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肆意妄为变“人造地质” 地陷土崩有迹可寻?

【向灾难学习:地质与城市发展】系列一

报道|余佩妮  摄影|黄亮辉

吉隆坡印度回教堂地陷吃人、雪州蒲种工地旁河流决堤等事件,迅速引发社会对地质问题的关注;随着城市化快速推进,人们不禁疑惑,地质与现代化发展是否可以共存。

《南洋商报》今日起系列报道,由地质学家、建筑师、建筑测量师和城市规划师,各专家角度深入探讨从平地到高楼,地质在当中到底扮演什么角色;地质与城市发展之间有何微妙平衡,并如何在追求繁荣的同时,保障城市安全与稳定。

你是否曾经想过,举世闻名的马来西亚首都标志双峰塔(KLCC),原来最初并非坐落在如今的位置?

当年,双峰塔原定位置横跨两种截然不同的石灰岩(LimeStone)和肯尼山(Kenny Hill)地质结构,这将为高楼建设带来大挑战和地质风险。

经过国内外地质学家的研究和建议,决策者果断同意将双峰塔挪移200尺,最终成功将两栋壮丽的摩天大楼稳稳耸立在同一肯尼山地质上,保证建筑稳定性,成就了这座迷人连接双塔,这就是地质与城市发展共存的完美典范。

从前:人类随地质来发展

国立大学研究院地质学家林俊宪受访时表示,吉隆坡双峰塔因地质而改变建筑方向,是地质与城市发展的最强实例。

“人类的城市化发展与地质息息相关,两者关系要追溯到四大文明古国时代;古时候,人类随地形和地质来发展,而不是拥有了这块土地后考虑如何发展。”

他举例,耕种地需淹水灌溉,人类就在这类土地耕作,但并不用以居住,同样的,需要购买物品时,才会从较高处的家里到山坡下购物,而需要交通时才去海或河边。

他说,谈及建筑或发展时,地质学只谈两件事,就是地质危害和泥土特征,比如石灰岩的特征可能会造成地陷和泥土里有什么特别化学物。

地质有3种来源:

●火成岩(Igneous,也称岩浆岩(Magmatic)

●沉积岩(Sedimentary)

●变质岩 (Metamorphic)

地质与发展共存的要素是了解不同的地质,再根据各地质危害风险来精密计算如何应对和建筑。

现在:地质适应人类需求

“现在,人们不会视地质是否适合人类,而是地质来适应人类需求,即使是两种地质的边缘地或有地质危害风险,人类也会改变地形和环境来建筑和居住。”

但是,专家不建议在两种地质上或边界发展,这会有地质危害风险,比如在石灰岩(Limestone)和花岗石(Granite)的边界,两种石头形状划一,挖掘至地底再发展也是一个难度。

如果在两种地质上建筑和发展,不同硬度或在两种地质中间的边界会造成地质风险,不一样硬度的地质,可能会造成建筑物倾斜。

他解释:“比如霹州安顺斜塔下是软泥土地质,与建时没有考量地底下是两种地质,却用同一地基设计,就会有地质风险,如果是两种地质就应该用两种建筑或地基设计。

“吉隆坡是因人类需求而开始的城市,人类为了开采锡矿选择来这里,人们为了适合居住就要配合地质进行城市发展;即使吉隆坡下面有较其他地质易溶化的石灰岩也可以发展,人类只需在了解地质后思考如何做。”

石灰岩地陷可预防

林俊宪说,石灰岩的确可能会有天然地陷的情况,但是可以避免和预防的,专家可探测地下石头并在适合的地下距离决定地基深度。

“一些泥土有可致酸性的铁矿质,有一种泥土内的黄铁(Pyrite)‘愚人金’遇水易变酸性,如果建筑时没有好好保护铁材料,这些酸性泥土会侵蚀建筑铁材料。”

随地质发展减危害

他指出,每个地方有不同的地质危害,根据国安局于2017年发出的国家灾害报告,我国主要有地震、海啸、土崩、水灾和地陷。

“我们要随地质改变和发展,减少对人类的危害;例如,如果在山旁发展,人类需要先坚固山坡才继续发展;如果知道山体可能会土崩或流下来,就要思考如何兼顾。”

他说,如果在河边发展,需注意每10年或百年内是否会淹水及淹水高度;一般淹一尺,就不兴建低位房屋,而是填高在高处兴建。

“地质学家的任务是告诉工程师有关地质危害问题,土木工程师则负责计算、改变和应对情况。”

天然变人造引发危机

城市的新旧发展影响地质原貌,以为是天然地质,却原来是人造地质,引发地质风险危机。

林俊宪说,吉隆坡以前是从采锡矿开始,很多发展影响了地质,现在有些发展是过去发展改变原地质,比如采矿时大量挖出烂沙泥再丢去一旁直接影响地面。

吉隆坡已是人造地面

“如今的吉隆坡地面几乎都非原貌,而是人造地面,现在开发建筑就需考虑改变过的软泥土地质。”

他坦言,现在有很多建筑在进行一半时发生部分建筑沉入地面事件,这就是人造地质导致,如果没有专业地质方面的考量就兴建新建筑物,后果不堪设想。

“有些土崩或早前发展时留下的烂泥再生草地,发展新工程时会令人误以为是天然地质;地质学家却可以从经验和人造卫星察看过去和现在的地形,推测出是否原地形。”

淹水侵蚀地基铁

他说,高楼根据地质决定底盘。地质硬可不必有更深和阔的地基,城市趋向向下发展;现在很多地底建筑、城市地下电缆、水道、电讯线等,购物中心和公寓都开始地下停车场,都在影响和干扰地质。

如果影响地下水就不仅特定建筑地段,而是附近一带都受影响;发展时防水不足会淹水、混凝土墙防水不足同样会吸水,侵蚀地基铁部分。

兴建新楼改变地质

林俊宪也说,印尼迁都和泰国曼谷下沉是人为造成的地质问题,包括抽取太多地下水,很多烂土(河流的土),吉隆坡虽然上面是冲击平原沉积物(Floodplain),但与地下石头的距离没有以上两个国家的首都深。

“印尼和曼谷的地质更类似我国吉兰丹,很少水源只能抽取地下水使用,雅加达和曼谷使用很多原是循环水的地下水,会令泥土沉一点。”

他也说,所有城市建设都应定期检查,地质学家更需要参与每个阶段的审查。

“有时候,开发后才发现新地质状况,久后有新的人造环境,比如隔壁兴建新楼会改变地质。”

不寻常雨量引担忧

林俊宪说,城市发展下免不了人口密集、更多建筑物和道路更繁忙,人类需在更具挑战性的地形发展,地质学家和工程师需研究和学习外国,了解地质最基本历史和构造,根据这些地质发展和改良应对方法。

“地质应与技术一起,地质学家看了地质把初步资料传给工程师,工程师根据地质设计后,地质再给一份更详细的地质报告和资料。

他指出,大马半岛有几个地质易发生土崩,如霹雳、吉隆坡、玻璃市和吉兰丹;怡保开埠至今发生约百宗地陷,也常发生石头从山上掉下,这些都是天然地质造成,因此,在外围发展时需小心设计。

防洪精明隧道共存佳例

“防洪精明隧道(Smart Tunnel)是大马突破地质与发展共存的例子,各国有很多地下隧道和地下铁,但防洪和交通隧道共存则是特别的发展。”

他说,防洪精明隧道的长度经过不同的地质,包括石灰岩、肯尼山、有很多地质边界问题,就会带来很多问题,是一大风险挑战和高科技的产品。

需要更大水沟

他说,未来的城市发展会更多地质挑战,包括气候变化;大马过去5年有不寻常的雨量,一天的雨水是一个月的雨水。

“很多灾害皆与水有关,比如雨水后土崩、水灾、土石流,人们需改变建筑物本来可承受的雨水量,同时要建造更大的水沟。”

地质评估做些什么?

林俊宪说,在马来西亚,每个发展工程都需向地方政府提呈发展蓝图和申请,其中包括地质评估;更大规划的工程则需也包含评估地质的环境报告(EIA)。

“政府设有严谨流程,工程负责人需聘请地质学家作出考虑及报告,了解是否有地质危害可能性,如在这个地质发展会如何。”

他说,地形有35%斜坡就需做地质特别报告,如在敏感地带需经过另一个委员会,政府也会根据最新发生的事件而增减指南内容。”

不同地区不同评估

“发展视不同地区来看地质风险,高坡或高山区是土崩高风险区,如彭亨金马仑、吉隆坡、会发生水泥流的日莱峰(Gunung Jerai)和吉打燕埠(Yan Baling)。”

他说,一般地质报告内容包括地形(土地形状)、地质(石头种类和什么影响)、地下水(素质)、地面水(第一层土地),有些水是黄色铁质水,需取样本去实验室检验。

明日预告:

原来地质学家和风水师颇相似,一个拿指南,一个拿着罗盘,都是勘察地形;让地质学家以专业眼光告诉你,哪一片土地适合承载高速发展的梦想,哪一片土地隐藏着地质危害风险。

 

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19政府单位监督 3大土质隐患不发展

【向灾难学习:地质与城市发展】系列四(完结篇)

报道|余佩妮 

摄影|苏汉成

在城市规划和建筑设计的过程中,地质是不可忽视的重要角色;避免问题泥土、山坡和河流这3地质隐患,加上选择合适的地基是长期稳定发展的基石,将潜在风险转化为对城市发展的有利条件。

城市规划师与地质之间的关系密不可分,地质直接影响城市发展、基础设施建设和居民安全;地质环境包括泥土、岩层、水流和地形等,这些因素都影响城市规划师的决定,包括选择发展的土地、建筑结构的设计及公共设施的布局。

通过地质学家提供的数据,城市规划师了解地区的土壤类型、地下水位、地震风险及土壤承载力等,从而设计出适合使用土地的规划,更可远离滑坡、泥石流等带来的高风险区,确保可持续性发展。

城市规划师张齐杰表示:“城市规划师在规划发展一片土地前,需要做很多功课,地质只是其中一项,但地质问题可大可小,可能只需土木技术应对,也可能因地质问题而被迫放弃整个发展计划。”

他指出,城市规划师在设计发展蓝图时,主要避开不稳定的泥土、陡峭的山坡及临近河流或海边的危险地区。

“拿到发展项目后,城市规划师会查看土地测量师提供的地形图,首先查看有没有山坡再分析斜度;超过25度斜度就是第三级,是有限制和有条件的发展,比如仅可兴建一间洋楼的低密度房屋。”

35斜度山地不发展

根据大马政府规范,只要建筑发展土地有斜坡斜度25斜度或以上山坡地段(Hill Site),一定要呈上地质地形测绘报告(Geological Terrain Mapping Report),并附上发展适宜性地图 (Development Suitability Map)。

发展适宜性图测把探测区域分为4个级别,即第一至四级别;级别是根据土地斜度来区分,第一级是斜度少于15斜度(比较接近平地)、第二级是15至25斜度、第三级是25至35斜度及第四级是35斜度以上。

张齐杰指出,平地一般可以发展,超过35斜度(第四级)的山地则不能发展,一般保留作为绿化地用途。

他举例,他曾规划雪州国际山庄(Bukit Antarabangsa)的一片土地涵盖平地和山坡,人们只能规划发展平地,斜坡则保留作为绿化地。

“如果地质条件不适合开发,我们也可能会将这些区域用于游乐场、蓄水池、停车场或摊位,可以减少地质或土质风险。”

斜坡多高=距离山坡多远

根据城乡规划局的高地地区开发指南(Garis Panduan Pembangunan Tanah Tinggi),发展斜坡需有距离要求,斜坡多高就要距离山坡多远;比如,山坡高10米就要留10米的距离,一旦有建筑倒下也不会影响山坡下的建筑。

张齐杰说:“作为一名城市规划师,我除了避免不发展有地质灾害的土地,也不会发展靠近河或海边的区域。”

他说,他曾在一个发展项目中遇到一块有自然河流经过的土地,这样的土地发展起来非常困难。

“由于河流长期经过,土地会变得比较松软,影响建筑的稳定性;当我们提呈图测后,水利灌溉局要求开凿人工河流,将天然河流的水引向另一个方向,从而改变河道。”

有时候,在购买土地时,并不会立即发现这样的问题,往往在土地测量时才发现土地上有河流;河流经过的土地通常土壤较软,因此,发展商最终不得不放弃发展这片土地。

“这个实例再次证明,我们在购地时需特别注意地质,尤其是水道和河流的影响。”

加固地基克服下沉

在大马,城市规划师需至少向19个政府机构和政联公司单位申请发展,其中包括需做一份地质地形测绘报告呈交大马矿物及地理科学局(JMG),报告如何应对发展区内的地质问题。

张齐杰以雪兰莪为例,雪州一带的土地适合发展,除了山坡地区,平地就只有的瓜拉冷岳(Kuala Langat)存有泥质松软的泥炭土(Peat Soil或Tanah Gambut)。

“这类土壤容易导致地基下沉。据大马矿物及地理科学局反映,哥打哥文宁(Kota Kemuning)某地区有这类土质,土质相当松软,该住宅区的车房在数年后可能会下沉。”

为了应对这种土质情况,车房也需要打地基来防止下沉,这与通常只为主要建筑物打地基的做法有所不同;市议会也会要求城市规划师在规划发展时,先查看蓝图上标注有泥炭土的区域,并且提供地质报告。

“雪州巴生西港的土地相对较松软,靠近海边和河边的地区多属此类,但这些地质问题并非无法解决,只是会提高发展成本,比如,车房也需要打地基来避免下沉,无形中增加发展成本。”

非无法逾越难题

他认为,地质松软的问题同样可以解决;以巴生西港为例,虽然该地区是海洋黏土(Marine Clay),但通过加固地基等措施,也能够克服地质上的挑战。

“针对不同的土质,都会有相应的设计方案。因此,对于城市规划师来说,土质和地质并不是无法逾越的难题。“

遇到地质或土质问题时,城市规划师会提出相应的解决方案,并由土木工程师在技术上处理,确保发展的可行性。

购买土地充分调研

张齐杰说,土壤报告通常是在购地前完成的,而不是购地后才做,这样做可以避免购入存在地质问题的土地。

“在购买土地前应先征得地主同意,进入有关土地进行土壤测试和地质报告,排除负面地质问题因素和确保土地适合发展后才购地,最终用于开发的土地已没有明显地质问题。”

他说,如果能够避免地质问题,当然最好;如果无法避免,则需要通过重本打好地基来确保工程的稳定性。

避免开发尊重大自然

“有时候购买后才发现问题,因此,购买土地之前充分调研是非常重要的,规划前应现场考察后才做进一步规划。”

他说,城市规划师应当尊重自然环境,例如遇到斜坡就应避免开发;在平地上则通过地质勘察,如果地质条件不适合,也不应开发。

城市发展向上不向下

随着城市化的快速发展,城市向下扩展已成为趋势;如果向下发展超过两层楼时,需要有地质报告,以确保安全。

张齐杰说,超过两层地下开发的项目,需寻求专人处理地质报告;如果土质较软,可通过加固地基来解决问题。

“向下发展的成本较高,其他地方较少涉及,因此,目前大部分发展计划还是尽量向上发展。”

他指出,即使人口密集的首都吉隆坡,开发商通常都尽量避免建设地下停车场,因为1层地下停车场的成本相当于3层普通停车楼层;地下停车场也有漏水和淹水等风险。

昂贵土地往下发展

“发展地下的项目主要集中在土地昂贵的地区,如首都吉隆坡,便宜的土地则不需要向下扩展。”

他也说,地下埋各种基设电缆不会影响地质,但需要针对地质和土质情况来设计地基。

“地质学研究帮助城市规划师设计建筑,如果地质不能通过爆破处理,则要避免开发;有时,土地表层也可能是石头而非泥土,处理石头的成本也很高。”

地下水与污染物不适发展

通常情况下,如果土地有地下水存在,就不适合开发;土地污染如曾经是铁厂并埋有旧铁等污染物,也会对土地造成影响。

张齐杰说,遇到山坡或敏感区域时,城市规划师会与地质学家合作,专家会指出哪些是地质或土质敏感区域;根据地质学家的土地适宜性地图(Land Suitability Map)规划发展时可避免某些区域,选择较为安全的区域发展。”

“以前对此没有详细了解,但我们现在知道两种地质的边界是不适合开发和打地基的区域。”

条件太差发展成本高

张齐杰说,他非常重视地质学家的专业意见,在项目初期,地质报告对规划的影响非常大,它决定了是否可以开发。

“整体上,如果地质条件过于差劲,我们可能会停止整个计划。例如,在瓜拉冷岳地区,尽管我们已绘制了房屋规划图,但土壤报告显示土质很软,工程师计算后发现打地基成本过高,最终决定放弃计划。”

他指出,土质问题对整个房地产开发的成败有重大影响,比如山坡地带,除了打地基花费较多,也可能因为防止土崩的高昂费用而需放弃发展。

“在巴生,我们曾经进行深达50米的土壤测试,以获取足够的数据来规划和设计发展蓝图,这些都增加发展成本。”

吉隆坡需平衡发展

建筑师关福裕受访时表示,不同的地质条件,如沼泽地或石头地,建筑师会建议使用不同的地基方案。

他举例,沼泽地可能需要筏形基础(Raft Foundation),是类似船底的地基,以保证建筑物的稳定性;如果遇到硬石地,就可能需要炸石处理。

筏形基础(又名“筏基”)是指当建筑物上部荷载较大,而地基承载能力又较弱时,用简单独立或条形地基已不能适应地基变形的需要,这时,将墙或柱下地基连成一片,使整个建筑物的荷载承受在一块整板上;筏形地基因底面积大,可减小基底压强,同时也可提高地基土的承载力,能更有效增强地基,调整不均匀沉降。

他说,在城市化过程中,建筑师与地质的关系紧密,在初步开发项目时,建筑师需要检查土地的地质条件,通过地质报告解剖土地的每一层,再初步构思和设计。

“我们在建筑施工时处理潜在的地质或土质问题,确保建筑物在完成时能够安全使用。

避免过度开发

他以吉隆坡的城市化进程为例,吉隆坡需要平衡发展与环境保护,避免过度开发,并关注地质条件的变化,以确保城市的可持续发展。

“如果在施工前没有地质报告,仅有局部的土壤测试,可能会碰到无法预知的地质问题。”

关福裕分享本身经验,指曾处理吉隆坡一个商业店屋的工程,在打地基时遇到一个无底洞,无论倒多少混凝土进去都不会停止,直接超出建筑预算。

“如果在开始工程前做地质报告就会知道这片土地下有什么,但我们在没有掌握全面地质情况下遇到无底洞,也只能一直填补铺平才可以继续建筑工程。”

有洞就须填补

他解释,地质报告如同医生使用仪器扫瞄人体,如果心脏有孔就会知道;地质报告让建筑师知道症兆,才可避免不必要的建筑状况。

“那次的工程一直填到凝固,我们才可以在上面打地基。无形中是浪费金钱;如果不填补这些地下洞,最终可能演变成早前在吉隆坡发生的地陷事件,会令上面的建筑构造倒一边和倾斜,甚至倒塌。”

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