行政主管部门负责地下空间开发利用的规划管理。
土地行政主管部门负责地下空间开发利用的土地管理。
建设行政主管部门负责地下空间建设设计审查和施工的监督管理。
房屋行政主管部门负责地下空间房屋登记及物业管理的监督管理。
民防行政主管部门负责地下空间开发利用涉及人民防空的相关管理工作。
环保行政主管部门负责地下空间开发利用的环境保护监督管理工作。
城管等其他有关部门应当按照各自职责，做好地下空间开发利用管理的相关工作。
第四条地下空间开发利用应当贯彻统一规划、平战结合、综合开发、合理利用的原那么，坚持社会效益、经济效益、战备效益和环境效益相结合，符合城市应急、防灾和人民防空等要求。
地下空间开发利用应当坚持市政和公共效劳设施优先。
独立地下空间不得单独进行商业开发。
湖泊水域线范围内不得进行除市政交通设施外的地下空间开发利用。
第五条市规划行政主管部门应当会同相关部门根据城市总体规划编制地下空间开发利用专项规划，并按照规定程序报批。
地下空间开发利用专项规划应当包括以下内容：地下空间开发利用的开展战略、规模需求、空间布局，禁止、限制与适宜开发利用地下空间的范围，重点地段地下空间建设规划要求，近期建设及实施措施等。
武汉地区岩溶地面塌陷类型
• 2、潜蚀—渗流或振动液化—漏失机理
• 3、钻孔或打桩，尤其是冲击振动成孔引起盖 层砂土液化、漏失、诱发塌陷地质灾害产生。 汉南纱帽镇塌陷和武咸公路塌陷属此类。
•
后两种情况产生的前提还是地下空洞和通
道存在，因此，本质上还是自然地质灾害。
• 八、防治对策、措施
• 1、绕避、及时回填（如烽火村）。
• 2、严禁在易塌陷区开采地下水或限量抽水 （如汤池温泉）。
•
这是一种混合类型。当覆盖层为二元
结构冲积层且冲积层下部饱和粉土、砂、
砾石层直接盖在岩面之上时，在粉土、砂、
砾石层中的孔隙水与可溶岩中的岩溶裂隙、 管道水发生直接联系，形成统一运动情况 下，由于水位不断升降变化，尤其是岩溶
地下水位或承压水头低于孔隙水位时，发 生垂直渗流。
•
先是在粉土、砂、砾石层中发生潜蚀
作用产生塌陷。此种塌陷一般规模不大，
地表陷坑直径为几米至十几米，数量取决
于土洞数目（图3）。
• 图3 湖北大冶老土桥村土洞剖面
Z126 53.20
2.10
9.60 13.1
Z127 53.20
Z17 53.20
Z131 53.20
1.30
7.50
8.70
9.00
10.7 13.8
12.4 14.3 14.0
1、亚粘土 2、粉细砂 3、含砾粘土岩 4、粘土岩 5、灰岩 6、地下水位 7、钻孔编号及孔深
工程地质环境与工程建设的协调发展途径与措施
１ 工程地质环境 的内在特性 工程地质环境是人类从事生产、生活和生 存发展活动为 中心的周围一定范 围内并 由其活 动影响变异的客观地质实体。工程地质 环境是 人类从事经济一工程活动的空间条件 。刘 国 昌 教授 曾区分为第一环境和第二环境 ： 者为经 前 济一 工程活动 的天然地 质环境或称 地质 环境 ； 后者为经济一工程活动中利用、改造天 然地质 环境而使其产生 了一系列 有规律的变化 ，由此 所形成的新的地质环境 ， 即为工程地质环境。 它 具有 以下内在的基本特征。 １ ． １工程 地质环境是相对某 项 中心 事物而 言 的， 因中心事物的不同而异 ， 中心事物 它 随着 的变化而变化 。对环境而言 ， 中心事物是人 ， 环 境就是人类的生存环境 ，它是作用 于人 类这一 客观的所有外界影响与力量 的总和 。 ｌ 工程 地质环境人类工程 活动是在 人地 ２ 界面上进行 的，它对地壳表 层产 生扰动及 自然 动态平衡的调整， 造成地壳物质的运转、 扰动、 扩敞和重新调整 。 ２工程地质环境 人类工程活动与工程地质环境之间是相互 作用相互依存的关系 ， 即互馈的关系。 这种相互 作用并不是一次性 的 ， 而是动态 的演化 ， 逐次扰 动和协调的过程。 ２ 工程建设受工程地质环境制约 １ 人类 的各项工程都是建立在特定的地质体 上 的， 同的地区工程 地质类 型各异 ， 不 面对着不 同的工程地质问题。工业 与民用建 筑要考虑到 地基 的变 形 、 强度和稳定 问题 ； 、 铁道 道路会 遇 到路基边坡 、隧洞 围岩和桥墩桥 台的稳定 及道 路 的冻胀问题 ； 地下工程要注 意围岩 稳定 、 涌水 及影响建筑施工的高地应力、高地热 和有害气 体、 岩爆等问题。 ２ ２人类工程活动对工程地质环境的影响 方面，人类的工程活动受 工程地质环境 的制约 ； 一方 面， 另 工程地质环境又会受人 类工 程活动的影响。人类工程活动对工程地 质环境 的威胁突出表现在 以下几个方面 ： 诱发地震问题 。由于修建水库 、 深井注水 、 矿山开采 ，改变 了地壳原有 的应力状态 和地壳 岩石的结构与性质 ， 破坏 了地壳 已有 的应 力平 衡状态 ， 导致应力释放而诱发地震。 地面变形及塌陷问题 。 由于地下采掘 ， 破坏 了岩土体的平衡， 引起地面变形或塌陷。 常见的 在松散层中大量抽取 地下水或开采石油 导致 大 面积地面沉降；地下采矿引发地面变形或陷落 等。 水土流失与荒漠化 、 沙漠化问题 。 们在工 人 矿 、 、 、 和基本农 田建设 中 由于不 交通 水利 住宅 注意保护环境 ， 一方面造成地表植被破 坏 ， 另一 方面废弃大量的土石 ，这些废弃的土石直 接倒 人河床中或堆积在斜坡上 ， 从而加剧了水土流
武汉地区岩溶及岩溶地面塌陷特征及处理措施汇报lb20151208-1
灰岩，呈近东西向成条
带状分布，主要分布于 向斜及背斜的两翼；白
云质灰岩主要分布北部
盘龙城一带。 三叠系泥灰岩、灰
岩多分布于向斜的核部
图1-3 武汉市灰岩分布范围图
中南勘察设计院有限公司 Central Southern Geotechnical Design Institute Co.,Ltd
2 岩溶发育形态与发育程度分析
3 武汉地区岩溶地面塌陷
3.3 武汉市岩溶塌陷类型
武汉市塌陷类型及典型案例分析
（1）饱和松散层（粉土、砂、砾石）潜蚀—渗流—漏失塌陷型 饱和松散层在地下水位变化过程中发生潜蚀——液化，通过岩溶裂隙 直接漏失到岩溶空洞中，造成地面塌陷。 Ⅰ级阶地典型案例：
椭圆形，长约8米，宽约6米
图3-2 Ⅰ级阶地某塌陷实例照片
3 武汉地区岩溶地面塌陷
3.2 武汉市岩溶塌陷类型
武汉市历史塌陷
武汉市在自然及人类工程活动（抽取地下水）作用下，自 1931 年以 来，主要在武昌丁公庙、江夏区马鞍山井田、汉阳中南轧钢厂、武昌阮家 巷、陆家街、毛坦港、市司法学校、青菱乡烽火村、江夏区范湖乡金水村、 乌龙泉京广线、鹦鹉洲大道、江夏文化大道鹏湖湾等十处地方发生了岩溶
1 可溶岩地层岩性、工程特性及分布特征
1.2 可溶岩工程特性及分布特征
岩性
石炭系黄龙组灰岩；二叠系马鞍组炭质灰岩、泥灰岩及栖霞组灰 岩，局部白云质灰岩；三叠系厚层泥灰岩、灰岩。
工程特性
石炭系（C）灰岩块状构造，强度很高； 二叠系(P1-2)炭质灰岩、泥灰岩、硅质岩薄层状、层状构造，强
度较高；生物屑微晶灰岩中薄层状，强度很高；白云质灰岩为灰白色，
江夏鹏湖湾
世贸锦绣长江
已建成的7层楼房的一角地基。楼 I级阶地，标高20m，Q4冲积 二叠系 P灰岩，背斜北 角的塌陷坑长约5米、宽约3米、 物，具二元结构，厚26m， 翼，岩层陡倾角 深约10米，里面露出数根水泥桩。 下部砂层厚10m。 I级阶地，标高20m，Q4冲积 倒转背斜北翼至核部， 白沙洲高架桥工程桩基础施工期 物，具二元结构，厚25-30m， 三叠系T、二叠系P、石 间至少发生3次大的地面塌陷 下部砂层厚20m。 炭系C灰岩 二叠系P灰岩，岩层陡倾 椭圆形，5米见方，第1次塌陷深 龙岗地带，上部为老黏土层， 角，向斜北翼，塌陷部 约3米，第2次塌陷深约6米。 灰岩顶面有红粘土 位发育有土洞，深溶沟 与下部溶洞相连 I级阶地，标高20m，Q4冲积 大桥断层西侧，二叠系 椭圆形，塌坑长10米，宽 8米，塌 中南勘察设计院有限公司 物，具二元结构，厚25-30m， P灰岩，向斜北翼，岩层 坑深6米 Central Southern Geotechnical Design Institute Co.,Ltd 下部砂层厚 20m。 陡倾角
典型地质条件下的基坑支护对策及支护设计中的若干疑难问题
××保险大楼 1998
边坡整体失稳，27根工程桩被推动偏位，补桩费用 工程处于深厚软土分布区，支护设计不当 约20万元，支护加固80万元
××商住小区 2006
边坡上部失稳，塔吊倒塌，滑动范围20m左右,导致 附近学校操场地面开裂。坑内预制管桩大量被推挤 破坏，工期推迟几个月
侧壁土层软弱，塔吊置于边坡上，塔吊运转与边坡互 相作用，导致边坡破坏。被动区加固宽度约15m，保证 了加固范围内管桩的安全，但加固区以外的管桩由于 土方开挖作业大量破坏。
四、预制桩施工 静压或锤击沉管桩为挤土型桩，在粘性软土层中将产生 高超孔隙水压力，导致软土强度衰减，地面先隆起后下沉，对建筑物产生不良 影响。应注意控制施工顺序、速度，或事先设置排水砂井，避免产生超孔隙水 压力，或使超孔隙水压力能尽快消散。
五、静压注浆 粘性软土不具备可灌性。高压注浆只会产生劈裂，劈裂之前， 会引起高孔隙水压力，导致软土强度下降。一般不主张在淤泥、淤泥质土层中 静压注浆。
作量，中间留有椭圆形洞。因此称加固体为“多孔板”。实施效果良好，坑边建筑物及坑内工 程桩均安全无恙。部分坡段未作坑底加固，发生了的影响
一、地连墙施工 槽段宽达6m，形成的临空面大，应力解除面大，对软 土地基和深厚软土层中的桩基可能产生不良影响。对重要建筑物当地连墙施工 距离很近时，应考虑先用高喷加固槽壁。高喷加固还有利于顺利成槽，保证混 凝土浇灌质量，避免发生挖斗被陷的事故。
前言
一、支护方式
放坡: 自稳边坡 加固边坡 垂直开挖: 悬臂支护 (排桩、地连墙)
撑、锚 (排桩、地连墙)
二、与地下水控制方式
隔渗( 侧壁隔渗 水平隔渗) 降水
三、基坑支护设计的两大目标
1、确保稳定(基本要求,不论任何等级的基坑均应满足) 边坡的局部稳定性；边坡的整体稳定性；坑底抗隆起稳定性；支护结构的稳定性； 坑底和侧壁的渗透稳定性 2、变形控制(与内外环境有关,根据基坑等级确定) 按绝对值控制；按相对值控制
城市地下工程基坑开挖中的环境岩土地质问题分析
和车库 、 地下蓄水库 、 下 电站和水泵房等 ， 地 常常要进行深大基 坑开挖 ，开挖深度常常达到 １ ８ ２ １ｍ或 以上 。在开挖基坑 过程 中， 改变 了原土 体的应力场 ， 必然 会导致周围地层 的移动 ， 引起
周 围支 挡 结构 的变 形 破 坏 、 坑 周 围地 表 沉 降 、 坑 失 稳 和 基 底 基 基 隆起 等 问题 。
１ 前 言
城市地下建设工程的环境地质效应随着城市地下空间的建 设开发 ， 必然会引起社会的广泛关注 ， 同时也会影响城市的开发 建 设， 因此， 究地 下工程 的环境地质效应及其 防治技 术， 研 有助
于 进 ～ 步 开 发地 下 空 间 资 源 ， 力 推 进现 代化 的城 市 建 设 。 大
影响。
开挖或运输 过程 中， 如不及时围护和车辆密闭运 输， 容易造成城
市 的扬 尘污 染 。
地下工程中采用化学灌浆来实现加强扩壁或堵漏 处理 。化 学灌浆材料 多数具有不 同程度 的毒性 ，特别是有机高分子化合 物侨 氧树脂、 乙二胺 、 苯酚） 毒性 复杂 ， 浆液注入构筑物裂缝与地
察觉 ， 而一旦失稳， 突然破坏 ， 强度 、 其 规模和影响都极显著。弹 塑性岩石和塑性土构成 的围岩 ， 变形尺寸 大， 甚至堵塞 整个洞室 空 间， 但其发展速度缓慢。
２４ 地 质生 态环境 恶化 －
地 下施 工往 往 要 挖 出大 量 的岩 石 和 土 体 堆 积 于 隧 道 顶 部 或
一
工作条件下进行 ， 大多数 都要采用人工降低地下水 ， 这样就会引 起基坑 内外产生地下水渗透 ， 地下水状态也随之改变 。 深基坑周 围的地下水渗透特征与场地的水文地质条件、防渗帷幕 的埋入 深度、 基坑抽水反灌的层 位有关 。 如果防水位 因为施工或设计不 当， 造成帷幕透水 ， 则基坑 内外 产生水力联系 ， 地下 水的渗透特
武汉市工程地质及水文地质条件概况
表1 武汉市Ⅰ级阶地堆积平原地区的地层构成条件及评价表
1
工程地质性质
（2）二级阶地上更新统地层结构与工程地质特征 二级阶地由上更新统地层青山组和凤凰山组构成； 青山组地层以风积成因为主，分布于武昌沙湖港～沙湖～青山东湖
港一线； 凤凰山组地层属典型的河流相沉积，分布于汉口张公堤以北的东西
灰
砂砾卵石
43~45
3~6
(7)
基岩
50左右
状态
可塑 软~流塑 软~可塑 稍~中密 中密~密实 中密~密实
地层主要参数指标
Ps (MPa)
fak (KPa)
1.0~1.4
0.3~0.5 0.5~0.7
50~80 120~160
50~80 70~100
岩性特征及工程评价
组成物质不均匀，结构较松散 为硬壳层，可作为一般多层建筑
含氧化铁、铁锰质及云母片，中偏高压缩性，对基坑边 坡稳定、防水及锚固有利
含少量云母片有机质，该层上部局部为饱和粉土夹砂， 厚度变化大，中偏高压缩性，对基坑边坡稳定、防水及 锚固有利，遇有粉土夹砂时不利
含少量云母片，夹少数薄层粉土，厚度变化大，对基坑 边坡稳定、防水及锚固有利
粉质粘土与粉土、粉砂呈互层状、中压缩性，是上部粉 质粘土与下部砂层的过渡层，粉质粘土为可塑状态，粉 土与砂饱和，垂直渗透差，水平好
其上部分为黄褐色粘土，含大量铁锰质结核，中部为褐红色网纹状 粘土，为冲洪积，呈硬塑～坚硬状态，地基承载力较高。下部为粘土含 角砾，局部为红泥砾或砾卵石层，为冲积和残坡积，地基承载力亦较高。 现以沌口经济开发区神龙汽车有限公司武汉总装配厂地层为例列于表4。
工程地质性质
中更新统 地层与名称
(1) 粉质粘土
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第21卷增刊 2007年7月资源环境与工程Re s ources Envir on ment &Enginee ring Vol 121.Su pJul y,2007武汉市地下工程的若干环境地质负效应郭海生1,周衍龙1,2,林 彬1,袁莎燕1(1.湖北省地质环境总站,湖北武汉 430051; 2.中国地质大学工程学院,湖北武汉 430070)摘 要:随着武汉市城市建设进程加快,地下空间开发利用所引起的环境地质问题日渐突出,本文针对城市地下工程建设所引发的工程环境地质负效应,分析其成灾原因,并结合其具有突发性、潜在性、隐蔽性、社会性等特点,提出了防治对策与建议,力图能使该问题引起人们的关注,对武汉市城市建设与地质环境保护、地质资源合理利用有积极意义。
关键词:武汉市;地下工程;环境地质;负效应中图分类号:P66 文献标识码:A 文章编号:1671-1211(2007)S1-0061-030 前言武汉市地处江汉平原东部,长江与汉水交汇处,是湖北省省会所在地,为我国中部特大中心城市。
随着城市化进程的加快,城市面积不断扩大,人口增加并高度集中,使有限的城市空间不断超荷,而高效合理利用城市有限土地资源、充分开发利用地下空间已是必然的趋势。
目前,武汉市城区城市建设中以地质体为主体建成(或待建)的工程越来越多且规模越来越大,地下工程数量、规模、深度增加增大,市区内已建成或在建以及拟开发利用的地下空间方面的构筑物主要有:地下公共行走(车)走廊、轻轨、地铁、过江交通隧道与桥梁、大型地下商场、高层写字(住宅)楼、地下停车场、城市管道综合通道等,使地下空间的开发利用程度得以不断的提高。
由于城市地下空间开发规模逐渐加大加深,其工程扰动现象相当严重,随之而来由工程环境效应引发的工程环境地质灾害如地面开裂、地面沉降及对周边建(构)筑物的影响与破坏、桩基工程施工噪声扰民、废浆液(水)污染水土环境、挤土效应(地面房屋开裂等)等问题也逐渐显现,其重要性已越来越多的被人们所认识,如何科学开发地质体,合理利用地下空间,实现经济发展与环境保护双赢是武汉市中部崛起战略所必须面临的新课题。
1 环境工程地质条件[1,2]武汉市区具平原与丘陵过渡地带的地理环境,江河、湖泊众多,地形平坦,部分地带略有起伏,市区南部地貌以丘陵、岗地为主,基岩零星出露,沿长江分布有一、二级阶地:北部则以平原为主,依次分属长江一、二级阶地,松软土体联片出现,厚度在50m 左右不等。
市区内所出露的第四系松散堆积物,分布在垄岗及三级阶地范围,地基土多为硬塑-可塑性粘土,其具有低压缩性、承载力高特性,环境工程地质条件良好:而一、二级阶地地质结构复杂,地表广布粘土,粉细砂层埋藏较浅且隐伏淤泥类土或地表局部地段分布有淤泥类土、人工填土等不良土体,而视其组合的不同,地基土层附加应力的影响程度亦有所差异,其环境工程地质条件一般或较差,受自然或人为作用的影响易产生地基失稳、变形(破坏)。
2 地下工程环境地质效应2.1 地下水开采与施工排水地下水开采是引起地面塌陷的一个主要原因之一。
据调查,自1997年9月以来所发生的武昌陆家街、烽火村、司法学校、毛坦港以及汉阳中南轧钢厂等地,先后发生了岩溶地面塌陷,其中,中南轧钢厂岩溶地面塌陷在地面形成直径16m ～22m ,深8m ～10m收稿日期6作者简介郭海生(5),男,教授级高级工程师,主要研究方向为水文地质工程地质和环境地质,中国地质学会会员。
:200-11-17:191-的三个大陷坑,造成1500t生产用煤和600t钢坯陷入,工厂被迫停产一个月,直接经济损失达100多万元。
该岩溶地面塌陷的发生,主要是距塌陷区250m 处的大桥机械厂机井,长期过量抽取深部岩溶地下水,引起上覆砂层局部掏空所致。
此外,工程建设过程中的深基坑抽排(降)水亦是引起地面塌陷的原因之一,如1998年7月在汉口清芬路(非碳酸盐岩岩溶发育地区)所发生的地面塌陷,则是由于施工的深基坑降水井成井工艺欠佳,加之抽水量过大导致该处松散岩类孔隙含水层中粉细砂随水被携带出井外所造成的。
2.2 高层建筑或重要工程基础施工武汉市区所布设高层建筑或重要工程,越来越多地需利用地下空间,一般采取基坑开挖方式来达到目的,其开挖基坑深度一般在610m～1210m,深者有1610m,而2005年新开工的阳逻长江大桥之南锚碇基坑开挖深度为4110m,北锚碇深度则达4615m。
深基坑开挖则存在基坑边坡稳定、基坑底板变形及突水等环境工程地质问题。
在城区内一级阶地范围,出露为第四系全新统、上更新统地层,其上部由厚约10m～15m粘土、亚粘土组成,且大部分地区夹有淤泥类土。
因此,当基坑开挖到一定深度,含水量大,且具触变性的淤泥类土等易失稳成“流沙”涌入基坑,从而可导致边坡变形、失稳,影响工程施工进度且容易造成安全事故。
如2005年7月29日,汉口新华下路一建筑工地发生深基坑护坡裂缝、滑坡,同时,工地与相邻小区楼房间的路面出现塌陷,其长达20m,深约015m,给周边楼房造成一定安全隐患,事故的主要原因是基坑壁及坑底存在深厚淤泥类土,开挖后坑底隆起致使边坡失稳滑移。
此外,基坑开挖降水引起的土体位移导致构筑物变形破坏,影响了周边环境和人生安全,如汉口地区三眼桥某高层建筑工地基坑施工引起临近马路开裂变形和煤气管道断裂泄气事故以及汉口某住宅小区由于井点降水设计不当,当基坑开挖一定深度时出现片石挡土墙及边坡开裂,127根预制桩发生严重倾斜等,均造成了较大的经济损失。
其次,粘土层下覆松散岩类孔隙含水岩组,顶板埋深10m～15m,承压水位0108m～5m。
当上层土体开挖应力释放后,地基土体应力减小,下覆的承压水头,可相应的引起基坑底板回弹隆起,如汉口金家墩某工程基坑开挖形成坑底涌土导致基坑北侧边坡破坏。
而当含水层顶板上覆的粘土层压应力小于承压含水层地下水头时,则产生基坑涌水。
此外,在岗地(或三级阶地)地区,出露的地基土多为第四系中更新统红色粘土,地层结构单一,粘土具透水性差、遇水膨胀等特点,若处理不当易产生边坡变形,如武昌火炬大厦所处地基土为第四系中更新统含砾粘土,厚约1115m,当基坑(长400m、宽250m～300 m)开挖至设计深度1010m处时,由于对开挖形成的基坑边坡支护不当,在基坑底施工的人工挖孔桩突然断裂,挡土墙倒塌,伴随大量边坡滑移土涌入基坑内,造成基坑东侧边坡滑动变形破坏,相邻平房开裂(裂缝宽约40c m)变形,,而经停工被动处理的耗资高达500万元。
2.3 桩基工程施工桩基是工程中常用的基础形式,目前较常用的有预制桩和灌注桩。
预制桩的沉桩方式多采用锤击、静压沉桩施工,其中锤击沉桩在施工中引起的环境岩土工程问题主要是严重扰民的噪声污染;静压沉桩施工则易引起不良的挤土效应,造成地基土的垂相隆起和水平位移,其变形达到一定程度势必将对影响范围内建筑物构成威胁和损坏。
灌注桩施工易对地下水、土环境造成不同程度变异和污染环境,如汉口汉正街某高层建筑灌注桩施工中,当其中一灌注桩浇筑混凝土时,其在桩井内所形成动水压力立刻向四周传递,表现在临近的水位观测井地下水位即刻上涌,由井口漫出灰黄色浑水。
目前,灌注桩施工所引起废水(浆)污染地下水和场地环境已引起人们的注意与重视(特别是当使用毒性复杂的有机高分子化合物化学浆材料,其特有的危害性更为严重)。
2.4 隧道施工规划中武汉市城区拟建三条过江隧道,其中之一的汉口大智路-武昌三角路过江隧道(设计水下50 m)工程已经于2006年开始地下施工,据设计施工方案,其施工方法主要采用盾构机施工(每向前掘进2m 即机械安装一预制环管片构筑),由于该工程主体位于长江之下,两端进出口则处武汉市城区,工程所处地段均为第四系松散堆积层,其中所夹粉细砂、淤泥质软土等不良土体分布较广泛,工程地质条件复杂,在该地层中开挖地下隧道,无论采用何种方法(盾构、沉井、基坑等),通常均会扰动土体,产生软土变形、饱水砂性土的管涌从而可能会产生不同程度的环境工程地质问题(如地面开裂、沉降等),如何防治隧道施工引起的环境工程地质问题,是当前岩土工程方面特别是设计与施工方需加强防范与研究的问题。
26资源环境与工程 2007年3 防治对策与建议[3,4]3.1 开展武汉市城市地质综合研究开展主要包括城市基础地质、城市地质作用、城市地下空间开发地质、城市地质技术与地质信息系统等方面的研究,分析影响地下空间地质灾害的各种因素、成因机制,研制反映地质灾害规律的数学、物理模型,奠定城市地下空间地质灾害防治的理论、技术与方法,用以指导相关的工程实践活动,可最大限度地减少因工程施工造成地质灾害而带来的损失。
3.2 加强管理严格按照规范规定开展水工环工作在工程经济活动中,按照国家和地方政府有关部门的要求与规定,作好环境工程地质调查、评价与区划工作、建设项目地质灾害危险性评估工作以及岩土工程地质综合勘查工作等。
城市土地开发需对地质环境和工程建设方式、规模、类型进行详细调(勘)查、评价(评估),科学合理地开发利用好城市有限土地资源。
3.3 进行地下工程稳定性评估工作针对武汉市城区岩、土体质量等工程地质环境主题因素,做好地下工程稳定性评估,查清不同时代、不同成因、不同岩性的分布及其物理力学性质;地下水埋深、变幅、水质等物理化学特征,保证地下建筑的稳固性。
3.4 进行地质灾害监测和预测做好城市地下工程开发引发的地质灾害的监测和预测,预测城市在城市地质作用(人类工程经济活动影响)下,可能产生新的城市地质作用的趋势和强度,以便在城市建设中采取相应的对策,为当地政府制定地质灾害防灾减灾预案提供科学依据。
4 结语“二十一世纪是人类地下空间开发利用的世纪”,是世界发展的趋势。
随着城市地下空间开发与利用所引起或面临的环境地质问题日渐突出,由于其具有多样性和复杂性以及较大破坏性的特点,它不仅涉及到一个地区的投资环境,同时也是能否实现经济可持续发展的重要内容,因此,在可持续发展战略中日益受到社会各界和政府的高度重视,迫切需要把研究由地下空间开发引起的环境地质负效应和防治城市环境地质灾害及环境质量下降(恶化)作为一项重要的、长期的工作开展,其将在城市建设与发展中产生明显的经济效益、社会效益与环境效益。
参考文献:[1] 湖北省武汉市区水文地质工程地质综合勘察报告[R ].湖北:湖北省武汉水文地质工程地质大队,1989.12.[2] 武汉城市圈(武汉市)地质环境评价报告[R ].湖北:湖北省地质环境总站,2005.1.[3] 郭海生.武汉市区主要环境工程地质问题及其防治对策.武汉市地震防灾减灾研讨会,2001.4[4] 娄华君.城市环境地质研究发展方向.全国地质环境与城市规划研讨会,2001.3So m e Env i r onm en ta l Geologi ca l Nega t i ve Effects of Un der gr oundP r ojects i n W uhan C ityG UO Hai 2sheng 1,ZHOU Yan 2l ong 1,2,L I N bin 1,Y UAN Sha 2yan 1(1.Geolog i cal E nviron m enta l C e n ter of Hubei P rovi nce,W uh an,Hubei 430051;2.C h i na U n i versit y of Geoscie n c es,W u ha n,Hub ei 430070)Abstrac t:W ith the s peedy devel opment of construction of W uhan C ity,the environmental geological p r oble m swhich are caused by utilizati on of unde r gr ound space have becom e increasingly pr om inent .I n this paper,the authors ana lyzed theenvir on m ental geol ogica l nega tive ef fects trigge r ed by the constructi on of undergr ound p r ojects .Further more,s om e p r even 2ti on m ea sur e s and p r oposalswere put f or ward and tried to attr act people ’s attention t o the p r oble m s,which is of positive significance t o urban constr ucti on,ge ological envir onment pr otecti on and c omp rehensive utilizati on of ge ological r esource s of W uhan C ity .Key wor ds:W uhan C ity;undergr ound pr oject;envir onmental geology;negative eff ects36增刊郭海生等:武汉市地下工程的若干环境地质负效应。