雄安新区岩土标准地层序列划分

　　雄安新区岩土标准地层序列划分

　　当前，雄安新区已进入承接北京非首都功能疏解和建设同步推进的重要阶段，伴随着雄安新区大规模开发建设，产生了大量支撑新区规划的区域地质勘查和工程建设的工程勘察基础地质数据（程光华等，2018；林良俊等，2020）。但一方面由于雄安新区的地层以河流和湖泊沉积为主，沉积环境不同且各区域地质条件有别，相比海相沉积地层为主的地区，相应的序列划分更复杂（郝爱民等，2018；韩博等，2020；林良俊等，2021；马震等，2021；2022）。另一方面由于雄安新区尚未统一地层序列划分标准，且各相关单位对雄安新区地质条件的认识存在差异，造成区域勘查、工程勘察项目的岩土序列划分标准不一致，制约了工程勘察数据入库、互相调用和综合利用分析，不利于高效支撑雄安新区规划建设工作。

　　天津市（周玉明等，2016）、济南市(仝霄金等，2016)、青岛市（邵万强等，2006）等均基于当地的基础地质数据，建立了当地的标准地层划分规则。其中，天津市以年代成因层为基本框架，综合考虑了土层埋深、厚度及物理力学性质，将天津市市区0～200m的地基土层划分为16个成因标准层及48个岩性标准层；济南市按照“年代-成因-岩性”轴线，基于以往积累的勘查大数据，将济南市市区地层自上而下划分了17个层组和40个主层；青岛市综合运用沉积学、岩石学和地层学理论，进行了地层单元划分，共划分14个层级的地层层组。这些地层划分研究都是基于当地的工程地质条件和大量工程实践积累而开展的，具有很强的地方局限性，同时国家相关勘察技术标准并未对地层划分标准做统一要求。

　　前期，中国地质调查局大力服务雄安新区完成了支撑雄安新区1770km2总体规划的区域地质调查工作（林良俊等，2017），布设了覆盖雄安新区全域的钻孔，一般建设片区钻孔间距3～4km，重点建设片区钻孔间距0.5～1km．积累了大量孔深在100m左右的钻孔地层、土工试验及相关原位测试数据，为开展雄安新区岩土标准地层序列划分奠定了坚实的数据基础。

　　为建立雄安新区建设工程影响深度范围内（100m以浅）地层划分标准及序列编码规则，推动建设工程地质数据的规范化、标准化，实现工程勘察数据入库和共享应用，结合前期积累的大量工程地质数据，笔者开展了雄安新区岩土标准地层序列划分研究。以地质年代、地质成因、沉积序列、地层岩性、物理力学性质等作为主要依据，对雄安新区100m深度范围的地层进行了统一划分、标准化序列编码等，形成了雄安新区100m以浅岩土标准化分层体系。

　　1.雄安新区地质概况

　　1.1地层岩性

　　雄安新区受喜马拉雅运动影响，形成明显的下陷盆地，其基底呈隆起与坳陷相间的构造格局，控制着新生界沉积物的分布与发育(于长春等，2017)。雄安新区附近地层系统自上而下分别为第四系（歧口组、高湾组、杨家寺组、欧庄组、杨柳青组、固安组）、新近系（明化镇组）、古近系、蓟县系（何登发等，2018；高鹏举等，2021；王凯等，2021；李红梅等，2022；汪新伟等，2023）。第四系主要由粘性土、粉土及砂土组成，层厚348~437m（刘立军等，2010；马岩等，2022；苏永军等，2023）。新近系主要由砂质粘土、砂组成，层厚315~627m。古近系主要由砂岩、泥岩、页岩等组成。蓟县系主要由厚层白云岩、砂岩组成（商世杰等，2019）。

　　1.2地形地貌单元分区

　　雄安新区位于太行山东麓冲洪积平原前缘地带，属堆积平原地貌。根据已有资料分析，以地貌特征为基础，并考虑岩土体物质来源、工程地质层组特征、地下水埋藏条件等因素，可简单划分为冲洪积平原区（I区）和冲湖积平原区（Ⅱ区）（马震等，2021），具体分区情况详见图3。

　　冲洪积平原区（I区）：分布于雄安新区北部，主要包括容城县大部分、安新县北部边缘地带和雄县北半部分。上部为近代河流冲积层或扇前洼地堆积物，下伏冲洪积层。地势相对平缓，地面高程7～23m，地面坡降1‰～2‰，北部及西部坡降较大，而南部及东部坡降较小，地层岩性以粘性土、粉土、砂土为主，10m以下没有明显的软土层。

　　冲湖积平原区（Ⅱ区）：分布于雄安新区中部和南部，主要包括安新县大部分、容城县南部边缘地带和雄县南半部分。由湖沼沉积形成，地势较低，地面高程多在5～10m，在白洋淀等局部地区地面高程低于5m，地面坡降0.2‰～0.7‰。地层岩性以粘性土、粉土、砂土为主，白洋淀附近浅层分布有软土层，其他地段10m以下深度范围内没有明显的软土层。

　　2.标准地层划分依据及编码规则

　　2.1划分依据

　　雄安新区100m深度范围内的土层按地质年代划分为全新统(Qh)、下更新统(Qp3)、中更新统(Qp2)及上更新统(Qp1)（马震等，2019）。按地质成因分为冲洪积土及冲湖积土。标准地层划分依据如下。

　　(1)在地层年代及地质成因研究的基础上划分标准地层，一般情况下分层不宜随意跨越和混淆地质年代和地质成因。

　　(2)各成因层、主层应遵循自上而下的顺序关系。

　　(3)各主层内的亚层按颗粒粗细进行分层，同一亚层内，分布有物理力学性质差异较大的土层时，可根据物理力学及相关测试指标（如孔隙比、压缩模量、抗剪强度、标准贯入击数等）进一步划分次亚层。

　　(4)宜选择标志层所在的层组作为主层的主要岩性。

　　(5)土层的分类与命名按《岩土工程勘察规范》GB50021-2001（2009年版）执行。

　　2.2编码规则

　　(1)按沉积顺序划分出各主层并编码，划分为①②……共18个主层。其中：①层为人工填土层；②～③层为新近沉积土层；④层及以上为一般沉积土层。

　　(2)考虑砂土层的成因及其工程影响，为避免划分过多的亚层，对砂土分层按岩性进行了合并，即粉砂、细砂合并为粉细砂，细砂、中砂合并为细中砂，中砂、粗砂合并为中粗砂。

　　(3)各主层内的亚层按土层颗粒由细到粗进行编码，即：1一粘土、2一粉质粘土、3-粉土、4-粉细砂、5-细中砂、6-中粗砂、7-砾砂、8-圆砾、9-卵石。

　　(4)当出现含特殊成分的土层时，在主层编码或亚层编码后冠以字母表示。

　　①人工填土按成分划分为杂填土、素填土两类。杂填土不分岩性亚层，在岩性主层编码后冠以字母“a”表示，即①a为杂填土；素填土应按主要岩性划分亚层，并在岩性亚层后冠以字母“b”表示，如①1b粘土素填土，①2b为粉质粘土素填土，①3b为粉土素填土。②淤泥不分岩性亚层，在主层编码后冠以字母“c”表示；如③c为淤泥；淤泥质土应按岩性划分亚层，并在岩性亚层编码后冠以字母“d”表示，如③1d为淤泥质粘土。③泥炭不分岩性亚层，在主层编码后冠以字母“e”表示，如③e为泥炭；泥炭质土应按岩性划分亚层，并在岩性亚层编码后冠以字母“f’表示，如③1f为泥炭质粘土；有机质土应按岩性划分亚层，并在岩性亚层编码后冠以字母“g”表示，如③1g为有机质粘土。

　　(5)标准层编码采用“主层编码＋岩性亚层编码+特殊成分编码十工程性质次亚层编码”的形式。

　　3.标准地层序列划分

　　雄安新区100m深度范围内地层自上而下可划分为18个主层，其中第③层在I区缺失，Ⅱ区局部缺失，其他主层普遍分布，标准地层的地质年代、成因、岩性定名、编码、一般层底埋深、层底标高及厚度，表中给出了各个主层中的主要岩性。

　　4.重要标志层

　　雄安新区新近冲洪积层及冲湖积层、5个钙质结核层是具有典型特征的标志层，可作为地层划分的重要依据。

　　4.1新近冲洪积②大层

　　整体全域分布，白洋淀淀区及周边地区缺失。主要以粉质粘土②2层及粉土②3层为主。粉质粘土②2层一般厚度0．7～3.5m，单层最大层厚7.6m，褐黄色、灰黄色为主，土质不均匀，稍有光泽，干强度、韧性中等。上段为氧化环境，下段为弱还原环境。粉土②3层，一般厚度0．9~4.7m，单层最大层厚6.0m，褐黄色、灰黄色，稍密一中密，土质不均匀，摇振反应中等，无光泽反应，干强度、韧性低，局部夹粉质粘土薄层。粘土②1层局部零星分布。软塑一可塑，土质不均匀，有光泽，干强度、韧性高。第②大层的层底标高及层厚等值线见图7。

　　4.2新近冲湖积③大层

　　新近冲湖积③大层在冲洪积平原区（I区）整体缺失，仅在冲湖积平原区（Ⅱ区）分布。主要以粉质粘土③2层为主。一般厚度0．8~4m，单层最大层厚7.4m，灰黑色、黑色为主，整体为还原环境。土质不均匀，稍有光泽，干强度、韧性中等，孔隙较发育。在白洋淀淀区及周边分布淤泥质粘土③1d层。

　　4.3典型钙质结核大层

　　雄安新区地层发育的5个典型钙质结核层可作为地层划分的重要标志层。

　　(1)第一个钙核标志层：以粉质粘土⑤2层为主岩性的第⑤大层，全域分布，局部缺失，层内钙质结核层可作为地层划分标志层。一般厚2.6～9.1m，单层最大层厚13.8m，以褐黄色、灰色为主。该层上段为氧化环境，发育钙质结核，钙核细小，粒径0.2~2.0cm，下段为弱氧化环境，发育钙核、锈染。

　　(2)第二个钙核标志层：以粉质粘土⑦2层为主的第⑦大层，在新区分布基本连续。一般厚度为1.8～8.2m，单层最大层厚13.2m，黄褐色、灰色为主，土质不均匀，刀切面光滑，稍有光泽，干强度、韧性中等。上段为弱氧化环境，存在轻度锈染；中段为弱还原环境；下段为弱氧化环境，发育钙核、锈染。

　　(3)第三个钙核标志层：以粉质粘土⑨2层为主的第⑨大层，在新区分布连续。一般厚度2.9～11.1m，单层最大层厚16.8m，灰黄色、淡黄色为主，土质不均匀，刀切面光滑，稍有光泽，干强度、韧性中等。上段为弱还原环境，存在轻度钙核和锈染；中段为氧化环境，发育锈染；下段为弱还原环境，发育钙核和锈染。

　　(4)第四个钙核标志层：以粉质粘土⑾2层为主的第⑾大层，在新区分布连续。一般厚度为1.2～7.9m，单层最大层厚12.7m，黄褐、灰褐、灰色为主，土质不均匀，夹粉土薄层，刀切面光滑，稍有光泽，干强度、韧性中等。上段为氧化环境，发育锈染潜育化；中段为弱还原环境，发育有钙核；下段为强氧化环境。

　　(5)第五个钙核标志层：以粉质粘土⑾2层为主的第⑾大层，在新区分布连续。一般厚度为2.6～10.3m，单层最大层厚12.6m，黄褐色、灰色为主，刀切面光滑，稍有光泽，干强度、韧性中等。上段为弱氧化环境，存在轻度钙核；下段为氧化环境，该层普遍缺失。

　　5.对工程建设有影响的土层

　　5.1不良土层

　　雄安新区内对工程建设有影响的不良土层包括人工堆积土、新近沉积土、软土、液化土等。

　　(1)人工堆积土遍布全区，以粉质粘土素填土和粉土素填土为主，厚度差异较大，一般厚1～3m，局部城镇、村庄周边，已回填的坑塘部位厚度大于5m，最大超过10m。一般土质不均，强度低、压缩性高、工程性质较差。

　　(2)新近沉积土在地形地貌单元I区和Ⅱ区内均有分布，为冲洪积形成的第②主层及冲湖积形成的第③主层。新近沉积土层堆积时间短，压缩性较高，一般工程性质较差。

　　(3)软土岩性以冲湖积的淤泥质土为主，分布于地形地貌单元Ⅱ区内的张岗乡一雄县县城以东、鄚州镇、刘李庄镇、安州镇西部及安新县县城西部地带，面积193km2，占雄安新区总面积的10.9%左右。

　　(4)粉细砂、粉土液化判别除与自身地质年代、

　　密实性、粘粒含量相关外，还与判别水位的选取密切相关。当液化判别水位按历史高水位（接近自然地面）、地震烈度按8度考虑时，新近沉积的粉土及粉细砂为可液化土层，一般为轻微液化，局部为中等液化。

　　5.2良好地基持力层

　　(1)对于不设地下室的浅埋建筑基础和浅埋地下管线，直接地基持力层一般为新近冲洪积土第②主层或冲湖积土第③主层。设地下室的深埋建筑基础和深埋地下管线、综合管廊，直接地基持力层一般为第④⑤大层，天然地基方案一般可满足荷载较小建筑的需要，可液化土层、淤泥质土层不宜作为天然地基持力层。

　　(2)第⑥⑧⑩主层以粉细砂为主，粉细砂层分布基本连续，密实，压缩性低，力学性质好，其中粉细砂⑥4层及粉细砂⑧4层一般为良好的复合地基桩端持力层，粉细砂⑧4层及粉细砂⑩4层一般为良好的桩基础桩端持力层。

　　6.结论

　　(1)以地质年代、地质成因、沉积序列、地层岩性、物理力学性质等为主要依据，对雄安新区100m深度范围的地层进行了①～⑩层组标准地层的划分，通过对大量地质勘察资料的分析，给出了各标准层的层底埋深、厚层、土层特征和分布状况，定性评价了雄安新区对工程建设有影响的不良土层及良好的地基持力层。

　　(2)雄安新区标准地层的建立可为相关地勘单位在雄安新区开展工程地质工作提供地层划分的依据，促使不同单位在雄安新区规范化、标准化地开展工程地质工作，也便于实现勘察数据的统一汇交，将分散的勘察数据汇总到雄安新区的三维勘察大数据库，满足城市规划建设管理部门、城市运维管理部门、勘察单位等对勘察数据共享应用服务的需求，从而满足对工程地质数据的有效管理与精准服务。

　　(3)与海相沉积地层为主的地区相比，雄安新区的地层序列划分更复杂，鉴于目前积累的地质勘察资料有限，各标准层的划分精度仍有待提高，未来随着雄安新区勘察资料的持续积累，研究仍需进一步完善。

　　摘自《地质通报》2023年第9期