浅析城市地下空间开发利用的工程地质与岩土工程

金海华 陈和聪

摘 要 城市快速发展必然会造成人口过剩、交通拥堵等问题。通过地下空间的利用能够大大缓解这个问题，极大促进了城市的快速发展。本文将进行分析，以供参考。

关键词 城市地下空间;重要资源;成因;控制

前言

当前，我国城市地下空间利用规模越来越大，开挖深度越来越深，施工环境越来越复杂。因此，要结合城市的岩土地质实际情况进行有效的地下空间开发利用。

1地下空间是城市可持续发展的重要自然资源

我国的城市地下空间利用是以人防工程为先导，大城市自60年代起都建设了大量的人防工程，目前有许多城市的地下防空洞被改造为地下商业街。我国地铁建设较发达国家大约晚了100年，北京市1965年开始建设地铁1号线，1969年建成通车。目前，北京、天津、上海、广州和香港5座城市地铁分部较多，其他省会城市刚刚起步不久，在建和准备建设地铁的已遍及国内大型城市。改革开放的实践和知识经济时代的到来，人们越来越认识到树立正确观念的重要性，在实施城市可持续发展战略中，充分认识城市地下空间的自然资源属性，是搞好地下空间开发利用规划的基础[1]。

2城市地下空间开发主要环境地质问题形成原因分析

2.1 自然地质背景因素

我国是城市地下空间开发主要环境地质问题形成的主要内因。自然地质构造复杂，岩土体类型众多。西南地区碳酸盐岩地层分布广，岩溶发育，含岩溶水丰富，地下水位埋藏浅，抽排岩溶水极易引发岩溶塌陷。沿江地区多以淤泥质软土、粉砂土为主，厚度较大，易形成软土变形、粉砂土渗透变形等灾害。

2.2 规划和建设中的不当因素

城市地下空间开发工程在规划和建设前，未对工程场地进行地质灾害危险性评估和勘察，或未按评估和勘察结论采取必要工程措施，也会直接间接地成为某些地质环境问题和地质灾害形成的诱因。如将地下空间开发工程布置在地质灾害易发区、危险区内，又未采取必要工程技术措施，往往会引发或加重环境地质问题的形成。

2.3 受技术经济条件的限制

地质环境勘查研究程度不够，对地质环境认识不充分，造成意想不到的地质环境问题。如岩溶充水矿山在开采过程中出现岩溶塌陷是常见现象，在未认识这种规律之前，将地下空间工程布置在岩溶塌陷区内，造成危害也就不足为怪。对地质环境认识不足，往往是由于受技术经济条件的限制地质环境勘查研究程度不够造成的。

2.4 由于工程技术措施不当产生的问题

从已调查地下空间开发主要环境地质问题来看，由于工程技术措施不当引发地质灾害亦占有相当的比例。如基坑边坡失稳往往与边坡处理方法不够合理和违反有关技术要求有关。有的因挡土墙或护坡设计、施工存在问题，达不到护坡目的，有的因防水、排水系统不完善，大气降水就地入渗破坏了边坡的稳定性。有的则是支护不及时。如铜陵雨润广场基坑曾因支护不及时、不合理引起旁侧长江路小学操场地面和教学楼开裂[2]。

3城市地下空间利用区划

3.1 地下空间利用区划

以天津市为例，根据城市地层结构可知，土体结构较均匀、颗粒较细、砂层相对较少，适于地下空间开发。为保护地下水资源，避免破坏主要含水砂层，宜将细颗粒的黏性土层作为地下空间开发利用层。根据70m以淺的含水砂层的分布情况，建议分3层科学利用，为浅层利用区（I）、次深层利用区（II）和深层利用区（III）。

（1）浅层利用区（I）。浅层地下空间可利用厚度达18～30m，适宜规模化开发。第一个主要含水砂层（第⑧工程地质层）以上地层为浅层地下空间，土体结构均匀，黏性土占比高，受地下水影响小，厚度18～30m，适宜规模化开发。该层宜主要作为仓储购物、生活娱乐、综合管廊、停车场、民防工程、垃圾处理站等建设空间。

（2）次深层利用区（II）。次深层地下空间厚度大于12m的面积超过50%，建议作为地下快速交通的主要建设层。第一个主要含水砂层（第⑧工程地质层）与第二个主要含水砂层（第⑩工程地质层）之间地层为次深层地下空间，平均深度范围30～50m。厚度大于12m的次深层地下空间分布面积99km2，占50.7%，适宜作为地下快速交通、高压变电站、水处理中心等建设空间。

3.2 地下空间开发利用方法

（1）在进行地下空间工程施工时，要降低上覆孔隙潜水位以及下伏孔隙承压水位，避免发生坑道壁或隧道壁突水、突泥、突沙事故，避免发生地面沉降或塌陷事故。

（2）在软土区施工时，必须注意软土的分布及处理，加强地基变形与稳定监测，避免建筑物产生过量沉降或差异沉降，导致其开裂、失稳而破坏。应尽量避免使用软土作为硐室顶板或硐身，避免硐室因围土塑流变形而破坏，甚至发生地面塌陷事故。

4城市地下空间开发对策措施建议

城市地下空间开发利用目前规模小、深度浅，存在问题较多，如缺乏整体的科学的全面规划，管理体制不健全，一些部门管理缺位等。这些问题也必将影响地下空间的有效开发利用。本文仅从地质技术角度提出几点措施建议。

（1）开展城市地下空间地质环境承载力研究，评价地下工程的地质环境效应，包括工程建设引起的地面开裂、沉降、塌陷，以及基坑围岩土体变形、位移等环境工程地质问题，研究地下工程对周围地面建筑及基础的危害。进行适宜性分区，提出地下空间适宜的开发规模和强度，提出合理开发城市地下空间及地质环境问题防治措施建议，为地下空间规划、地下工程建设等提供地质依据。

（2）城市地下空间开发及地下建设工程，应严格按有关法规要求开展建设项目工程地质灾害危险性评估和岩土工程地质勘察，重点查明项目区岩土工程地质条件，预测和评估地下工程建设可能引发和遭受地质环境问题（包括地质灾害）的危害和危险性，并根据评估、勘察结论做好防治工作。

5结束语

总之，要促进城市开发，实现城市经济发展与社会人才、自然资源、生态环境相协调的可持续发展。因此，我们要重视城市地下空间得到开发工作，促进城市的快速建设。

参考文献

[1] 康道阳，王磊，李明纪，等.城市地下空间开发利用的工程地质与岩土工程分析[J].大观周刊，2012（24）：85.

[2] 荣耀，吴江鹏，阳栋，等.城市地下空间开发利用关键地质影响因素分析[J].桂林理工大学学报，2018，38（2）：250-255.