浙江省地質(zhì)調(diào)查院 王劍波 斯小君 華錫宏浙江大學建筑設計研究院 胡根興 張國光

杭州城市三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征介紹

浙江省地質(zhì)調(diào)查院 王劍波 斯小君 華錫宏浙江大學建筑設計研究院 胡根興 張國光

杭州位于長江三角洲南翼，杭州灣西端。城市總面積為3068km2，其中基巖510km2，第四系覆蓋區(qū)面積2558km2。

地形地貌由西南向東北傾斜具梯級變化特征，總體為西部、西南部丘陵-過渡地帶-東部、東北部的平原夾殘丘地貌，西部屬浙西丘陵區(qū)、東部屬浙北平原區(qū)，平原區(qū)又分為笤溪平原區(qū)、錢塘江平原區(qū)和浦陽江平原區(qū)。錢塘江河口地區(qū)，并存丘陵、河口沖積平原與濱海平原的地質(zhì)環(huán)境特征。

第四紀沉積物介于河口與海洋交接地帶特征，因受河流沖刷、地殼升降、海水進退而導致各時期陸相、海相沉積物相互切割、疊加，形成極為復雜的第四紀沉積環(huán)境與沉積類型。

地層結(jié)構(gòu)自上而下劃分為全新統(tǒng)、上更新統(tǒng)上組、下組、中更新統(tǒng)上組和下組，工程地質(zhì)層分為九個工程地質(zhì)層組、19個工程地質(zhì)層。

按二級地貌單元、巖性類型和巖石硬度特征，工程地質(zhì)結(jié)構(gòu)低山丘陵區(qū)劃分為6個工程地質(zhì)亞區(qū)，山麓溝谷區(qū)劃分為3亞區(qū)，平原區(qū)劃分為3亞區(qū)。其中平原區(qū)的每個亞區(qū)可進一步劃分單層、雙層和三層結(jié)構(gòu)7個小區(qū)。

基巖埋深主體自西向東基巖埋深由淺及深，最大達到140余米。古苕溪、古錢塘江和古浦陽江因切割深度不一而導致第四系厚度、基巖埋深變化較大。

圖1 杭州市地層分區(qū)簡圖

一、杭州城市三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征

1、層序特征

平原區(qū)的第四紀地層發(fā)育齊全，第四系沉積物厚度變化大，巖相變化劇烈，沉積類型多樣，巖性組合復雜，各區(qū)在垂向上存在較大差異。根據(jù)建立的平原區(qū)第四紀地層、工程地質(zhì)層的綜合地層劃分方案，自上而下劃分為：

(1)全新統(tǒng)：分下、中、上三個組

上組主要為沖海積、沖湖積、湖沼積相沉積物，頂部0-2m為耕植土或人工填土。錢塘江地層區(qū)主要為河口相或沖湖相砂質(zhì)粉土和粉砂，其它地層區(qū)發(fā)育河湖相或湖沼相粉質(zhì)粘土、粘土。

中組為海積、沖海積砂質(zhì)粉土與粉砂互層，其中苕溪和浦陽江地層區(qū)以濱?；驗I岸相淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土為主，夾薄層粉土或粉砂。

下組上部為河湖相沉積的粉質(zhì)粘土、粘土（第一硬土層），下部為濱海、淺海相淤泥質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土，局部夾粉砂薄層；層底埋深小于15m，厚度不等。

(2)上更新統(tǒng)

上組：主要為河流相或河口相粉細砂、粉土，局部出現(xiàn)少量砂礫石和發(fā)育濱海相粘土。

下組上部主要為河湖相沉積粉質(zhì)粘土（第四硬土層）；下部為河流相雜色砂礫石、中粗砂等，含少量粘性土，砂礫石層頂板埋深一般為32-61m，厚4-20m。另外，局部沉積了湖沼相粉質(zhì)粘土、粘土。

(3)中更新統(tǒng)

上組：沖洪積、沖湖積相（含礫石）粉質(zhì)粘土、砂礫石、礫石混粘性土等組成，由西向東層底埋深變化較大（埋深85-95m，厚5-25m）。其中，錢塘江地層區(qū)砂礫石層埋藏較深（64-81m），且在古河谷最深部位厚度最大；苕溪與浦陽江地層區(qū)呈零星分布，殘留在基巖之上，在河床范圍內(nèi)厚度常有變薄或缺失現(xiàn)象。

下組：下部為厚層沖洪積砂礫石，上部為薄層沖湖積雜色粘性土，頂板埋深一般為76-90m，厚度20-30m。

2、三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征

工程地質(zhì)層分為九個工程地質(zhì)層組、19個工程地質(zhì)層，其主要地質(zhì)結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為：

（1）飽和粉土粉砂層形成于全新世中晚期，主要集中分布在錢塘江流域，而苕溪和浦陽江流域則分布較局限、較薄和呈零星狀。其中錢塘江流域的飽和粉土粉砂層直接揭露于地表或人工填土下，埋深淺，主要分布在延安南路 - 浣 紗路 - 中 河高架-石橋路 - 丁 橋 -～臨平一線以南，袁浦 - 濱江區(qū)南部 - 新塘街道 - 瓜 瀝 - 黨山以北，以錢塘江河道為最厚（15-25m），兩側(cè)變薄，下沙附近最厚達30m。全新世早期下部、晚更新世晚期的飽和粉土粉砂層多呈零星分布，厚度不均，分布局限。

（2）軟土分布于平原全區(qū)，主要分三層軟土層。第一軟土層主要分布在苕溪流域和浦陽江流域，厚5-18m，為分布最廣的軟土層；第二軟土層（總體分布范圍稍小于第一軟土層，山前地區(qū)厚度較小（2-5m），其它較厚（15-25m）；第三軟土層分布較局限，埋深25-40m，厚5-15m。另外，第一、第二軟土層在半山-康橋、蕭山城廂鎮(zhèn)一帶，多不連續(xù)出露，中間一般有第一硬土層，其它地區(qū)多連續(xù)出露；第二、三軟土層在錢塘江流域連續(xù)揭露，其厚度達到40m；三層軟土連續(xù)揭露情況一般較少，僅局部地方出現(xiàn)。

（3）硬土層主要分布于苕溪流域，部分分布于錢塘江和浦陽江流域，可分四層。第一硬土層較集中分布于苕溪流域的崇賢、康橋、半山、上塘、三墩及蕭山城區(qū)一帶，埋深3-15m，厚2-16m；第二硬土層分布最廣，錢塘江、苕溪及浦陽江古河道因受沖刷切割缺失外，其它均有分布，埋藏較淺（15-24m），厚度較大（2-24m）。第三、第四硬土層主要集中在崇賢、康橋、下沙、江東及蕭山城廂鎮(zhèn)一帶，分布局限，埋深不一、厚度變化大。

（4）礫石層主要發(fā)育于錢塘江、浦陽江和苕溪流域，且以錢塘江流域厚度大、范圍廣為特征，埋深35-45m，厚15-40m。其中苕溪流域由西向東埋深變深，厚度較薄；浦陽江流域埋藏較淺，但厚度較大。

圖2 三維工程地質(zhì)剖面與結(jié)構(gòu)圖

二、三維工程地質(zhì)結(jié)構(gòu)分區(qū)特征

1、低山丘陵區(qū)

按二級地貌單元、巖性類型和巖石硬度特征劃分為6個區(qū)。堅硬塊狀火山巖巖組、堅硬-較堅硬火山碎屑巖巖組、較堅硬碎屑巖巖組、軟硬不均碎屑巖巖組、巖溶發(fā)育碳酸鹽巖巖組和巖溶不發(fā)育碳酸巖巖組。雖然工程地質(zhì)條件好，可作基礎持力層，但坡度為5-30°、溝谷發(fā)育、森林覆蓋或風景區(qū)，所以一般不宜作為工程建設場地。

2、山麓溝谷區(qū)

山麓溝谷區(qū)位于山前和山麓地帶，與第四紀地質(zhì)作用密切相關，形成切割深淺不一山溝、坡度陡緩差別山坡、不同的地貌形態(tài)類型和差異極大的堆積物。根據(jù)二級地貌單元和巖性組合特征，劃分為三個不同工程地質(zhì)亞區(qū)。

沖洪積溝谷亞區(qū)：地貌上常呈條帶狀河床河谷平原，地勢較為平坦（坡度2-5°），承載力較高，工程性質(zhì)較好。

沖洪積、坡洪積山谷堆積亞區(qū)：地勢上由山前向河谷傾斜（坡度5-10°），地貌多呈洪積扇、河漫灘等，承載力較高，工程地質(zhì)性質(zhì)較好。

殘積、殘坡積堆積亞區(qū)：地貌上主要表現(xiàn)為坡積裙，由可塑 -硬塑的粘性土夾礫石組成，工程地質(zhì)性質(zhì)較好。

3、平原區(qū)

根據(jù)工程地質(zhì)層結(jié)構(gòu)和主要持力層組合特征和深度60m以上為控制原則劃分單層、雙層和三層結(jié)構(gòu)7個亞區(qū)。按地形地貌和平原區(qū)第四紀地層分錢塘江流域、苕溪流域、浦陽江流域3個區(qū)。

（1）錢塘江流域

地貌上表現(xiàn)為沖海積平原，地勢平坦（地面標高4.5-7.7m），7個亞區(qū)分別為：

硬土層單層結(jié)構(gòu)區(qū)：基巖埋深均大于60m，可作為高層筑物的基礎持力層；江東北部硬土層較薄，不宜作為建筑物持力層，可考慮采用埋深大于60m的卵石層作持力層，多層建筑物可采用上部砂土作為基礎持力層。

砂礫石層單層結(jié)構(gòu)區(qū)：基巖埋深均大于60m，硬土層缺失，軟土層較厚（20-35m），下部為埋深近55-60m的砂礫層。本區(qū)多層建筑一般可采用上部砂土、高層建筑物則需采用砂礫石層作為基礎持力層。

基巖層單層結(jié)構(gòu)區(qū)：埋深較淺，一般小于30m，上部主要為軟土，以基巖作持力層。

硬土層＋砂礫石層雙層結(jié)構(gòu)區(qū)：基巖埋深大于60m，硬土層一般較薄，軟土層較厚，砂礫層埋深近55-60m。多層建筑可采用上部砂土作基礎持力層，高層建筑采用砂礫石層作為基礎持力層。

硬土層＋基巖雙層結(jié)構(gòu)區(qū)：基巖埋深較淺，一般小于40m，上部主要為軟土，軟土下為硬土層。多層建筑可采用硬土層作基礎持力層，高層建筑物采用基巖作為基礎持力層。

砂礫石層＋基巖雙層結(jié)構(gòu)區(qū)：基巖埋深50-60m，硬土層缺失，軟土層較厚，砂礫層埋深近35-50m。多層建筑可采用上部砂土作為基礎持力層，高層建筑物采用砂礫石層或基巖作為基礎持力層。

硬土層＋砂礫層＋基巖三層結(jié)構(gòu)亞區(qū)：基巖埋深50-60m，硬土層較薄，軟土層較厚，砂礫層埋深近35-50m。多層建筑可用上部砂土和硬土層作為基礎持力層，高層建筑物采用砂礫石層或基巖作為基礎持力層。

（2）苕溪流域

苕溪流域區(qū)地貌上屬于沖湖積平原和淤泥平原區(qū)，劃分的7個亞區(qū)為：

硬土層單層結(jié)構(gòu)區(qū)：無單獨出露。

砂礫石層單層結(jié)構(gòu)區(qū)：基巖埋深大于60m，硬土層缺失，軟土層較厚（15-30m），砂礫層埋深近45-60m。采用砂礫石層作為基礎持力層。

基巖層單層結(jié)構(gòu)區(qū)：基巖埋深較淺（20-30 m），上部主要為軟土。以基巖作持力層。

硬土層＋砂礫石層雙層結(jié)構(gòu)區(qū)：基巖埋深大于60m，硬土層變化較大，軟土層厚薄不均，砂礫層埋深55-60m。多層建筑可采用上部砂土或硬土層作為基礎持力層，高層建筑物采用砂礫石層作為基礎持力層。

硬土層＋基巖雙層結(jié)構(gòu)區(qū)：基巖埋深較淺，一般小于40m，上軟下硬。多層建筑可采用硬土層作基礎持力層，高層建筑物采用基巖作為基礎持力層。

砂礫石層＋基巖雙層結(jié)構(gòu)區(qū)：基巖埋深20-40m，硬土層缺失，軟土層較厚，砂礫層埋深15-35m。多層、高層建筑物可采用砂礫石或基巖作為基礎持力層。

硬土層＋砂礫層＋基巖三層結(jié)構(gòu)亞區(qū)：基巖埋深30-50m，硬土層廣泛出露，軟土層較薄，砂礫層埋深35-50m。多層建筑一般可采用硬土層作為基礎持力層，高層建筑采用砂礫石層或基巖作為基礎持力層。

（3）浦陽江流域區(qū)

地貌上屬于沖湖積平原和淤泥平原區(qū)的浦陽江流域區(qū)7個亞區(qū)為：

硬土層單層結(jié)構(gòu)區(qū)：無單獨出露。

砂礫石層單層結(jié)構(gòu)區(qū)(Ⅲ2)：基巖埋深大于60m，1硬土層缺失，軟土層較厚（25-40m）。下部為砂礫層，埋深45-60m。建筑物可采用砂礫石層作為持力層。

基巖層單層結(jié)構(gòu)區(qū)：基巖埋深較淺，小于20-30m，上部主要為軟土，以基巖作持力層。

硬土層＋砂礫石層雙層結(jié)構(gòu)區(qū)：基巖埋深大于60m，硬土層變化較大，軟土層厚薄不均，砂礫層埋深40-50m。多層建筑可采用上部硬土作為持力層，高層建筑物采用砂礫石層作為基礎持力層。

硬土層＋基巖雙層結(jié)構(gòu)區(qū)：基巖埋深較淺，一般小于40m，上軟下硬。多層建筑可采用硬土層持力層，高層建筑物采用基巖作為持力層。

砂礫石層＋基巖雙層結(jié)構(gòu)區(qū)：基巖埋深20-60m，硬土層缺失，軟土層較厚，砂礫層埋深15-30m。多層建筑、高層建筑物采用砂礫石層或基巖作為持力層。

硬土層＋砂礫層＋基巖三層結(jié)構(gòu)亞區(qū)：基巖埋深30-50m，本區(qū)硬土層廣泛出露，軟土層較薄，砂礫層埋深35-50m。多層建筑一般可采用硬土層、高層建筑物采用砂礫石或基巖作為基礎持力層。

三、平原區(qū)基巖地質(zhì)特征

平原區(qū)基巖僅以少量孤丘形式出露地表如半山、臨平山、超山、赭山等，其它均深埋于第四紀地層之下，其工程地質(zhì)層組劃分與基巖出露區(qū)一致，因與工程建設密切，對其按主要揭露的巖性和風化程度進一步劃分工程地質(zhì)層和亞層。

1、基巖巖性及分布

（1）以白堊系泥質(zhì)粉砂巖、含礫砂巖及砂礫巖分布最廣，約占平原區(qū)的65%以上，主要集中在倉前-蔣村 -三 墩 -康 橋、仁和 - 塘 棲、運河及博陸、袁浦 -周浦 - 浦 巖 -濱 江區(qū) -主 城區(qū) -九 堡 - 下 沙 - 蕭 山 - 江東一線；

（2）侏羅系凝灰?guī)r分布其次，主要為流紋質(zhì)玻屑晶屑凝灰?guī)r、英安流紋質(zhì)晶屑玻屑熔結(jié)凝灰?guī)r、蝕變凝灰?guī)r等，主要分布在西湖望北 - 上 塘 -崇賢西側(cè)，長河街道附近、南陽-義蓬之間、第二農(nóng)墾場以及蕭山南部廣大農(nóng)村地區(qū)。安山巖、安山玢巖、蝕變安山玢巖等主要分布于火山巖地區(qū)，分布范圍小。

（3）灰?guī)r主要分布于留下 -閑林、西湖周邊、紫陽山南側(cè)、轉(zhuǎn)塘～周浦、超山- 半山、以及赭山等地。

（4）其它巖性一般分布在出露區(qū)基巖的山前地帶。

2、覆蓋區(qū)基巖面埋深

基巖面主要指第四紀與基巖之間界面，一般全風化層也包括在基巖內(nèi)?；鶐r埋深特征為：

（1）基巖面埋深與地表地形走勢基本一致，基本由西南往東北由淺變深（圖3），以東的東北角錢塘江轉(zhuǎn)彎附近埋深為最深，不小于145m。

圖3 覆蓋區(qū)基巖面埋深等值線與第四紀古河道圖

（2）苕溪流域基巖面走勢由留下 - 倉 前 - 三 墩 -康橋 - 崇 賢 - 塘 棲 -博陸（由西南往東北）加深，地勢平緩，坡度較小。其中，由臨安進入杭州留下一帶，山體前緣埋深小于20m；沿祥符橋 - 三 墩鎮(zhèn) -仁和鎮(zhèn)一線基巖埋深20-50m，走勢十分平緩，反映為較寬闊的山間河谷平原或盆地平原的原始地形；沿三墩 - 康 橋 -崇賢 - 塘 棲 -五杭基巖埋深達80m，至博陸基巖面埋深接近100m。

（3）錢塘江流域基巖面由富陽入境后沿濱江區(qū)～主城區(qū)～江東變深，到東北角達最（＞145m），基巖埋深明顯較苕溪流域深。其中，0-20m埋深為山前部分分布狹窄；20- 5 0m范圍相對較大，基本與0～20m的區(qū)域一致，主要位于珊瑚沙、錢江一橋、主城區(qū)西湖東側(cè)區(qū)域；50-80m范圍分布大，包括濱江區(qū)大部、主城區(qū)東側(cè)大部分、下沙和蕭山區(qū)北側(cè)大部分；埋深大于80m部分為新街北 -紅山農(nóng)場南 -蕭山國際機場- 南 陽-黨山東至杭州灣邊。

（4）浦陽江流域基巖面由南往北北東、北東向逐漸加深，在新街附近與錢塘江相接，埋深接近70m。該區(qū)各埋深線比較緊密，反映比較陡峭、山體之間比較狹窄峽谷地形，不同于苕溪、錢塘江流域的開闊平緩地形，且殘坡積層多缺失、風化層薄，基巖面下可見揭露中風化基巖。

（5）西湖、良渚、黨山、河莊、運河、五杭地區(qū)有半山、超山、臨平山、長山、北干山與大饅頭山等眾多殘劃山發(fā)育，山前基巖面埋深等值線以NE、NW及EW向成網(wǎng)格狀，且埋深以60-80m居多，40-60m次之，小于40m則僅在殘山斜坡地帶分布，總體上構(gòu)成隆拗相間的格局，反映基巖面為略有起伏的寬闊平原地形。