上海沿江沿海城鎮調查區1：5萬環境地質調查
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【摘 要】通過對上海沿江沿海城鎮區域內環境地質調查，查明地質環境條件和主要環境地質問題;開展沿江沿海重大工程建設適宜性研究、上海后工業化土地轉型環境地質調查示范調查、新近成陸區地面沉降等關鍵地質問題專項調查和專題研究，為城鄉規劃、城市更新老工業基地土地轉型利用、重大工程建設規劃提供地質依據。以期通過總結調查評價成果服務經驗，建立一套后工業化時期地質調查與應用服務的示范體系，為全國相關地質工作的開展提供借鑒。
【關鍵詞】環境地質調查;生態環境;地質災害
中圖分類號： Q958 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）14-0064-002
DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.14.029
2017年12月5日，南京地質調查中心與上海市地質調查研究院簽定了上海沿江沿海城鎮調查區1：5萬環境地質調查2018年度項目合同，正式開啟了上海沿江沿海城市區域地質調查工作，并明確了項目2018年工作目標任務。本文將著重對報告中的相關問題進行探討，為上海市沿江沿海城鎮生態環境保護、土地資源合理利用提供真實、可靠的科學依據。
1 自然地理概況
1.1 地理位置、交通
調查區位于長江口南支及上海市陸域東南部，東瀕東海，南鄰杭州灣，行政區域主要隸屬上海市浦東新區、奉賢區和金山區，包括了奉賢縣幅（H51E007006）、泥城幅（H51E007008）、大團鎮幅（H51E007007）、金山衛幅（H51E008006），地理坐標介于121°15′～122°00′，30°40′～31°00′，調查區總面積約1437km2。
1.2 氣候特點
上海市位于北亞熱帶東亞季風盛行的地區，氣候溫和、濕潤，雨量適中，四季分明，冬夏長，春秋短。年平均氣溫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，夏季盛行東南風，冬季多為西北風。城市氣溫在空間分布上存在“熱島效應”，即市區氣溫高于郊區，氣溫最大差值可達4.8～6.8℃。
1.3 地勢地貌
上海地處長江三角洲前緣河口—濱海平原和太湖湖積平原東緣低地。全新世以來，長江下泄泥沙在徑流與東海潮流的共同作用下，形成了廣闊的湖積平原、濱海平原和河口三角洲平原。堆積地貌幾乎占據全區。全市地勢平坦，海拔高程（以吳淞零點起算）一般為2.2～4.8m，略呈東高西低傾斜。其中高程在4.0m以下地區約占全區總面積的一半。
2 工程地質層條件分析
2.1 工程地質層劃分
調查區以厚度大于200m的第四系松散土層為主[1]。按照第四紀沉積時代及成因進行工程地質大層劃分，分為全新統、上更新統和中更新統頂部地層;按照巖性進行工程地質亞層和次亞層劃分，分為黏性土層、砂、粉土層、硬土層以及軟土層;與水文地質含水層及隔水層劃分相統一，如微承壓含水層、第一承壓含水層、第二承壓含水層分別與工程地質層⑤2、⑦、⑨層對應。
2.2 工程地質層劃分及分布特征
?。?）在泥城幅、大團鎮幅的沿江沿海地區表層普遍分布有年代不同、厚度不等的沖填土層（①3），缺失天然地基持力層（②1），沖填土巖性以粉性土夾黏性土為主，松散～稍密，土質不均，一般具有滲流液化和震動液化特性，工程性質差，工程建設時應進行有效的地基處理。
?。?）調查區東南部的沿江沿海地區淺部粉性土普遍發育：泥城幅及金山衛東幅陸域全部、大團鎮幅的東南部及西北部部分區域、奉賢幅東部以及金山衛幅的東部普遍分布有淺部有粉性土（②3），特別是在沿江沿海地區②3層厚度較大，②3層壓縮性中等，為天然地基的良好下臥層，因此，在有淺部有粉性土（②3）分布的地區，天然地基條件總體較好[2]。但淺部粉性土（②3）位于地下水位之下，呈飽和、稍密狀態，開挖時極易引發和遭受流砂災害，是影響地下空間開發的不良地質體。
（3）在調查區缺失淺部粉性土（②3）的地區，軟土層埋藏淺、厚度大，對天然地基工程沉降控制不利。
?。?）調查區內部分區域受古河道切割影響缺失暗綠色硬土層（⑥），樁基持力層第⑦層粉性土、粉砂埋藏較深、層面起伏較大，樁基條件較復雜。但在古河道區域，由于第⑦層（第Ⅰ承壓含水層）埋藏較深，對深基坑工程抗承壓水穩定性有利。
?。?）在正常沉積區，樁基持力層第⑦層分布穩定，厚度較大，樁基條件較好，對高層建筑樁基沉降控制有利。
2.3 工程地質層存在的地質問題
2.3.1 軟土地基變形
調查區軟土層（第③層淤泥質粉質黏土、④層淤泥質黏土）普遍發育。③層層頂標高2.72～-8.42m，層厚0.7～12.4m，平均層厚4.74m，天然含水量（平均值，下同）40..9%，孔隙比1.159，液性指數1.38，壓縮系數0.71MPa-1，壓縮模量3.0MPa。④層層頂標高-0.95～-14.1m，層厚2.0～12.9m，平均層厚7.11m，天然含水量51.1%，孔隙比1.448，液性指數1.38，壓縮系數1.19MPa-1，壓縮模量2.0MPa。軟土層具有高含水量、大孔隙比、低強度、高壓縮性、低滲透性等特點，此外還具有觸變性和流變性等不良工程地質特征，對工程建設產生不同程度的不良影響。
2.3.2 砂土液化
砂土液化包括淺層飽和粉砂、砂質粉土在地震作用下產生的震動液化和基坑開挖等地下工程活動引發的滲流液化（俗稱流砂）。
僅在調查區海域及圖幅東北角局部分布，且呈現由陸向海厚度逐漸增大趨勢。該土層在陸域大部分地段層頂起伏不大，層頂標高一般在-0.8～3.47m之間，厚度有一定變化，一般在0.5～10.2m之間[3];水域受水下地形影響，層面起伏較大，層頂標高一般在-4.6～-10.00m之間，層厚變化不大，一般在0.5～10.2m之間。 2.3.3 水土突涌
水土突涌是指當基坑開挖后，基坑地面以下不透水層的自重壓力小于下部承壓水水頭壓力時，引起基坑底土體隆起破壞并同時發生噴水涌砂的現象。
上海地區由于淺部承壓含水層水頭高，地下空間開發中常受淺部承壓含水層地下水影響而發生水土突涌事故。基坑突涌將引發坑底破壞和噴水涌砂，淹沒已開挖的基坑，造成地面塌陷或基坑邊坡失穩，不僅對工程本身安全造成影響，對周圍環境也帶來嚴重影響。
調查區易產生水土突涌的土層主要為⑤2和⑦層砂、粉性土層，水量豐富該兩層分別是上海地區的微承壓含水層和第一承壓含水層，承壓水頭較高，基坑開挖面施工時易形成較大的水頭差，易誘發水土突涌災害，應特別重視該兩層土引發的基坑突涌問題，施工時做好降水和隔水工作。
2.3.4 淺層氣害
淺層天然氣是鉆探工作、基坑工程、樁基工程以及盾構工程等地下工程可能遇到的地質災害，其災害模式主要有沼氣的泄露導致施工人員的中毒，隧道火災和爆炸以及施工過程中高壓沼氣連泥帶水外溢引起地下空間邊界失去穩定而引發的事故[4]。
區內淺部100m以淺的海相、海陸過渡相地層提供了沼氣發育的地質條件，可劃分為上更新統和全新統兩個含氣層系和四個含氣層。第一含氣層埋深約10～25m，②3層是儲氣層，④層和⑤1層是主要的產氣層和儲氣層;第二含氣層埋深約30～55m，⑤2層是主要的產氣層和儲氣層;第三含氣層埋深約60～70m，⑧2-3是主要的產氣層和儲氣層;第四含氣層埋深70m以下，⑨層中海相粘性土、粉土是產氣層和儲氣層。依據含氣層發育程度，總體而言，區內淺層氣相對發育程度一般～差。
上述各含氣層中，第一含氣層海相氣源層整體較薄，儲氣類型以交互狀的扁豆體狀為主，氣體分散、氣量較小，產生災害危險程度相對較低;第二含氣層儲氣類型為砂層或砂與黏土互層類型，氣層較厚，容易產生較大氣囊，可能是區內發育程度最好的含氣層，引發災害的危險程度相對較高;第三含氣層和第四含氣層，氣層發育分別較薄和薄且零散分布而氣量相對較小，危害程度可能相對較小。
3 結論與工作計劃
3.1 結論
（1）上海市陸域晚更新世以來主要發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約1.3～1.1萬年，晚更新世末期古河道切割導致樁基持力層不穩定，易產生建筑物的不均勻沉降，并增加投資成本;全新世晚期古河道沉積的砂、粉性土層在地下空間開發時易產生流砂、管涌等現象，可引發地面塌陷等地質災害。
（2）以第四紀研究成果為基礎，參照上海市工程建設規范《巖土工程勘察規范》（DGJ08-37-2012）進行了工程地質層的標準化，構建了水陸一體地層層序。按地質時代、成因和巖性差異，調查區埋深100m范圍內土層可劃分為11個工程地質層及分屬不同層次亞層。
（3）查明了調查區地貌類型、各地基土層埋藏分布特征、物理力學性質及主要工程地質問題，分析了其對工程建設的影響。
?。?）對調查區不同高度建筑及不同深度地下空間工程建設適宜性進行了評價：調查區對于多層建筑均為適宜建設區，對于高層建筑為適宜～較適宜建設區，對超高層建筑為較適宜建設區;對淺層及中層地下空間工程均為適宜～較適宜建設區，對深層隧道工程為較適宜～適宜性差區。
3.2 下一步工作計劃
隨著沿江沿海戰略的實施，調查區內南部沿海地區將成為今后城市建設重點區域，而在日益強烈的流域和河口人類活動、海岸帶地質環境條件發生變化以及經濟建設活動向海岸帶地區的拓展的背景下，沿海地區地質環境及地質災害調查仍較欠缺，該地區地質環境監測工作需進一步加強。建議對南匯東灘、金山石化等岸段有區別地關注不同地質環境信息，加強監測與研究，構建地質環境監測指標體系，形成海陸一體化監測體系，為沿江沿海戰略實施提供決策依據。
【參考文獻】
[1]朱利東，李智武，楊文光，等.西藏1∶5萬改則東地區4幅區域地質調查主要成果[J].中國地質調查，2017，4（05）：33-41.
[2]佚名.青藏高原地區1：25萬區域地質調查分布圖[J].中國地質，2018，45（3）.
[3]馮文立，張平，季文婷，等.蘇北沿海低平原區淺表第四紀地質調查及沉積環境研究——以1∶5萬伍佑幅為例[J].地質學刊，2017，41（2）：292-296.
[4]佚名.藏東南艱險地區地質災害調查思路與方法論述[J].探礦工程-巖土鉆掘工程，2018，45（8）：65-71.
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