杭州城市三维地质结构特征介绍

浙江省地质调查院 王剑波 斯小君 华锡宏浙江大学建筑设计研究院 胡根兴 张国光

杭州城市三维地质结构特征介绍

浙江省地质调查院 王剑波 斯小君 华锡宏浙江大学建筑设计研究院 胡根兴 张国光

杭州位于长江三角洲南翼，杭州湾西端。城市总面积为3068km2，其中基岩510km2，第四系覆盖区面积2558km2。

地形地貌由西南向东北倾斜具梯级变化特征，总体为西部、西南部丘陵-过渡地带-东部、东北部的平原夹残丘地貌，西部属浙西丘陵区、东部属浙北平原区，平原区又分为笤溪平原区、钱塘江平原区和浦阳江平原区。钱塘江河口地区，并存丘陵、河口冲积平原与滨海平原的地质环境特征。

第四纪沉积物介于河口与海洋交接地带特征，因受河流冲刷、地壳升降、海水进退而导致各时期陆相、海相沉积物相互切割、叠加，形成极为复杂的第四纪沉积环境与沉积类型。

地层结构自上而下划分为全新统、上更新统上组、下组、中更新统上组和下组，工程地质层分为九个工程地质层组、19个工程地质层。

按二级地貌单元、岩性类型和岩石硬度特征，工程地质结构低山丘陵区划分为6个工程地质亚区，山麓沟谷区划分为3亚区，平原区划分为3亚区。其中平原区的每个亚区可进一步划分单层、双层和三层结构7个小区。

基岩埋深主体自西向东基岩埋深由浅及深，最大达到140余米。古苕溪、古钱塘江和古浦阳江因切割深度不一而导致第四系厚度、基岩埋深变化较大。

图1 杭州市地层分区简图

一、杭州城市三维地质结构特征

1、层序特征

平原区的第四纪地层发育齐全，第四系沉积物厚度变化大，岩相变化剧烈，沉积类型多样，岩性组合复杂，各区在垂向上存在较大差异。根据建立的平原区第四纪地层、工程地质层的综合地层划分方案，自上而下划分为：

(1)全新统：分下、中、上三个组

上组主要为冲海积、冲湖积、湖沼积相沉积物，顶部0-2m为耕植土或人工填土。钱塘江地层区主要为河口相或冲湖相砂质粉土和粉砂，其它地层区发育河湖相或湖沼相粉质粘土、粘土。

中组为海积、冲海积砂质粉土与粉砂互层，其中苕溪和浦阳江地层区以滨海或滨岸相淤泥质粉质粘土为主，夹薄层粉土或粉砂。

下组上部为河湖相沉积的粉质粘土、粘土（第一硬土层），下部为滨海、浅海相淤泥质粘土、粉质粘土，局部夹粉砂薄层；层底埋深小于15m，厚度不等。

(2)上更新统

上组：主要为河流相或河口相粉细砂、粉土，局部出现少量砂砾石和发育滨海相粘土。

下组上部主要为河湖相沉积粉质粘土（第四硬土层）；下部为河流相杂色砂砾石、中粗砂等，含少量粘性土，砂砾石层顶板埋深一般为32-61m，厚4-20m。另外，局部沉积了湖沼相粉质粘土、粘土。

(3)中更新统

上组：冲洪积、冲湖积相（含砾石）粉质粘土、砂砾石、砾石混粘性土等组成，由西向东层底埋深变化较大（埋深85-95m，厚5-25m）。其中，钱塘江地层区砂砾石层埋藏较深（64-81m），且在古河谷最深部位厚度最大；苕溪与浦阳江地层区呈零星分布，残留在基岩之上，在河床范围内厚度常有变薄或缺失现象。

下组：下部为厚层冲洪积砂砾石，上部为薄层冲湖积杂色粘性土，顶板埋深一般为76-90m，厚度20-30m。

2、三维地质结构特征

工程地质层分为九个工程地质层组、19个工程地质层，其主要地质结构表现为：

（1）饱和粉土粉砂层形成于全新世中晚期，主要集中分布在钱塘江流域，而苕溪和浦阳江流域则分布较局限、较薄和呈零星状。其中钱塘江流域的饱和粉土粉砂层直接揭露于地表或人工填土下，埋深浅，主要分布在延安南路 - 浣 纱路 - 中 河高架-石桥路 - 丁 桥 -～临平一线以南，袁浦 - 滨江区南部 - 新塘街道 - 瓜 沥 - 党山以北，以钱塘江河道为最厚（15-25m），两侧变薄，下沙附近最厚达30m。全新世早期下部、晚更新世晚期的饱和粉土粉砂层多呈零星分布，厚度不均，分布局限。

（2）软土分布于平原全区，主要分三层软土层。第一软土层主要分布在苕溪流域和浦阳江流域，厚5-18m，为分布最广的软土层；第二软土层（总体分布范围稍小于第一软土层，山前地区厚度较小（2-5m），其它较厚（15-25m）；第三软土层分布较局限，埋深25-40m，厚5-15m。另外，第一、第二软土层在半山-康桥、萧山城厢镇一带，多不连续出露，中间一般有第一硬土层，其它地区多连续出露；第二、三软土层在钱塘江流域连续揭露，其厚度达到40m；三层软土连续揭露情况一般较少，仅局部地方出现。

（3）硬土层主要分布于苕溪流域，部分分布于钱塘江和浦阳江流域，可分四层。第一硬土层较集中分布于苕溪流域的崇贤、康桥、半山、上塘、三墩及萧山城区一带，埋深3-15m，厚2-16m；第二硬土层分布最广，钱塘江、苕溪及浦阳江古河道因受冲刷切割缺失外，其它均有分布，埋藏较浅（15-24m），厚度较大（2-24m）。第三、第四硬土层主要集中在崇贤、康桥、下沙、江东及萧山城厢镇一带，分布局限，埋深不一、厚度变化大。

（4）砾石层主要发育于钱塘江、浦阳江和苕溪流域，且以钱塘江流域厚度大、范围广为特征，埋深35-45m，厚15-40m。其中苕溪流域由西向东埋深变深，厚度较薄；浦阳江流域埋藏较浅，但厚度较大。

图2 三维工程地质剖面与结构图

二、三维工程地质结构分区特征

1、低山丘陵区

按二级地貌单元、岩性类型和岩石硬度特征划分为6个区。坚硬块状火山岩岩组、坚硬-较坚硬火山碎屑岩岩组、较坚硬碎屑岩岩组、软硬不均碎屑岩岩组、岩溶发育碳酸盐岩岩组和岩溶不发育碳酸岩岩组。虽然工程地质条件好，可作基础持力层，但坡度为5-30°、沟谷发育、森林覆盖或风景区，所以一般不宜作为工程建设场地。

2、山麓沟谷区

山麓沟谷区位于山前和山麓地带，与第四纪地质作用密切相关，形成切割深浅不一山沟、坡度陡缓差别山坡、不同的地貌形态类型和差异极大的堆积物。根据二级地貌单元和岩性组合特征，划分为三个不同工程地质亚区。

冲洪积沟谷亚区：地貌上常呈条带状河床河谷平原，地势较为平坦（坡度2-5°），承载力较高，工程性质较好。

冲洪积、坡洪积山谷堆积亚区：地势上由山前向河谷倾斜（坡度5-10°），地貌多呈洪积扇、河漫滩等，承载力较高，工程地质性质较好。

残积、残坡积堆积亚区：地貌上主要表现为坡积裙，由可塑 -硬塑的粘性土夹砾石组成，工程地质性质较好。

3、平原区

根据工程地质层结构和主要持力层组合特征和深度60m以上为控制原则划分单层、双层和三层结构7个亚区。按地形地貌和平原区第四纪地层分钱塘江流域、苕溪流域、浦阳江流域3个区。

（1）钱塘江流域

地貌上表现为冲海积平原，地势平坦（地面标高4.5-7.7m），7个亚区分别为：

硬土层单层结构区：基岩埋深均大于60m，可作为高层筑物的基础持力层；江东北部硬土层较薄，不宜作为建筑物持力层，可考虑采用埋深大于60m的卵石层作持力层，多层建筑物可采用上部砂土作为基础持力层。

砂砾石层单层结构区：基岩埋深均大于60m，硬土层缺失，软土层较厚（20-35m），下部为埋深近55-60m的砂砾层。本区多层建筑一般可采用上部砂土、高层建筑物则需采用砂砾石层作为基础持力层。

基岩层单层结构区：埋深较浅，一般小于30m，上部主要为软土，以基岩作持力层。

硬土层＋砂砾石层双层结构区：基岩埋深大于60m，硬土层一般较薄，软土层较厚，砂砾层埋深近55-60m。多层建筑可采用上部砂土作基础持力层，高层建筑采用砂砾石层作为基础持力层。

硬土层＋基岩双层结构区：基岩埋深较浅，一般小于40m，上部主要为软土，软土下为硬土层。多层建筑可采用硬土层作基础持力层，高层建筑物采用基岩作为基础持力层。

砂砾石层＋基岩双层结构区：基岩埋深50-60m，硬土层缺失，软土层较厚，砂砾层埋深近35-50m。多层建筑可采用上部砂土作为基础持力层，高层建筑物采用砂砾石层或基岩作为基础持力层。

硬土层＋砂砾层＋基岩三层结构亚区：基岩埋深50-60m，硬土层较薄，软土层较厚，砂砾层埋深近35-50m。多层建筑可用上部砂土和硬土层作为基础持力层，高层建筑物采用砂砾石层或基岩作为基础持力层。

（2）苕溪流域

苕溪流域区地貌上属于冲湖积平原和淤泥平原区，划分的7个亚区为：

硬土层单层结构区：无单独出露。

砂砾石层单层结构区：基岩埋深大于60m，硬土层缺失，软土层较厚（15-30m），砂砾层埋深近45-60m。采用砂砾石层作为基础持力层。

基岩层单层结构区：基岩埋深较浅（20-30 m），上部主要为软土。以基岩作持力层。

硬土层＋砂砾石层双层结构区：基岩埋深大于60m，硬土层变化较大，软土层厚薄不均，砂砾层埋深55-60m。多层建筑可采用上部砂土或硬土层作为基础持力层，高层建筑物采用砂砾石层作为基础持力层。

硬土层＋基岩双层结构区：基岩埋深较浅，一般小于40m，上软下硬。多层建筑可采用硬土层作基础持力层，高层建筑物采用基岩作为基础持力层。

砂砾石层＋基岩双层结构区：基岩埋深20-40m，硬土层缺失，软土层较厚，砂砾层埋深15-35m。多层、高层建筑物可采用砂砾石或基岩作为基础持力层。

硬土层＋砂砾层＋基岩三层结构亚区：基岩埋深30-50m，硬土层广泛出露，软土层较薄，砂砾层埋深35-50m。多层建筑一般可采用硬土层作为基础持力层，高层建筑采用砂砾石层或基岩作为基础持力层。

（3）浦阳江流域区

地貌上属于冲湖积平原和淤泥平原区的浦阳江流域区7个亚区为：

硬土层单层结构区：无单独出露。

砂砾石层单层结构区(Ⅲ2)：基岩埋深大于60m，1硬土层缺失，软土层较厚（25-40m）。下部为砂砾层，埋深45-60m。建筑物可采用砂砾石层作为持力层。

基岩层单层结构区：基岩埋深较浅，小于20-30m，上部主要为软土，以基岩作持力层。

硬土层＋砂砾石层双层结构区：基岩埋深大于60m，硬土层变化较大，软土层厚薄不均，砂砾层埋深40-50m。多层建筑可采用上部硬土作为持力层，高层建筑物采用砂砾石层作为基础持力层。

硬土层＋基岩双层结构区：基岩埋深较浅，一般小于40m，上软下硬。多层建筑可采用硬土层持力层，高层建筑物采用基岩作为持力层。

砂砾石层＋基岩双层结构区：基岩埋深20-60m，硬土层缺失，软土层较厚，砂砾层埋深15-30m。多层建筑、高层建筑物采用砂砾石层或基岩作为持力层。

硬土层＋砂砾层＋基岩三层结构亚区：基岩埋深30-50m，本区硬土层广泛出露，软土层较薄，砂砾层埋深35-50m。多层建筑一般可采用硬土层、高层建筑物采用砂砾石或基岩作为基础持力层。

三、平原区基岩地质特征

平原区基岩仅以少量孤丘形式出露地表如半山、临平山、超山、赭山等，其它均深埋于第四纪地层之下，其工程地质层组划分与基岩出露区一致，因与工程建设密切，对其按主要揭露的岩性和风化程度进一步划分工程地质层和亚层。

1、基岩岩性及分布

（1）以白垩系泥质粉砂岩、含砾砂岩及砂砾岩分布最广，约占平原区的65%以上，主要集中在仓前-蒋村 -三 墩 -康 桥、仁和 - 塘 栖、运河及博陆、袁浦 -周浦 - 浦 岩 -滨 江区 -主 城区 -九 堡 - 下 沙 - 萧 山 - 江东一线；

（2）侏罗系凝灰岩分布其次，主要为流纹质玻屑晶屑凝灰岩、英安流纹质晶屑玻屑熔结凝灰岩、蚀变凝灰岩等，主要分布在西湖望北 - 上 塘 -崇贤西侧，长河街道附近、南阳-义蓬之间、第二农垦场以及萧山南部广大农村地区。安山岩、安山玢岩、蚀变安山玢岩等主要分布于火山岩地区，分布范围小。

（3）灰岩主要分布于留下 -闲林、西湖周边、紫阳山南侧、转塘～周浦、超山- 半山、以及赭山等地。

（4）其它岩性一般分布在出露区基岩的山前地带。

2、覆盖区基岩面埋深

基岩面主要指第四纪与基岩之间界面，一般全风化层也包括在基岩内。基岩埋深特征为：

（1）基岩面埋深与地表地形走势基本一致，基本由西南往东北由浅变深（图3），以东的东北角钱塘江转弯附近埋深为最深，不小于145m。

图3 覆盖区基岩面埋深等值线与第四纪古河道图

（2）苕溪流域基岩面走势由留下 - 仓 前 - 三 墩 -康桥 - 崇 贤 - 塘 栖 -博陆（由西南往东北）加深，地势平缓，坡度较小。其中，由临安进入杭州留下一带，山体前缘埋深小于20m；沿祥符桥 - 三 墩镇 -仁和镇一线基岩埋深20-50m，走势十分平缓，反映为较宽阔的山间河谷平原或盆地平原的原始地形；沿三墩 - 康 桥 -崇贤 - 塘 栖 -五杭基岩埋深达80m，至博陆基岩面埋深接近100m。

（3）钱塘江流域基岩面由富阳入境后沿滨江区～主城区～江东变深，到东北角达最（＞145m），基岩埋深明显较苕溪流域深。其中，0-20m埋深为山前部分分布狭窄；20- 5 0m范围相对较大，基本与0～20m的区域一致，主要位于珊瑚沙、钱江一桥、主城区西湖东侧区域；50-80m范围分布大，包括滨江区大部、主城区东侧大部分、下沙和萧山区北侧大部分；埋深大于80m部分为新街北 -红山农场南 -萧山国际机场- 南 阳-党山东至杭州湾边。

（4）浦阳江流域基岩面由南往北北东、北东向逐渐加深，在新街附近与钱塘江相接，埋深接近70m。该区各埋深线比较紧密，反映比较陡峭、山体之间比较狭窄峡谷地形，不同于苕溪、钱塘江流域的开阔平缓地形，且残坡积层多缺失、风化层薄，基岩面下可见揭露中风化基岩。

（5）西湖、良渚、党山、河庄、运河、五杭地区有半山、超山、临平山、长山、北干山与大馒头山等众多残划山发育，山前基岩面埋深等值线以NE、NW及EW向成网格状，且埋深以60-80m居多，40-60m次之，小于40m则仅在残山斜坡地带分布，总体上构成隆拗相间的格局，反映基岩面为略有起伏的宽阔平原地形。