廣州南站商務區地質環境問題及其主控因素分析

陳欣欣

(廣州市地質調查院,廣東 廣州510440)

1 研究區概況

廣州南站商務區位于廣州市番禺區西北部石壁街,地處廣佛都市圈的地理中心,規劃總用地面積約36.2km2。規劃范圍北至濱河路和東新高速公路交接處,南至沙灣象駿中心,西起陳村水道,東至新105 國道。研究區行政區隸屬番禺區,區內多條高鐵等軌道快線,東新高速公路南北穿越研究區,可快速接駁各大高速路網；另外,目前尚有及規劃多條地鐵線路經過,交通極為便利。

2 研究區地質環境問題

2.1 主要地質環境問題

2.1.1 研究區以沖積平原地貌為主,地面高程低于珠江潮最高洪水水位,特大洪水或大潮期間存在被水淹的風險。

2.1.2 研究區分布人工填土、淤泥、淤泥質土等軟弱土層,有可液化砂土分布。

人工填土主要分布于地表,多呈松散狀,部分稍壓實,密實度差異大,層厚差異較大,容易造成地面沉降地質災害。軟弱土層天然含水率高(均大于液限),孔隙比大,壓縮性高,強度低,滲透系數小,具流變性,對樁基有負摩阻力的不良作用,且在地震力作用下,存在震陷可能性；研究區內可液化砂土有飽和淤泥質粉細砂、淤泥質中砂、粉細砂、中粗砂分布。

2.1.3 軟弱夾層

研究區隱伏分布白堊系碎屑巖,風化不均,微風化層中夾中- 強風化層,形成軟弱夾層,這些軟弱夾層遇水軟化、失水易干裂,強度會大幅度降低；同時其穩固性較差,長時間暴露失水后將產生干裂現象。該類巖體在地鐵或其它地下工程開挖過程中若遇到突水流砂無法及時堵漏止水,再加上紅層軟弱巖結構受擾動,潛在形成巖體結構失穩,造成地表地面沉降變形,嚴重則可能導致地面塌陷[1]。

2.2 地質災害現狀

研究區低丘分布,人類工程活動形成了人工邊坡,以土質為主,少部分為強風化巖質,坡面巖石節理裂隙較發育。邊坡高度多在10～25m,少數坡高30～50m 以上,坡度50～75°。坡面多數裸露,少數長有植被。邊坡未多做坡面支護,穩定性不高,如遇長時間大暴雨等,可發生崩塌地質災害。

研究區內在冊地質災害1 處,位于沙灣鎮古壩東村大松崗,為崩塌地質災害點,該處為人工取土形成的邊坡,坡高15～25m,坡向南,坡度60～80°,邊坡巖性由早白堊世泥巖和粉砂巖構成,坡面裸露,邊坡巖石較破碎,節理裂隙發育,為不穩定邊坡。該邊坡2011 年曾發生過崩塌地質災害,未造成人員傷亡。距邊坡20m 范圍內建有廠房,其中最近處僅4m(圖1)。遇強降雨該邊坡可能發生崩塌地質災害。

圖1 沙灣古壩東村大松崗崩塌地質災害點

3 研究區地質環境問題主控因素

3.1 氣象水文

研究區屬南亞熱帶海洋性季風氣候,氣候溫暖潮濕,夏炎冬暖,降水豐沛。工作區日照充足,終年氣溫較高,年平均氣溫21.7～22.6℃。全年最冷月為1 月,最熱為7～8 月。雨量充沛,隨季節變化明顯,降雨與高溫季節同步,屬典型的雨同期。4～10月為雨季,其中4～6 月為前汛期,占年雨量的42%左右,以鋒面降水為主；7～10 月為后汛期,占年雨量的48%左右,以臺風雨為主。11 月分至翌年3 月為干季,降水相對稀少,降雨量僅占全年的10%,日降雨量＜50mm(圖2)。高溫強降雨天氣對工程建設具一定的不良影響[2]。

圖2 廣州市番禺區月氣溫降水統計(1981-2010 年)

番禺區屬珠江三角洲入海流域,屬中國南方豐水地區,河網縱橫,均為珠江水系。有珠江干支流約17 條,總長約250.37km,多自西北流向東南。干支流均屬平原河流,水流平緩,潮汐明顯,潮差平均為2.4m。

研究區內主要河流有陳村水道(北段為大石水道)、屏山河、幸福涌和龍灣涌等,以及多條小河涌及眾多水塘。區內有棋盤狀分布的魚塘及人工改造修筑的河涌,其水位及水量與鄰近的珠江潮汐直接相關。

3.2 地形地貌

研究區分布有三角洲平原和低丘臺地兩種地貌形態,以三角洲平原地貌為主,在北東部及南部有少數低丘臺地分布[3]。三角洲平原區域地形平坦,地勢開闊[4]。現有地面標高1.93～7.78m(85 國家高程),面積約22.7km2,占比約93.1%；低丘臺地區域面積約2.5km2,占比約6.9%,其低丘頂峰高度介于50～100m,山坡坡度25～36°,植被覆蓋率高,自然斜坡保留較好。研究區地面高程多為4.7～7.0m(珠江基面),地面高程低于珠江潮最高洪水水位,洪水或大潮期間易被水淹,區內工程建設應充分考慮珠江潮洪水的影響,采取適當的措施預防潮洪水對工程建設的不利影響。

3.3 工程地質

3.3.1 土體工程地質

松散土體分布于沖積平原區表層,包括特殊性土、砂土、粘性土、殘積土。

研究區的特殊土層主要包括人工填土、軟土。人工填土分布于地表層,主要由表層耕植土和素填土組成。軟土包括淤泥、淤泥質土、淤泥質砂,為第四系沖積層的組成部分。砂土包括第四系沖積層粉、細砂、中粗砂。

粘性土包括第四系沖積層粉質粘土、粘土。粉質黏土含少量砂粒,可塑狀,局部為軟塑狀或硬塑狀,平均厚度3.12m。黏土為可塑狀態,含少量粉粒和砂粒,黏性強,質純,局部含少量中細砂團塊,斷續分布,平均厚度2.47m。

殘積層(Qel)分為粉質粘土和砂質粘性土。粉質黏土呈可塑～硬塑狀,含少量粉細砂,為碎屑巖風化殘積而成,平均層厚2.75m。砂質黏性土呈硬塑狀態,遇水易崩解,為變質巖、侵入巖風化殘積而成,平均層厚3.34m。

3.3.2 巖體工程地質

根據巖土體地質時代、成因類型、巖性特征、結構和物理力學性質等,可將工作區內巖體劃分為4 類。紅層碎屑巖巖性組在地表殘丘零星出露,部分砂礫巖、石英砂巖巖質較堅硬,泥質粉砂巖巖質較軟,浸水易軟化,揭露后易風化碎裂。混合巖- 片麻巖巖性組在研究區內未出露,局部有隱伏分布。侵入巖巖性組分布于研究區北部及區外弱東部丘陵地帶[5]。特殊巖性組-含膏鹽紅層碎屑巖巖性組在地表無出露,隱伏分布于研究區中西部區域,巖石抗壓強度均較低,浸水易軟化,揭露后易風化碎裂。

3.4 人類工程活動

研究區人類工程活動強烈,工程主要有高鐵車站場、高速鐵路、高速公路、地下鐵路、城市主干道、次干道、已建成和正在興建的商務區、服務區建筑等。局部人類工程活動改變了原有的地形地貌和地面形態[6],部分地下工程建設也改變了淺部地下水的流場和徑流途徑[7]。

按照高鐵樞紐全程發展規律和相對集中、聯動發展要求,基于地區產業發展規劃,南站地區將著力構建總部經濟與商務服務、總部經濟與專業服務、生物醫藥與健康、人工智能與高端裝備、新一代信息技術、嶺南文化創意等六大產業組團(圖3)。目前,廣州南站商務區舊村改造勢頭強勁,工程建設正如火如荼地進行。

圖3 廣州南站商務區發展規劃圖(據《廣州南站地區產業發展規劃》)

4 結論和建議

廣州南站商務區主要存在的地質問題包括軟弱土層、軟弱夾層廣泛分布,存在不穩定人工邊坡等,地質環境問題的主控因素氣象水文、地形地貌、工程地質、人類工程活動等。

通過正確認識城市建設與地質環境相互作用的關系,才能更好地服務于廣州南站商務區的建設,促進廣州南站地區高質量發展。