3.2 项目建设条件
3.2.1 水文测站分布及主要水文参数和成果
3.2.1.1 水文测站分布
珠江三角洲流域内广东省主要河道及其出海口分别设有国家、省属水文站、潮位站等。主要水文测站分布情况如下。
1.水文站
珠江三角洲入口水文站包括三水站和马口站,西江、北江、东江下游控制站有西江的高要站、北江的石角站、东江的博罗站。各水文站实测流量系列见表3.1。
表3.1 各水文站实测流量系列
2.雨量站
珠江三角洲的雨量站建站较早,有许多是1955年、1956年建站,建站较晚的是1976年。珠江三角洲流域各市代表雨量站点见表3.2。
表3.2 珠江三角洲流域各市代表雨量站点
3.水(潮)位站
工程设计主要依据的潮位站包括位于西江干流的甘竹(一)站和位于东海水道的蚬沙(南华)站。甘竹(一)站设立于1915年6月,1927年12月停测,1951年10月恢复设立为基本潮位站,采用资料系列为1952—2013年。蚬沙(南华)站设立于1952年8月,采用资料系列为1953—2013年。
3.2.1.2 主要水文参数和成果
1.径流
(1)东江。东江流域面积2.70万km2,已建设有新丰江、枫树坝、白盆珠三个大型水库,总库容170亿m3,有效控制集雨面积1.17万km2。东江下游博罗控制站多年平均年径流量为235亿m3,实测最大年径流量367.5亿m3,实测最小年径流量94.9亿m3(1963年4月至1964年3月)。考虑河道生态基流、水环境容量、压咸、河口生物和航运等用水要求,生态流量为212m3/s,与国务院批复的《珠江流域综合规划》一致。
(2)北江。北江是珠江流域第二大水系,位于广东省中部偏北,北江自北向南流,经曲江、英德、清远至三水思贤滘与西江汇合后,注入珠江三角洲网河区。思贤滘以上北江流域总集水面积4.67万km2,占珠江流域面积的10.3%。石角站控制集雨面积为3.84万km2,多年平均年径流量为417亿m3。北江干流中游建有飞来峡水利枢纽,总库容19.04亿m3,控制流域面积3.41万km2,占北江流域面积的73%。
(3)西江。西江发源于云南省,经贵州、广西入广东,在思贤滘与北江汇合后进入珠江三角洲网河区,自源头至思贤滘长2075km,高要水文站以上集雨面积为35.15万km2,多年平均年径流量2163亿m3,最小年径流量1115亿m3(1963年4月至1964年3月)。西江流域上游有已建的天生桥一级、龙滩、岩滩、百色等水库及在建的大藤峡水利枢纽,总库容389.1亿m3,控制流域面积19.86万km2,占西江流域面积的56.5%。
(4)西、北江(思贤滘)。西、北江思贤滘断面“马口站+三水站”实测多年平均年径流量为2722亿m3,最大年径流量4061亿m3,最小年径流量1419亿m3。
思贤滘97%频率的年均流量为5820m3/s,枯水期(11月至次年3月)97%频率平均流量1984m3/s;大藤峡针对思贤滘流量进行压咸补水调度,可使枯水期97%频率流量达到2500m3/s。
(5)取水口。经大藤峡水利枢纽等工程调节后,鲤鱼洲取水口断面多年平均流量为6277m3/s;逐年排频保证率为97%的平均流量为4326m3/s,逐月排频保证率为97%的平均流量为2065m3/s(对应思贤滘2500m3/s)。
(6)受水区及主要水库径流。受水区为广州南沙、深圳和东莞,南沙区无水库,深圳、东莞水库多年平均年径流量分别为4.38亿m3、4.40亿m3。
2.潮位
主要测站潮位采用《珠江流域综合规划修编珠江三角洲主要测站设计潮位复核报告》(中水珠江规划勘测设计有限公司,2011年6月)中的成果,见表3.3。
表3.3 珠江三角洲相关主要测站潮位设计值 单位:m
3.2.2 工程地质条件
3.2.2.1 区域地质概况
珠江三角洲东、西、北三面为山地、丘陵,南面为海,古地形为一马蹄形海湾,海湾内海岛众多。山峰海拔一般为500m左右,分布有300~350m和200m两级剥蚀面,还存在高程为40~50m、20~25m、5~10m的三级阶地,较高的山峰有东南部石岩镇羊台山(海拔587m),东北部大岭山大鼓顶(海拔530m),西南部新会市灯盏湖(海拔545m)等。三角洲平原地势平坦,河网交错,海拔多在1~3m之间。珠江三角洲是由西北江三角洲与东江三角洲在海湾内堆积复合而成,平原上丘陵、台地、残丘星罗棋布,形成“三江汇流,八口分流”的珠江三角洲地貌特色,狮子洋以西地区为西北江三角洲,平原为主;向东为东江三角洲,以低山、丘陵地貌为主,间夹沟谷盆地。
区域内分布地层相对较复杂,侵入岩分布较广,沉积岩及变质岩地层较多,沉积岩及变质岩从新生代至中元古代均有出露,主要出露第四系(Q)、第三系(E)、白垩系(K)、侏罗系(J)、三叠系(T)、中元古代(Pt2)等地层。
区内第四系地层广泛出露,依据其发育特征,可划分为沿海区和内陆区,其中沿海区有全新世桂洲组(Q4g),内陆区有大湾镇组(Qdw),其下伏有更新世礼乐组(Q3l)。
区内侵入岩较发育,主要出露于东莞、深圳。岩浆侵入活动见于中元古代、古生代的奥陶系,中生代的三叠系、侏罗系及白垩系。
区内未有大的地震记录,历史地震和近代地震都以小震(M=1~3)为主,工程沿线的断裂构造均为非全新世活动断裂,为基底断裂。岩土和地形地貌条件对工程建设都比较有利,符合有关工程选址要求。工程引水线路所经地区50年超越概率10%地震动峰值加速度为0.10g,对应地震基本烈度为Ⅶ度。地震动反应谱特征周期为0.35s。
区域性断裂发育,未见活动性断层,地震基本烈度为Ⅵ~Ⅶ度,区域构造稳定性分级属于稳定性较差。
3.2.2.2 工程区水文地质条件
工程区位于珠江三角洲地区,水系发育,地表水丰富。在珠江三角洲地区广泛分布第四系地层,含水层和透水层较多,地下水位较高。输水线路的中下游地区多在经济较繁荣的东莞、深圳地区,地表水和地下水多被污染。
区内河网发育,河水位在枯水季节落潮时为-0.6~-0.5m,涨潮时约为0.85m。勘察期间沿线地下水位在狮子洋以西冲积平原地带普遍埋深较浅,多为1~3m,揭露高程0~2m,往东逐步进入低山丘陵地带,地下水位随地形逐渐升高,地下水位与地形密切相关,钻探过程中未发现明显喷水现象。
工程沿线冲积砂层②-3淤质粉细砂层、②-5细砂、泥质细砂层、②-6中粗砂、砾砂层、②-7砂卵石层以及③-3细砂、泥质细砂层、③-4砾砂层、③-5砂卵石层等为主要含水层,透水性强,其中②-6、②-7、③-4、③-5层含水量较丰富。淤泥、淤泥质土及黏土等黏性土层为相对隔水层,透水性较差。基岩裂隙水主要沿基岩中的断层、裂隙储存和导送,水量较贫乏。
在工程区的大部分地段,环境水对钢结构为弱腐蚀性,仅东莞局部地区环境水对钢结构呈中等腐蚀性;对钢筋混凝土结构中的钢筋大多呈无腐蚀性~弱腐蚀性,东莞局部地区呈中等腐蚀性;对混凝土的腐蚀性在顺德、南沙及番禺地区一般呈无腐蚀性~弱腐蚀性,在东莞及深圳地区多呈中等腐蚀性。
3.2.2.3 地质条件
工程沿线盾构段多位于基岩内,以弱风化为主,夹有全风化及强风化,土岩相间,软硬交替现象较明显,局部位于第四系河流相冲积、海积地层,分布有较多淤泥层,承载力较低,淤质粉细砂层呈松散状,易产生渗透破坏和砂土液化问题。
工程沿线隧洞段属丘陵低山地貌,山坡坡度25°~35°,山顶高程25~266m,山体较雄厚,植被茂密,山坡山体整体稳定。沿线有北东向断层F9、F10通过隧洞段,主要构造发育方向为北东及北西向。初步估计推荐方案各隧洞围岩以Ⅲ类为主,夹有Ⅱ类,断层带、过沟浅埋段以Ⅳ类为主,进、出洞口段多为Ⅴ类。
推荐方案布置有3个泵站,其中鲤鱼洲泵站、罗田泵站覆盖层较薄、基岩埋深较浅,地基承载力较高,工程地质条件较好;高新沙泵站覆盖层稍厚,泵房基础置于弱风化基岩上,基坑开挖工程量较大,开挖时两侧边坡为淤质黏土层及砂层,稳定性差,含水量丰富,应注意边坡稳定支护和防渗处理。
推荐方案布置有一座调节水库,即为新建的高新沙平原水库。库区表层分布有较厚的淤质土层,为相对隔水层,可起到一定的天然防渗铺盖作用,库区内地下水位较浅,鱼塘及低洼处常年积水,表明蓄水后沿库盆底产生渗漏的可能性很小,库盆底可不做防渗处理;高新沙水库4面坝基均以淤泥、淤泥质土及淤质粉细砂为主,该层分布广、厚度大,强度低,具高压缩性,地基承载力低、易产生较大沉陷和不均匀沉降、边坡易滑动失稳,其中淤质粉细砂层为主要的渗漏层,建议对堤基进行加固及防渗处理,并结合堤基处理对边坡进行加固处理,可采用搅拌桩复合地基;坝基下分布的砂层,在Ⅶ度地震区为可能液化土层,须进行抗震设计,建议进行加密处理。
3.2.2.4 工程涉水建筑物地质条件
1.鲤鱼洲泵站
钻孔揭露岛上地层自上而下分布情况为:①人工填土层、②-2淤质黏土层、④坡积层,下伏基岩为白垩系下统百足山组砂岩、泥岩、泥质粉砂岩。覆盖层揭露厚度2~16.5m,全风化带厚度1~4m,强风化带厚度1~24m,其中人工填土层、淤泥质黏土层分布于表层,厚度较小。取水口、沉沙池和泵站开挖范围内的土层主要为坡积层和风化砂岩、泥质粉砂岩,透水性弱。
2.高新沙泵站
钻孔揭露场区地层由上而下为第四系全新统冲积②-2淤质黏土层、更新统礼乐组、②-3淤质粉细砂层、②-4淤质黏土层、②-5细砂层,第四系更新统礼乐组③-2含有机质粉质黏土层、③-3中细砂层,下伏基岩为白垩系下统(K1b)含砾砂岩、泥质砂岩及砂岩。冲积层揭露厚度24~27m,没有揭露到全风化带,强风化带揭露厚度1~2m,其下为弱风化带。
3.罗田泵站
钻孔揭露场区地层由上而下为第四系全新统大湾镇组②-2淤质黏土层、②-3淤质粉细砂、②-5泥质中细砂、④坡积层,下伏基岩为中元古代(Pt2c)变质砂岩。覆盖层包括坡积土和冲积层厚度4~9m,全风化带揭露厚度3.5~14.1m,强风化带揭露厚度0.5~3.7m,其下为弱风化带。
4.西江左汊(鲤鱼洲附近)
钻孔揭露河道地层自上而下分布情况为:①人工填土层、②-2淤质黏土层、③-1黏土层,下伏基岩为白垩系下统百足山组砂岩、泥岩、泥质粉砂岩。覆盖层揭露厚度1~23m,强风化带厚度1~7.5m,其下为弱风化带,其中人工填土层、淤泥质黏土层分布于表层,厚度较小。
5.李家沙水道断面
钻孔揭露河道自上而下为第四系全新统冲积②-2淤质黏土层、更新统礼乐组、②-3淤质粉细砂层、②-4淤质黏土层、③-2含有机质粉质黏土层、③-3中细砂层,下伏基岩为奥陶系侵入岩(O1ηγ)。冲积层揭露厚度23~25m,全风化带揭露厚度1~22m,强风化带揭露厚度1~11m,其下为弱风化带。
6.莲花山水道与沙湾水道汇合段
钻孔揭露河道自上而下为第四系全新统冲积②-2淤质黏土层、更新统礼乐组、③-1以粉质为主的黏土层、③-2含有机质粉质黏土层、③-4中粗砂层、砾砂层,下伏基岩为白垩系下统百足山组砂岩、泥岩、泥质粉砂岩。冲积层揭露厚度2~16m,全风化带揭露厚度1~5m,强风化带揭露厚度1~18m,其下为弱风化带。
7.狮子洋水道断面
钻孔揭露河道自上而下为第四系全新统冲积②-2淤质黏土层、更新统礼乐组、②-3淤质粉细砂层、②-4淤质黏土层、②-5泥质中细砂、②-6砾砂、中粗砂层,下伏基岩为白垩系下统百足山组砂岩、泥岩、泥质粉砂岩。冲积层揭露厚度1~29m,没有揭露到全风化带,强风化带揭露厚度约1~5m,其下为弱风化带。
8.穗丰年水道断面
钻孔揭露河道自上而下为第四系全新统冲积①人工填土层、②-2淤质黏土层,②-4淤质黏土层,下伏基岩为白垩系下统(K1b)含砾砂岩、泥质砂岩及砂岩。冲积层揭露厚度1~29m,没有揭露到全风化带,强风化带揭露厚度1~3m,其下为弱风化带。
9.鞋底沙河
钻孔揭露河道自上而下为第四系全新统冲积②-2淤质黏土层,②-4淤质黏土层,下伏基岩为白垩系下统(K1b)含砾砂岩、泥质砂岩及砂岩。冲积层揭露厚度1~13m,没有揭露到全风化带,强风化带揭露厚度1~5m,其下为弱风化带。
10.东引运河断面
钻孔揭露河道自上而下为第四系全新统冲积②-2淤质黏土层,下伏基岩为白垩系下统(K1b)含砾砂岩、泥质砂岩及砂岩。冲积层揭露厚度1~5m,没有揭露到全风化带,强风化带揭露厚度1~5m,其下为弱风化带。
工程线位穿越河道处管线穿土层情况见表3.4。
表3.4 工程线位穿越河道处管线穿土层情况
由表3.4可见,拟建工程线位穿河段大多从河道河床下岩层穿过。
3.2.2.5 工程存在的主要工程地质问题及建议
1.主要工程地质问题
(1)输水线路长,跨越多种地质单元,沿线地层岩性复杂多变,区域性构造发育,工程地质条件比较复杂。
(2)盾构施工段位于三角洲网河区,地表水体密布,地下水丰富,两者水力联系紧密,第四系砂层为强透水层,水文地质条件复杂;基岩面及风化界面起伏较大,洞身穿越地层多位于基岩内,以弱风化为主,夹有全风化及强风化,部分洞段位于第四系地层或与基岩分界线附近,土岩相间,软硬交替现象较明显。地下水和岩性变化对盾构施工影响较大。
(3)钻爆法和TBM隧洞洞身围岩多为弱风化或微风化硬岩,以Ⅱ、Ⅲ类为主,断层破碎带、过沟浅埋段及进出口段围岩为Ⅳ、Ⅴ类;断层带破碎,透水性强,施工时可能会产生较大的涌水;过沟浅埋段风化深、岩体破碎、地下水丰富,围岩稳定性差,易引起塌顶。
2.下阶段工作建议
(1)盾构施工段位于三角洲网河区,地表水体密布,地下水丰富,两者水力联系紧密,第四系砂层为强透水层,水文地质条件复杂;基岩面及风化界面起伏较大,洞身穿越地层多位于基岩内,以弱风化为主,夹有全风化及强风化,部分洞段位于第四系地层或与基岩分界线附近,土岩相间、软硬交替现象较明显。地下水和岩性变化对盾构施工影响较大,下阶段应重点查明其分布和工程地质特性。
(2)建议下阶段重点查明输水线路过狮子洋段及与地铁、高速公路、铁路等重要建筑物交叉段的工程地质条件。