淺析城市地下空間開發利用的工程地質與巖土工程

金海華 陳和聰

摘 要 城市快速發展必然會造成人口過剩、交通擁堵等問題。通過地下空間的利用能夠大大緩解這個問題，極大促進了城市的快速發展。本文將進行分析，以供參考。

關鍵詞 城市地下空間;重要資源;成因;控制

前言

當前，我國城市地下空間利用規模越來越大，開挖深度越來越深，施工環境越來越復雜。因此，要結合城市的巖土地質實際情況進行有效的地下空間開發利用。

1地下空間是城市可持續發展的重要自然資源

我國的城市地下空間利用是以人防工程為先導，大城市自60年代起都建設了大量的人防工程，目前有許多城市的地下防空洞被改造為地下商業街。我國地鐵建設較發達國家大約晚了100年，北京市1965年開始建設地鐵1號線，1969年建成通車。目前，北京、天津、上海、廣州和香港5座城市地鐵分部較多，其他省會城市剛剛起步不久，在建和準備建設地鐵的已遍及國內大型城市。改革開放的實踐和知識經濟時代的到來，人們越來越認識到樹立正確觀念的重要性，在實施城市可持續發展戰略中，充分認識城市地下空間的自然資源屬性，是搞好地下空間開發利用規劃的基礎[1]。

2城市地下空間開發主要環境地質問題形成原因分析

2.1 自然地質背景因素

我國是城市地下空間開發主要環境地質問題形成的主要內因。自然地質構造復雜，巖土體類型眾多。西南地區碳酸鹽巖地層分布廣，巖溶發育，含巖溶水豐富，地下水位埋藏淺，抽排巖溶水極易引發巖溶塌陷。沿江地區多以淤泥質軟土、粉砂土為主，厚度較大，易形成軟土變形、粉砂土滲透變形等災害。

2.2 規劃和建設中的不當因素

城市地下空間開發工程在規劃和建設前，未對工程場地進行地質災害危險性評估和勘察，或未按評估和勘察結論采取必要工程措施，也會直接間接地成為某些地質環境問題和地質災害形成的誘因。如將地下空間開發工程布置在地質災害易發區、危險區內，又未采取必要工程技術措施，往往會引發或加重環境地質問題的形成。

2.3 受技術經濟條件的限制

地質環境勘查研究程度不夠，對地質環境認識不充分，造成意想不到的地質環境問題。如巖溶充水礦山在開采過程中出現巖溶塌陷是常見現象，在未認識這種規律之前，將地下空間工程布置在巖溶塌陷區內，造成危害也就不足為怪。對地質環境認識不足，往往是由于受技術經濟條件的限制地質環境勘查研究程度不夠造成的。

2.4 由于工程技術措施不當產生的問題

從已調查地下空間開發主要環境地質問題來看，由于工程技術措施不當引發地質災害亦占有相當的比例。如基坑邊坡失穩往往與邊坡處理方法不夠合理和違反有關技術要求有關。有的因擋土墻或護坡設計、施工存在問題，達不到護坡目的，有的因防水、排水系統不完善，大氣降水就地入滲破壞了邊坡的穩定性。有的則是支護不及時。如銅陵雨潤廣場基坑曾因支護不及時、不合理引起旁側長江路小學操場地面和教學樓開裂[2]。

3城市地下空間利用區劃

3.1 地下空間利用區劃

以天津市為例，根據城市地層結構可知，土體結構較均勻、顆粒較細、砂層相對較少，適于地下空間開發。為保護地下水資源，避免破壞主要含水砂層，宜將細顆粒的黏性土層作為地下空間開發利用層。根據70m以淺的含水砂層的分布情況，建議分3層科學利用，為淺層利用區（I）、次深層利用區（II）和深層利用區（III）。

（1）淺層利用區（I）。淺層地下空間可利用厚度達18～30m，適宜規模化開發。第一個主要含水砂層（第⑧工程地質層）以上地層為淺層地下空間，土體結構均勻，黏性土占比高，受地下水影響小，厚度18～30m，適宜規模化開發。該層宜主要作為倉儲購物、生活娛樂、綜合管廊、停車場、民防工程、垃圾處理站等建設空間。

（2）次深層利用區（II）。次深層地下空間厚度大于12m的面積超過50%，建議作為地下快速交通的主要建設層。第一個主要含水砂層（第⑧工程地質層）與第二個主要含水砂層（第⑩工程地質層）之間地層為次深層地下空間，平均深度范圍30～50m。厚度大于12m的次深層地下空間分布面積99km2，占50.7%，適宜作為地下快速交通、高壓變電站、水處理中心等建設空間。

3.2 地下空間開發利用方法

（1）在進行地下空間工程施工時，要降低上覆孔隙潛水位以及下伏孔隙承壓水位，避免發生坑道壁或隧道壁突水、突泥、突沙事故，避免發生地面沉降或塌陷事故。

（2）在軟土區施工時，必須注意軟土的分布及處理，加強地基變形與穩定監測，避免建筑物產生過量沉降或差異沉降，導致其開裂、失穩而破壞。應盡量避免使用軟土作為硐室頂板或硐身，避免硐室因圍土塑流變形而破壞，甚至發生地面塌陷事故。

4城市地下空間開發對策措施建議

城市地下空間開發利用目前規模小、深度淺，存在問題較多，如缺乏整體的科學的全面規劃，管理體制不健全，一些部門管理缺位等。這些問題也必將影響地下空間的有效開發利用。本文僅從地質技術角度提出幾點措施建議。

（1）開展城市地下空間地質環境承載力研究，評價地下工程的地質環境效應，包括工程建設引起的地面開裂、沉降、塌陷，以及基坑圍巖土體變形、位移等環境工程地質問題，研究地下工程對周圍地面建筑及基礎的危害。進行適宜性分區，提出地下空間適宜的開發規模和強度，提出合理開發城市地下空間及地質環境問題防治措施建議，為地下空間規劃、地下工程建設等提供地質依據。

（2）城市地下空間開發及地下建設工程，應嚴格按有關法規要求開展建設項目工程地質災害危險性評估和巖土工程地質勘察，重點查明項目區巖土工程地質條件，預測和評估地下工程建設可能引發和遭受地質環境問題（包括地質災害）的危害和危險性，并根據評估、勘察結論做好防治工作。

5結束語

總之，要促進城市開發，實現城市經濟發展與社會人才、自然資源、生態環境相協調的可持續發展。因此，我們要重視城市地下空間得到開發工作，促進城市的快速建設。

參考文獻

[1] 康道陽，王磊，李明紀，等.城市地下空間開發利用的工程地質與巖土工程分析[J].大觀周刊，2012（24）：85.

[2] 榮耀，吳江鵬，陽棟，等.城市地下空間開發利用關鍵地質影響因素分析[J].桂林理工大學學報，2018，38（2）：250-255.