兰考县城市规划用地工程地质分区及工程适宜性评价

张 公，刘承勇，王 帅

(河南省地质矿产勘查开发局第二地质环境调查院，河南 郑州 450001)

0 引言

近年来，兰考县作为河南省“一级两圈三层”中原城市群总体构架的重要组成部分，城市化进程不断加快，基础建设不断增强，伴随着建设工程的影响范围逐步扩大，工程地质依赖性随之增强，对兰考县工程地质工作提出了更高的要求[1]。对于兰考县而言，历代黄河在县境内曾多次泛滥、决口、改道，遗留的两条故堤、三条故道东西横贯全境[2]，存在地下水埋深较浅、砂土液化、地下水腐蚀、地基承载力低等问题，制约了城镇建设的可持续发展。为避免上述问题，开展区内的工程地质分区和工程适宜性评价不仅可以为该区域的工程建设和城市规划工作提供依据，还能实现对地质环境条件更合理的利用和保护，促使人类活动条件的和谐共处。

因此，本文在前人的研究基础上，依托兰考县城市地质调查中工程地质专项工作，通过详细的工程地质条件研究，进行工程地质分区，并在此基础上根据多因子加权指数和法和GIS技术，对研究区进行了工程适宜性分区评价，为未来城市规划建设提供支撑[3-5]。

1 工程地质分区

1.1 工程地质分区

本次分区首先依据自然因素(地形地貌、土体的工程性质等)成因进行分区，而后再考虑人为因素综合成因。研究区地处黄河冲积平原区，其总体地貌为冲积平原，但受控于黄河地上悬河，从西向东其地貌类型分别为黄河漫滩和倾斜平原区两种。为此，将研究区划分为两个工程地质区和两个亚区(图1)。

1.1.1 黄河漫滩工程地质区(Ⅰ)

主要分布于黄河大堤内，其岩性特征上部以黄河冲积的粉土、粉质粘土、粉细砂为主，下部以粉细砂为主。受黄河及人为因素的控制，在黄河大堤以内，沉积了一套以粘性土和砂类土为主的河滩相地层，该套地层以呈松散—稍密状态的粉土、粉砂和软塑—可塑的粉质黏土为主。地基土承载力80～160 kPa，压缩模量为3～20 MPa，地下水位埋深较浅，一般小于3 m，饱和的砂土和饱和粉土在7度抗震设防烈度下为液化土，属中等液化等级。同时，黄河的自身特点决定了大堤之内不宜进行工程建设，因此，将其专列成单独的工程地质区。该区内地面平坦，地面标高71～75 m，地势南高北低、西高东低，受黄河来水条件的控制，部分年份的部分时段，河水淹没漫滩区。

1.1.2 倾斜平原工程地质区(Ⅱ)

主要分布于黄河大堤外侧的广大地区，地面平坦，地面标高64～73 m，地势呈西高东低，北高南低。根据区内建设层内有无软土，将其划分为两个亚区，分述如下：

(1)无软土分布亚区(Ⅱ1)

主要分布于范楼村—五里铺—薛楼村—蔡楼村—新庄户以东地区，地面标高66～73 m，地势呈西高东低，北高南低。20 m以浅地层结构由粉土、粉质粘土和粉细砂组成，地基土承载力标准值110～200 kPa，适宜于多层建筑物的建设，高层及荷重较大建(构)筑物应配合相关的处理措施。20 m以下地层结构由粉质粘土和厚层的粉细砂组成，地基土承载力标准值180～300 kPa，适宜作为高层及荷重较大建(构)筑物的桩端持力层。

(2)有软土分布亚区(Ⅱ2)

主要分布于范楼村—五里铺—薛楼村—蔡楼村—新庄户以西地区，地面标高64～73 m，地势呈西高东低，北高南低。其工程性质主要受软土控制，软土沉积结构为单层结构，顶板埋深3.7～12.3 m、底板埋深6.8～18.3 m不等，沉积厚度1.7～8.0 m不等，多为淤泥质土，土体含水量一般为35%～40%左右，孔隙比大于1。地基土承载力为80～140 kPa。较适宜作一般建筑，作为高层及荷重较大建(构)筑物时，需要对软土层进行换填处理以便于达到桩端持力层的要求。

图1 研究区工程地质分区图

1.2 工程地质组层划分

根据相关资料及工程建设层内垂向土体的成因、岩性、物理力学特征，对研究区无软土分布亚区(Ⅱ1)进行工程地质层的划分，50 m深度内，共划分3个工程地质组，其中第一工程地质组为人工填土，主要包括素填土、杂填土和耕植土，素填土和杂填土主要分布于县城、村庄等人类建设区域，素填土主要为回填的含少量杂质粉土、粉砂等，杂填土主要以建筑垃圾和生活垃圾为主。第二工程地质组主要指分布于厚层粉细砂之上由粉土、粉质粘土、淤泥质粉质粘土和粉细砂组成的地层，其时代成因为第四系全新统冲积(Q4al)。第三工程地质组主要指下部的粉质粘土、粉土和厚层细砂，相比其工程性质相对较好。其时代成因为第四系上更新统冲积(Q3al)(图2)。

图2 研究区工程典型地质剖面

2 场地建设适宜性评价

2.1 评价体系建立

场地建设适宜性评价是在分析研究城市工程地质条件的基础上，结合现有评价方法，对其进行定性或半定量化评价，选取了单元多因子分级加权指数和法进行评价[6-9]。根据兰考县地质环境条件，选取了具有代表性的水文地质、工程地质等5项作为一级评价因子；地下水腐蚀、软土、地基土液化、因地下水开采导致的地面沉降等影响工程建设较大的12项因子作为二级评价打分项，组成本次场地适宜性评价指标体系(见表1和表2)，评价模型为：

(1)

2.2 评价指标确定

结合兰考县实际情况，以及前人经验，综合各影响因子包括影响子因子对城市地质环境适宜性评价影响强弱进行分级，然后根据评价单元中各项影响因子所处的级别，赋予评价单元上该影响因子的初始分值，划分适宜(Ⅰ级)、较适宜(Ⅱ级)、基本适宜(Ⅲ级)和不适宜(Ⅳ级)4个等级[10-12](见表1)。

2.3 评价结果

2.3.1 适宜区(Ⅰ区)

主要分布在兰考县城区以及北部二坝寨-姜楼村-高场村-盆窑村一带以及东部韩陵村-梁庄村-狮子堌村一带的倾斜平原区域，分布面积约102.46 km2。该区地形平坦，地下水位埋深适中，无特殊类岩土分布，浅部岩土体工程地质条件好，地基承载力特征值较高，区域稳定性好，无典型地质灾害类型分布，环境承受能力较强。适宜工业、民用、企事业机构、交通、绿化等各种类型基础设施建设(图3)。

表1 工程建设适宜性评价因子分级表

2.3.2 较适宜区(Ⅱ区)

主要分布在兰考县西南部孟东村一带背河洼地区域以及三义寨乡邓曼村-香椿营-黄楼村一带微倾斜平地区地段，分布面积约9.16 km2。该区地下水位埋深较浅，地下水水质属轻微污染，对混凝土无腐蚀性，岩土体工程地质条件稍差，地基承载力特征值中等，区域稳定性好，部分地段存在地面沉降灾害的可能性，环境承受能力中等。适宜于中小型工业、民用、企事业机构建筑用地和交通、绿化等基础设施建设，大型工业和民用建筑需经过地基处理，该区环境承受能力较差，对环境有较大影响的、存在对水土有污染威胁的工业用地不宜规划(图3)。

表2 工程建设适宜性评价各层评价因子及权重一览表

2.3.3 基本适宜区(Ⅲ区)

主要分布在兰考县西部三义寨乡三义寨东村-管寨村-南马庄村-宜王村-前尖庄村-羊皮寨村-梓岗村-古寨村一带微起伏平地区域以及白云山村-曹新庄村一带的背河洼地区，分布面积约82.63 km2。该区地下水位埋深较小，水质污染中等但地下水对混凝土不具腐蚀性，不存在液化沙土特殊岩土，该区地质灾害易发程度低，但岩土体工程地质条件较差，地基承载力特征值较低，区域稳定性好，环境承受能力较差。适宜于中小型工业、民用和交通、绿化等基础设施建设，地基特殊处理后可进行高层建筑建设(图3)。

兰考县西部的背河洼地地下水位埋深较小，水质污染轻微，存在液化沙土特殊岩土，岩土体工程地质条件较差，地基承载力特征值较低，区域稳定性好，环境承受能力较差。适宜于中小型工业、民用和交通、绿化等基础设施建设，不利于大型工矿企业、有污染的化工企业。

图3 兰考县工程地质适宜性分区图

2.3.4 较不适宜区(Ⅳ区)

主要分布在兰考县西北的黄河大堤内老文村-夹河滩-杨疙瘩村-张庄村一带的黄河漫滩区域，分布面积约13.46 km2。该区地下水位埋深小，存在液化砂土，岩土体工程地质条件较差，地基承载力特征值较低，区域稳定性好，局部地段存在发生地面沉降可能性；环境承受能力较差。不适宜大面积的工业、民用建筑用地，但对于受工程地质条件和环境地质条件影响较小的交通、绿化景观用地基本无影响(图3)。

3 结语

(1)根据兰考县地貌特征，划分了黄河漫滩工程地质区(Ⅰ)和倾斜平原工程地质区(Ⅱ)两个大区。根据地貌成因单元在倾斜平原工程地址去划分了无软土分布亚区(Ⅱ1)和有软土分布亚区(Ⅱ2)，最后根据工程建设层内垂向土体的成因、岩性、物理力学特征，将无软土分布压区划分了3个地质分段。

(2)建立了兰考县规划区工程建设适宜性评价体系，选取了12项评价因子，采用多因子分级加权指数法对研究区进行了评价，划分了适宜区，较适宜区、基本适宜区、较不适宜区4个大区。总体来说，兰考县工程地质适宜性良好，较不适宜区主要分布在黄河大堤附近，可满足近期城镇规划建设用地需求。

(3)研究区存在砂土液化、地面沉降等不良工程地质问题，在城市工程建设规划和岩土工程勘查过程中应加以重视。