周玉明，郭進(jìn)京，溫偉光，劉曉磊，趙建軍，劉寒鵬

（1.天津市勘察院，天津 300191；2.天津城建大學(xué)地質(zhì)與測(cè)繪學(xué)院，天津 300384）

天津市濱海新區(qū)地基土類(lèi)型及工程地質(zhì)分區(qū)研究

周玉明1，郭進(jìn)京2，溫偉光1，劉曉磊1，趙建軍2，劉寒鵬2

（1.天津市勘察院，天津 300191；2.天津城建大學(xué)地質(zhì)與測(cè)繪學(xué)院，天津 300384）

天津市濱海新區(qū)晚更新世-全新世以來(lái),海水進(jìn)退、河流遷徙改道等形成了包括海相淤積、瀉湖相沉積、河流沖積、三角洲沉積等多種成因的地基土。這些不同成因的地基土，不僅工程性質(zhì)差異大，而且三維空間分布變化顯著。本文在搜集了大量工程勘察資料的基礎(chǔ)上，依據(jù)地基土的地質(zhì)成因類(lèi)型和空間分布、不同類(lèi)型地基土的埋深和厚度以及工程性質(zhì)指標(biāo)的變化，把濱海新區(qū)上更新統(tǒng)五組（Q3eal）及其以上地基土分成了4個(gè)工程地質(zhì)分區(qū)，編繪了濱海新區(qū)地基土工程地質(zhì)分區(qū)圖。濱海新區(qū)地基土工程地質(zhì)分區(qū)圖可為濱海新區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)劃、地基土標(biāo)準(zhǔn)層序的建立以及合理利用天然地基土的承載力等提供依據(jù)。

濱海新區(qū)；地基土；工程特性；工程地質(zhì)分區(qū)

天津市濱海新區(qū)位于環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)圈的中心地帶，是國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)的國(guó)家綜合改革創(chuàng)新區(qū)，是中國(guó)北方第一個(gè)自由貿(mào)易試驗(yàn)區(qū)，總面積約2 270km2。濱海新區(qū)晚更新世-全新世以來(lái)海水進(jìn)退、河流遷徙改道等形成了包括海相淤積、瀉湖相沉積、河流沖積、三角洲沉積等多種成因的地基土[1]。天津市有關(guān)單位對(duì)天津地區(qū)工程地質(zhì)環(huán)境及第四紀(jì)地基土的層序做了較系統(tǒng)的總結(jié)，但研究成果的時(shí)代跨度大、精度低，對(duì)工程勘察中地基土層的時(shí)代、成因劃分、工程特性評(píng)價(jià)等尚難以滿(mǎn)足濱海地區(qū)勘察設(shè)計(jì)的需要。杜東菊[2]、劉舉[3]、宋盛淵[4]、王蘭化[5]、裴艷東[6]等曾對(duì)濱海新區(qū)地基土工程地質(zhì)分區(qū)、工程特性及工程適宜性等做了研究，但其研究主要是圍繞濱海新區(qū)的海積軟土的工程分區(qū)。目前為止，對(duì)濱海新區(qū)地基土尚缺乏綜合系統(tǒng)性研究。本文在搜集了大量工程勘察資料的基礎(chǔ)上，依據(jù)地基土的地質(zhì)成因類(lèi)型和空間分布、不同類(lèi)型地基土的埋深和厚度以及工程性質(zhì)指標(biāo)的變化，對(duì)濱海新區(qū)上更新統(tǒng)五組（Q3eal）及其以上地基土進(jìn)行了較系統(tǒng)研究，提出濱海新區(qū)地基土工程地質(zhì)分區(qū)的原則和方案，編繪了濱海新區(qū)地基土工程地質(zhì)分區(qū)圖，以期填補(bǔ)該領(lǐng)域研究的空白。

1 濱海新區(qū)地基土的基本類(lèi)型

1.1 濱海新區(qū)的地貌單元?jiǎng)澐?/p>

根據(jù)濱海新區(qū)的地貌基本形態(tài)和成因類(lèi)型，濱海新區(qū)西部為海積沖積低平原，中部為海積低平原，東部為海岸潮間帶[7]。主要微地貌有貝殼堤和深切古河道，其中，深切古河道目前在濱海新區(qū)內(nèi)僅發(fā)現(xiàn)三條，均為晚更新世末期至全新世中期古河流沖切形成，其沉積物的工程地質(zhì)特性較相同埋深的正常沉積地基土有明顯差異。各地貌單元的空間分布及特征見(jiàn)圖1和表1。

圖1 天津?yàn)I海新區(qū)地貌圖Fig.1 The geomorphologymap of the Binhai New Area,Tianjin

表1 天津?yàn)I海新區(qū)地貌分區(qū)表Tab.1 Illustration about geomorphologymap of the Binhai New Area,Tianjin

1.2 濱海新區(qū)地基土的基本類(lèi)型

濱海新區(qū)第四紀(jì)以來(lái)經(jīng)多次海侵、海退和河流遷徙改道以及海陸交互作用，在不同時(shí)期、不同部位沉積了不同性質(zhì)的沉積地層。這些地質(zhì)上的沉積層也就是濱海新區(qū)的地基土。從地質(zhì)成因上分為兩大類(lèi)，即陸相沉積層和海相沉積層。濱海新區(qū)東西向各陸相沉積層和海相沉積層的厚度差異很大；總體上各陸相地基土層呈現(xiàn)出西部厚度大、東部厚度小的楔形沉積結(jié)構(gòu)；海相地基土層則與之相反。綜合濱海新區(qū)地基土的資料，可劃分為多個(gè)地基土層類(lèi)型。

1.2.1 人工填土層（Qml）

人工填土層在濱海新區(qū)內(nèi)均有分布；常見(jiàn)厚度為1.0～5.0m，受原始地貌形態(tài)控制，天然地面低洼處厚度較大，較高處較薄，總體上自西向東逐漸增大；由于受海河、黃河、薊運(yùn)河等主要河流的影響，濱海新區(qū)現(xiàn)狀河流兩側(cè)以及西南部地區(qū)形成較高的地形，人工填土層相對(duì)較薄。該層土土質(zhì)松散，總體強(qiáng)度較低，壓縮性高，對(duì)工程建設(shè)影響較大。

新近沉積層在第Ⅰ道貝殼堤以東地區(qū)零星分布，其余地區(qū)遍布；常見(jiàn)厚度為1.0～3.0m，中部現(xiàn)海河兩側(cè)、南部海濱街以南地區(qū)以及太平鎮(zhèn)以西地區(qū)較厚，北部楊家泊鎮(zhèn)、漢沽工業(yè)園區(qū)以及北塘水庫(kù)周邊地區(qū)較薄。其形成年代較短，屬欠固結(jié)土，承載力較低，工程性質(zhì)較差，一般不能作為建筑物天然地基的持力層。

第Ⅰ海相層在全區(qū)內(nèi)普遍分布；常見(jiàn)厚度為10.0～16.0m，在北部漢沽工業(yè)園區(qū)以東的大部分地區(qū)、中部海河兩側(cè)的深切古河道區(qū)等厚度較大，錢(qián)圈水庫(kù)-北大港水庫(kù)-港西街沿線以西地區(qū)厚度較小，總體上該層土自西向東厚度逐漸增大。因整體工程性質(zhì)較差，厚度越大，對(duì)圍護(hù)樁墻施工、基坑開(kāi)挖及支護(hù)等影響越大。

第Ⅱ陸相層在全區(qū)內(nèi)基本遍布，但在深切古河道內(nèi)基本無(wú)分布；常見(jiàn)厚度為5.0～9.0m，一般底板埋深為20.0～30.0m，天津東疆保稅港區(qū)北部以及中心漁港以北地區(qū)該層底板埋深較大，西部濱海國(guó)際機(jī)場(chǎng)以及南部大蘇莊附近該層底板埋深較小。該層中的粉土、粉砂呈密實(shí)狀態(tài)，標(biāo)貫擊數(shù)一般為16～45 擊，可作為多層或中高層建筑樁端持力層。

第Ⅲ陸相層在全區(qū)內(nèi)基本遍布，受深切古河道的影響，僅在葛沽鎮(zhèn)-新城鎮(zhèn)-大沽街沿線一帶以及天津港東部地區(qū)、天津東疆保稅港區(qū)南部地區(qū)無(wú)分布；常見(jiàn)厚度為4.0～10.0m，一般底板埋深為27.0～38.0m，中部天津經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)、東部天津東疆保稅港區(qū)、北部北塘街附近該層底板埋深較大，西部濱海高新區(qū)附近該層底板埋深較小。該層中的粉土、粉砂呈密實(shí)狀態(tài)，一般標(biāo)貫擊數(shù)20～65 擊，可作為中高層或高層建筑樁端持力層。

1.2.6 軟土

濱海新區(qū)的軟土按其成因可分為吹填軟土、坑底淤積軟土、古河道沉積軟土以及海積軟土4類(lèi)，在全區(qū)內(nèi)基本遍布，常見(jiàn)厚度為3.0～12.0m，總體上自西向東逐漸增大，天津經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)、天津港、天津東疆保稅港區(qū)南部以及南港工業(yè)區(qū)附近厚度較大，天津?yàn)I海國(guó)際機(jī)場(chǎng)以及北大港水庫(kù)以南地區(qū)較薄。其強(qiáng)度低、靈敏度高、透水性差，樁基容易產(chǎn)生負(fù)摩阻力；在厚度較大地區(qū)施工時(shí)，容易產(chǎn)生基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)變形失穩(wěn)、盾構(gòu)掘進(jìn)土壓平衡保持困難等問(wèn)題。

2 濱海新區(qū)主要地基土層厚度變化

濱海新區(qū)人工填土層、新近沉積層、第Ⅰ海相層以及軟土厚度分區(qū)如圖2～5 所示，其說(shuō)明見(jiàn)表2。

3 濱海新區(qū)主要地基土層底板埋深

濱海新區(qū)新近沉積層、第Ⅰ海相層、第Ⅱ陸相層以及第Ⅲ陸相層底板埋深分布如圖6～9 所示，其分區(qū)說(shuō)明見(jiàn)表3。

4 濱海新區(qū)地基土的工程特性

地基土的物理力學(xué)性質(zhì)直接反映了其工程地質(zhì)特性。全新統(tǒng)下組及其下部地基土層埋深較大、固結(jié)時(shí)間較長(zhǎng)，同成因?qū)觾?nèi)、相同巖性層的物理力學(xué)性質(zhì)差異很小，工程性質(zhì)差別不大；全新統(tǒng)中組及其上部地基土層固結(jié)時(shí)間較短，各巖性層物理力學(xué)性質(zhì)及工程特性差別較大，其中以新近沉積層和海相軟土層最為明顯。

圖2 濱海新區(qū)人工填土層厚度分區(qū)圖Fig.2 Thickness zoning of artificial fill in Binhai New Area

圖3 濱海新區(qū)新近沉積層厚度分區(qū)圖Fig.3 Thickness zoning of recently deposited soil in Binhai New Area

圖4 濱海新區(qū)第Ⅰ海相層厚度分區(qū)圖Fig.4 Thickness zoning of the firstmarine in Binhai New Area

圖5 濱海新區(qū)軟土厚度分區(qū)圖Fig.5 Thickness zoning of soft soil in Binhai New Area

在綜合分析濱海新區(qū)地基土物理力學(xué)性質(zhì)的基礎(chǔ)上，以工程勘察鉆孔數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，統(tǒng)計(jì)分析了新近沉積層、上部軟土層（標(biāo)準(zhǔn)地層標(biāo)號(hào)⑥1）、下部軟土層（標(biāo)準(zhǔn)地層標(biāo)號(hào)⑥4）的物理力學(xué)指標(biāo)[8]，其平均值統(tǒng)計(jì)結(jié)果及分區(qū)情況見(jiàn)表4。

5 濱海新區(qū)地基土的工程地質(zhì)分區(qū)

工程地質(zhì)分區(qū)是工程地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)的主要內(nèi)容之一，是工程建設(shè)規(guī)劃和巖土工程勘察的基礎(chǔ)[9-10]。

不同區(qū)域的工程地質(zhì)環(huán)境不同，不同角度的工程地質(zhì)分區(qū)結(jié)果也不相同，因此工程地質(zhì)分區(qū)的原則也沒(méi)有統(tǒng)一性[11-16]。濱海地區(qū)地基土工程地質(zhì)分區(qū)前人多把軟土類(lèi)型和空間分布及工程特性作為工程地質(zhì)分區(qū)的主要依據(jù)[4-7]，缺乏全要素的綜合分區(qū)。本次濱海新區(qū)地基土的工程地質(zhì)分區(qū)目的是服務(wù)于工程規(guī)劃和工程勘察，特別是地基土天然承載力的利用，工程場(chǎng)地的適宜性的評(píng)價(jià)。因此，分區(qū)的原則既要考慮地貌單元?jiǎng)澐郑忠浞挚紤]地基土的地質(zhì)成因類(lèi)型及工程特性，特別是地基土的三維空間分布特征，如不同地基土層的埋深、厚度及物理力學(xué)指標(biāo)特征等。根據(jù)上述分區(qū)思路和分區(qū)原則，把濱海新區(qū)上更新統(tǒng)五組（）及其以上地基土分為四個(gè)區(qū)（圖10），并對(duì)每個(gè)分區(qū)的主要工程特性和工程適應(yīng)性進(jìn)行了初步評(píng)價(jià)（表5）。濱海新區(qū)地基土的工程地質(zhì)分區(qū)綜合性和適用性可以更好的指導(dǎo)工程規(guī)劃和勘察設(shè)計(jì)，特別是地下工程的規(guī)劃與建設(shè)。

表2 濱海新區(qū)重要地基土厚度分區(qū)圖說(shuō)明Tab.2 Illustration about thickness zoning of the important foundation soil in Binhai New Area

圖6 濱海新區(qū)新近沉積層埋深分布圖Fig.6 Buried depth distribution of the bottom plate in Binhai New Area(recently deposited soil)

圖7 濱海新區(qū)第Ⅰ海相層埋深分布圖Fig.7 Buried depth distribution of the bottom plate in Binhai New Area(the firstmarine facies)

圖8 濱海新區(qū)第Ⅱ陸相層埋深分布圖Fig.8 Buried depth distribution of the bottom plate in Binhai New Area(the second continental facies)

表3 濱海新區(qū)重要地基土埋深分布圖說(shuō)明Tab.3 Illustration about buried depth distribution of the important foundation soil in Binhai New Area

圖10 濱海新區(qū)地基土工程地質(zhì)分區(qū)圖Fig.10 The engineering geological zoning of foundation soil in Binhai New Area

表4 濱海新區(qū)淺層土物理力學(xué)性質(zhì)分區(qū)說(shuō)明Tab.4 Illustration about physical andmechanical properties zoning of the shallow soil in Binhai New Area

6 結(jié)論

（1）天津市濱海新區(qū)地基土成因類(lèi)型多樣，包括海相淤積、瀉湖相沉積、河流沖積、三角洲沉積等多種成因。從工程的角度可以劃分為人工填土層、新近沉積層、第Ⅰ海相層、第Ⅱ陸相層、第Ⅲ陸相層。不同地基土層的工程物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)差異大，并且三維空間分布具有一定規(guī)律性。

（2）依據(jù)濱海新區(qū)地貌特征、地基土成因類(lèi)型、地基土物理力學(xué)指標(biāo)、不同類(lèi)型地基土厚度、埋深及三維空間變化等，對(duì)濱海新區(qū)上更新統(tǒng)五組（Q3eal）及其以上地基土進(jìn)行了工程地質(zhì)分區(qū)，編繪了濱海新區(qū)地基土工程地質(zhì)分區(qū)圖，對(duì)各分區(qū)工程特性和工程適應(yīng)性做了定性評(píng)價(jià)。

（3）濱海新區(qū)地基土層綜合分區(qū)客觀揭示地基土的沉積特征及物理力學(xué)性質(zhì)，準(zhǔn)確反映各區(qū)內(nèi)不同巖土體的工程地質(zhì)特性，為濱海新區(qū)的地基土層標(biāo)準(zhǔn)化建立提供了基礎(chǔ)，可滿(mǎn)足巖土工程勘察、規(guī)劃工程地質(zhì)勘察等的需要。濱海新區(qū)地基土工程地質(zhì)分區(qū)圖可為濱海新區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)建設(shè)規(guī)劃、地基土標(biāo)準(zhǔn)層序的建立以及合理利用天然地基土的承載力提供依據(jù)。

表5 濱海新區(qū)地基土工程地質(zhì)分區(qū)說(shuō)明Tab.5 Illustration about the engineering geological zoning of foundation soil in Binhai New Area

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Research on the engineering geological zoning of foundation soil in Binhai New Area,Tianjin

ZHOU Yu-ming1,GUO Jin-jing2,WEN Wei-guang1,LIU Xiao-lei1,ZHAO jian-jun2,LIU han-peng2
（1.Tianjin Institute of Geotechnical Investigation Surveying，Tianjin 300191 ,China; 2.School of Geology and Geomatics，Tianjin Chengjian University，Tianjin 300384 ,China）

Since the late Pleistocene and Holocene，the foundation soil，includingmarine facies，lake and paludal facies，fluvial facies and deltaic facies，is formed bymarine transgression and regression，rivermigration in Binhai New Area，Tianjin.Different causes of foundation soil lead to a large difference in the engineering properties and three-dimensional spatial distribution.On the basis of collecting a great amount of engineering investigation data，according to the geological genetic types and spatial distribution of the foundation soil，the thickness and buried depth distribution of the important foundation soil and properties of the shallow soil，the engineering geological zoning of foundation soil in Binhai New Area is divided into 4 subdivisions,and we also completed themap of the engineering geological zoning of foundation soil.It provided a scientific basis for the planning of infrastructure construction，the establishment of the standard subsoil sequence and the rational use of the natural foundation bearing capacity.

Binhai New Area；foundation soils；engineering properties of foundation soils；engineering geological zoning of foundation soil

P642.11+6

A

1672－4135（2016）04－0293-07

2016-07-26

天津市重大科技專(zhuān)項(xiàng)“天津市濱海新區(qū)地基土標(biāo)準(zhǔn)地層的建立及工程特性研究（14ZCDZGX00828）”

周玉明（1963-），男，學(xué)士，正高級(jí)工程師，主要從事巖土工程勘察、設(shè)計(jì)及地基處理等方面的工作，E-mail：zym3355 @sina.com。