哈尔滨市地下空间资源开发利用面临的地质环境问题分析

李永利等

[摘要]随着国民经济的发展，哈尔滨市作为北方大都市，交通拥挤、空间缺乏等矛盾日益严峻，地下空间资源成为城市发展备选资源。本文总结概括了影响哈尔滨市地下空间开发利用适宜性的地质因素，并分别对其进行了客观、科学、真实的定性评价和分析，为哈尔滨市地下空间资源开发利用提供地质依据，实现地上空间、地面、地下空间三维式协调发展。

[关键词]哈尔滨市 地下空间 地质环境 影响因子 制约因素

[中图分类号] P66 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-3-311-1

地下空间是指位于岩石圈土壤和岩石中可被人开发利用的空间体积，是处于地表以下的深度，四周为岩土体所包围，岩土体性质、地质构造、地下水、竖向开发深度对地下空间开发利用起到不同程度的影响和制约。

1地形地貌及成因

（1）地貌的基本特征及分布

①高平原：主要由粘土质垄状和泥砂质波状高平原组成。粘土质垄状高平原由下荒山组粉质粘土构成，区内形成较多不对称宽谷，亦见有冲沟发育；泥砂质波状高平原沿粘土质垄状高平原前缘分布。地表由于后期剥蚀，呈微波起伏。由哈尔滨组黄土状粉土、粉质粘土组成。②河谷平原：分布于松花江及其主要支谷之中，包括一级阶地，高、低漫滩。岩性由粉质粘土、淤泥、砂及砂砾石构成。一级阶地具有典型的二元结构。

（2）地貌类型对地下空间适应性的影响

地形地貌对城市的空间布局道路走向具有重要影响，是影响地下空间资源开发利用的适宜性最大的因素。

首先，地貌类型差异影响土体性质。地貌类型差异与第四系沉积物物质成分、厚度等相关，高平原区0-50m以粉质粘土为主；一级阶地0-20m为粉质粘土，20m以下为砂土；漫滩区0-15m为砂土，15m以下可见砂岩或泥岩，从而导致不同区位土体性质存在差异；其次，地貌类型差异还对地下水埋深有一定影响。哈尔滨市地下水以第四系松散岩类孔隙水为主，不同地貌单元水位埋深差异很大，高平原区市区开采漏斗水位埋深40-45m；一级阶地水位埋深5—7m，阶地后缘9-13m；河漫滩2.5-5m，从而导致水文地质条件的差异。再次，河谷平原区往往也是隐伏断裂发育部位，可能影响地壳稳定性问题；另外，不同地貌单元也会影响不良地质作用的发生。

2地下空间开发面临的地质环境问题

（1）区域稳定性问题分析

区内所发育的活动断裂均为隐伏于前第四系地层以下的基底断裂，进入新生代以来具有继承性活动。影响较大的构造断裂主要包括北西向阿什河断裂、蜚克图断裂、运粮河断裂、呼兰河断裂、拉林河断裂和北东向双城—平房断裂、松花江断裂。

断裂构造对地下空间适宜性的影响主要表现在对地下生命线工程的影响和对地下铁道的影响。地下线性工程如供排水管道、暖气、天然气管道、通讯电缆、电力系统等。

综上所述，区内所发育的活动断裂均为隐伏于前第四系地层以下的基底断裂，进入新生代以来虽有继承性活动，但活动性很微弱，不是影响哈尔滨市地下空间开发利用的主要因素。

（2）城市地下岩土体影响分析

哈尔滨市第四系土体主要包括：①砂类土：具有透水性强、压缩性低、内摩擦角大、抗剪强度大等特点。地基承载力较大，但开挖时注意降水固沙；② 人工填土：包括素填土、杂填土、冲填土，工程性质与密度均匀性较差，一般属不良地基，需要特殊处理措施；③淤泥质土：高含水量和高孔隙性，渗透性低，压缩性高，固结系数小。在荷载作用下变形大，变形稳定历时长，抗剪强度低，较显著的触变性和蠕变性，震陷量大。对地下建筑具有腐蚀性。属于不良地基，需要特殊的工程处理措施，增加开发成本，影响较大；对结构的耐久性有影响，需防腐；④ 残积粘性土：天然孔隙比大，但含水量低，地基承载力一般较高，其标准值25kpa左右，遇水易软化。⑤ 冲积粘性土：黏粒含量较多，具有水胶连接和团聚结构，地基承载力一般较高，其标准值一般20kpa，后两种土对地下空间开发影响不大。

基岩埋深受地貌类型影响较大，一级阶地基岩埋深10m左最深不超过20m；高平原地区基岩埋深更大，一般50m，最深达上百米，基岩主要是白垩系泥岩类和砂岩类。岩石的强度大、完整性号，支护科技较为简单，但开挖难度大；岩体破碎程度大，风化严重时，稳定性差，支护难度高。

（3）水文地质条件问题分析

地下水的埋深、类型、分布、流向、岩土体渗透性和腐蚀性对地下空间的布局和开发利用有重要影响。大型地下空间开发可以改变地下水的一系列特征，有可能对地下水造成污染，破坏水的自然循环和流动，进而影响生态系统平衡和可持续性。

区内高平原区水量少水质较好，一般较为适宜开发地下空间；而一级阶地和漫滩区地下水埋深较浅，含水层富水性较强，施工过程中应做好止水措施；局部水质较差，需做好防腐措施。

（4）竖向深度对地下水空间的影响

地下空间按竖向深度划分为浅层（0-10m）、次浅层（10- 30m）、次深层（30-50m）和深层（50m以下）等4个层次。

哈尔滨市主城区位于松花江一级阶地和漫滩上，第四纪沉积厚度不大、地下水埋深浅、含水层水量丰富、以砂类土为主的二元结构岩土体等特性，决定哈尔滨市地下空间开发以浅层和次浅层开发为主，不适宜深层、次深层开发。

3结论

综合分析哈尔滨市所处的地质环境，区内所发育的活动断裂均为隐伏于前第四系地层以下的基底断裂，进入新生代以来虽有继承性活动，但活动并不强烈，对哈尔滨市地下空间开发利用影响不大；对地下空间开发利用影响较大的因素主要为岩土体性质和水文地质条件、竖向深度等因素，而地貌特征是岩土体特征和水文地质条件的外在表现，因此，哈尔滨市地下空间工程地质环境适宜性与地貌单元密切相关，是适宜性定性分区的制约因素。

参考文献

[1]黄建南，耿家强等.地下空间工程适宜性探讨.[J]福建建设科技.2009，6.

[2]黄玉田，张欣喜等.北京市中心区地下空间资源评估探讨.[J]北京工业大学学报.1995，2（2）.

[3]杨赉良，李世雄.哈尔滨市轨道交通网络规划研究.[J]地下工程与隧道.2001， 4.