广州南站商务区地质环境问题及其主控因素分析

陈欣欣

(广州市地质调查院,广东 广州510440)

1 研究区概况

广州南站商务区位于广州市番禺区西北部石壁街,地处广佛都市圈的地理中心,规划总用地面积约36.2km2。规划范围北至滨河路和东新高速公路交接处,南至沙湾象骏中心,西起陈村水道,东至新105 国道。研究区行政区隶属番禺区,区内多条高铁等轨道快线,东新高速公路南北穿越研究区,可快速接驳各大高速路网；另外,目前尚有及规划多条地铁线路经过,交通极为便利。

2 研究区地质环境问题

2.1 主要地质环境问题

2.1.1 研究区以冲积平原地貌为主,地面高程低于珠江潮最高洪水水位,特大洪水或大潮期间存在被水淹的风险。

2.1.2 研究区分布人工填土、淤泥、淤泥质土等软弱土层,有可液化砂土分布。

人工填土主要分布于地表,多呈松散状,部分稍压实,密实度差异大,层厚差异较大,容易造成地面沉降地质灾害。软弱土层天然含水率高(均大于液限),孔隙比大,压缩性高,强度低,渗透系数小,具流变性,对桩基有负摩阻力的不良作用,且在地震力作用下,存在震陷可能性；研究区内可液化砂土有饱和淤泥质粉细砂、淤泥质中砂、粉细砂、中粗砂分布。

2.1.3 软弱夹层

研究区隐伏分布白垩系碎屑岩,风化不均,微风化层中夹中- 强风化层,形成软弱夹层,这些软弱夹层遇水软化、失水易干裂,强度会大幅度降低；同时其稳固性较差,长时间暴露失水后将产生干裂现象。该类岩体在地铁或其它地下工程开挖过程中若遇到突水流砂无法及时堵漏止水,再加上红层软弱岩结构受扰动,潜在形成岩体结构失稳,造成地表地面沉降变形,严重则可能导致地面塌陷[1]。

2.2 地质灾害现状

研究区低丘分布,人类工程活动形成了人工边坡,以土质为主,少部分为强风化岩质,坡面岩石节理裂隙较发育。边坡高度多在10～25m,少数坡高30～50m 以上,坡度50～75°。坡面多数裸露,少数长有植被。边坡未多做坡面支护,稳定性不高,如遇长时间大暴雨等,可发生崩塌地质灾害。

研究区内在册地质灾害1 处,位于沙湾镇古坝东村大松岗,为崩塌地质灾害点,该处为人工取土形成的边坡,坡高15～25m,坡向南,坡度60～80°,边坡岩性由早白垩世泥岩和粉砂岩构成,坡面裸露,边坡岩石较破碎,节理裂隙发育,为不稳定边坡。该边坡2011 年曾发生过崩塌地质灾害,未造成人员伤亡。距边坡20m 范围内建有厂房,其中最近处仅4m(图1)。遇强降雨该边坡可能发生崩塌地质灾害。

图1 沙湾古坝东村大松岗崩塌地质灾害点

3 研究区地质环境问题主控因素

3.1 气象水文

研究区属南亚热带海洋性季风气候,气候温暖潮湿,夏炎冬暖,降水丰沛。工作区日照充足,终年气温较高,年平均气温21.7～22.6℃。全年最冷月为1 月,最热为7～8 月。雨量充沛,随季节变化明显,降雨与高温季节同步,属典型的雨同期。4～10月为雨季,其中4～6 月为前汛期,占年雨量的42%左右,以锋面降水为主；7～10 月为后汛期,占年雨量的48%左右,以台风雨为主。11 月分至翌年3 月为干季,降水相对稀少,降雨量仅占全年的10%,日降雨量＜50mm(图2)。高温强降雨天气对工程建设具一定的不良影响[2]。

图2 广州市番禺区月气温降水统计(1981-2010 年)

番禺区属珠江三角洲入海流域,属中国南方丰水地区,河网纵横,均为珠江水系。有珠江干支流约17 条,总长约250.37km,多自西北流向东南。干支流均属平原河流,水流平缓,潮汐明显,潮差平均为2.4m。

研究区内主要河流有陈村水道(北段为大石水道)、屏山河、幸福涌和龙湾涌等,以及多条小河涌及众多水塘。区内有棋盘状分布的鱼塘及人工改造修筑的河涌,其水位及水量与邻近的珠江潮汐直接相关。

3.2 地形地貌

研究区分布有三角洲平原和低丘台地两种地貌形态,以三角洲平原地貌为主,在北东部及南部有少数低丘台地分布[3]。三角洲平原区域地形平坦,地势开阔[4]。现有地面标高1.93～7.78m(85 国家高程),面积约22.7km2,占比约93.1%；低丘台地区域面积约2.5km2,占比约6.9%,其低丘顶峰高度介于50～100m,山坡坡度25～36°,植被覆盖率高,自然斜坡保留较好。研究区地面高程多为4.7～7.0m(珠江基面),地面高程低于珠江潮最高洪水水位,洪水或大潮期间易被水淹,区内工程建设应充分考虑珠江潮洪水的影响,采取适当的措施预防潮洪水对工程建设的不利影响。

3.3 工程地质

3.3.1 土体工程地质

松散土体分布于冲积平原区表层,包括特殊性土、砂土、粘性土、残积土。

研究区的特殊土层主要包括人工填土、软土。人工填土分布于地表层,主要由表层耕植土和素填土组成。软土包括淤泥、淤泥质土、淤泥质砂,为第四系冲积层的组成部分。砂土包括第四系冲积层粉、细砂、中粗砂。

粘性土包括第四系冲积层粉质粘土、粘土。粉质黏土含少量砂粒,可塑状,局部为软塑状或硬塑状,平均厚度3.12m。黏土为可塑状态,含少量粉粒和砂粒,黏性强,质纯,局部含少量中细砂团块,断续分布,平均厚度2.47m。

残积层(Qel)分为粉质粘土和砂质粘性土。粉质黏土呈可塑～硬塑状,含少量粉细砂,为碎屑岩风化残积而成,平均层厚2.75m。砂质黏性土呈硬塑状态,遇水易崩解,为变质岩、侵入岩风化残积而成,平均层厚3.34m。

3.3.2 岩体工程地质

根据岩土体地质时代、成因类型、岩性特征、结构和物理力学性质等,可将工作区内岩体划分为4 类。红层碎屑岩岩性组在地表残丘零星出露,部分砂砾岩、石英砂岩岩质较坚硬,泥质粉砂岩岩质较软,浸水易软化,揭露后易风化碎裂。混合岩- 片麻岩岩性组在研究区内未出露,局部有隐伏分布。侵入岩岩性组分布于研究区北部及区外弱东部丘陵地带[5]。特殊岩性组-含膏盐红层碎屑岩岩性组在地表无出露,隐伏分布于研究区中西部区域,岩石抗压强度均较低,浸水易软化,揭露后易风化碎裂。

3.4 人类工程活动

研究区人类工程活动强烈,工程主要有高铁车站场、高速铁路、高速公路、地下铁路、城市主干道、次干道、已建成和正在兴建的商务区、服务区建筑等。局部人类工程活动改变了原有的地形地貌和地面形态[6],部分地下工程建设也改变了浅部地下水的流场和径流途径[7]。

按照高铁枢纽全程发展规律和相对集中、联动发展要求,基于地区产业发展规划,南站地区将着力构建总部经济与商务服务、总部经济与专业服务、生物医药与健康、人工智能与高端装备、新一代信息技术、岭南文化创意等六大产业组团(图3)。目前,广州南站商务区旧村改造势头强劲,工程建设正如火如荼地进行。

图3 广州南站商务区发展规划图(据《广州南站地区产业发展规划》)

4 结论和建议

广州南站商务区主要存在的地质问题包括软弱土层、软弱夹层广泛分布,存在不稳定人工边坡等,地质环境问题的主控因素气象水文、地形地貌、工程地质、人类工程活动等。

通过正确认识城市建设与地质环境相互作用的关系,才能更好地服务于广州南站商务区的建设,促进广州南站地区高质量发展。