亦莊新城規劃建設與地質環境的協調性分析

王進衛,張 威,黃 驍,張順智

(北京市地質工程勘察院,北京 100037)

亦莊新城規劃區是北京"十一五"時期重點發展新城之一,是高新產業的重要集聚地.城市化水平逐步提高,工程建設活動強度迅速增長,各種地質災害問題日益突出.因此,加強工程地質環境問題的研究為新城規劃提供科學依據顯得尤為重要.

1 亦莊新城規劃建設與地質環境效應的分析

人類工程活動的環境影響,是指人類工程活動產生的對地質環境的擾動,引起地質環境各要素及總體環境效應的變化.并具有正負雙向效應[1].

(1)地質環境正效應

亦莊規劃新城位于北京市大興區東北部和通州區西南部,屬于永定河和涼水河聯合沖洪積平原的中下部.地形開闊平坦,第四系厚度70～500m左右,30m以上地基土巖性以粉土和砂土為主,局部夾粘性土和砂卵石薄層,地下水位埋深一般大于6m.水位埋藏相對較深,不僅利于深基坑開挖保護,降低施工降排水費用,可以縮短工期、減少投資,有利于進行工程建設.

(2)地質環境負效應

亦莊新城潛在的地質災害類型[2]有活動斷裂、砂土液化、地面沉降、垃圾填埋、地下水質惡化等5個災種,通過對各單要素評估和預測,綜合評估得出亦莊新城地質災害分區圖(圖1).亦莊新城地質災害危險性分為危險性小、危險性中等、危險性較大三個區[3].

危險性小區地基土可以直接作為一般建筑的天然地基,危險性中等區內軟土、填土、液化[4]土地區不宜作天然地基,須進行相應處理方可使用或采用復合地基和樁基方案.危險性較大區工程建設時應進行避讓或采取相應抗震措施方可.

2 新城規劃及用地現狀情況

根據近期規劃,亦莊新城城市居住用地以一類居住用地低層(1～3層)為主和二類居住用地多層(4～6層)為主,原則上不建高層建筑.工業、倉儲、教育交通樞紐等也以低層、多層為主,少數公建為高層建筑.建筑密度30%～45%.建筑高度18m以下居多,最高可達150m左右,總體可分為<18m區,18～30m區,30～60m區,>60m區,其分布情況參見圖2.

新城范圍內現狀土地仍以農用地居多,工業和居住用地所占比例較小.各功能區內建筑物大部分仍為民房、廠房等低矮建筑,少數公建項目為高層建筑,其它規劃功能區工業、民用建筑多以6層左右的建筑為主.新城區地下空間開發利用率較低,多以設備房,地下車庫、市政設施為主.

3 新城工程建設對地質環境的影響

新城規劃建設,以各種不同作用方式[1]產生對地質環境系統的擾動,造成地質環境系統中因子能量的增長或減弱,因而造成地質環境質量的變化.工程的興建和運營對地質環境的影響表現如下:見表1.

表1 工程活動對地質環境的作用[1]

亦莊新城工程建設對地質環境的影響主要表現在對地層巖土體的擾動和地下水位的變化.如建高層住宅和公建時開挖深基坑,對巖土應力狀態進行卸載、地基土承受上部建筑物的荷載,為防止邊坡變形進行支護措施,軟弱地基土的處理、為消除液化采取的工程措施,地下水的降排不僅減少區域水資源狀況,改變局部地下水流場,壓密地層土體,加劇地層固結,從而導致地面沉降等等.

4 新城規劃與工程地質環境的協調性

(1)亦莊新城工程地質條件評價[3]

根據亦莊地質環境背景、地形地貌、地層巖性、地下水影響等綜合分析,亦莊新城工程地質條件可分為良好區、較好區和一般區(圖3).

工程地質良好區,地基土承載力高,壓縮性較低,適宜作為各類建筑的天然地基以及地下空間開發利用.

工程地質較好區,地基承載力相對較高,壓縮性相對較低,大多地區適宜作為多層建筑的天然地基,局部地區工程建設只須稍作地基處理即可.

工程地質條件一般區,該區分布較零散,該區地基土承載力相對較低,壓縮性較高,并因斷裂帶交匯,砂土液化、填土沉陷等影響了地基土的物理力學性質,一般建筑時須采取地基處理措施.

(2)城市規劃與地質環境關系模型[5]

城市規劃與地質環境的關系主要表現在,城市規劃建設過程中不同的開發活動對地質環境造成的干擾程度不同,地質環境作為開發的制約因素,其屬性和質量水平也必然影響開發活動的實施.

工程地質環境質量低或環境受干擾后易損或較敏感,人類工程活動強度和密度越強越高,則造成地質環境能力失衡和容量超負荷,地質環境改良和整治帶來的技術難度大和投資巨大.根據上述原理建立了亦莊地質環境要素和規劃開發類型的關系模型(表2).

表2 亦莊新城地質環境和規劃工程建設的相互影響[5]

注:地質環境對規劃建設影響"↑",規劃建設對地質環境影響"←";有利影響為"+",不利影響為"-".

(3)工程地質環境與規劃的協調性分析

根據地質災害危險評價、地工程地質條件評價結果,結合新城規劃建設與地質環境關系模型,來預測工程地質環境與未來規劃利用的協調性[6].

工程活動強度不同對地質環境的干擾程度也不同,將工程活動對地質環境的干擾程度賦予一定的分值進行分析,分值越高干擾度越強(投資基數大或高密度的建構筑物干擾度相應越大).各功能區干擾度評分標準為(分值越高干擾度越大):工業用地(3.0),居住用地(4.0),倉儲物流用地(2.5),公建用地(主要用于超高層商業區) 20.0,金融口岸用地(高層建筑)10.0,交通樞紐 (3.5),教育(2.5),綠化景觀(0.05).

以1:2.5萬地形圖為底圖,對亦莊新城進行網格剖分,單元格大小為100m,網格數為205X265.將地質災害性分區、工程地質條件評價、人類工程活動干擾度按表3所示編碼進行量化賦值,形成相應的單因素指標代碼分區.單個單元格賦值完成后,利用ArcviewGIS軟件中的柵格圖層疊加功能,把單因素指標編碼賦值分區進行疊加,對疊加出來數字編碼進行拆分,利用DPS數據處理軟件做出其系統聚類圖譜[7].參考聚類圖譜和拆分值的大小將新城區內規劃與工程地質環境的協調性分為協調性好、協調性較好、基本協調等3個區[3](圖4).

亦莊新城的大部分地區工程地質環境與規劃功能相適應,為協調性好區,分布面積約162.74km2,約占整個新城的76.51%;雖然新城核心區、交通樞紐、職業教育區、物流區、居住區等規劃區功能不同,工程活動對工程地質環境干擾程度較大,但工程地質環境較好并與所規劃功能總體協調.

協調性較好區分布面積約41.56km2,約占新城區的19.54%;該地區工程地質環境相對較差,但規劃功能以公園綠地、工業、交通樞紐等為主,對工程地質環境干擾較小,協調性較好.

基本協調區分布面積約8.40km2,僅占整個新城的3.95%;主要是因為該地區工程地質環境條件較差,人類工程強度對工程地質環境干擾也相對較大.

表3 協調性評價因素編碼表

5 結束語

亦莊新城地形開闊平坦,有利于新城建設發展,地質環境與新城近期規劃總體協調性較好.為避免城市建設中出現的地質災害危險,造成不必要的經濟損失,遠景規劃應結合地質環境調整布局,科學規劃,以最大限度地促進城市發展與地質環境相協調,保障城市規劃建設與地質環境安全.

[1] 王思敬主編.論人類工程活動與地質環境的相互作用及效應分析,中國科學院地質研究所工程力學開放試驗室, 1997.1.

[2] 李明朗、劉玉海.中國城市地質.北京∶ 中國大地出版社,2005.

[3]北京市地質工程勘察院.北京亦莊規劃新城前期區域工程地質勘查報告.北京,2007.

[4] 劉紅軍、楊東海主編.飽和砂土液化危害及液化機理分析,中國地震局工程力學研究所,2005.7.

[5] 陳曉鍵.西安城市規劃中工程地質環境問題探討,西北大學學報(自然科學版)2003.6.

[6] 方鴻琪,楊閩中.《城市工程地質環境分析原理》.中國建筑工業出版社,1999.

[7] 黃 驍,陳 剛.系統聚類法在工程地質環境質量評價中的應用.工程地質學報,2008.