深圳第四纪层序在工程勘察中的应用

深圳第四纪层序在工程勘察中的应用_深圳地质工程三十

深圳第四纪层序在工程勘察中的应用

张平新

（深圳市市政设计研究院有限公司）

摘　要:深圳市各勘察单位对第四纪地层划分不尽一致，同一单位不同项目对第四纪地层划分也各自不同，致使勘察资料难以共享。通过层序朔源、工程实例分析，指出问题根源在于现行《地基基础勘察设计规范》（SJG 01—2010）所采用的B地层层序存在问题，得出基于时代的A地层层序更加科学合理的结论。应用A层序有利于工程勘察中的地层划分和岩土层工程特性的认识，进一步可达到层号归一、工程勘察资料共享等目的。

关键词:工程勘察；层号归一；层序；时代；成因

Application of the Quaternary Stratigraphic Sequence in Shenzhen Area in Geotechnical Investigation

Zhang Pingxin

（Shenzhen Municipal Design ＆Research Institute Co.Ltd.）

Abstract:Shenzhen each investigation unit to the quaternary stratigraphic classification，different project in one unit is different on the quaternary stratigraphic division，the data are difficult to share.Sequence number is relatively chaos by analyzing sequence:source project example，points out that the problem is rooted in the current Code for investigation and design of foundation（SJG 01—2010）adopted by the stratigraphic sequence of problems，concluded that based on A sequence of the era of more scientific and rational conclusion application of A sequence stratigraphic division in the investigation field，can achieve level number to A engineering investigation information sharing，etc.

Key words:geotechnical investigation；universal stratigraphic classification；stratigraphic sequence；stratigraphic age；genetic type

1　问题的提出

以工程实用性为地层划分原则的地层编号见于深圳市各工程勘察项目，现行规范中的“统一层号”未能为各勘察单位认可，地层归一性问题难以解决。

现行《深圳市地基基础勘察设计规范》（SJG 01—2010）列出了两个第四纪地层层序，一是附图《深圳地区第四纪图》列出的地层划分（以下简称A层序）。

灯笼沙组:砂质淤泥或淤砂质黏土。

万顷沙组:河流相中粗砂层或风化黏土。

横栏组:深灰色淤泥，。

杏坛组:灰色砂砾、浅风化黏土（黄镇国划分为三角组的上部），。

三角组:河流相砂砾层和花斑状黏土，。

西南组:深灰色黏土，。

石排组:河流相砂砾层，。

二是附录中列出的《深圳地区地层层序表》（表1）（以下简称B层序）。

沙井组:海积或海陆交互沉积的淤泥、淤泥质砂，Q₄。

赤湾组:海积或海冲积的淤泥质土或淤泥质砂，Q₄。

松岗组:冲洪积的隐斑状黏性土和砂砾层，Q₄。

坪山组:冲洪积的河流相砂砾层和花斑状黏土，湖沼沉积的灰色黏土，Q₃。

一本规范存在两个层序，似乎是说A层序为地矿部门采用的时代地层划分，B层序为工程地质勘察行业采用的时代加成因划分。问题1:A层序与B层序的时代单位不一致；问题2:我们知道坪山组对应石排组和西南组，松岗组对应三角组和杏坛组^［1］。但松岗组时代划为Q₄、三角组时代划为Q₃不对应。

B层序沿用至今给工程应用带来困惑及地层划分的不一致，导致各工程项目地层划分混乱。本文结合工程实例指出现行规范^［2］引用B层序的错误及B层序的不足，并给出了基于A层序的地层特征表。

2　地层划分讨论

2.1　A层序溯源

珠三角第四系地层划分多源自黄镇国等著的《珠江三角洲形成发育演变》（1982）一书，该书通过沉积相（岩性、粒度参数、微量元素含量、重矿物含量、生物标志）、¹⁴C年代、气候期（孢粉、生物标志）3项标志，和三角洲顶积、前积、底积的方法为珠三角第四系时代地层划分奠定了基础，即海进海退三旋回说。

灯笼沙组:¹⁴C年代（1 260±900）a～（2 350±100）a，属，为海侵期的砂质淤泥及砂质黏土。

万顷沙组:¹⁴C年代（2 510±90）a～（4 940±250）a，属，为局部海退期的河流相中粗砂层或浅风化黏土。

横栏组:¹⁴C年代（5 020±150）a～（8 050±200）a，属，为海侵期深灰色淤泥。

三角组:¹⁴C年代（11 620±380）～（21 000±1 500）a，属，为海退期河流相砂砾层或花斑状黏土。

西南组:¹⁴C年代（23 170±980）a～（30 440±2 300）a，属，为海侵期的深灰色黏土。

石排组:¹⁴C年代（33 000±3 000）a～（37 000±1 480）a，属，为海退期河流相砂砾层。

表1　深圳市第四系地层特征综合表

续表

李平日后期增加了杏坛组:在三角组花斑状黏土上部，有一层浅黄色软塑至可塑状黏土、砂或夹淤泥，《珠江三角洲形成发育演变》（1982）书中描述为海退时花斑状黏土层受河流冲刷再沉积的产物，一般认为第二层花斑状黏土或隐斑状黏土，其归属全新世还是晚更新世曾在当年讨论不定。

黄镇国、李平日的研究成果为《广东省岩石地层》1996年版所采用，《1:5万沙井幅地质图说明书》1998年版也选用该套地层划分方法。

康镇江等所著《深圳地质》（2009）一书对深圳第四系地层划分进行了深入探讨，结合最新14C成果资料对两套地层进行了对比，推荐了按照《广东省岩石地层》1996年版的年代地层划分的方法（即A层序），书中对深圳第四系地层划分依据的渊源亦有详细说明。

2.2　B层序溯源

B层序与现行《深圳市地基基础勘察设计规范》（SJG 01—2010）中的地层划分类似，往前可追溯到《深圳地区建筑地基基础设计试行规程》（SJG 1—88），二者皆基于《1:5万深圳市幅区域地质调查报告》对第四系地层的时代地层划分，加上了成因的概念。

《1:5万深圳市幅区域地质调查报告》（1985）对第四系时代地层划分主要采用黄镇国等在1983年写的《深圳地貌》，其松岗组无14C测年资料，岩石对比松岗组相当于杏坛组和三角组，坪山组则相当于石排组和西南组。报告文字中有:“全新统冲积层在横岗一带厚5～21m，局部沿断裂沟沉积厚度达36m。”^［1］，如此厚的松岗组值得怀疑，因为“横岗-罗湖断裂、莲塘断裂和观澜断裂的最新一次活动发生在中更新世，自晚更新世中期以后就没有新的近地表活动”^［3］，可以看出松岗组的划分存在问题。

《深圳市区域稳定性评价报告》（1991）一书采用了《深圳地貌》的分层，同时提出了单层结构、双层结构、多层结构的层型，并指出从山间谷地至河谷平原至三角洲，土层结构具有单层—双层—多层的变化规律。

《广东省岩石地层》（1996）和《1:5万沙井幅地质图说明书》（1998）弃用B层序。

张运标所著《深圳地区第四系主要地层特征探讨》（2011）一文对第四系地层进行了归纳总结，给出了两套划分方法:A层序为按14C年龄划分，基本按照《广东省岩石地层》1996年版的年代地层划分；B层序为按14C年龄和沉积成因划分，为改进后《1:5万深圳市幅区域地质调查报告》对第四系地层的划分。

2.3　几个地层划分实例

2.3.1　深圳地铁7号线的第四系地层划分

摘引自《深圳市地铁7号线工程可行性研究阶段岩土工程勘察报告，2010.8》:

（1）第四系全新统人工堆积层（）。

（2）第四系全新统海相沉积层）。

（3）第四系全新统冲洪积层）。

（4）第四系上更新统冲洪积层（）。

（5）第四系上更新统坡积层）。

（6）第四系残积层（Q^el）。

这类划分方法为大多数勘察单位所采用，源自《深圳地区建筑地基基础设计试行规程》（SJG 1—88）中的地层划分，即B层序。但问题是把淤泥质土（有机质黏土）未单独列出主层号，而是插在河流相地层中，更新统一个主层号难以涵盖两套河流相地层和一套海积相地层。图1即为深圳地铁7号线初勘岩芯照片及其剖面图，剖面图中可见按上述层序划分的层号颠倒现象。

图1　深圳地铁7号线初勘岩芯照片及其剖面图

2.3.2　深圳地铁11号线初勘第四系地层划分

摘引自《深圳市城市轨道交通11号线工程初步勘察阶段岩土工程勘察报告》（2010.4）:

（1）第四系人工填土层。

（2）第四系全新统海陆交互相沉积层（）。

（3）第四系全新统冲洪积层）。

（4）第四系上更新统冲洪积层（），亚层按河流相的沉积序列分为砾砂至黏土，夹淤泥质土。

（5）第四系上更新统冲洪积层（），亚层按河流相的沉积序列分为砾砂至黏土，夹淤泥质土。

（6）第四系上更新统坡积层（）。

（7）第四系残积层（Q^el）。

该方法比较细致，考虑了沉积旋回和相变问题，但问题也是把淤泥质土（有机质黏土）未单独列出主层号，而是插入了河流相地层。这样未考虑旋回的不完整性，亚层数量偏多。图2即为深圳地铁11号线详勘岩芯照片及其剖面图，MKZ3-SBT-15-2样不是软土，应为灰色黏土，如按上列层序则存在层号颠倒现象。

图2　深圳地铁11号线详勘岩芯照片及其剖面图

2.3.3　深港西部通道深圳湾公路大桥（换道立交陆域部分）施工图勘察和深圳湾15km滨海休闲带C区岩土工程勘察的地层划分

摘引自《深圳湾15km滨海休闲带C区岩土工程勘察报告》（2006）:

（1）人工堆积层（Qml）。

（2）第四系全新统海相沉积层（Qm₄）。

（3）第四系上更新统河流相冲洪积层（），③-1粉质黏土，③-2砾砂。

（4）第四系上更新统沼泽相沉积层（）。

（5）第四系上更新统河流相冲洪积层（），⑤-1粉质黏土，⑤-2砾砂。

（6）第四系残积层（Q^el）。

报告说明中将该划分方法基于B层序，但其考虑了地层分不开的问题并已改进，对第四系上更新统河流相冲洪积层两分，沼泽相单列主层号，对应并吻合了A层序划分，层序问题基本解决。图3即为深圳湾15km滨海休闲带C区详勘CZK98、CZK97岩芯照片及其剖面图。

图3　深圳湾15km滨海休闲带C区详勘CZK98、CZK97岩芯照片及其剖面图

3　层序在工程地质勘察中的应用

3.1　层序归一性

3.1.1　广州地铁“九分法”的启示

摘引自林本海《广东岩土地层特点与地层归一划分方法》一文，其以土的沉积环境和土层性质划分为下列9大层。

（1）填土及耕土层（）。

（2）淤泥层（），包括海陆交互相淤泥、淤泥质土（②-1），海陆交互相淤泥质砂层（②-2），海陆交互相粉质黏土、粉土和淤泥互层（②-3）。

（3）砂层（Q_3＋4），常分为3个亚层，洪积-冲积粉细砂层、冲积-洪积中粗砂层及含卵石粗砾砂层。

（4）冲洪积-坡积土层（Q^{al＋pl 3}）。

（5）残积土层（Q^el）。

（6）全风化基岩。

（7）强风化基岩。

（8）中风化基岩。

（9）微风化基岩。

上述划分法以岩土的工程特性为主、地层的地质年代和成因为辅，开创了层号归一的思路；基岩分类方案可取:按风化程度列出主层号，不同的岩性列为亚层。

该方法可能适宜于地铁项目，对其他行业则有局限性，如市政工程中一般全新统淤泥必须处理，而更新统淤泥质土则视上部结构和下卧土层情况具体验算而定，淤泥与淤泥质土工程性质差别较大宜分层表达。另外砂层归类③、黏性土归于④也不合适，虽然同一层号工程性质相近，但其上下关系须分出，否则地质剖面中层序混乱。

3.1.2　基于时代的地层层号归一性

目前搜索到的为青岛市、浙江省、福建省、石家庄市（侧重工程适用性原则），做到了基于时代的地层层号归一，深勘设协［2012］32号《深圳市岩土工程勘察报告数字化标准（征求意见稿）》仍在讨论中，意图对层号归一。基于时代的A层序层号归一是可行的并可推广至珠三角。

深圳位于珠江左岸，除珠江沿岸外，大部分地区处于抬升状态（多级地貌单元），以河流相为主，第四系地层厚度较小。在以往工程地质勘察中一般用简单的一套河流相地层插淤积相的方法（一旋回说）或全新统、更新统分开的两套地层的方法（二旋回说）表达之。一旋回说对应《深圳市区域稳定性评价报告》中的“单层结构”；二旋回说对应《深圳市区域稳定性评价报告》中的“双层结构”；但在局部地区特别是珠江沿岸和深圳湾等地则存在三旋回说的“多层结构”，以致有的勘察报告中出现层号上下颠倒、层线陡立等现象。其直接影响地基处理深度、基础选型等问题。

不言而喻，正确的层序对工程勘察质量起到重要的作用，我们工程勘察行业应用时代地层一是有一个理性的指导，二是便于层号归一、资料互享。目前由于地层划分方法不统一，给勘察人员带来困惑，导致一些勘察报告地层层号上下混乱，对岩土性质的统计也带来一定影响，给区域对比、层号归一、地理信息系统的建立带来很大难度。不仅仅在深圳，外推到整个珠三角，该问题都是存在的。目前工民建工程、市政工程、公路工程、港口航道工程等建设项目较多，各自为政，资料难以共享，系统的城市地质工作成果也难以展开，使工程勘察行业的整体质量大打折扣。

3.2　地层划分图谱分析

通过上述讨论，可以看出基于时代的A层序前人已基本确定，但在工程地质勘察中，由于时代地层加成因类型的B层序的沿用，使问题复杂起来。下面我们通过岩芯照片图谱逐一分析。

如图4所示，为滨海休闲带CZK98岩芯照片（东角头海中），有机质黏土之上有粗砂和黏性土。按B层序分层的话，一种情况是将粗砂划入松岗组，不存在压层问题，但Q₃/Q₄分层线错位（相对A层序）；另一种情况是将粗砂划入坪山组，将出现层号颠倒问题。而如果按照A层序分层，从上到下层号依次排列即可。

图4　滨海休闲带CZK98岩芯照片

如图5所示，为地铁1号线宝安体育馆站ZD-BT-1岩芯照片，花斑状黏土在上，有机质黏土在下。按B层序分层的话，将出现层号颠倒问题；而如果按照A层序分层，从上到下层号依次排列即可。

3.3　推荐的地层特征综合表

层序——一套相对完整统一的、成因上有联系的、其顶和底面以不整合面或者与这些不整合面可以对比的整合面为界的地层，按照这一定义，引入准层序、准层序组的概念，我们可把复杂的相（海相、海冲积相、海陆混合相、冲洪积相、湖湘、边缘相、中心相、三角洲相）抽出主要的可分为海相、陆相、海陆交互相，以海进海退为准层序组。并在此基础上，按岩性组合，进行了层级地层单位的划分，确定了唯一地层序号，这样上更新统每组一个主层号，全新统两组一个主层号，亚层可以选较厚的代表性地层确定亚层号，次亚层可由勘察人员结合具体工点情况补充。结合前人资料，给出基于A层序的附表“深圳市第四系地层特征综合表”。

图5　地铁1号线宝安体育馆站ZD-BT-1岩芯照片

4　结论

黄镇国先生给出了两套层序划分方案，给我们留下了争论空间。反观B层序也不无道理。在非滨海地带（涌积不能到达的沉积单元），地层相对简单，单层河流相或双层结构地层也常见，在这些地段采用B层序简捷、实用。前面对于B层序质疑的讨论，只是从岩性对比、前人结论来看问题，由于难以采到14C样品，松岗组到底是Q₃还是Q₄仍无法确定，这也是很多地质工作者执意坚持B层序并坚持作对比研究的原因。

目前我市工程勘察行业一直沿用《深圳市地基基础设计规范》（SJG 01—2010）和《1:5万深圳市幅区域地质调查报告》（1985）中的B层序。通过上述分析可以看出A层序更加科学、合理、全面，A层序应用于工程勘察利于地层划分和岩土层工程特性的认识，进一步可达到层号归一、工程勘察资料共享等目的。考虑到现行规范应更好地与应用基础地质研究成果相结合，建议对现行规范中的“深圳地区地层层序表”修订时以基于时代的A层序为是。

参考文献

［1］黄镇国，李平日.珠江三角洲形成发育演变［M］.北京:科学普及出版社，1982.

［2］区域地质调查报告（1:50 000深圳市幅）1985.

［3］地质矿产部《深圳市区域稳定性评价》编写组.深圳市区域稳定性评价［M］.北京:地质出版社，1991.

［4］南颐.广东省岩石地层［M］.武汉:中国地质大学出版社，2008.

［5］《深圳地质》编写组.深圳地质［M］.北京:地质出版社，2009.

［6］深圳市地基基础勘察设计规范（SJG 01—2010）.

［7］马浩明，陈庞龙，李运贵.深圳市断裂新活动与地震研究进展［J］.华南地震，2010（3）.

［8］张运标.深圳地区第四系主要地层特征探讨［J］.广州建筑，2011（5）.