（济南市勘察测绘研究院 山东 济南 250101）
【摘 要】结合济南市新东站片区的发展规划，根据地形地貌特征、工程地质与水文地质条件、泉水出露与地质构造特征对济南市新东站核心区进行了工程地质分区，对建筑适宜性行了评价，并对规划方案和规划建设项目提供了建设性意见。
【关键词】新东站核心区；工程地质分区；适宜性；评价
The Core Area of Engineering Geological Zoning and Evaluation of
the New East Station of Ji'nan City
Xue Ming-hua Fu Yao Hu Wen-kui
【Abstract】The development of Ji’nan city planning with the new east area, according to the terrain characteristics, engineering geological and hydrogeological conditions, exposed water and geological structure of Ji’nan City, the new east station core area of engineering geological division of construction suitability for evaluation, and provides constructive suggestions to the planning and construction project planning and plan.
【Keywords】New station core area; Engineering geological zoning; Suitability; Evaluation
【中图分类号】U239；P642 【文献标识码】A 【文章编号】1002-8544（2016）20-0091-03
引言
济南市新东站核心规划区隶属于济南市鲍山街道办事处，该区域岩土体种类较多，水文地质条件复杂，规划区内有白泉泉群出露。白泉泉群为济南七十二名泉之一，其历史文化深厚，具有重要的保护价值[1]。工程建设会对地下水的径流与排泄造成影响，地下水也会对工程建设带来不利影响，引起工程建设成本的增加，并可能引发工程事故，规划编制阶段应考虑这些问题，采用有效的调控措施，避免或减轻工程建设对地质环境的破坏，并在一定程度上减低投资成本，提高投资效益水平[2]。为配合济南市新东站片区的规划建设，进一步论证规划区内工程建设对白泉泉群的影响，为规划编制、建设工程项目布置提供地质基础资料，对新东站核心区进行工程地质研究。
1.地质概况
1.1 地质构造
济南地区位于鲁西隆起的西北部，总体上是一个以古生代地层为主体的北倾单斜构造。燕山运动本区以断裂活动为主，断层及裂隙多为NNW、NNE向。褶皱构造不甚发育。规划区附近主要发育有NNW向的东坞断裂和NNE走向的港沟断裂，规划区内发育有历城断裂，隐伏于第四系地层之下，呈NNE向延伸。
1.2 地形地貌
规划区位于山前冲洪积倾斜平原与黄河、小清河冲积平原的交汇处。地表高程等高线呈北东南西向展布。在规划区东南部，为山前冲洪积倾斜平原地貌，其边缘基本上位于地表30m等高线（斜穿裴家营，过路家庄北侧，穿西梁王村西北部，至韩仓河一线）及其以南。该地貌单元地面高程约30～40m之间，垂直地形等高线的地面坡度值约8‰。在裴家营村南、路家庄、西梁王村南部原始地貌有鸡爪状冲沟发育，现已被夷平。该区域属于湿陷性黄土分布区，第四系上部地层内多卵砾石条带呈北西向分布。
在山前倾斜平原边缘以北广大区域第四系地貌单元属黄河小清河冲积平原，地势总体趋势为南东高，北西低，白菜路至山前倾斜平原边缘其垂直于地形等高线的地面坡度值约为4.7‰。纸房村及其以北、西北一带地面最为平缓，地面坡度值在2‰左右。在柳叶泉，当道泉，纸房村以北、以西与白菜路以北区域，属地势低洼区，地势平坦，地面标高约为22.5～26.5m，南北葫芦头干渠北段两侧属于勘区的最低区。
在黄河、小清河冲积平原区域内南北、东西向沟渠纵横，沟渠内潺潺流水，地表水径流发育。二十世纪70年代前地表多积水，主要耕作稻田。80年代由于地下水的过量开采，地下水位下降，遂改作为一般农作物。在纸房村北长约500m、宽约200m的区域分布白泉诸泉，根据1958年版1:1万地形图测算当时白泉地表水域面积约2万余平方米，随着地面逐年抬高与填埋，目前多呈孤立的池塘状，地表水面积已不足5千平方米。
改革开放以来，随着工农业发展和土地承包政策的落实，村庄膨胀扩大，工业场区、高墙大院圈地到处可见，地面被垫高，在葫芦头泉处目前正填堆渣土，致使湿地面积减少，涌泉被填埋消失，原始地貌、地质环境遭到一定程度的破坏。
1.3 水文地质
规划区位于济南东郊文祖断裂、东坞断裂之间与南部山区分水岭之北的水文地质单元之上。南部分水岭地带所出露的泰山群变质岩岩体，往北至山前地带大面积出露的寒武—奥陶系岩层，接收大气降水和地表水的入渗，沿北西倾的单倾构造向北迳流，属岩溶裂隙水的直接补给区；在山前倾斜平原地带，山地雨源性河流冲沟发育，接受地表水渗漏与大气降水补给，属于泉水的径流补给区；地下水沿地形和含水层倾向自南向北运动，受北部石炭—二叠系地层阻隔，在奥陶系灰岩一侧汇集，并沿含水层与阻水地层的接触带折向北西流动，在地势最低处的白泉、纸房一带，西有岩浆岩阻隔，北、东两面被石炭、二叠隔水层包围，加上近北北西向的纸房断裂切割，构成了十分有利的地下水汇集、增压及出露条件，承压水上升通过第四系覆盖层后溢出成泉。西梁王村北、纸房、冷水沟一带为承压水的主要汇集排泄区。白泉泉域水文地质略图见图1[3]。
1.4 岩土体结构[4]
规划区内第四系地层上部主要由河流相冲积成因的粘性土、卵砾石土及湿陷性黄土，下部由山前冲洪积成因的粘性土、卵石土组成，下伏基岩为石炭系泥岩、奥陶系灰岩。
白泉泉群溢出区域其第四系底板与奥陶系灰岩顶板直接接触，地层岩性含有透水性好的土层如卵砾石层、砂土层或裂隙发育的土层厚度较大。第四系岩性分布影响岩溶水的上涌。
1.5 不良地质现象
规划区远离低山丘陵区，地形平缓，区内无陡崖、冲沟等地形，不具备产生崩塌、滑坡、泥石流的地质环境条件。至今未发现岩溶塌陷的遗迹或记载，岩溶塌陷的地质灾害危险性小。
2.工程地质分区
根据规划区地形地貌特征、工程地质与水文地质条件、泉水出露与地质构造特征对规划区进行工程地质分区[5]，把规划区划分为三个分区：I区地貌单元属山前冲洪积倾斜平原，为较适宜区；Ⅲ区为白泉主泉群的出露区，为不适宜区；Ⅱ区地貌单元属黄河、小清河冲积平原，为适宜性差区，根据地形地势又分为两个亚区，Ⅱ1与Ⅱ2区。
Ⅰ区：分布在规划区东南部，包括路家庄、裴家营的东南部、西梁王庄大部分区域、山东塑料总厂、蓝星石油有限公司等。
Ⅲ区：分布于规划区的中心位置，主要为纸房断裂两侧的湿地、白泉泉群出露区域，包括裴家营部分田地、纸房村大部分区域、南滩头部分田地、柳泉、当道泉出露区域。
Ⅱ1区：分布于Ⅰ区与Ⅲ区之间，Ⅲ区以南部位及Ⅲ区以西白菜路以南区域。
Ⅱ2区：分布于规划区的西北侧和东北角，Ⅲ区以西白菜路以北区域以及第Ⅰ象限Ⅲ区以北区域。
3.工程地质评价
3.1 Ⅰ区（较适宜区）
该区表层填土以下分布有非自重湿陷性黄土，湿陷性轻微～中等，黄土地基的湿陷等级为Ⅰ级（轻微湿陷）。黄土地基承载力特征值fak=130～150kPa，可作为多层建筑的天然地基持力层，对黄土地基可采用灰土垫层或强夯等措施进行处理，以消除黄土地基部分或全部湿陷量。
第四系地层中部为全新统冲洪积层，为褐黄色粘性土，分布稳定。第四系地层下部为棕黄色、棕红色硬塑、硬可塑粘性土，状态较好，地基承载力相对较高，可作为一般高层建筑的桩端持力层，该套地层夹有中密卵石，分布较为普遍，桩型宜采用钻孔灌注桩。
该区水位埋深2.5～10.5m，受工业废水、废液影响，水质受到一定程度的污染，对建筑材料具有弱～中腐蚀性。
该区水位埋深相对较大，可设置一层地下室而不至于在地基基础施工过程中进行大幅度的地下水降深，由于该区域离白泉泉群较远，小幅度降水不致对白泉出流产生较大的影响。在该分区的东南部也可在地下水位以上设置两层地下室。其它区域宜设置一层地下室，基础埋深宜控制在6m以内。
3.2 Ⅲ区（不适宜区）
该工程地质不适宜区主要位于历城断裂两侧的地下水溢出湿地和白泉泉群诸泉出露区，工程建设对白泉泉群的出流和湿地环境会产生严重影响，对水文地质环境影响大，应对区内第四系地形地貌进行保护，防止工程建设压占湿地和出流泉群，应对第四系地层结构进行保护，防止破坏地下水上升溢出地表的渗流通道。不应建设与白泉泉群保护无关的建设项目，因此划定为工程建设的不适宜区。
3.3 Ⅱ1区（适宜性差）
该区位于白泉泉群出露区与地下水径流方向的上游，深部岩溶承压水自流区的变化波动范围。
第四系地层上部（第②、③层）主要为河流冲积成因的软可塑、可塑粘性土，层厚一般为0.5～3.3m，层底深度一般为1.3～4.4m，其沉积年代较近，为中高压缩性土，地基强度较低。根据在第②层粉质粘土层上进行的浅层平板载荷试验，其试验结果fak=87.5～130kPa，E0=5.0~12.2MPa，可满足3~5层建筑对地基强度的基本要求。
第四系地层中部为河流冲积成因的一般粘性土，层厚一般为4.8～14.6m，层底深度为8.6～18.0m，其土的压缩性中等，强度一般。该层夹饱和粉土薄层或透镜体，对抗震设防为丙类的建筑可不考虑饱和粉土地震液化的影响，对沉陷敏感的乙类建筑应进行液化判别。
第四系地层下部为山前冲洪积成因的棕黄色、棕红色硬塑、硬可塑粘性土，状态较好，压缩性中等，属于超固结土，地基承载力相对较高。棕红色粘土一般埋深在24.0～28.5m，可作为一般高层建筑的桩端持力层，可根据场地地层是否有卵石土的分布选用静压桩或钻孔灌注桩桩基类型。
由于该区域位于白泉泉群出露区的上游，较大范围、较大深度的地下空间开发，会对第四系地层结构及其含水层造成破坏，会对白泉泉群的出流产生影响，同时在该区域进行地下工程开挖施工过程中，支护结构会产生土体渗流变形，坑底流土流砂，基坑突水等危险，地下水对工程建设影响较大。一般情况下应限制地下空间的开发，只有在近山前倾斜平原远离不适宜建设区地段，可局部进行一层地下空间建设。
3.4 Ⅱ2区（适宜性差）
该区位于白泉泉群出露区的西侧及地下水径流方向的下游，属于深部承压水自流区范围。
区内地下水位埋藏浅，第四系孔隙潜水埋深0.3m～1.0m。上部地层沉积年代较近，为中高压缩性土，地基强度较低，可作为一般低层建筑的天然地基持力层。第四系地层下部为Q3老粘性土，状态较好，可作为一般高层建筑的桩端持力层，该区浅部地层卵砾石分布范围较小，桩基类型可采用预应力管桩。考虑到35m以下卵石土分布范围较广，厚度较大，桩的入土深度宜控制在35m以内，也可采用CFG桩复合地基方案，桩端持力层设置在Q3粘性土之上。
由于地处白泉泉群出露区及地下径流方向的下游，地下空间开挖对第四系地层的破坏不会对白泉泉群的出流产生永久性影响，在基坑工程降水期间会对白泉泉群出流产生临时性影响；考虑到场地地形低洼，地下水位浅，地下室抗浮设防水位高，设置地下室需采用抗浮桩措施，基坑开挖深度较深时，其技术经济合理性差，且基坑面临着地下水渗流变形、基坑突水的危险。因此该区域为满足地下空间的需求，可设置一层地下室。
该区域济青高速以南纸房村东湿地公园北侧地势低洼，地表水排水不畅，雨期地表易形成内涝，工程建设宜结合湿地公园建设适当提高±0标高。
4.规划区重点建设项目与白泉泉群地下水的相互影响评价
4.1 规划区重点建设项目对白泉泉群的影响
（1）新东站站场与高铁敷设线：新东站站场位于核心规划区的西部，敷设的石济青客运线东西向通过规划区，跨工程地质分区Ⅱ2、Ⅲ、Ⅱ1区。高铁站站台东端与站台轨道并线喇叭口均位于工程建设不适宜区内，并离白泉泉群出露范围较近，现规划线路已压占了纸房村后泉水溢出湿地区。拟规划建设的济南至滨州的城际高铁线已处在漫泉以北，因此新东站与高铁线目前的选址位置，在工程建设过程与建成后将可能会对白泉泉群的补给径流造成影响。高铁客运与线路运营后，由于离白泉泉群较近，会产生噪音污染、视觉冲击，将破坏公园的幽静休闲环境，使公园的游览品级下降。
（2）R3、M1轨道交通线：南北向R3轨道交通线在高铁站以南段位于Ⅲ区不适宜建设区的西侧，东西向M1轨道线亦横穿Ⅲ区不适宜建设区，R3与M1地铁换乘站的东站台已伸入Ⅲ区不适宜建设区，并过历城断裂以东，轨道线的敷设会阻止地下水的上升溢出，地铁换乘站的开挖会破坏第四系上部地层结构，导致溢出湿地的缩小。同时地铁换乘站的开挖规模与开挖深度较大，基坑降水对白泉泉群临时性影响较强烈，会造成白泉一带地下水位的下降。
除以上规划建设项目与区内重点建设项目对白泉泉群的影响分析评价外，核心规划区在规划建设实施的高潮阶段，由于各类工程的地基基础并行施工，因抽降第四系潜水位而袭夺深部岩溶裂隙承压水对白泉泉群的补给的叠加作用，也会造成白泉泉群的短期断流，这种情况遇枯水年份更容易发生。
4.2 地下水对工程建设的影响
由于核心规划区水文地质条件复杂，第四系松散岩类分布有多个含水层，潜水水位埋深浅，石灰岩岩溶裂隙承压水压力大，水头高，深部地下水直接与地面连通可形成自喷自流；历城透水断裂带及其两侧石灰岩破碎岩溶发育，深部岩溶水通过构造裂隙直接顶托补给第四系各含水层并通过粘土裂隙孔隙上升溢出地表。地下水对工程建设基础工程形成较大的影响。
（1）对地下工程的影响：未来新东站将成为市区、城际的交通枢纽，合理开发利用地下空间是规划建设的必然要求。尤其是轨道交通换乘站和高铁站房地下工程其基坑工程规模大，开挖深度深，地下水可能会造成基坑底部隆起、渗流变形、流土涌砂，甚至会造成深部承压水的基坑突涌，严重时还可能造成工程项目的被迫停工，尤其是在历城断裂带及其两侧的工程项目应引起足够的重视。在后期安全运营过程中也会产生地下防水问题。
（2）工程抗浮问题：由于核心规划区内第四系潜水水位埋深浅近地表，且深部岩溶裂隙承压水与潜水联系密切，地下室抗浮设防水均应取至地表甚至高出地表，即使是设置一层地下室时，也可能采取抗浮措施以平衡地下水的浮力，使地下建筑建造成本大幅增加。
（3）地下水对地下工程钢筋、混凝土的影响：由于地下水埋深浅，接近地表，地表低洼，排水不畅，在大气蒸发的作用下，浅部地下水的矿化度增高，SO42-、Cl-离子含量增高，地下水对基础工程的钢筋混凝土具轻微～中等腐蚀性。
4.3 对规划方案与规划建设项目的建议
根据规划区地形地貌特征、水文地质与工程地质条件与规划建设项目对白泉泉群水文地质环境的影响分析，对规划方案与规划建设项目建议如下：
（1）建议新东站及其高铁线路采用地表高架形式。为减少新东站地下工程开挖对白泉泉群的环境影响，可拟在站房地面一层设置停车场，解决交通停车问题。高铁线高架后，减少高铁路基敷设对湿地区的占用范围，同时可保证高铁站（线）南北两侧地表水径流的畅通，人行车辆交通的连通。
（2）R3、M1轨道交通区间段，宜采用盾构施工方式，以避免明挖方式基坑工程的围护与降水对白泉泉群的影响。
（3）建议对核区规划区地形地貌采取较严格的保护措施，禁止石料厂、混凝土搅拌站、弃土渣土厂等占地项目的设置，以免地面垫高，湿地范围减小，尤其是白泉泉群及湿地分布区。对在白泉泉群范围内已修建的厂房、院落及其已被垫高的地面应清除，以恢复原始地形地貌与白泉泉群的景观风貌。
（4）对工程地质适宜性差的Ⅱ1、Ⅱ2区宜限制地下空间的利用开发，禁止在不适宜区内进行地下空间开发，减小对泉水湿地的影响与破坏。
（5）对规划区内土地开发利用宜适当限制开发强度，承载过多人口的聚集，都会对地表、地下水等水文地质环境产生污染，建议修建相配套的、完善的雨污分离、污水垃圾收集系统等市政设施。
参考文献
[1]济南市史志办公室.济南泉水志[M],济南,济南出版社,2013.
[2]刘堃,刘明.城乡规划工程地质勘察报告若干问题研究[J].工程建设与设计.2010,4:86-88.
[3]山东省地矿工程勘察院,济南白泉泉群水文地质勘察报告[R].济南,2013.
[4]济南市勘察测绘研究院,济南市新东站核心区规划工程地质勘察报告[R].济南,2013.
[5]中华人民共和国行业标准.CJJ57-2012城乡规划工程地质勘察规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2012.
论文作者:薛明华,付垚,胡文奎
论文发表刊物:《建筑知识》2016年20期
论文发表时间:2017/6/2
标签：地下水论文; 地层论文; 济南论文; 东站论文; 水文地质论文; 工程建设论文; 地貌论文; 《建筑知识》2016年20期论文;