隧道工程對水資源的影響和防治方法

黃寶安

（福建省第八地質(zhì)大隊，福建龍巖　364012）

隧道工程對水資源的影響和防治方法

黃寶安

（福建省第八地質(zhì)大隊，福建龍巖364012）

隧道屬線狀地下工程，是交通、水利、能源及其他相關(guān)建設(shè)工程的重要組成部分。山嶺隧道在建設(shè)過程中需穿越各種不同地質(zhì)體及斷裂層破碎帶等水文地質(zhì)單元，不可避免地改變了水文地質(zhì)條件，并在一定程度上破壞水資源環(huán)境，造成隧址區(qū)及周邊地下水位下降，地面溪溝水量減小甚至枯竭，井泉水量減小，影響當(dāng)?shù)厝嗣裆詈凸まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

隧道工程；水資源流失；災(zāi)害防治

梅花山隧道是深埋型特長大斷面山嶺隧道，其中段從蘭橋、江畬村莊下方通過，橫穿上部的溪流水系，隨著開挖深度的逐步推進(jìn)，隧洞開挖所到之處當(dāng)?shù)厝∷獪狭髁矿E減并逐漸加劇（沿線見多處漏水點(diǎn)，見圖1），枯水期出現(xiàn)溪溝斷流、泉水干涸現(xiàn)象，造成農(nóng)田荒蕪、糧食絕收，當(dāng)?shù)卮迕窈蛷S礦企業(yè)的生產(chǎn)、生活用水受到嚴(yán)重影響。

1　地質(zhì)概況

1.1區(qū)域地質(zhì)

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料和現(xiàn)場地面調(diào)查，隧址區(qū)大地構(gòu)造單元處于閩西南拗陷帶，歷經(jīng)長期地質(zhì)歷史演變和多次構(gòu)造運(yùn)動，形成以斷裂為主的構(gòu)造形式。

區(qū)域地層主要為白堊系上統(tǒng)沙縣組（K2s）；侏羅系上統(tǒng)兜嶺群（J3dl）、下統(tǒng)梨山組下段（J1la）；二疊系上統(tǒng)翠屏山組（P2cp）下統(tǒng)童子巖組（P1t）、文筆山組（P1w）和棲霞組（P1q）；石炭系下統(tǒng)林地組（C1l）；泥盆系上統(tǒng)桃子坑組（D3tz）。后期巖漿活動較強(qiáng)烈，喜瑪拉雅運(yùn)動、燕山運(yùn)動導(dǎo)致大規(guī)模的巖漿侵入，巖性主要為花崗巖。

1.2地形地貌

隧址區(qū)所處的地貌單元屬構(gòu)造侵蝕剝蝕中低山、低山及山嶺之間的斷裂谷地和斷陷盆地地貌，海拔高程一般介于約430～1 250m，沿線地形形態(tài)復(fù)雜，山高谷深，坡度一般介于35°～45°，局部達(dá)70°～80°，并常見懸崖峭壁，溝谷多呈“V”形，谷底多見基巖裸露，縱向坡降較大，水系發(fā)育，呈樹枝狀或羽狀，地表徑流量較大。

1.3地層巖性

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料和現(xiàn)場調(diào)查，構(gòu)成梅花山隧道圍巖主要為燕山早期（γ52（3）c）淺肉紅、淺褐灰色中、粗粒花崗巖構(gòu)成。局部分布桃子坑組灰白色石英砂礫巖、砂巖夾紫紅色千枚狀粉砂巖。

1.4地質(zhì)構(gòu)造

隧道沿線圍巖以硬質(zhì)巖為主，受區(qū)域構(gòu)造作用和長期地質(zhì)歷史演變影響，形成復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造形式，斷裂切穿不同層位和不同性質(zhì)巖層或巖體，據(jù)已有搜集到的資料和現(xiàn)場調(diào)查走訪，隧址區(qū)沿線自東南向西北4次橫穿北東向（F3、F4、F6、F7）區(qū)域性斷層，一次穿越北西向區(qū)域性斷層（F5），斷距較大，以及次一級的羽狀構(gòu)造、節(jié)理裂隙發(fā)育密集帶、擠壓碎裂帶，大小斷裂構(gòu)造相互交切貫通，導(dǎo)水性好（見圖1）。

圖1　水文地質(zhì)略圖

1.5水文地質(zhì)特征

根據(jù)區(qū)內(nèi)出露的地層、巖性組合含水介質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造的空隙性質(zhì)及地下水的水力特性，本區(qū)主要為基巖裂隙含水巖組，對隧道充水有直接影響的主要是構(gòu)造裂隙水，賦存于塊狀巖類或碎屑巖類裂隙密集發(fā)育帶、擠壓碎裂帶和斷裂構(gòu)造中，受地質(zhì)構(gòu)造控制，一般具承壓性、富水性各向異性且極不均勻，斷裂帶的中心部位尤其是相同體系不同方向斷裂的交會部位富水性強(qiáng)。主要接受大氣降水和風(fēng)化孔隙裂隙水、鄰近含水層（帶）的垂向或側(cè)向補(bǔ)給，自然狀態(tài)下一般以泉的形式在地形有利的溝谷底部出露，匯集后形成地表溪流（見圖1）。

2　水資源流失原因分析及影響評價

梅花山隧道位于區(qū)域構(gòu)造帶影響區(qū)，尤其是在江畬、蘭橋村莊上游斷層、節(jié)理裂隙等脆性構(gòu)造發(fā)育，規(guī)模較大，透水性較強(qiáng)，有利于地下水運(yùn)移，地下水的水力坡度較大，流速較快，循環(huán)交替作用較強(qiáng)烈。

隧道開挖揭露含水帶，改變自然平衡條件，隧道成為地下水的低位排泄長廊，地表水、地下水通過導(dǎo)水?dāng)嗔褬?gòu)造和破碎帶下滲，排入洞內(nèi)，從隧道大量流，造成區(qū)域地下水位下降，溪溝流量驟減乃至斷流，沿線當(dāng)?shù)卮迕窈蛷S礦企業(yè)深受斷水困擾，無法正常生產(chǎn)生活（見圖1）。

蘭橋村和江畬村地界內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，各種結(jié)構(gòu)面相互穿插交切，連通性較好，取水溪溝處于洞軸線兩側(cè)，隧洞橫穿溪溝匯水區(qū)域中部，隧道設(shè)計標(biāo)高低于各取水溝谷匯水范圍，此區(qū)段水資源流失情況最嚴(yán)重，出水點(diǎn)多，形態(tài)復(fù)雜，滲、滴、淋、涌、突、噴和暴為主要出露形式，根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)編錄統(tǒng)計，隧道開挖過程中出現(xiàn)13處較大的涌水、突水災(zāi)害，經(jīng)測量最大單股流量達(dá)1 172.5m3/d，呈噴射狀，水流成河，下坡施工段出現(xiàn)淹井險情。

3　防治對策和措施

有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范要求隧道設(shè)計、施工應(yīng)采取防治因水資源流失而破壞當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境及造成農(nóng)田灌溉和生活用水困難等后患的措施［1，2］。然而，對于規(guī)模較大強(qiáng)透水的張性、張扭性斷層，切穿多含水巖組，尤其是不同方向斷裂交匯部位的強(qiáng)富水帶，由于隧道埋深大，滲流壓力高，流速快、水量大，限于目前技術(shù)水平和施工工藝限制，采用傳統(tǒng)防治手段進(jìn)行洞內(nèi)疏堵代價高昂且難以達(dá)到預(yù)想效果與實現(xiàn)防治目標(biāo)。

從洞內(nèi)出水情況看，本隧道出水主要為斷裂構(gòu)造導(dǎo)通，以點(diǎn)狀成股噴涌為主，出水較集中但補(bǔ)給位置至出露點(diǎn)有一定距離，逕流途徑較長，鑒于上述情況，建議采用地面工程進(jìn)行治理，在溪溝滲漏河段通過相關(guān)技術(shù)支持如遙感遙測、地質(zhì)、物探、鉆探，以及地表坑道工程（剝土、探槽、淺井）等方法查明滲漏通道，制定合理的治理措施。

首先，可利用遙感進(jìn)行解譯判讀粗略圈定異常區(qū)域，通過地面調(diào)查和觀測將航片解譯成果與水文地質(zhì)資料擬合的情況進(jìn)行綜合分析進(jìn)一步縮小目標(biāo)區(qū)域范圍。再利用不同含水構(gòu)造與圍巖介質(zhì)的物性差異采用物探方法探測物性異常，并選擇代表性的典型地段進(jìn)行鉆探驗證，圈定滲漏范圍，采用鉆孔注漿、縫隙填塞等方法截斷地下水滲漏通道。對于溝底集中漏失的地段，可采用埋地渠道或引水管道跨越。通過以上綜合措施治理減小水資源流失，最大限度地恢復(fù)地下水位和保護(hù)生態(tài)環(huán)境，從根本上解決當(dāng)?shù)卮迕窈蛷S礦企業(yè)生產(chǎn)生活用水問題，同時減小地下水對隧道施工和鐵路運(yùn)行的影響，避免留下“后遺癥”。

4　結(jié)語

地下水漏失是隧道工程的第一頑疾，通常有“十隧九漏”之說。總的來說，隧道等地下工程治水應(yīng)貫徹以防為主的方針，事前的預(yù)測預(yù)報工作是治水能夠成功與否的關(guān)鍵，在自然系統(tǒng)平衡破壞之前進(jìn)行預(yù)處理，才能達(dá)到預(yù)期效果。本區(qū)水文地質(zhì)最復(fù)雜，隧道工程施工由于水的因素引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害時有發(fā)生，隧道建設(shè)如何有效進(jìn)行水患防治，打造綠色、環(huán)保工程是勘察設(shè)計施工各方的重要課題。一方面可確保工程建設(shè)安全和運(yùn)營安全，另一方面可避免工程性水資源大量流失，保障人民安居樂業(yè)。

［1］TB10003-2001.鐵路隧道設(shè)計規(guī)范［S］.

［2］TB10204-2002.鐵路隧道施工規(guī)范［S］.

Influence of Tunnel Project on Water Resources and Its Prevention and Cure Method

Huang Baoan
（Eighth Geological Brigade of Fujian Province，Longyan Fujian 364012）

The tunnel is a linear underground engineering，is an important part of transportation，water conservancy，energy and other related construction projects.Mountain tunnel across different geological bodies and fracture layer fracture zone of hydrogeological units in the construction process，it is inevitable to change the hydrogeological condi?tions，and damage the environment of water resources in a certain extent，which caused the tunnel area and the sur?rounding underground water level decreased，ground water creek reduced or even dried up，well water reducing，so af?fect local people's life and industrial and agricultural production.

tunnel engineering；water resources loss；disaster prevention and control

U452.11

A

1003-5168（2016）08-0105-02

2016-07-20

黃寶安（1962-），男，工程師，副總工程師，研究方向：巖土工程勘察，水文地質(zhì)與工程地質(zhì)。