鄭州市位于河南省東部，按其地貌單元特點，大致沿南陽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，巖土體組合關系及地下水條件可將鄭州市區(qū)大致分為三個工程地質(zhì)區(qū)，大致以西開發(fā)區(qū)瑞達路及南陽路、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)（詳見圖1），各區(qū)工程地質(zhì)特征詳見表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)，以上細下粗為其特征，可分為三段,見表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--密實的-粉細砂，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，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給，主要消耗于蒸發(fā)，其動態(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、上部潛水的越流補給，主要消耗于人工開采及向下游徑流排泄，其動態(tài)類型為入滲、越流—開采型。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，受東區(qū)大面積高強度的開發(fā)和疏干地下水得影響，到2013年地下水位埋深達11-15m。
Ⅱ區(qū)：由黃色稍密-中密粉土與稍密-中密粉細砂互層組成，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，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。
2 鄭州市區(qū)地下空間開發(fā)利用規(guī)劃及開發(fā)利用現(xiàn)狀
2.1 鄭州市區(qū)地下空間開發(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)地下空間開發(fā)利用規(guī)劃，明確開發(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)地下空間開發(fā)利用規(guī)劃明確東區(qū)地下開發(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)濟技術開發(fā)區(qū)地下空間開發(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)地下空間開發(fā)利用規(guī)劃。
2.2開發(fā)利用現(xiàn)狀
據(jù)有關資料，鄭州市區(qū)地下空間的開發(fā)利用較早，但真正大規(guī)模開發(fā)始于二十世紀九十年代及本世紀初，在2001年，開發(fā)面積約13.6萬m2，2003為73.8萬m2，到2007年達125.5萬m2。規(guī)劃十二五期間，鄭州市區(qū)地下空間開發(fā)利用面積要達到2000萬m2。就使用功能來說，剛開始主要用于人防工程（Ⅰ類使用功能）及普通地下室、過街遂道、沿街各類地下管線，到本世紀初及目前，除上述外，發(fā)展到地下交通線、商業(yè)服務設施（Ⅱ類使用功能）及停車場（Ⅴ類使用功能）及各類建筑工程下面的樁基工程使用。到目前尚沒有文化體育活動設施（Ⅲ類使用功能）和文教設施（Ⅳ類使用功能）的使用功能教育，大部分開發(fā)深度5—15m，最大開發(fā)深度為20-23m。與國內(nèi)一些發(fā)達城市比較，無論開發(fā)規(guī)模、開發(fā)深度、開發(fā)密度、應用廣度、地下連通程度及管理協(xié)調(diào)等方面，總的來說水平不高。
3 開發(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?shù)厮诘膸r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發(fā)地下空間的難度和成本，它與開發(fā)工程的規(guī)模、使用要求、基礎選型、支護、降水方案及施工設備和施工工藝選擇密切相關，大量實踐表明：正確認識當?shù)氐膸r土工程條件和地下水條件，采用先進的巖土工程設計理念和技術，是控制地下工程建筑安全和經(jīng)濟的關鍵，而主體建筑及地下工程安全和經(jīng)濟的前提是地基處理方案、基坑支護降水方案及抗撥樁的選型等工程手段的選型和計算。
目前，對地下空間的開發(fā)利用常采取如下工程手段：
（1）對城市大量的工業(yè)與民用建筑來說，以Ⅰ區(qū)所在的建筑工程場地為例，高層建筑較多，地下室為多為1—3層，基礎埋深為5--15m。因上部地質(zhì)條件較差，地下水位較高，就基礎選型來說，對小高層建筑多采用CFG樁，高壓旋噴樁、靜壓樁基礎，對高層建筑以往多采用鉆孔灌注樁基礎，近年來多采用靜壓樁基礎，少量采用CFG樁復合地基，且近年來，靜壓方樁與靜壓預應力管樁以其工期短、造價低、施工質(zhì)量保證程度高且對環(huán)境影響較小的優(yōu)勢，對超高層建筑來說，多采用后壓漿的鉆孔灌注樁基礎。對深挖的基坑因放坡空間較少，基坑一般較深，多采用土釘墻、多類型復合土釘墻（如深層攪拌樁復合土釘墻、豎向微型樁復合土釘墻、預應力錨桿（索）復合土釘墻等）、樁錨支護結(jié)構(gòu)、上部土釘下部樁錨的聯(lián)合支護結(jié)構(gòu)或樁撐支護結(jié)構(gòu)等。
（2）對東區(qū)建筑場地豐富的淺層地下水，在開基坑時，因無法挖土，必須采取降水措施.管井間距一般20—25m，管井深25m 左右，多采用敞開或半封閉的管井降水單井降水量約在10---15 m3 /h，按照每個建筑場地平均布置10眼井，東區(qū)若有30個工地同時開始降水，則每天降水量為7.2萬m3 /d，年均疏干量為2600萬m3 /a。
(3)抗撥樁的設計和計算:其中的關鍵是抗浮水位的確定。
（4）對地下交通線，在前埋段，采用盾構(gòu)結(jié)構(gòu)，集挖土、支護、防水于一體；在明挖段，因環(huán)境條件要求高，基坑多呈長條形，多采用樁撐支護結(jié)構(gòu)，自2008年開始，在鄭州地鐵1號線有大量應用。
（5）對沿街大量的市政管線，因一般埋深較�。ㄐ∮�3---5m），多采用放坡開挖或土釘墻支護，因降水幅度較小，降水多采用輕型井點降水。
4 施工造成的主要巖土工程問題或引發(fā)的城市環(huán)境地質(zhì)問題概述
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題
根據(jù)有關資料，十年來鄭州東區(qū)大面積、高強度、長時間降水，由于補給量遠小于排泄量（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量約為2.2億m3，約相當于10個龍湖的儲水量。造成大量的水資源浪費。
4.2鄭州東區(qū)大面積降水引發(fā)的地面沉降問題
根據(jù)有關資料，十年來鄭州東區(qū)大面積、高強度、長時間降水，已造成地面沉降達30cm左右，年均下降1—3 cm。造成大量已有的永久水準點實效，造成一些多層建筑底層高度變低或房屋開裂等，其長久的不利影響不能小視。
4.3支護沉降量過大及基坑涌沙導致道路開裂或管線破壞問題
由于東區(qū)場地工程地質(zhì)條件較差（軟土、水位高、粉土液化等）再加上建筑場地大多位于鬧市區(qū)，周邊環(huán)境條件復雜，基坑的支護、降水問題尤其重要，稍有不甚，常常導致周邊道路、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CFG施工中引發(fā)的地面道路開裂、下沉或建筑物開裂問題
如前所敘述，鄭州東區(qū)的大量高層建筑多采用CFG樁復合地基。但近十年來在鄭州東區(qū)軟土地基應用中存在一些突出問題，主要有：
1、樁頭下陷、串孔、縮徑和斷樁問題：
樁頭下陷串孔是指當某孔施工時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，將造成跑樁、斷樁、縮徑等施工質(zhì)量問題。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、管線拉裂問題
這實際上是第一個問題的延伸，但后果更嚴重。原因與第一種情況類似。由于CFG樁機的施工擾動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”，當?shù)鼗?ldquo;移動”較多時就造成臨近建筑物或臨近道路地基土不均勻沉降，當變形超過允許值時即造成臨近建筑物或臨近道路管線拉裂現(xiàn)象。
5 對策措施及建議
5.1針對鄭州東區(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題
1、采取回灌補源措施；2、以降水到達設計要求為目的，加強水位監(jiān)測，盡量減少大泵量抽少，3、適當收取降水水資源費，從經(jīng)濟上控制排水量；3 合理設計，將抽出的的地下水能夠就近排到附近水體中。
5.2 針對鄭州東區(qū)大面積降水引發(fā)的地面沉降問題
因降水引發(fā)的地面沉降問題，往往不能復原，只能從控制繼續(xù)沉降的幅度著手：
1、加強監(jiān)測，增加監(jiān)測點數(shù)、密度，規(guī)范監(jiān)測頻率；2、對嚴重沉降區(qū)應采取措施，嚴格控制排水強度。
5.3對支護沉降量過大及基坑涌沙導致道路開裂或管線破壞問題
1、加強思路設計或概念設計，選擇合適的支護、降水方案，支護降水工程就成功了一半；2、施工管理，加強對各工序確保施工質(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。以此控制道路開裂或管線破壞問題。
5.4針對CFG施工中引發(fā)的地面道路開裂、下沉或建筑物開裂問題
1、認真閱讀地質(zhì)勘察報告,以準確了解上部軟土的工程地質(zhì)特點；2、改進施工工藝：一般應采取跳打方法，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、施工前即應對臨近建筑物或臨近道路、管線進行變形監(jiān)測工作；5、發(fā)現(xiàn)變形異常應立即停止施工，查明原因，對臨近建筑物等采取工程支護措施或進行注漿加固；6、或者在CFG樁施工前即對臨近建筑物或臨近道路、管線所在的地基進行予注漿加固，防患于未然�！�
5.5建議
1、加強對鄭州市區(qū)地下空間開發(fā)利用中的巖土工程問題的研究和預測力度，實行專家決策和咨詢制度，將可能發(fā)生的有關問題在方案選型階段盡量減到最少。
2、施工過程控制：加強對隱蔽工程的質(zhì)量控制。
3、加強行業(yè)協(xié)會的綜合指導作用。對已發(fā)生的有關問題認真剖析，定期召開有關技術工作會議，提高從業(yè)人員的技術水平，汲取教訓。
4、協(xié)助政府盡快出臺有關管理辦法、地方規(guī)范、技術要求、實施細則等，以有效指導有關工程活動。
參考文獻：
1、王榮彥 鄭州市區(qū)工程地質(zhì)條件及問題探討 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策措施 巖土工程界
3、王榮彥 CFG樁在鄭州市區(qū)的應用及存在問題探討
4、王榮彥 鄭州東區(qū)基坑支護型式探討 探礦工程
5、王榮彥 某復合土釘墻支護體變形原因分析 土工基礎
6、何濱 張國憲 鄭州市地下空間開發(fā)利用淺析 山西建筑 2010 01
