隧道施工對周圍水環(huán)境影響研究

史景革，史彥民

(河北建設(shè)勘察研究院有限公司，河北石家莊 050311)

隧道施工對周圍水環(huán)境影響研究

史景革，史彥民

(河北建設(shè)勘察研究院有限公司，河北石家莊 050311)

某鐵路隧道施工排水后，附近泉水?dāng)嗔?，影響居民生產(chǎn)生活。通過地質(zhì)調(diào)查，結(jié)合隧道涌水量監(jiān)測和隧道滲漏水流量分段測量結(jié)果，并參考隧道施工過程中的地質(zhì)情況描述，查清天然水文地質(zhì)條件和生態(tài)環(huán)境條件，分析隧道施工對周圍水環(huán)境的影響，并確定了隧道施工的影響范圍。所采用的方法可供類似工程參考。

隧道施工 水環(huán)境 地質(zhì)調(diào)查 涌水量

1 工程概況

某鐵路隧道位于秦皇島市撫寧縣與盧龍縣交界處，進(jìn)口位于低山緩坡上，出口位于山前剝蝕殘丘處，隧道全長3 760 m，最大埋深270 m。隧道于2009年2月開始施工，2010年9月隧道主體施工完成。當(dāng)?shù)厝罕姺从?，由于隧道施工排水，致使泉水?dāng)嗔?，影響居民生產(chǎn)生活，并由此產(chǎn)生糾紛，影響后期施工。因此，隧道施工對周圍水環(huán)境是否產(chǎn)生影響，影響程度和范圍如何，是該工程施工過程中亟待解決的問題。

2 地質(zhì)環(huán)境

工程所在地區(qū)屬于暖溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)型氣候，多年平均降水量687.11 mm。降水在時空分布上不均勻，集中在6月—8月，占年降水量的75%，多以暴雨形式出現(xiàn)，容易引發(fā)洪澇災(zāi)害。區(qū)內(nèi)無大的河流經(jīng)過，當(dāng)?shù)鼐用裨谏絽^(qū)沖溝中攔水建壩，修建很多蓄水坑塘，用于灌溉或養(yǎng)殖。

該地區(qū)主要地貌類型有構(gòu)造剝蝕低山丘陵區(qū)和剝蝕堆積山間洼地區(qū)兩種：構(gòu)造剝蝕低山丘陵區(qū)分布于區(qū)內(nèi)中部地段，由不同時期的基巖組成，山體呈NNE向或近于SN向展布，溝谷狹窄陡立，多呈“V”字形，山坡較陡，山脊呈犬牙交錯狀，隧道呈近東西向穿越山體;剝蝕堆積山間洼地區(qū)分布于李柳河溝谷洼地，銀銅峪洼地及東部山前洼地中，由Qdl+pl3坡洪積物組成。地形起伏或呈傾斜狀，沖溝發(fā)育，并有殘丘、殘山分布。

工作區(qū)出露地層主要為裸露的燕山期巖漿巖(晚侏羅紀(jì))及山前坡洪積物和沖洪積層。燕山期巖漿巖廣泛分布于工作區(qū)中部地帶，巖性主要為斑狀花崗巖及花崗巖。另外，在小所各莊至下荊子水庫一帶和舊縣出露有太古界單塔子群白廟組(Arb)變質(zhì)巖和侏羅系上統(tǒng)白旗組(J3b)安山巖。工作區(qū)沒有大的地質(zhì)構(gòu)造，主要以較小的斷層及構(gòu)造破碎帶為主，節(jié)理裂隙較為發(fā)育，以 NE30°～50°和 NW310°～330°兩組垂直節(jié)理為主。

降雨是本區(qū)地下水形成的主要因素，項(xiàng)目區(qū)第四系松散巖類孔隙潛水賦存在Q3，Q4的砂礫、碎石、漂礫石中，有統(tǒng)一水位，水力聯(lián)系密切?；鶐r裂隙潛水主要賦存于節(jié)理裂隙及破碎帶中，受其控制，含水體不均一，且不連續(xù)，無統(tǒng)一水位，以下降泉的形式排泄流入沖溝。工作區(qū)整體均是補(bǔ)給區(qū)，呈現(xiàn)出補(bǔ)給快、徑流短、補(bǔ)排一體的特征。

3 隧道出水量監(jiān)測及分析

為分析和研究隧道施工排水對周圍水環(huán)境的影響，專門調(diào)閱了隧道排水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)資料和隧道排水施工記錄，了解了施工過程中發(fā)現(xiàn)的主要滲漏、涌水位置及圍巖結(jié)構(gòu)構(gòu)造特點(diǎn)和堵排水措施等情況，在此基礎(chǔ)上，深入隧道內(nèi)進(jìn)行核實(shí)性勘察，同時，對隧道涌水量進(jìn)行定期監(jiān)測。

通過現(xiàn)場測量，隧道滲漏水量正常情況下基本穩(wěn)定在31 m3/h，雨后滲水量增加，并呈現(xiàn)隨降雨量的增大而明顯增大的趨勢，見圖1。這種變化規(guī)律相當(dāng)明顯，說明隧道內(nèi)至少在某些地段存在裂隙發(fā)育區(qū)或構(gòu)造破碎帶，其導(dǎo)水性很好。

圖1 隧道滲水流量與降雨量隨時間變化曲線

從洞內(nèi)水量分段檢測和洞壁滲水情況來看，隧道全長范圍內(nèi)，滲水情況明顯不同，反映了基巖裂隙的發(fā)育程度和導(dǎo)水情況的不同，見圖2。

圖2 隧道內(nèi)滲漏水觀測

總體上，沙嶺峪沖溝以西洞壁滲水段較少，程度也小，只有個別地段兩側(cè)滲水明顯，距入口400 m范圍內(nèi)洞壁較干燥，中間排水溝無水，而葫蘆山峰以東洞壁滲水段較多，較普遍，滲漏情況明顯，雨后有的地段滲水沿洞壁呈細(xì)線狀流下，中間排水溝中水量也較大。

以上水量動態(tài)檢測和洞壁滲漏情況調(diào)查資料顯示，葫蘆山隧道沿線特別是在兩側(cè)出口隧道淺埋區(qū)、隧道深埋區(qū)的較深大沖溝處，構(gòu)造破碎帶地段基巖裂隙發(fā)育，基巖破碎，為基巖裂隙水的下滲提供了空間上的可能。隧道施工到達(dá)這些地段，或造成基巖水沿此通道直接進(jìn)入隧道，或造成原有的裂隙程度加劇，更加劇了基巖水滲漏。蘿卜園沖溝、沙嶺峪沖溝、黃巧峪沖溝透水性就很好。項(xiàng)目區(qū)為基巖裸露區(qū)，出口、入口為隧道淺埋區(qū)，其他地段為中間隧道深埋區(qū)。淺埋區(qū)基巖風(fēng)化強(qiáng)烈，較破碎，裂隙發(fā)育;深埋區(qū)基巖完整，微風(fēng)化，裂隙不發(fā)育，且多呈閉合狀。因此，在沒有大的構(gòu)造存在情況下，淺埋地段更易造成隧道滲漏，滲水量大，深埋地段就不宜造成滲漏，滲水量小。這種規(guī)律與物探數(shù)據(jù)和施工地質(zhì)描述情況一致。

反映在對周圍環(huán)境的影響上來，淺埋地段可能造成的影響范圍較大，深埋地段造成的影響范圍小或沒有影響。

4 隧道施工對周圍水環(huán)境影響分析

長時期的地質(zhì)歷史演變過程，造就了不同的地質(zhì)地貌和地質(zhì)構(gòu)造特征，而不同的地質(zhì)地貌和地質(zhì)構(gòu)造特征又導(dǎo)致了不同的水文地質(zhì)特性的差異?；鶐r地區(qū)，這種特性更加明顯。

蘿卜園東北側(cè)沖溝位于隧道入口南側(cè)，是蘿卜園3個較大沖溝之一，溝谷延伸方向NE30°～45°，長度1.5 km，地勢東北高西南低，高程85～300 m，匯水面積1.2 km2，由大小近20條支流匯入水溝。隧道在溝谷的中上段截穿通過，隧道以上匯水面積約0.26 km2。

該段地層巖性為斑狀花崗巖，垂直節(jié)理發(fā)育，主要為NE30°～45°和近東西向兩組，在沖溝的下段裂隙多閉合，中上段尤其在沖溝頂部裂隙呈張開狀，寬度0.5～1.0 m，大的可達(dá)2.0 m，見圖3和圖4。隧道穿越幾條沖溝，溝底距隧道頂板30～40 m，基巖破碎，風(fēng)化強(qiáng)烈，形成基巖裂隙水滲透進(jìn)入隧道的良好通道。隧道施工時，由于改變了原有的基巖裂隙水的流場，加快了上段基巖裂隙水的下漏，并截留向下流動的部分基巖水，造成上游補(bǔ)給水量流失，下游補(bǔ)給水量減少。

圖3 蘿卜園節(jié)理玫瑰花圖

圖4 蘿卜園節(jié)理裂隙

洞內(nèi)水量監(jiān)測和施工地質(zhì)描述也反映了同樣的情況。洞內(nèi)監(jiān)測顯示，該段洞壁潮濕陰漏明顯，中間排水溝中水量明顯增多?，F(xiàn)場施工調(diào)查描述資料顯示，該段基巖風(fēng)化，呈碎塊，節(jié)理發(fā)育，開挖后不能自穩(wěn)，局部坍塌，水量較大，且部分地點(diǎn)夾泥。物探資料也顯示該段基巖破碎，含水。

隧道勘測單位在2008年冬季對隧道附近25個井泉進(jìn)行了現(xiàn)場調(diào)查，其中第20號～第25號井泉就位于這一較大沖溝中，當(dāng)時都有泉水流出，見表1。本次對該溝中6個井泉進(jìn)行了排查式調(diào)查，發(fā)現(xiàn)除第25號井泉目前仍然有水外，其他5個井泉已經(jīng)干枯。第25號井泉標(biāo)高126 m。

表1 勘測單位對25個井泉調(diào)查結(jié)果

注：1)3#，6#為花崗巖基巖裂隙水以泉水的形式從花崗巖裂隙中溢出，其它均為第四系松散堆積物中孔隙水及基巖裂隙水在沖溝的坡降較大處或支溝交匯處以泉水的形式排泄。2)在支溝交匯處及坡降較大處泉水的流量較大，如4#，15#，約1～2 m3/h;其余各泉水量均很小，泉水已結(jié)冰，無法估測其流量。3)泉水受季節(jié)性影響很大，雨季流量大，旱季流量很小甚至消失。4)泉水點(diǎn)多位于同一條沖溝內(nèi)，沖溝坡降較大處地下水以泉水的形式排泄出地表，在坡降較小地段轉(zhuǎn)而滲入地下，遇坡降較大處又以泉水的形式溢出。5)當(dāng)?shù)鼐用耧嬘盟c沖溝中的泉水系同一水系，水質(zhì)較好，無污染。

該沖溝中下段兩側(cè)植被茂密，雜草叢生，溝內(nèi)主要以油栗、核桃為主，少量油栗由于沒有加強(qiáng)病蟲害防治樹葉發(fā)黃，其他樹木長勢良好，山坡以松樹為主，農(nóng)作物成片種植，以紅薯、花生、玉米、谷類為主，農(nóng)作物長勢良好。隧道穿過的地段，地勢開闊，較為平緩，古樹參天，風(fēng)景怡人。沖溝的中上段，尤其在第156號地質(zhì)調(diào)查點(diǎn)(標(biāo)高為235 m)以上，植被以松樹為主，長勢良好。

據(jù)當(dāng)?shù)鼐用穹从常摏_溝以南3條沖溝原來總沒有水，只是在下雨時，溝中有水，雨后就馬上斷流了。蘿卜園大隊(duì)南側(cè)的沖溝一年四季有水，現(xiàn)在仍然有水，水量沒有變化，隧道施工影響不到這里。通過對該溝的實(shí)地調(diào)查，與居民反映情況一致。

綜上所述，隧道施工對該沖溝產(chǎn)生一定影響，造成部分井泉水量減少甚至斷流。影響范圍：沖溝縱向延伸方向上游至松林與果樹林分界，距隧道約300 m，下游至125 m等高線附近，距隧道約350 m。

5 結(jié)語

1)本研究以地質(zhì)調(diào)查為主，通過隧道涌水量監(jiān)測和隧道滲漏分段測量，結(jié)合隧道施工過程中地質(zhì)描述論證了隧道施工對周圍水環(huán)境的影響，并圈定了影響范圍，為解決由此引起的施工糾紛提供了依據(jù)。

2)由于隧道施工前相關(guān)單位沒有進(jìn)行專項(xiàng)水文地質(zhì)勘察工作，施工過程中也沒有對周圍井泉及隧道內(nèi)涌水情況進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測，沒有任何動態(tài)資料進(jìn)行參照，對還原原有的水文地質(zhì)和生態(tài)環(huán)境造成了很大困難，給解決糾紛增加了難度。本次施工糾紛的順利解決，可為以后類似問題的解決提供參考。

［1］河北省地質(zhì)局水文地質(zhì)四大隊(duì)．水文地質(zhì)手冊［M］．北京：地質(zhì)出版社，1978．

［2］蘭州交大恒安建筑技術(shù)有限公司．葫蘆山隧道施工超前預(yù)報(bào)［R］．蘭州：蘭州交大恒安建筑技術(shù)有限公司，2009．

［3］賀玉龍，張光明，楊立中．鐵路巖溶隧道涌水量預(yù)測常用方法的比較［J］．鐵道建筑，2012(4)：68-71．

［4］中華人民共和國鐵道部．GB 500027—2001 供水水文地質(zhì)勘察規(guī)范［S］．北京：中國計(jì)劃出版社，2001．

［5］中華人民共和國鐵道部．TB 10049—2004 鐵道工程水文地質(zhì)勘察規(guī)范［S］．北京：中國鐵道出版社，2004．

U452．1+1

A

10．3969/j．issn．1003-1995．2013．05．19

1003-1995(2013)05-0062-03

2012-11-27;

2013-03-05

史景革(1967— )，男，河北元氏人，高級工程師。

(責(zé)任審編 李付軍)