鄭州市位于河南省東部，按其地貌單元特點(diǎn)，大致沿南陽(yáng)路以東為黃河沖積平原，地形平坦，地面高程在90--85m.以西為弱切割的山前黃土丘陵區(qū)，地形略有起伏，地面高程在150-110m之間，地形由西南向東北傾斜。

1.2工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

根據(jù)鄭州市區(qū)地形、地貌特點(diǎn)，巖土體組合關(guān)系及地下水條件可將鄭州市區(qū)大致分為三個(gè)工程地質(zhì)區(qū)，大致以西開(kāi)發(fā)區(qū)瑞達(dá)路及南陽(yáng)路、東西大街及鄭汴路一線分界，東北部分屬Ⅰ區(qū)；西南部分屬Ⅱ和Ⅲ區(qū)，而Ⅱ和Ⅲ區(qū)大致以京廣路為界，東南區(qū)屬Ⅱ區(qū)，西南區(qū)屬Ⅲ區(qū)（詳見(jiàn)圖1），各區(qū)工程地質(zhì)特征詳見(jiàn)表2.1、2.2、2.3。

Ⅰ區(qū)工程地質(zhì)特征一覽表           表2.1

Ⅱ區(qū)工程地質(zhì)特征一覽表           表2.2    

Ⅲ區(qū)工程地質(zhì)特征一覽表           表2.3    

Ⅰ區(qū)：為典型的二元結(jié)構(gòu)，以上細(xì)下粗為其特征，可分為三段,見(jiàn)表1.0.上部由黃色、稍密粉土組成,厚6-8m，中部以灰色稍密粉土夾灰色軟塑的粘性土組成，厚11-13m。下部為中密--密實(shí)的-粉細(xì)砂，一般為市區(qū)小高層建筑、部分高層建筑較好的樁端持力層。本區(qū)以“上灰下黃、上軟下硬”為其主要工程地質(zhì)特點(diǎn)，分布于市區(qū)東北部。

本區(qū)60m勘探深度內(nèi)地下水可分為二層水，即潛水與承壓水，

即上部淺水含水層組和下部微承壓水含水層組。潛水含水層組主要分布在上、中段的粉土層中，在鄭州東部地區(qū)水位埋深一般1-3m，上部潛水主要接受大氣降雨及灌溉回水補(bǔ)給，主要消耗于蒸發(fā)，其動(dòng)態(tài)類型為入滲—蒸發(fā)型。。微承壓水分布在地表下約15--17m以下含水層為 中、下段粉砂及中細(xì)砂，水頭高度在鄭州東部地區(qū)為地表下3-4m，比潛水含水層水位低1-2m。主要接受大氣降雨、上部潛水的越流補(bǔ)給，主要消耗于人工開(kāi)采及向下游徑流排泄，其動(dòng)態(tài)類型為入滲、越流—開(kāi)采型。上部潛水與下部微承壓水之間有一定的水力聯(lián)系。該區(qū)段地下水位埋深在2003年以前一般為1-3m，10年來(lái)，受東區(qū)大面積高強(qiáng)度的開(kāi)發(fā)和疏干地下水得影響，到2013年地下水位埋深達(dá)11-15m。

Ⅱ區(qū)：由黃色稍密-中密粉土與稍密-中密粉細(xì)砂互層組成，厚15m左右，地下水為潛水，水位埋深一般7-10m。本區(qū)以黃色為主色調(diào)，粉土與粉砂互層為其工程地質(zhì)特點(diǎn)，分布于市區(qū)東南部。

Ⅲ區(qū)：上部為具輕微濕陷性的黃土狀粉土，厚3-5m，以下為中密粉土與硬塑粘性土組成，局部夾2-3層中密細(xì)砂。地下水屬潛水，水位埋深一般在20-30m。本區(qū)以黃色為主色調(diào)，以上部為黃土狀粉土，下部為中密粉土或硬塑粘性土為其工程地質(zhì)特點(diǎn)。

2 鄭州市區(qū)地下空間開(kāi)發(fā)利用規(guī)劃及開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀

2.1 鄭州市區(qū)地下空間開(kāi)發(fā)利用規(guī)劃

早在2003年鄭州市人民政府就發(fā)布了鄭州市鄭州東區(qū)地下空間開(kāi)發(fā)利用規(guī)劃，明確開(kāi)發(fā)深度在鄭州東區(qū)確定為地下三層。2011年發(fā)布的鄭州市鄭州東區(qū)地下空間開(kāi)發(fā)利用規(guī)劃明確東區(qū)地下開(kāi)發(fā)深度為地面下30m。隨后，鄭州市先后發(fā)布了鄭州市中心區(qū)、鄭州經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)地下空間開(kāi)發(fā)利用規(guī)劃，2010年9月發(fā)布了鄭州市六縣市及上街區(qū)、高新區(qū)地下空間開(kāi)發(fā)利用規(guī)劃。

2.2開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀

據(jù)有關(guān)資料，鄭州市區(qū)地下空間的開(kāi)發(fā)利用較早，但真正大規(guī)模開(kāi)發(fā)始于二十世紀(jì)九十年代及本世紀(jì)初，在2001年，開(kāi)發(fā)面積約13.6萬(wàn)m2，2003為73.8萬(wàn)m2，到2007年達(dá)125.5萬(wàn)m2。規(guī)劃十二五期間，鄭州市區(qū)地下空間開(kāi)發(fā)利用面積要達(dá)到2000萬(wàn)m2。就使用功能來(lái)說(shuō)，剛開(kāi)始主要用于人防工程（Ⅰ類使用功能）及普通地下室、過(guò)街遂道、沿街各類地下管線，到本世紀(jì)初及目前，除上述外，發(fā)展到地下交通線、商業(yè)服務(wù)設(shè)施（Ⅱ類使用功能）及停車場(chǎng)（Ⅴ類使用功能）及各類建筑工程下面的樁基工程使用。到目前尚沒(méi)有文化體育活動(dòng)設(shè)施（Ⅲ類使用功能）和文教設(shè)施（Ⅳ類使用功能）的使用功能教育，大部分開(kāi)發(fā)深度5—15m，最大開(kāi)發(fā)深度為20-23m。與國(guó)內(nèi)一些發(fā)達(dá)城市比較，無(wú)論開(kāi)發(fā)規(guī)模、開(kāi)發(fā)深度、開(kāi)發(fā)密度、應(yīng)用廣度、地下連通程度及管理協(xié)調(diào)等方面，總的來(lái)說(shuō)水平不高。

3 開(kāi)發(fā)地下空間采取的主要工程手段概述

城市地下空間是由當(dāng)?shù)厮�在的巖土介質(zhì)和賦存的地下水組成，因此其巖土工程條件和地下水條件直接決定了開(kāi)發(fā)地下空間的難度和成本，它與開(kāi)發(fā)工程的規(guī)模、使用要求、基礎(chǔ)選型、支護(hù)、降水方案及施工設(shè)備和施工工藝選擇密切相關(guān)，大量實(shí)踐表明：正確認(rèn)識(shí)當(dāng)?shù)氐膸r土工程條件和地下水條件，采用先進(jìn)的巖土工程設(shè)計(jì)理念和技術(shù)，是控制地下工程建筑安全和經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵，而主體建筑及地下工程安全和經(jīng)濟(jì)的前提是地基處理方案、基坑支護(hù)降水方案及抗撥樁的選型等工程手段的選型和計(jì)算。

目前，對(duì)地下空間的開(kāi)發(fā)利用常采取如下工程手段：

（1）對(duì)城市大量的工業(yè)與民用建筑來(lái)說(shuō)，以Ⅰ區(qū)所在的建筑工程場(chǎng)地為例，高層建筑較多，地下室為多為1—3層，基礎(chǔ)埋深為5--15m。因上部地質(zhì)條件較差，地下水位較高，就基礎(chǔ)選型來(lái)說(shuō)，對(duì)小高層建筑多采用CFG樁，高壓旋噴樁、靜壓樁基礎(chǔ)，對(duì)高層建筑以往多采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，近年來(lái)多采用靜壓樁基礎(chǔ)，少量采用CFG樁復(fù)合地基，且近年來(lái)，靜壓方樁與靜壓預(yù)應(yīng)力管樁以其工期短、造價(jià)低、施工質(zhì)量保證程度高且對(duì)環(huán)境影響較小的優(yōu)勢(shì)，對(duì)超高層建筑來(lái)說(shuō)，多采用后壓漿的鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。對(duì)深挖的基坑因放坡空間較少，基坑一般較深，多采用土釘墻、多類型復(fù)合土釘墻（如深層攪拌樁復(fù)合土釘墻、豎向微型樁復(fù)合土釘墻、預(yù)應(yīng)力錨桿（索）復(fù)合土釘墻等）、樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)、上部土釘下部樁錨的聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)或樁撐支護(hù)結(jié)構(gòu)等。

（2）對(duì)東區(qū)建筑場(chǎng)地豐富的淺層地下水，在開(kāi)基坑時(shí)，因無(wú)法挖土，必須采取降水措施.管井間距一般20—25m，管井深25m           左右，多采用敞開(kāi)或半封閉的管井降水單井降水量約在10---15 m3 /h，按照每個(gè)建筑場(chǎng)地平均布置10眼井，東區(qū)若有30個(gè)工地同時(shí)開(kāi)始降水，則每天降水量為7.2萬(wàn)m3 /d，年均疏干量為2600萬(wàn)m3 /a。

(3)抗撥樁的設(shè)計(jì)和計(jì)算:其中的關(guān)鍵是抗浮水位的確定。

（4）對(duì)地下交通線，在前埋段，采用盾構(gòu)結(jié)構(gòu)，集挖土、支護(hù)、防水于一體；在明挖段，因環(huán)境條件要求高，基坑多呈長(zhǎng)條形，多采用樁撐支護(hù)結(jié)構(gòu)，自2008年開(kāi)始，在鄭州地鐵1號(hào)線有大量應(yīng)用。

（5）對(duì)沿街大量的市政管線，因一般埋深較小（小于3---5m），多采用放坡開(kāi)挖或土釘墻支護(hù)，因降水幅度較小，降水多采用輕型井點(diǎn)降水。

4 施工造成的主要巖土工程問(wèn)題或引發(fā)的城市環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題概述

4.1鄭州東區(qū)大面積降水造成的淺層地下水資源疏干和地下水降落漏斗問(wèn)題

根據(jù)有關(guān)資料，十年來(lái)鄭州東區(qū)大面積、高強(qiáng)度、長(zhǎng)時(shí)間降水，由于補(bǔ)給量遠(yuǎn)小于排泄量（降水量），已造成地下水位持續(xù)下降，形成大面積的地下水位降落漏斗，面積約150km2，漏斗中心地下水位埋深為20 m左右，一般降深在10 -12m。初步估算，疏干的淺層地下水靜儲(chǔ)量約為2.2億m3，約相當(dāng)于10個(gè)龍湖的儲(chǔ)水量。造成大量的水資源浪費(fèi)。

4.2鄭州東區(qū)大面積降水引發(fā)的地面沉降問(wèn)題

根據(jù)有關(guān)資料，十年來(lái)鄭州東區(qū)大面積、高強(qiáng)度、長(zhǎng)時(shí)間降水，已造成地面沉降達(dá)30cm左右，年均下降1—3 cm。造成大量已有的永久水準(zhǔn)點(diǎn)實(shí)效，造成一些多層建筑底層高度變低或房屋開(kāi)裂等，其長(zhǎng)久的不利影響不能小視。

4.3支護(hù)沉降量過(guò)大及基坑涌沙導(dǎo)致道路開(kāi)裂或管線破壞問(wèn)題

由于東區(qū)場(chǎng)地工程地質(zhì)條件較差（軟土、水位高、粉土液化等）再加上建筑場(chǎng)地大多位于鬧市區(qū)，周邊環(huán)境條件復(fù)雜，基坑的支護(hù)、降水問(wèn)題尤其重要，稍有不甚，常常導(dǎo)致周邊道路、房屋拉裂、基坑坍塌，引起較大的質(zhì)量事故及民事糾紛。

4.4針對(duì)CFG施工中引發(fā)的地面道路開(kāi)裂、下沉或建筑物開(kāi)裂問(wèn)題

如前所敘述，鄭州東區(qū)的大量高層建筑多采用CFG樁復(fù)合地基。但近十年來(lái)在鄭州東區(qū)軟土地基應(yīng)用中存在一些突出問(wèn)題，主要有：

1、樁頭下陷、串孔、縮徑和斷樁問(wèn)題：

樁頭下陷串孔是指當(dāng)某孔施工時(shí)造成臨近樁樁頭突然下落數(shù)厘米、數(shù)十厘米甚至數(shù)米的現(xiàn)象，若處理不當(dāng)，將造成跑樁、斷樁、縮徑等施工質(zhì)量問(wèn)題。由于鄭州東區(qū)上部約10m為新近沉積的飽和粉土，該類土觸變性較高，樁周土稍有震動(dòng)即有液化現(xiàn)象，形成“流態(tài)”狀土，加上上提鉆桿瞬間造成的真空吸力使臨近已成樁但尚未凝固的CFG料由于缺乏樁周土的側(cè)向約束向該處流動(dòng)從而造成串孔、縮徑和斷樁現(xiàn)象。

2、臨近建筑物或臨近道路、管線拉裂問(wèn)題

這實(shí)際上是第一個(gè)問(wèn)題的延伸，但后果更嚴(yán)重。原因與第一種情況類似。由于CFG樁機(jī)的施工擾動(dòng)使上部飽和粉土形成“流態(tài)”狀土，因施工中鉆空大量淘土形成有效空間加上上部往往有數(shù)米的空樁必然使臨近建筑物或臨近道路、管線下部的地基土向該處“移動(dòng)”，當(dāng)?shù)鼗��?ldquo;移動(dòng)”較多時(shí)就造成臨近建筑物或臨近道路地基土不均勻沉降，當(dāng)變形超過(guò)允許值時(shí)即造成臨近建筑物或臨近道路管線拉裂現(xiàn)象。

5 對(duì)策措施及建議

5.1針對(duì)鄭州東區(qū)大面積降水造成的淺層地下水資源疏干和地下水降落漏斗問(wèn)題

1、采取回灌補(bǔ)源措施；2、以降水到達(dá)設(shè)計(jì)要求為目的，加強(qiáng)水位監(jiān)測(cè)，盡量減少大泵量抽少，3、適當(dāng)收取降水水資源費(fèi)，從經(jīng)濟(jì)上控制排水量；3 合理設(shè)計(jì)，將抽出的的地下水能夠就近排到附近水體中。

5.2 針對(duì)鄭州東區(qū)大面積降水引發(fā)的地面沉降問(wèn)題

因降水引發(fā)的地面沉降問(wèn)題，往往不能復(fù)原，只能從控制繼續(xù)沉降的幅度著手：

1、加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，增加監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)、密度，規(guī)范監(jiān)測(cè)頻率；2、對(duì)嚴(yán)重沉降區(qū)應(yīng)采取措施，嚴(yán)格控制排水強(qiáng)度。

5.3對(duì)支護(hù)沉降量過(guò)大及基坑涌沙導(dǎo)致道路開(kāi)裂或管線破壞問(wèn)題

1、加強(qiáng)思路設(shè)計(jì)或概念設(shè)計(jì)，選擇合適的支護(hù)、降水方案，支護(hù)降水工程就成功了一半；2、施工管理，加強(qiáng)對(duì)各工序確保施工質(zhì)量（如注漿質(zhì)量、錨索的張拉和鎖定等）有利于控制基坑變形；3、選擇合適的施工設(shè)備、施工工藝等可有效避免基坑涌沙，從而有效控制基坑變形。以此控制道路開(kāi)裂或管線破壞問(wèn)題。

5.4針對(duì)CFG施工中引發(fā)的地面道路開(kāi)裂、下沉或建筑物開(kāi)裂問(wèn)題

1、認(rèn)真閱讀地質(zhì)勘察報(bào)告,以準(zhǔn)確了解上部軟土的工程地質(zhì)特點(diǎn)；2、改進(jìn)施工工藝：一般應(yīng)采取跳打方法，等上一根樁初凝后方能在臨近樁施工，這樣可最大限度減少串孔現(xiàn)象；3、減緩放慢鉆頭上提速度,可有效減少斷樁\縮頸事故發(fā)生；4、施工前即應(yīng)對(duì)臨近建筑物或臨近道路、管線進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)工作；5、發(fā)現(xiàn)變形異常應(yīng)立即停止施工，查明原因，對(duì)臨近建筑物等采取工程支護(hù)措施或進(jìn)行注漿加固；6、或者在CFG樁施工前即對(duì)臨近建筑物或臨近道路、管線所在的地基進(jìn)行予注漿加固，防患于未然。　

5.5建議

1、加強(qiáng)對(duì)鄭州市區(qū)地下空間開(kāi)發(fā)利用中的巖土工程問(wèn)題的研究和預(yù)測(cè)力度，實(shí)行專家決策和咨詢制度，將可能發(fā)生的有關(guān)問(wèn)題在方案選型階段盡量減到最少。

2、施工過(guò)程控制：加強(qiáng)對(duì)隱蔽工程的質(zhì)量控制。

3、加強(qiáng)行業(yè)協(xié)會(huì)的綜合指導(dǎo)作用。對(duì)已發(fā)生的有關(guān)問(wèn)題認(rèn)真剖析，定期召開(kāi)有關(guān)技術(shù)工作會(huì)議，提高從業(yè)人員的技術(shù)水平，汲取教訓(xùn)。

4、協(xié)助政府盡快出臺(tái)有關(guān)管理辦法、地方規(guī)范、技術(shù)要求、實(shí)施細(xì)則等，以有效指導(dǎo)有關(guān)工程活動(dòng)。

參考文獻(xiàn)：

1、王榮彥 鄭州市區(qū)工程地質(zhì)條件及問(wèn)題探討 巖土工程界

2、王榮彥 鄭州東區(qū)灰色地層的工程性狀及對(duì)策措施  巖土工程界

3、王榮彥 CFG樁在鄭州市區(qū)的應(yīng)用及存在問(wèn)題探討

4、王榮彥   鄭州東區(qū)基坑支護(hù)型式探討  探礦工程  

5、王榮彥  某復(fù)合土釘墻支護(hù)體變形原因分析  土工基礎(chǔ)

6、何濱 張國(guó)憲 鄭州市地下空間開(kāi)發(fā)利用淺析 山西建筑 2010 01