福州地铁规划建设中的水文地质环境问题分析

２ 地质环境特征
２ ．１ 地形地貌特征 福州地铁规划区主要涉及福州盆地和长乐东部滨
海平原两个区域 。 福州盆地是一山间断陷盆地 ，盆地四 周山岭环抱 ，城区在盆心 ，盆地边缘为山地和丘陵 ，海拔 高程均在 ５００ｍ 以上 ，盆地内部是冲积海积平原 ，高程 约 ３ ～ ５ｍ ，平原上分布着诸多岛状花岗岩残丘如高盖 山 、乌山 、于山 、屏山等 ，闽江 、乌龙江穿越盆地中心 ；长 乐东部滨海平原高程约 ２ ～ ５ｍ ，地形平坦开阔 ，其西部 以中低山 、丘陵为主 ，海拔高程约 １７７ ～ ６１１ｍ 。
主要分布于沿江 、沿海一带的砂层及砂砾卵石层中 ，大 部分路段的地铁隧道需穿越该层 。 由于富水含水层中 地下水的水量较大 ，水头压力大 ，含水层渗透性强 ，隧道 施工 、基坑施工过程中的地下水突涌问题无可避免 。 局 部路段（尤其是越江段 ）进行盾构施工时易发生突水事 故 ，导致地下水与隧道贯通 ，对地铁施工造成危险 ，施工 时需采取相应的隔水措施 ；当采用明挖法进行基坑开挖 时 ，在一定水头压力下易产生流砂 、管涌 、流土等现象 ， 造成基坑壁倒塌或围岩失稳 ，需及时采取降水 、排水措 施。
３ 主要地质环境问题分析
３ ．１ 隧道 、基坑突涌 福州地区水位埋深浅（１ ～ ４ｍ ） ，地铁隧道一般埋深
于地表以下 １５ ～ ２１ｍ 的深度范围 ，越江段埋深为 ２０ ～ ２６ｍ ，隧道结构体处于地下水位以下 。 区内富水含水层
２０１３ 年 １１ 月 绿 色 科 技 第 １１ 期
（３ ）第四系中下部土体一般为晚更新世龙海组冲洪 积（Ｑｐ３ ｌａｐｌ ） 、冲积（Ｑｐ３ ｌａｌ ）地层 （极个别处发育全新统东 山组冲积 、冲海积粘性土及砂土 ，厚度 １ ～ ３ｍ ） ，岩性主 要以含 泥 中 细 砂 、砂 砾 卵 石 为 主 ，局 部 发 育 冲 海 积 （Ｑｐ３ ｌａｌ － ｍ ）粉质粘土或淤泥质土 。 该层砂土一般埋深于 ２５ｍ 之下 ，厚度变化于 １５ ～ ２５ｍ 之间 ，承载力为 １８０ ～ ２５０ｋＰａ ；砾卵石层顶面埋深一般在 ２７ ～ ３５ｍ 之间 ，厚度
３ ．２ 地下热水 福州地热田区北起思儿亭 、南到象园 、西自五四路 、
五一路 、东至六一路 ，长约 ５ｋｍ ，宽约 ２ｋｍ ，呈北北西向 条带展布 。 福州多条地铁规划路线经过地热田区 。 福 州地热田主要发育两种性质不同的热储层 ：一为花岗岩 类岩石构造裂隙脉状承压热水 ，二为第四系孔隙层状承 压热水 。 基岩裂隙脉状承压热水主要富水带沿断裂构 造带分布 ，储存深度一般在 ７０ｍ 以下 ，上部覆盖有 ４０ ～ ６５ｍ 厚度的第四系地层 ，孔口最高水温 ９７畅 ５ ℃ ，孔底最 高水温 １０８ ℃ ，深部热储温度可达 １３０ ～ １５５ ℃ ；第四系 孔隙层状热水含水层由泥质砂砾卵石组成 ，热储层厚度 为 １０ ～ ２５ｍ ，埋深一般在 １５ｍ 以下 ，该层地热水温度一 般可达 ４５ ～ ６５ ℃ ［４］ 。
区内地貌类型主要包括山地地貌 （构造侵蚀中低 山 、低山） 、丘陵地貌（侵蚀高丘 、侵蚀低丘 、剥蚀残丘 ） 、 堆积平原地貌（冲积平原 、冲洪积平原 、冲海积平原 、风 积平原）以及河谷地貌 。 福州地铁 ７ 条路线主要穿越冲 积 、冲海积平原 ，局部穿越低丘 、残丘地貌 。 ２ ．２ 地层发育与岩土体特征
残积层
Ｑｐｅｌ
侏罗系 上统
南园组 Ｊ３ ｎ
主要岩性特征 黄色 、棕色或杂色素填土 、杂填土等 ，
常含瓦砾 、砖块等杂物 灰黄色松散细砂 主要为粘土 、含泥中细砂 泥质砂砾卵石 淤泥 、粉（砂）质粘土 、粘土 、含泥砂砾
石 黄色 、灰绿色粘性土 泥质细砂 、含泥砂砾 泥质砂砾卵石 灰色细砂等 灰色 、灰绿色粘性土 、淤泥 、淤泥质土
福州地区软土发育广泛 ，共发育三层［１］ 。 第一层软 土为全新世长乐组上部的淤泥 ，为河口海湾相沉积 ，厚 ２畅２ ～ ２１畅２ｍ ，顶板埋深 １畅５ ～ ２２ｍ ，呈深灰色 ，饱和 ，流 塑 ，高压缩性 ，天然含水量 ５０％ ～ ６０％ 左右 ，剪切波速 为 １００ ～ ２００ｍ ／ｓ ，承载力约 ４５ ～ ５０ｋＰａ ；第二层软土为 全新世长乐组中下部的淤泥或淤泥夹砂 ，层厚 ４畅 ５ ～ １４ｍ ，顶面埋深 １５ ～ ３５ｍ ，呈深灰色 ，饱和 ，流塑或软塑 ， 中 － 高压缩性 ，天然含水量约 ４２％ ～ ４７％ ，剪切波速为 １６０ ～ ２２０ｍ ／ｓ ，承载力约 ４５ ～ ６５ｋＰａ ；第三层软土为晚更
为基岩风化带 。 区内残积土发育厚度一般为 １ ～ ８ｍ ，局 部缺失 ，岩 性 以 含 砂 粘 性 土 为 主 ，承 载 力 为 ２００ ～ ３３０ｋＰａ 。 基岩风化带包括全风化 、强风化 、中风化和微 风化基岩 ，其中全 － 强风化基岩顶面埋深一般在 ５５ ～ ６５ｍ 之间 ，岩性以灰白色 、灰黄色 、青灰色粉质粘土或砂 质粘土 ，局部含角砾 ，承载力为 ２００ ～ ５００ｋＰａ ；中风化基 岩顶面埋深一般变化于 ６０ ～ ７０ｍ ，岩心呈碎裂状或短柱 状 ，工程地质性能较好 ，承载力为 ７００ ～ １２００ｋＰａ ；微风 化基岩顶面埋深一般大于 ７０ｍ ，岩性较完整 ，裂隙不发 育 ，承载力一般在 １５００ｋＰａ 以上 。 ２ ．３ 软土的基本特征
（２ ）第四系上部土体主要发育厚度为 ２０ ～ ３０ｍ 的 全新世长乐组冲积 （Ｑｈ２ － ３ ｃａｌ ） 、冲 海 积 （Ｑｈ２ － ３ ｃａｌ － ｍ ）砂 土 、淤泥类软土 ，或砂与淤泥的混合土体（局部夹薄层粉 质粘土） ，埋深 ５ ～ ２５ｍ ，其中砂土承载力 １２０ ～ １６０ｋＰａ ， 淤泥类软土承载力 ４５ ～ ６５ｋＰａ 。
另外 ，福州地铁 １ 、３ 号线在穿越闽江河道砂性土层 到达闽江南岸时即遇上花岗岩岩体 （图 ２） ，该处岩体裂 隙发育 ，在两种地层交界处易同砂层中的地下水发生水 利联系 ，从而发生透水 、突水事故 。 由于地下水的存在 ， 在两种地层交界处改变施工方法 、更换施工器械也存在 较大困难 。
图 ２ 越江地铁隧道剖面示意
等 黄褐色 、砖红色含砂 、砾粘性土 、粉质
粘土等 灰色 － 浅灰色流纹质晶屑凝灰熔岩
（局部含角砾 ）夹晶屑熔结凝灰岩 、晶
屑玻屑凝灰岩
（１）人工填土 在区内地表广泛分布 ，厚度 一般为 ０畅５ ～ ３ｍ ，局部较厚可达 ６ ～ ７ｍ ，工程地质性能较差 ，承 载力约 ６０ ～ ８０ｋＰａ ；地表表层粘性土（俗称“硬壳层”）厚 度一般为 ２ ～ ５ｍ ，承载力约 １３０ ～ １６０ｋＰａ 。
区内岩土体总体上呈现以下发育规律 ：地表表层主
要以人工填土 、粘性土 （硬壳层 ）或河道冲积砂土为主
（长乐东部沿海局部地区地表表层发育风积砂土） ，第四
系上部土体以砂土 、淤泥及其混合物为主 ，中下部主要
发育砂砾卵石及薄层粉质粘土 ，底部为残积土和基岩风
化物 。 各层岩土体的基本特征如下 。
表 １ 福州地铁规划区综合地层
２０１３ 年 １１ 月 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｇｒｅｅｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 第 １１ 期
福州地铁规划建设中的水文地质环境问题分析
郑志强
（福建省地质调查研究院 ，福建 福州 ３５００１３）
新世龙海组上部的淤泥质土层 ，层厚 ２ ～ ２０ｍ ，顶面埋深 ２５ ～ ３７ｍｍ ，呈深灰色 ，饱和 ，软塑 ，中 － 高压缩性 ，天然 含水量约 ３８％ ～ ４３％ ，剪切波速一般在 ２００ ～ ２５０ｍ ／ｓ 范围 ，承载力约 ５０ ～ ７０ｋＰａ 。 ２畅 ４ 地下水特征
福州地铁规划场区主要位于平原区 ，场区内地下水 类型主要以第四系松散层孔隙潜水和承压水为主 ，少量 涉及风化残积孔隙裂隙水和基岩裂隙水（图 １［２］ ） 。 ２畅 ４畅 １ 第四系松散层孔隙水
震陷 、残积土及花岗岩风化孤石 、地层软硬突变等对地铁施工的影响 ，并提出了相关建议 。
关键词 ：地质环境问题 ；地铁隧道 ；福州
中图分类号 ：Ｘ７０３ 文献标识码 ：Ａ
文章编号 ：１６７４‐９９４４（２０１３）１０‐０１５３‐０５
１ 引言
福州地铁目前规划了 ７ 条路线 ，贯穿整个福州盆 地 ，个别线路（如 ６ 、７ 号线 ）延伸至长乐滨海一带 ，线路 总长度为 １７９ ．７９ｋｍ 。 其中地铁 １ 号线已完成了勘察 、 施工工作 ，地铁 ２ 号线正在进行勘察工作 ，其他 ３ ～ ７ 号 线目前处于规划阶段 。 福州地铁规划区内低丘 、残丘广 泛分布 ，内河众多 ，闽江和乌龙江穿城而过 。 多条地铁 规划路线需跨越丘体或江河 ，地貌类型复杂 ，地层变化 快 ，加之地铁隧道工程的特殊性 ，福州地铁规划建设过 程中的地质环境问题不可避免 ，对其进行分析研究尤为 必要 。
按照埋藏条件的不同 ，区内第四系松散层孔隙水分 为潜水和承压水 。 潜水含水层一般为在闽江 、乌龙江沿 岸一带的沙洲或长乐滨海的浅部砂层 ，与地表水力联系 大 ，水位较浅 ，一般为 ０畅５ ～ １畅 ２ｍ 之间 ，含水量丰富 ，单 孔涌水量可达 １８８５畅 １９ｍ３ ／ｄ ，渗透系数为 ２５畅 ０１ｍ ／ｄ ；承 压水分为上下两层 ，上层承压水赋存于第四系上部发育 的全新世长乐组河流相冲积砂层 ，最大单孔涌水量可达 １７７８ｍ３ ／ｄ ，渗透系数为 ９畅 ４８ ～ １９畅 ０９ｍ ／ｄ ；下层承压水 赋存于第四系中下部发育的晚更新世龙海组泥质砂砾 卵石和 泥 质 中 细 砂 中 ，水 量 丰 富 ，最 大 单 孔 涌 水 量 １４２７ｍ３ ／ｄ ，水位埋深 ２畅 ０７ ～ ４畅 ８７ｍ ，渗透系 数 ２畅 ４４ ～ ５畅 ６８ｍ ／ｓ［３］ 。
收稿日期 ：２０１３‐１０‐２２ 作者简介 ：郑志强（１９６９ — ） ，男 ，福建甫田人 ，硕士 ，高级工程师 ，主要从事水工环地质调查与评价工作 。
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郑志强 ：福州地铁规划建设中的水文地质环境问题分析 环境与安全
变化于 ２畅 ５ ～ １７ｍ ，承载力为 ４００ ～ ５００ｋＰａ 。 （４）第四系底部局部发育残积粘性土 （Ｑｐｅｌ ） ，其下