山區隧洞對地表水資源影響分析及對策

岑樹高

【摘要】隧道穿越基巖裂隙水、褶曲及斷層構造水、巖溶管道水等多種地下水類型富水區，工程地質條件及水文地質條件復雜，施工難度大，施工期對當地環境水文地質影響大。通過調查評估建設項目對當地水資源的影響，提出隧道內堵水措施，建議改進隧道施工技術的有關技術方案，以減少可能造成的地表水、地下水漏失（或干涸）對當地居民生產生活影響。

【關鍵詞】地下水；地質；環境；溶洞；方案

序言

某高速鐵路是鐵路“十一五”規劃的重點項目，銜接西南內陸和華南經濟帶，是一條客貨兼顧、以客為主、完善西部路網布局的區域快速鐵路干線。雖然建設過程中難免有一些弊端，但該鐵路是西南地區一條重要便捷的出海通道，極大改變了貴州長期與外界阻隔的時空距離，將成為貴州這樣經濟落后的地區帶來后發趕超的歷史性起點，全面評價和采取合理的對策有利于降低最不利因素十分必要。

1、工程概況

某高速鐵路隧道自2008年12月開始進場施工，當地居民積極響應重點工程的建設，但隨著主隧道和北側導洞的開挖掘進，工程對當地居住環境產生一些負面影響。泉水水量的減少或漏失對當地居民生產、生活影響較大，主要表現為溝谷上游地表水流失、高處泉點干枯，直接導致山寨居民生活飲水困難、農田引水灌溉水源枯竭。通過實地勘察并進行現場調查，客觀評價了隧道掘進施工后對該村地表水資源的影響，及時采取必要措施減少不利影響。

2、項目區水資源狀況

項目所在區域地貌為巖溶低中山地，地勢總體東高西低。地面海拔標高710～1483.9m，最低為西北部的河流，地面海拔標高710m左右，最高為南部的高山，海拔1483.9m。區域內泉水眾多，小溪流廣布。

建設項目所在流域屬山區雨源型河流，徑流主要由降水補給，徑流特性與降水特性基本一致，年際變化不大但年內分配不均，洪枯懸殊，徑流主要集中在汛期5～8月，約占全年徑流量的60%，多年平均徑流深在720mm左右。

隧洞所在片區地勢總體南東高北西低，有利于地表水、大氣降水向西排泄入干流。區內地層巖性大致分布為：分水嶺一帶的志留系、泥盆系碎屑巖，分水嶺兩側的奧陶系碳酸鹽巖。新場片區巖性主要為奧陶系的白云巖、灰巖，為可溶性碳酸鹽巖，厚度大，其巖溶較發育，地下水豐富，地表泉點發育，地下水埋藏淺。受構造影響，巖石破碎，節理裂隙發育，地下水活動強烈，連通性好。地下水徑流模數為3.2～8.7，跟據地區鄰近工程鉆孔抽水試驗，鉆孔涌水量432～1952m3/d，該區為含水豐富巖組，地下巖溶管道及構造裂隙相互連通，地下水運行環境良好，利于集中，從而導致該區巖溶含水層涌水量較大。

根據規劃線位的前期勘察設計資料，隧道穿越區域地質構造復雜，斷裂發育，且存在利于匯集地下水的向斜構造，隧道內基巖裂隙水、褶曲及斷層構造水、巖溶管道水等多種地下水富集，工程地質條件及水文地質條件復雜，該隧道DK128+000～DK133+000洞身段位于巖溶水水文地質單元的水平循環帶內，區內溶洞、暗河標高均高于隧道軌頂標高（746m）150～170m。設計預測正常涌水量約6萬m3/d，雨季則達15萬m3/ d。

3、項目影響區所在區域地質環境

項目隧道軸線于新場片區穿越巖性主要為白云巖、灰巖，屬碳酸鹽巖含水巖組。在區域構造的影響下，區內主要發育近南北向斷層，產狀90～110。∠80。，為逆斷層（阻水斷層），破碎帶寬30～80m。隧道以近90°角橫穿該斷層。

隧道區巖性主要為寒武系下奧陶系桐梓組（O1t）白云巖，為可溶性碳酸鹽巖，厚920～2150m，地表巖溶現象多見，主要表現為溶溝、溶槽、落水洞等，受溶溝、溶槽影響，基巖埋深起伏變化大，溶溝、溶槽堆積物直接與覆蓋層接觸，構成地下水的垂直通道。該區斷裂帶白云巖破碎、巖溶發育，地下水豐富，活動強烈。該區巖溶較發育，地下水豐富，地表泉點發育，地下水埋藏淺。受構造影響，巖石破碎，節理裂隙發育，地下水活動強烈，連通性好。地下水徑流模數為3.2～8.7，跟據地區鄰近工程鉆孔抽水試驗，鉆孔涌水量432～1952m3/d，為含水豐富巖組，地下巖溶管道及構造裂隙相互連通，含水層涌水量較大。

該隧道DK128+000～DK133+000洞身段位于巖溶水水文地質單元的水平循環帶內，區內溶洞、暗河標高均高于隧道軌頂標高（746m）150～170m。設計預測正常涌水量約6萬m3/d，雨季則達15萬m3/ d。若遇暗河或大構造富水帶補給，涌水量將可能更大，對區域地下水的影響也會更加嚴重。

4、隧道施工對區域水資源影響分析

4.1 現狀調查

影響區的居民生活用水和農業灌溉用水都來自于淺、中層地下水。隧道在掘進過程中對地下水的封堵措施要求高，若處理不及時或方法不到位，不可避免出現開挖時涌水量較大，形成人為降低地下水位，導致地下水自由排泄而大量流失、區域地表眾多泉點逐漸干枯。

4.2 隧道建設對區域水資源影響分析

因隧道主洞及導洞最低開挖海拔標高為738.5m，開挖最大斷面尺寸寬12.81m，高9.5m，開挖洞室低于地表30～500m。由于隧道的開挖破壞了地下水資源固有的生態平衡，形成了以隧道為中心的帶狀降落漏斗，使地下水流的流動速度加快，地下水運動規律破壞，水位逐漸下降，把含水層改變為透水層，導致隧道底板標高以上地下水向隧道內補給并自由排泄，從導洞口排出的水量約0.25m3/s。

隧道穿過范圍約4km，開挖洞室低于地表30～500m。掘進過程中地下水直接向導洞自由排泄并流出洞口，造成大量地下水的自由排泄。隨著掘進深度逐漸變大，深層含水層的水被截留下來，而被轉變為坑道水排出，并且坑道水排水量不斷增加，導致深層地下水水位逐漸降低，使得地下水降落漏斗的幅度和范圍越來越廣闊，地表泉水的流量減少，甚至出現斷流現象。嚴重時可使隧道穿過地區大量土地墑情發生變化，高處農田干旱，地下水漏失，可能造成局部森林干枯，影響當地的自然水資源環境。

4.3 影響評價

隧道穿越區為向斜構造，該區基巖裂隙水、褶曲及斷層構造水、巖溶管道水等多種地下水富集，工程地質條件及水文地質條件復雜，如該隧道DK128+000～DK133+000洞身段位于巖溶水水文地質單元的水平循環帶內，區內溶洞、暗河標高均高于隧道軌頂標高（746m）150-170m。

隨著隧道的掘進施工，新場村人畜飲水和灌溉用水水源的現狀可能受到一定的影響，嚴重時可使臨近隧道的地區地下水漏失，影響當地的自然環境和群眾的生產生活。

5、隧道施工堵水技術的建議

鑒于隧道施工對區域水資源影響較大，建議改進隧道施工技術的有關技術方案，防止地下水流失過大，以保證當地生產生活、農田引水灌溉不至于受到建設項目的影響。

在隧道施工中，應采取以堵為主的防水原則，采用新技術，把隧道內現狀漏水點和未來掘進過程中出現的漏水點所產生的地下水堵住。在隧道防水地段因地制宜地采用全斷面預注漿、裂隙注漿、噴射混凝土等，盡快將滲水通道堵住。如地質預探含水量較大，可能有涌水出現時，宜采用全斷面預注漿的方法，將水流封堵在開挖面之外，即在隧道周邊打孔，以高壓的水泥漿液（或水泥—水玻璃漿液）注入巖石裂隙，使隧道沿周邊形成一個密封環；若含水量不大，開挖后在出水點進行局部裂隙注漿予以封閉；滲漏水不多時，初期支護的噴射混凝土即可防止殘余水浸濕。另外，二次襯砌可采取結構防水措施，即在初期支護與二次襯砌之間敷設一層無紡布及全封閉的橡膠防水板（或塑料防水板），接縫處設置止水帶。采用多層次防水措施防止隧道中地下水滲漏、流失。

參考文件：

[1] 《建設項目水資源論證導則（試行）》（SL/Z 322-2013）；

[2] 《環境影響評價技術導則 》（HJ/T 2.1～2.3-1993，HJ/T2.4-1995）；

[3] 《水文調查規范》（SL201-97）；

[4] 《供水水文地質勘察規范》（GB 50027-2001）；

[5] 《貴州省水資源開發利用現狀分析報告》（貴州省水利廳，2004年）。

[6] 隧道的有關資料。