上海市工程地质分区问题

张文龙，史玉金

（1. 中船勘察设计研究院有限公司，上海 200063；2. 上海市地质调查研究院，上海 200072；3. 上海地面沉降控制工程技术研究中心，上海 200072）

上海陆域除零星分布有基岩露头和基岩浅埋区外，均为由巨厚第四系松散沉积物组成的冲积平原。与工程建设密切相关的地基土层主要为100m以浅的全新统和更新统上部地层。由于上海地区更新世以来古地貌演化和沉积环境较为复杂[1]，地基土层岩性和分布变化大，不同区域地基土层构成和工程地质条件存在明显差异。目前，上海地基土层已有了公认的统一编号和名称，并被上海市相关技术标准采用，在促进地质工作技术进步中发挥了重要作用。但上海市相关工程建设标准中还未有统一编号和名称的工程地质分区图。

工程地质分区是制订地基土层次名称表和物理力学指标统计表的前提，也是各类规划区地质调查、地质灾害危险性评估、岩土工程勘察等工作中进行较大比例尺工程地质分区（亚区）的基础，对地质资料的汇总整理、统计精度、利用率和标准化等具有促进作用。当前，全市范围内的地质资料较为丰富，出现过多种工程地质分区方案，因此已具备建立统一的上海工程地质分区方案的条件。

本文对上海工程地质分区方案及相关问题进行探讨，希望能为上海工程地质分区公认方案的早日形成有所帮助。

1 上海地区以往工程地质分区方案简况

上海工程地质分区方案最初由孙永福于1980年提出[2]，因受郊区地质资料缺少限制，工程地质分区范围仅涵盖部分市区。该方案根据第二软土层的⑤3层、第三软土层（⑧层）和第一硬土层（⑥层）的分布情况，将市区划分为四个工程地质区：一区，⑥层正常分布，⑤3层和⑧层缺失，主要位于当时市区浦东部分地区；二区，⑥层正常分布，⑧层发育，⑤3层缺失，主要位于当时市区北部；三区，⑤3层发育，⑥层和⑧层缺失，主要位于徐汇区；四区，⑤3层、⑧层发育，⑥层缺失，主要位于黄浦、虹口等地区。上述划分方案中⑤3层与⑥层为非此即彼的关系，一区和二区属于暗绿色硬土层（⑥层）正常分布区，三区和四区属于古河道区（⑥层因此缺失），而⑧层土的分布情况对桩基条件影响较大。将地基土结构的主要差异作为工程地质分区原则无疑是合理的。

随着全市范围内地质资料的不断丰富，相继出现了多种以地貌类型划分为主并命名的工程地质分区方案。代表性方案有：

（1）方案A—完全以地貌类型替代

1995年制订的上海市《岩土工程勘察规范》[3]虽未进行工程地质分区，但按四种地貌类型分别制订了地基土层次名称表和滨海平原区土的物理力学性质指标统计表，间接起到了工程地质分区的作用。但地貌类型只能反映地形和浅部土层特征，不能反映不同工程地质区在地基土层结构和工程地质条件方面的差异。除湖沼平原区（原规范将区内浅部硬土层界定为全新统地层，土层编号为④1）外，其它地貌类型区的地基土层表基本类同（仅表部土层稍有差异），还存在不可能同时分布的两种土层（例如⑤4层和⑥层）出现在同一表内的不合理情况。

2012年修订版[4]将湖沼平原区范围作了合理扩大，同时纠正了浅部硬土层的地质年代（属更新世末），将编号改为⑥1。由于浅部硬土层的缺失情况是造成地基土总体结构差异的决定性因素，但该层仅分布于湖沼平原区西北部，因此将湖沼平原区划分为两个亚区[5]。编制地基土层层序表时，将湖沼平原Ι-1区单独列出，而将湖沼平原区Ι-2区归入与其地基土层总体结构相近的滨海平原区。

《规范》方案虽有不妥之处，但其影响深远，对上海地质工作、特别是岩土工程勘察工作发挥了十分重要的作用。

（2）方案B—以地貌类型为主、地质结构差异为辅

该方案由严学新、史玉金于2006年提出[6]。以地貌类型为划分依据，将全市划分为四个工程地质区，即湖沼平原区、滨海平原区、河口沙岛区、冲积平原区。分区时也考虑到了地基土层总体结构上的差异，故未完全采用公认的上海陆域四种地貌类型，合理取消了潮坪区，增加了冲积平原区（陆域浅部分布②3层地区）。

（3）方案C—同时考虑地貌类型和地质结构差异

该分区出现于《上海城市地质图集》[7]，是上海市地质调查研究院2010年完成的“上海市三维城市地质调查”主要成果之一。将全市划分为三个工程地质区：Ι湖沼平原区、ΙΙ滨海平原区、ΙΙΙ河口沙岛区。其中Ι区根据⑥层（《规范》[4]中编号为⑥1层）和⑧2-1层（第二硬土层，《规范》[4]在湖沼平原Ι-1区中编号为⑥4层）的有无划分为四个亚区；ΙΙ区根据⑥层和②3层的有无划分为四个亚区。这是依据资料最充分、最合理的方案，并提供了工程地质分区图。

上述方案为上海工程地质分区方案的统一奠定了良好基础。

2 工程地质分区方案优化建议

2.1 分区主要依据

上海地基土层结构千变万化，其产生的原因是多方面的，其中，更新世末至全新世早期古地貌演化存在明显差异是最主要的因素。西北部（湖沼平原Ι-1区）为侵蚀台地，缺失全新统中、下部地层（④层、⑤层）；其它陆域为平缓的硬土平原和一些深切沟谷，全新世早期海侵过程中，前者沉积了厚度不大但相对稳定的粘性土（⑤层），后者成为溺谷，沉积了厚度大且不稳定的粘性土、粉性土或粉砂层（⑤1、⑤2、⑤3层）；崇明三岛位于古长江内，一直处于水域环境下，直到近代才成为河口沙岛，沉积了巨厚的全新统地层。这一古地貌演化因素造成了全新世地层厚度的明显差异，也在很大程度上造成了地基土层结构和工程地质条件的差异。因此，建议工程地质分区主要依据全新统地层厚度的差异进行。

据此，全市可划分为四个工程地质区：Ι区为硬土层浅埋区（湖沼平原Ι-1区，全新统地层厚度一般小于15m），ΙΙ区为硬土层正常分布区（全新统地层厚度一般为15～30m），ΙΙΙ区为古河道区（全新统地层厚度一般为30～45m），ΙV区为河口沙岛区（崇明三岛，全新统地层厚度一般大于45m）。

2.2 分区排序

工程地质分区根据全新统地层厚度由小到大（即更新统地层顶面埋深由浅到深）排序编号是考虑到了传统习惯，与以往方案基本一致，也较好地反映了总体工程地质条件的好坏。上海属于软土地区（软弱土层主要包括③、④、⑤1、⑤3、⑧1层），一般情况下，Ι区至ΙV区软弱土层累计厚度依次由小到大，总体工程地质条件也依次由好到差。

2.3 分区名称

工程地质分区名称不应全部套用地貌类型名称。因一个工程地质区可能跨越多个地貌单元，如ΙΙ区和ΙΙΙ区同时跨越滨海平原、湖沼平原和潮坪三个地貌单元；反之，同一地貌单元内可能存在不同工程地质分区，如湖沼平原包含Ι区和Ι区，滨海平原包含Ι区和ΙΙ区。

工程地质分区名称也应考虑认知程度并需简单明确，故建议采用上述2.1节的分区名称。名称中的“硬土层”专指更新统表部的暗绿色硬土（⑥层），“硬土层正常分布区”专指硬土层层面埋深约15～30m的区域，“古河道区”专指上海陆域硬土层（⑥层）遭后期切割缺失的区域。以上称谓已获业内共识，并见于规范[4]。

2.4 分区界线

在确定分区界线时应综合考虑该处地层变化的实际情况，如Ι区与ΙΙ区以硬土层层面埋深15m分界是按照《岩土工程勘察规范》[4]中湖沼平原Ι-1区边界标准[5]提出的，但在必要情况下，可以大于或小于15m作为分区界线，局部作适当调整后会更合理。30m、45m等分界数据也非固定不变。同时，作为市一级分区，应允许各分区内存在零星异常点，例如Ι区土层结构变化十分复杂，在其内部，个别小范围地段硬土层可能不存在或埋深大于15m，不宜将此划为ΙΙΙ区。

上海市地质调查研究院对全市范围内地基土层分布状况进行了大量调查整理和分析研究工作，所编制的工程地质分区图[7]（方案C）中各类地基土层结构分区界线已较精确。本文提出的上海工程地质分区优化方案是在其基础上优化而成，主要优化意见为：（1）市级分区需宏观控制、简单明了、分区层次一致，故取消了亚区划分；（2）不应将《规范》[4]中湖沼平原Ι-1区与Ι-2区归入同一工程地质分区内，故将方案C湖沼平原区中缺失浅部硬土层的区域视同该方案中滨海平原区处理；（3）方案C滨海平原区中硬土层（指⑥层与⑤4层）的有无与埋深对地基土层总体结构影响较大，该区域地质资料也较丰富，故将其划分为硬土层正常分布区和古河道区。优化方案分区范围见表1，优化后的上海工程地质分区如图1。

表1 工程地质分区优化方案与方案C对照Table 1 Comparison between optimized engineering geological division scheme and former scheme C

图1 上海市工程地质分区Fig.1 The engineering geological division map of Shanghai area

2.5 基岩露头和浅埋区问题

基岩露头和浅埋区（一般指基岩埋深小于30m的区域）地层均由陆相沉积物和基岩组成。地层结构和工程地质条件与上述四区均存在明显差异，但由于分布零星、面积很小、资料缺乏，建议暂不作为正式分区。具体工作中如需进行较大比例尺工程地质分区时应单独划分。

3 地基土层次名称表的调整

地基土层次名称表应按工程地质分区分别制订。硬土层浅埋区（Ι区）地基土层次名称表可参照《岩土工程勘察规范》[4]附录A（湖沼平原Ι-1区地基土层次名称表）制订；ΙΙ区和ΙΙΙ区建议在《岩土工程勘察规范》附录B的基础上进行适当修改，选择在该工程地质分区内有分布的地基土层列入层次表。ΙΙ区和ΙΙΙ区修改后的地基土层次名称表见表2、表3。

表2 硬土层正常分布区（ΙΙ区）地基土层次名称表Table 2 Foundation soil sequence table in normal distribution area of rigid soil layer (The ΙΙ sub-area of engineering geological division)

表3 古河道区（ΙΙΙ区）地基土层次名称表Table 3 Foundation soil sequence table in ancient river bed area(The ΙΙΙ sub-area of engineering geological division)

（续表2）

河口沙岛区（ΙV区）地基土层次名称表可在《岩土工程勘察规范》附录C的基础上修改而成，最大的修改是要删除原表中因包括南汇沙嘴区域而列入的⑤4、⑥1、⑥2等土层，⑦层顶面埋深也需加深。修改后的层次表见表4。

表4 河口沙岛区（ΙV区）地基土层次名称表Table 4 Foundation soil sequence table in estuary island area(The ΙV sub-area of engineering geological division)

4 次级工程地质分区问题

在各类规划区地质调查、地质灾害危险性评估及岩土工程勘察等实际工作中，如工作区范围内地基土层结构存在明显差异，并对工程项目产生影响时，需进行工程地质分区，并提供较大比例尺的工程地质分区图。在此情况下，需注意以下几方面：

（1）工作区范围较大（如规划区地质调查）的工程地质分区方案可在市级分区的基础上划分亚区，但不宜再作更次级划分。以往进行工程地质分区时，极大多是按地貌类型进行分区后，再根据主要土层的有无划分亚区，有时在考虑多种土层的情况下，出现过多的亚区或次亚区，致使分区图杂乱无章。因此，建议同一分区内考虑的土层不宜超过两种（即亚区数量不宜超过四个）。例如，ΙΙ区（硬土层正常分布区）和ΙΙΙ区（古河道区）可以根据浅部粉性土或粉砂（包括①3、②3及软土层中厚度超过2m的粉性土、粉砂夹层）和⑧1层的有无划分为四个亚区，前者对基坑工程和天然地基条件影响较大，后者对桩基工程和超深基坑工程影响较大。Ι区（硬土层浅埋区）地基土层变化复杂，ΙV区（河口沙岛区）资料较少，划分亚区时需特别慎重。

（2）工作区范围较小（例如岩土工程勘察）的工程地质分区方案宜对场地地基土层结构和工程性质综合考虑后，有针对性地制订。一般宜采用单级分区，并改用英文字母作为分区代号。

（3）分区需有相对应的资料作为前提，不应根据单个钻孔确定分区（亚区）范围，资料不足时分区（亚区）界线宜用虚线表示。

5 结语

上海城市建设范围已扩展到全市，建立公认合理的上海工程地质分区方案十分必要。本文认为工程地质分区应以全新统地层厚度差异为主要依据，应与地貌类型相区分。针对上海市地质调查研究院编制的工程地质分区方案提出了一些优化建议，并对地基土层次名称表修改和次级分区方案等提出了建议。希望上述问题能引起业内同行的关注、讨论、完善，并在相关技术标准修订时加以考虑。

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