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杭州市工程地质层的划分及工程地质特性

408 2022-01-04 10:19:40

四系地层的特征与性质与杭州的城乡建设关系极为密切,为了系统地了解杭州第四纪沉积规律,掌握各个时期的地层相变情况,从作为建筑地基土角度研究其工程地质特性,建立杭州地区性标准层序,对于今后在工程地质勘察,工程地质编图,建立工程地质数据库,乃至将来编制杭州区域性地基基础设计、勘察规范,地基基础多课题科研,技术开发等均显得十分需要和迫切。但是,杭州市地区性标准层序的建立,是一个十分复杂而艰巨的工作,它必须既符合杭州第四纪沉积规律及成因年代,应包括区内所土层,又要符合现行有关规程规范。力求简明合理,切实可行,为各界所承认和接受。为此,最近我们搜集和参阅了有关杭州古气候、古地理、古地磁、古生物、C14 极对年代测定、标准孔等大量资料。摘理了历年来数干个工程勘寨钻孔资料及原位测试资料,对各层土的物理力学性质及埋藏条件进行了汇总统计,勾绘了近十条横跨及纵贯市区各地貌单元的地层剖面,又绘列了《中国第四纪地层综合表》(李四光)、《华东地区区域地层表》(1978 年)、《长江三角洲地区第四纪地层的划分》、《浙江省第四纪沉积平原河、湖、海沉积地层及特征》,省地矿局已出版了《1/5 万杭州市工程地质图》、《1/2.5万杭州城市工程地质图》的地层表等六份资料的地层一览表。又参考了省地科所对杭嘉湖地区第四纪沉积特征的研究资料。经系统研究后认为,在杭州第四纪沉积演变诸多因素中,古气候的变化起了重要作用,而第四纪以来几次海侵软土层的埋藏与分布是划分杭州第四系标准层序的重要依据。

1.划层原则

(1)以第四纪地质年代、成因相变、古气候、古地理、古地磁、古生物孢粉、地层特征等为依据,按杭州第四纪沉积规律,地层的实际组合,包括所见土层.为了方便使用,采取从新到老,从今到古,自上而下的划分。

(2)以现行国家规范规程的土名称谓,分类及计量单位等规定,尽量照顾到历年来常用习惯的划法。

(3)由于杭州竖向土层繁多,对于繁简的删取划分,从工程勘察方面作为建筑地基土的研究角度出发,着眼于不违背年代,相变、成因的一般规律,以地基土物理力学性质相近为主来划分。

(4)为便于实际生产中掌握使用及科研的应用,力求简明精炼,紧凑合理,大层的划分尽量地少,亚层的划分尽量留有增添的余地。

(5)对于特殊而又不能兼并的土层,如西湖泥炭土、人工填土、山前坡残积土、膨胀土、网纹红土、之江层等作特殊处理,有些土层因年代看法至今不一,暂作原则性划分,留待今后进一步研究。

2.工程地质层的划分(1)人工填土层∶

(1a)杂填土∶覆盖于所有土层的最上部,褐灰色或杂色,成分杂乱。以建筑垃圾为主,堆填无规律.层厚1~7m。顶板高程6.75~3m.普遍分布于旧城区,未经处理不宜作基础持力层。此层内隐患较多。单项工程建设时需详细勘察查明。

(1b)素填土∶以粘性土为主,黄灰及灰色稍密状,含砖瓦屑,埋藏于杂填土下及在郊外直接在地表,顶板高程6~4m,层厚1~3m,分布老城区及近郊,稍经处理可作多层、低层建筑基础持力层。

(1c)冲(吹)填土;以淤质土及西湖泥炭土为主要成分。夹少量粉土。深灰、灰色、饱和松软。杭州的冲填土大体可分为三类,其一是60年代疏凌西湖水力冲填的泥浆,大多蓄储在今少年宫北市体育场,混堂桥南、黄龙饭店、苏堤太子湾等原低洼地带,主要成分为西湖泥炭及淤质土,顶板在高程3~2m,层厚2~4m,性质极差;其二是 70年代疏凌炼油厂与省客运站码头运河段,大多冲填在老朝晖路南北、中山花园(原艮山港区)、市政机具站等原低洼地带,主要成分为淤质土及河淤泥,顶板高 3~2m,层厚2~4m性质极差;其三是沿钱塘江珊瑚砂、三堡、四堡等江边堤内,扩地造田时所水力冲填,主要成分为钱塘江粉土、粉砂、顶板高程5~3m,层厚 4~2m,欠固结,未经处理不宜作基础持力层。该层具严重或中等液化。(1d)有机质填土∶深灰、灰色、饱和,主要成分为生活垃圾及有机杂质的废土,分布在城郊区已废弃的塘、沟河及低洼地带。零星而无规律,性质差,不宜利用。

河塘淤泥。深灰、饱和,主要成分为淤泥夹杂多量腐植质及螺壳、析木等.分布在城郊区暗塘、暗河、暗沟等的底部,层厚达1~3m,性质极差,不宜利用。

淤积土,灰至褐灰色。亚粘土性含多量有机质、朽木、砖瓦屑等,具水流沉积层理,大多分布于上、下城古西湖外侧的原低洼地带,顶板高程3一1m。层厚1~3m,由于年代较久已有所压密,呈流塑,稍密状,仍应视为软弱层,未经处理,不宜直接利用。

(1e)西湖泥炭化土及泥炭层

西湖泥炭化十、褐灰、深灰色.饱和。流塑状。分布在今青年路院纱路、龙翔桥等一一带古西湖范围内,顶板高程在4.9~4.0m,层厚1~0.5m,多腐植质,性质极差,不宜利用;

西湖泥炭土,褐灰及灰褐色、饱和、较松软,成分多为腐植质及灰份、植物纤维残体,富弹性,高压缩性,低强度性质极差,分布于古西湖内。顶板高程 4.0~3.0m,层厚1~0.33m。不宜利用。

(2)钱塘江冲积沉积层,河口相(Q.~Q2);

(2-1)粉土(砂质粉土、粘质粉土),旧称轻亚粘土,灰黄色、饱和,较松到稍密,以粉土粒为主要成分,随深度增加渐增粗、增密,顶板高程6~3m,层厚6~3m,中低压缩性,强度较好.是多层建筑理想的基础持力层。局部较松有中等或轻微液化可能。并由于人类活动偶见零星抛石;分布于杭州城东区一带。

(2-2)粉砂、灰黄、饱和,中密至稍密,含多量云母碎屑,顶板高程3~-2m,层厚6~10m,层间夹零星抛石,强度较高,低压缩性,性质良好,是多层建筑及中型工业厂房良好的桩基持力层;唯应在局部较松处考虑液化问题。以上属 Q3。

(2-3)粉细砂(局部中细砂),灰黄至灰青色、饱和,中密,顶极高程-5~-3m,层厚12 ~5m,强度高,低压缩性,性质良好,可作中、短桩基的良好桩基持力层。本层属 Q2。另外,局部地段层间时有相对软弱土层,可用"2透 a""2 透b"等表示软弱透镜体。地表"硬壳层"苕溪冲积相及淤质软土粉土曾出露地表,经长期周期干燥、氧化形成陆、海过渡期(Q2~Q2)。

(2a)粉土(砂质粉土、粘质粉土,原称轻亚粘土),灰黄、褐黄色、饱和,可塑至软塑状,稍密,含多量氧化铁斑状体,性质良好,顶板高程3~2m,层厚 1~2m,分布于城西及城西北广大平原地带,是低层、多层建筑理想的浅基持力层;

(2b)粉质粘土(原称亚粘土)灰黄、黄灰色、饱和,软塑,与(2a)层交替存在.顶板高程3 ~2m。层厚2~1m,分布于武林门、观音桥、莫干山路西的广大地带、性质较好、可作低层、多层建筑物基础持力层;

(2c)粘土(轻),黄灰、浅灰色、饱和,软塑至流塑强,一般埋藏在上两层的下部,性质稍差,俗称"过渡层"。

(3)第一软土层,最后一次海侵后期沉积淤泥质软土层,Q2滨海、海湾相。

(3a)淤泥质粘土,深灰、灰色、饱和,流塑状,含多量植物残体,顶板高程在2~±0.0m,层厚3~6m,分布全区,城东区由于钱塘江的冲刷剥蚀等局部缺失,属低强度高压缩性土。

(3b)淤泥质粉质粘土(厚称淤泥质亚粘土),灰色、饱和,流塑,具粉土、粘土交互薄夹层理,横向排水条件较好,仍属低强度,高压缩性土,顶板高程-3~-5m,层厚8~10m,一般分布埋藏在3a 层以下。

(4)第一硬土层。古苕溪河流、滨岸相、沉积层 Q4。

(4a)粉质粘土或粉土粘土互层,褐黄、灰黄色、可塑状,具明显沉积韵律,顶板高程+3 ~-7.0m,层厚4~2m,分布于城西北三墩、勾庄、祥符镇、北大桥、民生药厂一带,呈条带,至观音桥尖灭。

(4b)粘性土,褐黄、灰绿色,可塑至硬塑状,顶板高程0~-3m,层厚 7~3m,分布范围同上,一般埋藏于(4a)层之下。性质较(4a)层更好。

整个(4)层埋藏较浅,性质良好,为该区域较理想的多层建筑浅基持力层。(5)第二软土层,最后一次海侵早期沉积的淤泥质软土层,浅海、溺谷相、Q4。

(5a)淤泥质粉粘土,灰色、饱和、流塑,含多量值物残体,云母屑,具水平向沉积韵律,顶板高程-3~一7m,层厚5~8m,分布于全区,但当(4)层缺失地段,往往顶板与(3b)沟通,较难区分。

(5b)淤泥质粘土层,深灰、灰褐色、饱和,流塑,底部多植物残体、海生贝螺、牡蛎层。具气孔构造,顶板高程-12m左右,层厚2~10m。

整个(5)层性质松软,有一定埋藏深度,不宜直接利用,构成浅基的软弱下卧层。(6)第二硬土层,陆相、河湖相及海陆交互相地层,此层曾出露地表。经氧化、淋滤及失水固结形成,Q?。

(6a)粘土,褐黄色,可塑至硬塑,含氧化铁,顶板高程-7~12m,层厚2~4m,分布全区。(6b)粉土、粘土互层,褐黄色,灰青色,可塑至硬塑,顶板高程-10~-12m, 层厚3~8m,分布全区,一般埋藏于(6a)层之下,局部夹有粉细砂薄层。

(6c)粘性土,灰黄,褐黄色,可塑至硬塑,顶板高程-17~-18m,层厚3~4m,分布全区,一般埋藏于(6b)下部。

整个(6)层分布较广,全市普遍发现,但由于后期流水冲刷、剥蚀,常呈带条状缺失。该层一般来讲层位稳定,性质好,是杭州理想的中长桩基持力层。

(7)第三软土层,第二次海侵软土沉积物,Q3。

(7c)粘土,灰色、饱和,软塑至流塑强,局部接近淤泥质,顶板高程一17一-21m.层厚5 ~10m,分布全区。但范围不及(5)层广,局部缺失。

(7b)粉质粘土,灰褐色或褐灰色,软塑至可塑,底部多植物残体及海生贝壳,牡蛎层,一段埋藏于(7a)层之下,顶板高程-25m左右,层厚3~5m。

整个(7)层由于年代久,在常年上复土自重下已有所压密,性质尚好,属中偏高压缩性土,当采用(6)层为中长桩基持力层时,仍应视为相对软弱下卧层对待。(8)古钱塘江及古苕溪江河床冲洪积层,俗称第三硬土层,Q3。

(8a)含砂(砾)粘土层,灰黄、褐黄色,饱和可塑,中密,顶板高程-18~28m,层厚3~5m, 一般分布在古河床边缘地带。

(8b)砂混砾石层,灰黄、紫褐色、饱和、中密,局部夹粉质粘土,顶板高程-20~-30m,层厚1~3m,一般分布在古河床内。

(8c)砂卵砾石层,淡紫,褐灰色,饱和,中密至密实,,卵砾 30%一60%亚浑圆形,顶板高程一26~-32m,层厚 3~10m。

整个(8))层是较好的在长桩基持力层。(9)第四软土层,杭州第一次海侵沉积层,Q3。

(9a)粘土,灰色、灰褐色,软塑状,含少量植物残体,局部近淤泥质,顶板高程-26~-32m,层厚2~4m,一般分布在古钱塘江河谷底洼处。

(9b)粘土牡蛎层,灰褐色,软塑状,底部有大量牡蛎层富集(如官巷口一丰乐桥一带),顶板高程-35m左右,层厚0.5~1.5m,一般埋藏于(9a)层下部。

整个(9)层虽性质较差,但由于埋藏较深,分布零星,范围不大,对于建筑物桩基影响较小。(10)山前坡洪积层及古河谷洪冲积层,俗称第四硬土层 Q3。

(10a)含砾粘性土,黑褐,棕红色,可塑至硬塑,含10%~20%角砾或亚圆形砾,顶板高程-31~-32m,层厚1~3m,分布于山前洪积扇及古河谷缘地带。

(10b)砂卵砾石层,浅紫,褐黄色,含 30%~50%卵砾石,其余为粘性土或砂充填,中密状,顶板高程一30~32m.层厚1~2m。分布于古河谷底部.零星分布。有时缺失。

整个(10)层由于全区局部存在,分布零星,当层位较稳定时可考虑作为长桩持力层,但仍要考虑下部基岩的风化程度,并对究竟是利用此层还是直接利用基岩作长桩持力层应作经济、技术等可行性比较。

(11)山前网纹红土,之江层,膨胀土等特殊性土,Q,地层限于目前资料有限,暂难详细划分,只作概略叙述。

(11a)网纹红土,碳酸盐岩类风化层经淋滤形成。粘土性、土红色,粒度极细,残坡积地段为可塑-硬塑状,承载力较高;低洼而近地下水位处,饱和,软塑至流塑状,强度低。压缩性高,不宜利用,当遇此层作为建筑地基时,要特别注意查明范围与性质,大多分布在玉皇前山、丁家山、茅家埠等石灰岩岩溶地区。

(11b)之江层,系粘性土,砂土与圆砾、漂石等的混合堆积物。

杭州见于六和塔西一带山坡地段,出露较高,均匀性差,是滑坡多发地段,当作为建筑地基研究时要查明稳定性,均匀性,粒度、强度等特性,并应慎重对待。

(11c)膨胀性土,系以膨润土为主要成分的污白色高塑性粘土,遇水膨胀,失水体缩,杭州曾见于杭州手表厂、黄龙饭店及省二轻展销楼深部,黄龙饭店发现在基岩上部,曾专门取样送北京国家建研院鉴定,结论是属轻微膨胀士,由于埋藏较深,不构成膨胀土地基,但在勘察时要注意查明是否有膨胀土及性质、范围等。

(12)基岩及风化带,与建筑地基研究有关的特别是平原隐伏基岩部分,岩性较复杂勘察时,除取岩芯镜下分析鉴别岩石矿物成分,作单轴抗压强度,查明埋藏情况外,还要按现行规范区分风化程度。

(12a)基岩全风化带(按现行规范残积土单独划出为一类)。(12b)强风化带。((12c)中等风化带。(12d)微风化带。(12e)未风化(新鲜基岩)。

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