第39卷 第5期: 513-522
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地 球 学 报 Acta Geoscientica Sinica
Sep. 2018
Vol.39No.5: 513-522
雄安新区地上地下工程建设适宜性一体化评价
郝爱兵1), 吴爱民1), 马 震2), 柳富田2), 夏雨波2), 谢海澜2), 林良俊1),
王 涛3)*, 白耀楠2), 张 竞2), 孟庆华2)
1)中国地质调查局, 北京 100037; 2)中国地质调查局天津地质调查中心, 天津 300170;
3)中国地质科学院地质力学研究所, 北京 100081
摘 要: 为支撑雄安新区总体规划编制, 2017年6月至8月, 中国地质调查局在雄安新区组织实施了大规模工程地质勘察工作。以典型示范区为例, 探索了地上地下工程建设适宜性一体化评价方法, 并利用该方法对雄安新区全区进行了评价。结果显示: 雄安新区建设场地稳定性较好, 稳定场地和基本稳定场地占89.5%; 雄安新区工程建设适宜性好, 全区均适宜或较适宜工程建设, 平均深度15~20 m、35~45 m、55~70 m的3段地层土体承载力普遍较高, 可优先作为多层、高层、超高层建筑物复合地基或桩基的桩端持力层; 雄安新区起步区地下空间开发利用条件优越, 建议将70 m以浅地下空间分3层进行规模化开发利用, 充分开发利用30 m以浅的浅层地下空间, 适度开发利用30~50 m次深层地下空间, 超前规划利用50~70 m深层地下空间; 建议加强地下空间开发与浅层地热能开发利用的统筹协调。局部存在地面沉降、地裂缝、砂土液化、软弱土等不良工程地质问题, 在控制性详细规划和岩土工程勘察中应加以重视。 关键词: 雄安新区; 地上地下空间; 工程建设适宜性; 一体化评价
中图分类号: TU412; TU431 文献标志码: A doi: 10.3975/cagsb.2018.071502
A Study of Engineering Construction Suitability Integrated Evaluation of Surface-underground Space in Xiongan New Area
HAO Ai-bing1), WU Ai-min1), MA Zhen2), LIU Fu-tian2), XIA Yu-bo2), XIE Hai-lan2), LIN Liang-jun1),
WANG Tao3)*, BAI Yao-nan2), ZHANG Jing2), MENG Qing-hua2)
1) China Geological Survey, Beijing 100037; 2) Tianjin Center of China Geological Survey, Tianjin 300170;
3) Institute of Geomechanics, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100081
Abstract: To support the master planning of the Xiongan New Area, China Geological Survey organized large scale engineering geological survey in the period from June to August, 2017. Taking the representative demonstration area for example, an integrated evaluation method for surface-underground space engineering construction suitability was proposed and applied to the evaluation of the whole Xiongan New Area. According to the results obtained, site stability of Xiongan New Area is good, and stable area and basically stable area account for 89.5%; engineering construction suitability of Xiongan New Area is good. The whole area is favorable or suitable for the construction. There are 3 stratums with high bearing capacity of foundation soil respectively at the depths of 15~20 m, 35~45 m and 55~70 m, which should be preferentially used for pile end bearing strata of multistoried, high-rise and super high-rise buildings. The conditions of underground space development in Xiongan New Area are suitable. The authors suggest that large-scale exploration should be conducted in underground space at the depth shallower than 70 m and in 3 layers: full development of the space at the depth of 0~30 m, moderate development of the space at the depth of 30~50 m and advanced planning the space at the depth
本文由中国地质调查局地质调查项目(编号: DD20189122)资助。为中国地质调查局、中国地质科学院2017年度地质科技十大进展第
七名“多要素多技术城市地质调查有力支撑雄安新区总体规划编制”的成果之一。
收稿日期: 2018-05-29; 改回日期: 2018-07-11; 网络首发日期: 2017-07-17。责任编辑: 闫立娟。
第一作者简介: 郝爱兵, 男, 1965年生。博士, 教授级高工。长期从事水工环地质和城市地质调查研究工作。E-mail:
haibing@mail.cgs.gov.cn。
*通讯作者: 王涛, 男, 1982年生。博士, 副研究员。主要从事工程地质调查研究工作。E-mail: wangtaoig@cags.ac.cn。
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of 50~70 m. The authors suggest strengthening harmonized mechanism of the underground space and shallow geothermal energy exploitation. Several adverse geological engineering problems such as land subsidence, ground fissure, sand liquefaction and soft soil appear in local areas should be considered carefully in regulatory detailed planning and geotechnical engineering investigation.
Key words: Xiongan New Area; surface-underground space; engineering construction suitability; integrated evaluation
设立河北雄安新区, 是以习近平同志为核心的党中央深入推进京津冀协同发展作出的一项重大决策部署, 是继深圳经济特区和上海浦东新区之后又一具有全国意义的新区, 是重大的历史性战略选择, 是千年大计、国家大事。未来数年雄安新区将面临大规模的工程建设和地下空间开发。为支撑服务雄安新区总体规划, 中国地质调查局实施了雄安新区工程地质勘察工作(王贵玲等, 2018; 王凯霖等, 2018; 吴爱民等, 2018; 张竞等, 2018; 中国地质科学院, 2018)。目前, 地上工程建设适宜性评价方法比较成熟, 地下空间也有一些开发利用的成功案例, 但地上地下空间一体化规划开发的案例尚少, 本文通过探索地上地下空间工程建设适宜性一体化评价方法, 为雄安新区总体规划提供依据。
地上地下一体化开发的关键难点在地下空间, 通过梳理国内外地下空间开发进展, 可为雄安新区总体规划提供借鉴。国际现代城市地下空间开发利用始于第二次工业革命, 发展至今约150多年, 积累了大量地下空间开发利用的成功案例(李晓红等, 2005; Itacus and Isocarp, 2015; Tengborg and Sturk, 2016; Vähäaho, 2016; Wallace and Ng, 2016; Zhou and Zhao, 2016)。1982年联合国自然资源委员会决议明确指出: 地下空间是人类潜在的、丰富的自然资源。1991年召开的城市地下空间会议通过《东京宣言》, 提出“21世纪是人类开发利用地下空间的世纪”, 同时这也是国内外学界的共识(韩文峰等, 2000; 钟洛加等, 2009)。以美国、加拿大、日本和芬兰等发达国家为代表, 己形成较为完善的地下空间开发体系和地上地下一体化规划理念(Working Group No. 4 and International Tunnelling Association, 2000; 侯学渊和柳昆, 2005; Itacus and Isocarp, 2015; ENAA and GEC, 2016; Tengborg and Sturk, 2016; Vähäaho, 2016; Wallace and Ng, 2016)。我国自1997年颁布《城市地下空间开发利用管理规定》以来, 已完成几十个城市地下空间总体规划, 逐步成为城市地下空间开发利用的大国, 特别是在地下空间开发总量、地铁建设、建筑综合体建设等方面处于全球前列。以上海为代表的地下空间开发总体规模和发展速度居世界领先水平(Lu et al., 2016a; Chen et al., 2018)。可以预期, 未来我国将进入地下空间大规模开发利用的时期。
城市地下空间资源尽管开发潜力巨大, 但也存在地面沉降或塌陷、基坑变形或坍塌、巷道突水等诸多工程地质问题, 易造成地下管线损毁、工程结构物破坏、邻近建筑物失稳等危害, 严重影响工程规划建设和运营安全。以往经验表明, 工程地质勘察和评价工作在保障地下空间规划建设安全方面起到关键作用(韩文峰等, 2000)。然而, 从规范要求和科技创新角度, 尚无法满足支撑地下空间规划和建设运营安全的需求。一方面, 现行城市规划工程地质和岩土工程勘察规范缺乏针对地下空间规划建设的专门规定。另一方面, 国内外面向地下空间开发的探测、三维建模及数字化等关键技术进展丰富(Rienzo et al., 2008; 刘义勤等, 2011), 但在工程建设和开发利用适宜性评价方面相对薄弱, 总体仍处在探索阶段(汪侠等, 2009; Peng and Peng, 2018a, b), 缺少广泛认可的城市多层地下空间开发评价指标和方法(Lu et al., 2016b; Chen et al., 2018)。
鉴于地下空间资源具有不可再生、利用方式难以变更的属性, 为确保雄安新区规划建设千年大计万无一失, 本文在系统开展工程地质勘察、查明工程地质条件和问题的基础上, 探索开展地上地下工程建设适宜性一体化评价, 并提出立体开发利用建议。
1 雄安新区地质背景
雄安新区地处北京、天津、保定腹地, 涉及河北省雄县、容城、安新3县及周边部分区域, 面积约1 760 km2, 区位优势明显、交通便捷、生态环境优良, 现有开发程度较低, 发展空间充裕, 具备高起点、高标准开发建设的基本条件。
雄安新区大地构造位置位于冀中台陷, 断裂现代活动微弱, 千年以来未发生6.0级以上破坏性地震。全境内地势由西北向东南逐渐降低, 地面高程多在5~26 m, 坡降小于2‰, 属堆积平原地貌。第四系地层多以冲洪积、冲湖积、冲积为主, 发育沉积旋回, 形成厚度较大的松散覆盖层。地表埋深100 m内工程地质条件良好, 但存在地面沉降、地裂缝、砂土液化、软弱土、水土腐蚀性等5类不良地质作用。地下水类型以第四系松散岩类孔隙水为主, 分为浅层地下水与深层地下水两大类, 其中,
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郝爱兵等: 雄安新区地上地下工程建设适宜性一体化评价
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表1 雄安新区工程地质勘察工作量与取得成果
Table 1 The main work and achievements of engineering geological investigation in Xiongan New Area
序号 1
工程地质钻探
技术手段
100 m(一般钻孔) 200 m(标准钻孔) 标准贯入试验
2
原位试验
剪切波速测试 物探测井 十字板剪切试验 土工试验(原状样)
3
水土样品测试
土工试验(扰动样) 土壤易溶盐分析 水质全分析与侵蚀CO2测定
工程地质调查
4
专项调查
InSAR遥感调查
坑塘调查
工作量 45 200 m 7 800 m 15 344次 3 800 m 7 600 m 900次 19 455件 9 397件 950件 152件 1 760 km2 1 760 km2 720个
核心调查区1:1万比例尺、重点调查区、控制调查区1:5万比例尺 1:25万比例尺 1:1万比例尺
核心调查区勘探线线距1 000 m、点距1 000 m; 重点调查区勘探线线距2 000 m、点距2 000 m; 控制调查区勘探线线距4 000 m、点距4 000 m
地基土承载力 软弱土厚度及分布 砂土液化等级
精度控制
主要成果 地层结构
土体物理力学性质
水土腐蚀性 地裂缝等不良地质作用发育程度 地面沉降发育程度 坑塘分布及规模
注: 技术规范主要参照《城乡规划工程地质勘察规范》(CJJ57—2012)、《工程地质钻探规程》(DZ/T 0017—1991)、《岩土工程勘察规范》(GB50021—2001)(2009年版)、《土工试验方法标准》(GB/T 50123—1999)执行。
大部分地区浅层地下水水位埋深在5~20 m, 单井涌水量在1 000~3 000 m3/d。
文重点阐述了示范区70 m以浅地上地下空间层位划分和工程建设适宜性评价过程。层位划分结果为: L1地上空间(地面建筑空间), L2浅层地下空间(平均埋深约0~30 m), L3次深层地下空间(平均埋深约30~50 m), L4深层地下空间(平均埋深约50~ 70 m)(图2)。 3.2 单因素分析 3.2.1 地形地貌
示范区属堆积平原地貌, 根据成因类型及地表形态, 可划分为冲洪积平原亚区、冲湖积平原亚区(图3), 地形简单完整、平坦, 地势相对平缓, 坡度小于10%, 地面高程介于5~23 m之间。区内地形地貌条件较适宜工程建设选址、规划布局、道路选线和建筑物布局。 3.2.2 地基土条件
示范区内0~5 m与5~10 m深度范围内地基土承载力为105~140 kPa, 总体上北部较高, 向南逐渐降低, 除大王镇周边及西部地区外, 大部分地区地基土承载力可满足低层或多层建筑天然地基要求; 10~15 m深度范围内地基土承载力为110~250 kPa, 大河镇周边及西北部地基土承载力较高, 一般为150~250 kPa, 可满足多层或高层建筑天然地基要求; 15~30 m深度范围内地基土承载力为145~ 240 kPa, 大部分地区大于175 kPa, 经地基处理后可满足多层、高层建筑物桩基或桩端持力层要求; 30~50 m深度范围内地基土承载力为190~280 kPa, 大河镇周边及示范区西北部承载力为210~280 kPa, 可满足高层建筑物桩基或桩端持力层要求。示范区总体上工程地质条件良好, 无软弱土发育, 适宜地上地下工程建设。
2 技术手段与数据
为全力支撑雄安新区总体规划, 中国地质调查局于2017年6月至8月在雄安新区全域开展了大规模工程地质勘察工作, 完成勘探钻孔491个、总进尺53 000 m、水土样品采集测试2万余件、综合物探测井7 600 m, 获取了土体物理力学参数地面沉降、地裂缝、地下水位及水质等共90余万条数据, 为地基土承载力、不良地质作用及水土腐蚀性等评价提供了坚实的数据基础(表1)。
3 地上地下工程建设适宜性一体化评价
为探讨地上地下工程建设适宜性的一体化评价方法, 选取工程地质问题较为集中的雄安新区北部为典型示范区(图1), 划分了4个工程建设层位, 分析影响各层位的工程地质条件; 统筹地上地下工程建设的需求, 提炼地表和地下各层位工程建设适宜性评价指标; 运用层次分析法和加权平均综合指数评价模型进行工程建设适宜性一体化评价, 并利用该方法开展了雄安新区全域评价; 为雄安新区地上地下立体空间规划建设和开发利用提供决策依据。
3.1 工程建设层位划分
调查结果显示, 示范区70 m以浅大致发育2个相对连续的含水砂层, 为了保护地下水资源, 地下空间开发应尽可能避免破坏这2个含水层。同时参考国内外经验, 70 m以浅深度范围能够满足地上工程建设和地下空间中长期开发利用规划的需求, 下
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图1 雄安新区自然地理和地质背景图
Fig. 1 Geography and geological background of Xiongan New Area
F1-牛东断裂; F2-徐水南断裂; F3-保定—石家庄断裂; F4-老河头断裂; F5-高阳—博野断裂; F6-容东断裂
F1-Niudong fault; F2-Xushui south fault; F3-Baoding–Shijiazhuang fault; F4-Laohetou fault; F5-Gaoyang–Boye fault; F6 -Rongdong fault
图2 地上地下空间层位划分剖面示意图
Fig. 2 Sectional diagram of engineering construction layers of surface-underground space
3.2.3 水文地质条件
示范区西部与中南部局部地段地面高程较低, 地表空间存在洪水淹没危险。浅层地下水水位埋深除白洋淀淀区周边小于5 m以外, 其他地区一般介于5~25 m之间, 适宜地上地下工程建设。区内存在影响地下空间开发利用2个主要含水砂层, 地下工程在施工过程中受含水砂层的影响, 易产生流砂和突水等问题。因此, 含水砂层分布和厚度对地下空
间开发影响较大。 3.2.4 不良地质作用
示范区大部分地段2016年地面沉降速率介于10~30 mm/年之间, 其中, 大河镇西部年沉降速率稍大, 介于30~40 mm/年之间, 对城市防洪排涝和重大工程长期运营安全存在一定影响, 需重点关注。区内断裂现代活动微弱, 地震震级和频度很小, 地震危险性区划结果显示抗震设防烈度为7度; 东
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图3 各类单因素分析评价结果
Fig. 3 Evaluation results of single factor
1-第四纪地貌类型; 2-洪水淹没难易程度; 3-7-不同深度地基土承载力; 8-浅层地下水位埋深; 9-地下水腐蚀性; 10-土体腐蚀性; 11, 12, 13-地下空间L2-L4层含水砂层厚度; 14-地裂缝分布; 15-年地面沉降速率(2016年度); 16-砂土液化等级; 17-隐伏断裂分布; 18-抗震设防烈度
1-Quaternary geomorphic types; 2-the degree of difficulty of flood inundation; 3-7-bearing capacity of foundation soil in different layers; 8-shallow groundwater depth; 9-the corrosivity of groundwater; 10-the corrosivity of soil; 11, 12, 13-the thickness of different aquifer sand layers in underground space; 14-ground fissure distribution; 15-the rate of land subsidence in 2016; 16-the degree of sand liquefaction;
17-blind fault distribution; 18-seismic fortification intensity
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表2 地上地下工程建设适宜性一体化评价指标体系表
Table 2 System of surface-underground space engineering construction suitability integrated evaluation indexes in
Xiongan New Area
序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
不良地质作用 活动断裂和地
震效应 水文地质 地基土条件
一级 指标 地形地貌
二级 指标 地形形态 地面坡度i 0~5 m地基承载力fa 5~10 m地基承载力fa 10~15 m地基承载力fa 15~30 m地基承载力fa 30~50 m地基承载力fa
软土厚度r 浅层地下水埋深d 土、水腐蚀性 洪水淹没可能性 含水砂层厚度rs
地裂缝 地面沉降速率a 砂土液化 活动断裂 抗震设防烈度
评价指标分级标准
(适宜性较差)1分
地形破碎, 地形分割严重, 复杂
i≥25% fa＜100 kPa fa＜130 kPa fa＜130 kPa fa＜160 kPa fa＜160 kPa r≥5 m d＜3 m 中-强等腐蚀
洪水淹没深度或用地标高低于设
防洪水位超过1.0 m
rs<3 m
有地裂缝 30 mm/年 ≥9度 轻微液化 非全新活动断裂 7、8度区 (较适宜)2分 地形变化较大, 较完整 10%≤i＜25% 100 kPa≤fa＜130 kPa 130 kPa≤fa＜160 kPa 130 kPa≤fa＜170 kPa 160 kPa≤fa＜200 kPa 160 kPa≤fa＜200 kPa 2.5 m≤r＜5 m 3 m≤d＜6 m 弱腐蚀 洪水淹没深度或用地标高低于设防洪水位＜ 0.5 m 3 m≤rs＜9 m (适宜)3分 地形简单完整 i＜10% fa≥130 kPa fa≥160 kPa fa≥170 kPa fa≥200 kPa fa≥200 kPa r＜2.5 m d≥6 m 微腐蚀 无洪水淹没, 或用地标高高于设防标高 rs≥9 m 无地裂缝 ≤30 mm/年 不液化 无活动断裂 ≤6度区 层位考虑 L1 L1 L1 L1 L1 L1 L1 L1 L1、L2 L1–L4 L1–L4 L2–L4 L1–L4 L1–L4 L1、L2 L1–L4 L1–L4 注: L1为地上开发层影响指标, L2为浅层地下空间开发层影响指标, L3为次深层地下空间开发层影响指标, L4为深层空间开发层影响指标(参考《城乡规划工程地质勘察规范》(CJJ57—2012)修改)。 表3 地上地下工程建设适宜性一体化评价指标权重表 Table 3 Weights of surface-underground space engineering construction suitability integrated evaluation indexes 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 活动断裂和地震效应 不良地质作用 水文地质 地基土条件 一级指标 地形地貌 二级指标 地形形态 地面坡度 0~5 m地基承载力 5~10 m地基承载力 10~15 m地基承载力 15~30 m地基承载力 30~50 m地基承载力 软土厚度 浅层地下水埋深 土、水腐蚀性 洪水淹没可能性 含水砂层厚 地裂缝 地面沉降速率 砂土液化 活动断裂 抗震设防烈度 权重 L1 0.09 0.08 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.06 0.10 0.02 0.17 — 0.03 0.13 0.13 0.02 0.02 L2 — — — — — — — — 0.10 0.10 0.10 0.25 0.05 0.15 0.15 0.05 0.05 L3 — — — — — — — — — 0.10 0.10 0.50 0.05 0.15 — 0.05 0.05 L4 — — — — — — — — — 0.10 0.10 0.50 0.05 0.15 — 0.05 0.05 部、南部存在轻微砂土液化区, 主要对20 m以浅的建筑地基以及浅层地下空间开发利用有一定影响。地裂缝主要分布在示范区东北部, 沿现代河道或古河道展布, 深度多在3~5 m, 最深不超过10 m, 初步判定为裂隙-潜蚀成因, 对工程建设影响较小。 3.3 指标体系和权重计算 建立地上地下工程建设适宜性一体化评价指标体系(表2), 采用层次分析法计算各评价指标的权重(黄菊文等, 2007)。通过构建评价指标判断矩阵、计算重要性排序和一致性检验, 得到各项指标 第五期 郝爱兵等: 雄安新区地上地下工程建设适宜性一体化评价 519 表4 工程建设适宜性一体化评价结果等级划分标准 Table 4 Grading standards of engineering construction suitability integrated evaluation 序号 1 2 3 重; Pi为各二级指标评分, n为指标数。通过各单元的最终得分, 经过统计分析, 得出工程建设适宜性等级阈值(表4)。 3.5 评价结果 评价结果表明, 示范区地上(L1)大部分地区为工程建设适宜区, 仅在大河镇西部、烧车淀区边缘等地有局部较适宜区, 这些地区应注意砂土液化和地面沉降问题, 且有一定洪水淹没风险; 浅层地下空间(L2)南部以适宜区为主, 北部为较适宜和适宜性较差区, 这些地区面临含水砂层厚度偏大和地面沉降问题, 尤其在大河镇以北部分地区含水砂层厚度大于9 m, 地下空间开发时应高度重视底板突水风险; 次深层地下空间(L3)工程建设适宜性呈东西分区格局, 东部除平王乡北部外大部分地区为适宜区, 西部大部分地区为较适宜区, 影响该区的主要不良地质作用是含水砂层和地面沉降, 砂层厚度介于3~9 m之间, 年地面沉降速率大于30 mm/年, 无 评价得分 PI＜1.5 1.5≤PI＜2.25 PI≥2.25 评价等级 适宜性较差 较适宜 适宜 的权重Wi(表3), 权值Wi反映了单项指标对工程建设适宜性影响程度的大小。 3.4 评价模型 本文选取加权平均综合指数模型进行示范区地上地下工程建设适宜性一体化评价。为了便于各项指标的比较, 分别对评价指标进行赋值评分Pi, 按照适宜性等级由好到差分别赋值为3、2、1, 结合权值Wi, 计算综合评分PI: n PIWiPi (1) i1 式中: PI为评价最终得分; Wi为各二级指标权 表5 工程建设适宜性一体化评价结果统计表 Table 5 Statistics of integrated evaluation results of engineering construction suitability 工程建设层位 地上空间 L1 浅层地下空间 L2 次深层地下空间 L3 深层地下空间 L4 适宜性分区 适宜区 较适宜区 适宜区 较适宜区 适宜性较差区 适宜区 较适宜区 适宜区 较适宜区 适宜性较差区 占比/% 90.85 9.15 47.34 46.55 6.11 37.41 62.59 45.17 54.56 0.27 空间分布 大部分地区 大河镇西部、烧车淀淀区边缘 大河镇南部及大王镇西北部 研究区北部及大王镇东部 大河镇北部及西北部局部地区 研究区东部大部分地区 研究区西部及平王乡北部 大王镇北部及平王乡北部 研究区西北部、东南部 西部、南部零星分布 主要工程地质问题 — 地面沉降、砂土液化、洪水淹没 — 含水砂层厚度、地面沉降 含水砂层厚度 — 含水砂层厚度、地面沉降 — 含水砂层厚度、地面沉降 含水砂层厚度 图4 地上地下工程建设适宜性评价结果 Fig. 4 Maps of engineering construction suitability integrated evaluation results of surface-underground space a-地上空间L1; b-浅层地下空间L2; c-次深层地下空间L3; d-深层地下空间L4 a-ground space L1; b-shallow underground space L2; c-mid-deep underground space L3; d-deep underground space L4 520 地 球 学 报 第三十九卷 适宜性较差区; 深层地下空间(L4)绝大部分地区为适宜、较适宜区, 仅在西部、东南部零星分布适宜性较差区, 该区砂层厚度超过9 m(表5, 图4)。综上所述, 地面沉降和含水砂层厚度是示范区工程建设适宜性的主要影响因素; 其中, 地面沉降对4个开发层均有影响, 应高度重视, 并采取必要的地面沉降监测和防治措施; 含水砂层厚度主要影响3个地下空间开发层位, 工程施工时应采取坑底突水设防措施。 4 讨论 鉴于目前地上地下工程建设适宜性一体化评价方法还处于探索阶段, 现就本文建立的评价指标体系进行如下说明和讨论: (1)评价指标获取的便捷性。本文主要考虑在现行工程地质勘察技术规范框架内获取相关评价指标, 并未额外增加工作量。 (2)地上地下指标的差异性。地上工程建设适宜性评价主要面向地表建筑物地基基础设计需求, 全面考虑了地形地貌、地基土条件、水文地质条件、不良地质作用等各项指标。地下空间工程建设适宜性评价指标的选取则有所不同, 主要考虑了地基土条件、含水砂层厚度、地面沉降速率等关键因素。而另外一些因素则不需要考虑, 比如, 地形地貌、浅层地基土条件以及20 m以深的砂土液化问题等。 (3)同一指标工程意义的双重性。由于地上与地下空间工程建设对地质因素的需求不同, 往往造成同一套地层对工程建设的影响也迥异。以地下含水砂层为例, 一方面由于其内摩擦角较大、土体强度较高, 可作为地上工程建设的较好持力层; 另一方面又因其是地下水富水层位, 在地下空间开发时存在工程突水隐患; 同时, 作为区域重要含水层, 需要加以保护。因此, 地上地下空间工程规划建设, 应处理好地表建筑物持力层选取、地下空间开发与含水砂层保护的关系。 (4)地下空间开发利用条件的优越性。典型示范区土体结构较均匀, 以可塑-硬塑黏土为主, 砂层相对较少, 地下空间开发利用条件优越。在此背景下, 黏性土层可利用厚度及其连续性是支撑地下空间开发利用的关键有利因素, 而砂层厚度及其富水性则是制约地下空间开发利用的主要不利因素。区内 30 m以浅的浅层地下空间黏性土占比高达90%, 30~50 m次深层地下空间和50~70 m深层地下空间黏性土可利用厚度大于12m的面积均超过50%, 可以满足地下空间利用高度及含水砂层预留保护层厚度等要求。 (5)本项研究是针对支撑服务雄安新区总体规划而进行的, 其评价精度尚不能满足控制性详细规划的需求。 下一步, 还需根据具体规划方案, 针对不同工程建设空间布局、建(构)筑物类型及其相应基础形式等需求, 开展“针对性”工程建设适宜性评价。 5 结论 本文以雄安新区北部典型示范区为例, 探索了针对地上地下工程建设适宜性的一体化评价方法, 并利用该方法对雄安新区全区进行了评价, 得出以下结论: (1)雄安新区断裂现代活动微弱, 近千年以来未发生过6级以上破坏性地震, 松散地层结构较均匀, 建设场地稳定性较好, 稳定场地和基本稳定场地占89.5%。 (2)雄安新区工程建设适宜性好, 全区均适宜或较适宜工程建设。埋深大于10 m的土体承载力普遍较高, 承载力特征值介于140~350 kPa之间, 其中平均深度15~20 m、35~45 m、55~70 m的3段地层, 可优先作为多层、高层、超高层建筑物复合地基或桩基的桩端持力层; 埋深小于10 m的土体局部存在工程性质较差的填土、软弱土和新近沉积土, 不宜作为建筑物天然地基。 (3)雄安新区起步区70 m以浅地下空间开发利用条件优越, 建议分三层进行规模化开发利用。一是充分开发利用浅层地下空间, 主要作为仓储购物、生活娱乐、综合管廊、停车场等建设空间; 二是适度开发利用次深层地下空间, 宜作为地下轨道交通、高压变电站、水处理中心等建设空间; 三是超前规划利用深层地下空间, 可作为特种工程等战略基础设施建设空间, 尤其应规划建设地下储水管廊和排水深隧, 提高城市防洪能力。 (4)浅层地热能开发利用需要占用一定规模的地下空间, 建议加强地下空间开发与浅层地温能利用的统筹协调。 (5)该区局部存在地面沉降、地裂缝、砂土液化、软弱土等不良工程地质问题, 在控制性详细规划和岩土工程勘察中应加以重视。 Acknowledgements: This study was supported by China Geological Survey (No. DD20189122). 参考文献: 韩文峰, 谌文武, 宋畅. 2000. 城市地下空间开发利用的工程地 质与岩土工程[J]. 天津城市建设学院学报, 6(1): 1-5. 侯学渊, 柳昆. 2005. 现代城市地下空间规划理论与运用[J]. 地 第五期 郝爱兵等: 雄安新区地上地下工程建设适宜性一体化评价 521 下空间与工程学报, 1(1): 7-10. 黄菊文, 李光明, 王华, 陈辽辽. 2007. 层次分析法评价固体废 弃物的资源化利用[J]. 同济大学学报: 自然科学版, 35(8): 1090-1094. 李晓红, 王宏图, 杨春和, 贾剑青, 胡国忠. 2005. 城市地下空 间开发利用问题的探讨[J]. 地下空间与工程学报, 1(3): 319-322, 328. 刘义勤, 潘懋, 彭博, 蔡明, 李鹏. 2011. 基于三维GIS技术的 城市地下空间数字化——以天津市塘沽为例[J]. 测绘通报, (2): 45-47. 汪侠, 黄贤金, 甄峰, 钟太洋. 2009. 城市地下空间资源开发潜 力的多层次灰色评价[J]. 同济大学学报(自然科学版), 37(8): 1122-1127. 王贵玲, 李郡, 吴爱民, 张薇, 胡秋韵. 2018. 河北容城凸起区 热储层新层系——高于庄组热储特征研究[J]. 地球学报, 39(5): 533-541. 王凯霖, 李海涛, 吴爱民, 李木子, 周艺, 李文鹏. 2018. 人工补 水条件下白洋淀湿地演变研究[J]. 地球学报, 39(5), 549-558. 吴爱民, 马峰, 王贵玲, 刘金侠, 胡秋韵, 苗青壮. 2018. 雄安新 区深部岩溶热储探测与高产能地热井参数研究[J]. 地球学报, 39(5): 523-532. 张竞, 马震, 吴爱民, 白耀楠, 夏雨波. 2018. 基于岩性光谱特 征的雄安新区地面古河道识别研究[J]. 地球学报, 39(5): 542-548. 中国地质科学院. 2018. 中国地质调查局、中国地质科学院2017 年度地质科技十大进展发布[J]. 地球学报, 39(2): 129-131. 钟洛加, 周衍龙, 沈贵文, 王维芳. 2009. 武汉城市地下空间开 发利用与环境地质效应研究[J]. 资源环境与工程, 23(4): 406-411. 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