?？谑屑t城湖越江通道地下水特征淺析

黎 奇

(海南地質(zhì)綜合勘察設(shè)計(jì)院,海南 ?？?570000)

1 概況

紅城湖越江通道位于?？谑心隙山胁?瓊州大橋與海瑞大橋之間,橫穿南渡江和司馬坡島,連接主城區(qū)和江東新區(qū)。紅城湖越江通道是城市中心骨干路網(wǎng)環(huán)線的一個(gè)組成部分。對?？谑谐菂^(qū)組團(tuán)結(jié)構(gòu)發(fā)展起到至關(guān)重要的作用,是海口中心區(qū)城市東西發(fā)展主軸,是連接長流組團(tuán)、中心組團(tuán)、江東組團(tuán)的城市準(zhǔn)快速化通道,是海口市主城區(qū)對外聯(lián)系的重要快速通道。

2 區(qū)域構(gòu)造與地震

紅城湖越江通道工程地處海口市南渡江下游,橫穿南渡江,位于瓊北凹陷盆地的東部,區(qū)域構(gòu)造格局由近東西向、南北向、北西向和北東向四組斷裂構(gòu)造組成,近東西向斷裂控制著斷陷盆地的形成和發(fā)展,而北西、北東向斷裂構(gòu)造控制盆地內(nèi)次級(jí)構(gòu)造的形成和分布。項(xiàng)目沿線所經(jīng)地貌單元有濱海堆積平原、河床等。地抗震設(shè)防烈度為8度,設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.30 g,設(shè)計(jì)地震分組為第二組[1]。

3 區(qū)域水文

場地穿越南渡江,南渡江是海南島的第一大河流,其流經(jīng)瓊中、澄邁、定安、海口等市縣,全長344 km,流域面積大于7 033 km2,場區(qū)位于其下游,距出?？诩s9 km。根據(jù)龍?zhí)了恼?009-2015年資料,南渡江最小日逕流量14.2～24×108m3,平均日逕流量70.6～255×108m3。據(jù)調(diào)查,南渡江水位受漲落潮影響,勘察期間項(xiàng)目區(qū)南渡江水位為0.81～1.90 m,日變幅約1.50 m,根據(jù)收集資料,項(xiàng)目區(qū)南渡江的百年一遇最高洪水水位為7.01 m(85高程)。

4 地下水特征類型

根據(jù)場地地形地貌,本次勘察場地分為主城區(qū)、河床區(qū)及江東區(qū)三個(gè)水文地質(zhì)單元和3個(gè)含水層組,分別為松散巖類孔隙-裂隙潛水、松散巖類孔隙微承壓水、松散-半固結(jié)巖類孔隙承壓水,其含水介質(zhì)特征主要為:

4.1 松散巖類孔隙-裂隙潛水(Ⅰ)

富水性強(qiáng),主要受大氣降水及地表水補(bǔ)給,水位變化因氣候、季節(jié)而異。由于孔隙潛水與地表水、河水有密切的水力聯(lián)系,尤其靠近南渡江邊的地下水位受潮汐水影響相對較大,潮漲時(shí)水位上升,潮落時(shí)水位隨之下降,水位不穩(wěn)定。地下水總體自南向北徑流,向瓊州海峽排泄;靠近南渡江邊的地下水自西向東徑流,向南渡江排泄。本次勘察期間所測地下靜止水位埋深為0.30～4.80 m,相應(yīng)水位標(biāo)高為1.20～5.55 m,地下水年變幅約3 m。

4.2 松散巖類孔隙微承壓水(Ⅱ)

富水性中等;主要受上層滲透和側(cè)向補(bǔ)給,自西南向北徑流,向瓊州海峽排泄,水位變化因氣候、季節(jié)而異。本次勘察期間所測地下靜止水位埋深為3.20～12.00 m,相應(yīng)水位標(biāo)高為-1.91～0.08 m,該含水層頂板標(biāo)高-17.67～-6.35 m,地下水年變幅約3 m。該層地下水位于相對隔水層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層下,水位高于頂板,為微承壓水。但相對隔水層局部厚度較薄(僅2.5 m),且局部不均勻含有中細(xì)砂,該層地下水與上層孔隙潛水會(huì)存在一定的水力聯(lián)系該層地下水對隧道基坑開挖和盾構(gòu)施工影響較大。

4.3 松散-半固結(jié)巖類孔隙承壓水(Ⅲ)

富水性強(qiáng),主要接受側(cè)向補(bǔ)給,水位變化因氣候、季節(jié)而異。自南向北徑流,向瓊中海峽中排泄。本次勘察期間所測地下靜止水位埋深為5.20～14.00 m,相應(yīng)水位標(biāo)高為-3.95～-0.09 m,地下水年變幅約2 m。

上述三種地下水并不存在完全各自獨(dú)立的地下水位,而是相互之間具有一定的水力聯(lián)系,共同作用。

5 室內(nèi)外水文地質(zhì)測試

本次勘察為查明場地主要含水層的透水性和富水性,選擇了對海陸交互相沉積土、海相沉積土、中等風(fēng)化玄武巖層進(jìn)行了水文地質(zhì)試驗(yàn)。試驗(yàn)方法采用注水試驗(yàn)和單孔完整井穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)。

5.1 抽水試驗(yàn)

采用單孔完整井穩(wěn)定流抽水,均進(jìn)行三次降程試驗(yàn),試驗(yàn)程序和穩(wěn)定時(shí)間符合規(guī)范要求。根據(jù)水文地質(zhì)條件和試驗(yàn)?zāi)Ｊ?依據(jù)《工程地質(zhì)手冊》第五版選用相關(guān)公式進(jìn)行了水文地質(zhì)參數(shù)計(jì)算,計(jì)算公式如下[2]:

潛水完整井單井抽水試驗(yàn):

無邊界潛水完整井公式(無觀測孔):

(1)

(2)

承壓水完整井單井抽水試驗(yàn):

(3)

(4)

上述式子中:K為滲透系數(shù)(m/d);Q為涌水量(m3/d);R為影響半徑(m);r為抽水孔半徑,為0.054 m;H為含水層厚度(m);M為含水層厚度(m);s為抽水孔水位降深(m)

通過潛水和承壓完整井穩(wěn)定流計(jì)算滲透系數(shù)K值和影響半徑R值。抽水試驗(yàn)成果見表1和表2。

表1 抽水試驗(yàn)成果表(潛水)

表2 抽水試驗(yàn)成果表(承壓水)

5.2 注水試驗(yàn)

本次勘察在鉆孔嚴(yán)重漏水孔段和卵石層進(jìn)行鉆孔注水試驗(yàn),共進(jìn)行5個(gè)孔注水試驗(yàn),其計(jì)算結(jié)果見表3,計(jì)算采用以下公式[2]:

地下水位以上:

(5)

地下水位以下:

(6)

式中:K為試驗(yàn)巖土層的滲透系數(shù),cm/s;Q為注入流量,L/min;H為試驗(yàn)水頭,m;等于試驗(yàn)水位與地下水位之差;A為形狀系數(shù),m;L為試驗(yàn)段長度,m;r為鉆孔半徑m。

5.3 室內(nèi)滲透試驗(yàn)

本次勘察在砂土和主要黏土層共采取土樣進(jìn)行滲透試驗(yàn),其成果統(tǒng)計(jì)見下表4。

5.4 含水層水文參數(shù)綜合確定

通過本次勘察水文地質(zhì)試驗(yàn)和室內(nèi)試驗(yàn),參照《城市軌道交通巖土工程勘察規(guī)范》(GB50307-2012)第10.3.5條[3],并結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)綜合確定區(qū)間各主要巖土層水文參數(shù),詳見表5。

6 地下水的腐蝕性評價(jià)

本次勘察在主城區(qū)、河床區(qū)、江東區(qū)分別在鉆孔中采取地下水潛水、承壓水水樣,在1、2、3#抽水試驗(yàn)井中采取水樣,分別于漲落潮的時(shí)候采取南渡江河水樣,據(jù)《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》(JTG C20-2011)附錄K.0.2節(jié)[4]進(jìn)行水的腐蝕性評價(jià),按Ⅱ類環(huán)境、強(qiáng)透水層(A)判別,其判定結(jié)果詳見表6。

由以上判別結(jié)果,綜合評價(jià)為:Ⅰ層地下水對混凝土結(jié)構(gòu)均具弱腐蝕性,對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋均為微腐蝕性;

Ⅱ?qū)拥叵滤畬炷两Y(jié)構(gòu)均具弱腐蝕性,在長期浸水的條件下對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋具微腐蝕性,干濕交替的條件下對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋具中等腐蝕性;

Ⅲ層地下水對混凝土結(jié)構(gòu)均具弱腐蝕性,對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋具微腐蝕性;

南渡江水對混凝土結(jié)構(gòu)均具弱腐蝕性,在長期浸水的條件下對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋具微腐蝕性,干濕交替的條件下對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋具中等腐蝕性。

7 結(jié)語

(1)本場地地下水情況復(fù)雜,對本工程影響極大。根據(jù)本次勘察可知,場地的地下水類型可分為松散巖類孔隙-裂隙潛水(Ⅰ)、松散巖類孔隙微承壓水(Ⅱ)、松散-半固結(jié)巖類孔隙承壓水(Ⅲ)。三種地下水并不存在完全各自獨(dú)立的地下水位,而是相互之間具有一定的水力聯(lián)系,共同作用。

(2)根據(jù)本次所采取水樣水質(zhì)分析成果,判定結(jié)果為:擬建場地屬Ⅱ類環(huán)境,Ⅰ層地下水對混凝土結(jié)構(gòu)均具弱腐蝕性,對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋均為微腐蝕性;Ⅱ?qū)拥叵滤畬炷两Y(jié)構(gòu)均具弱腐蝕性,在長期浸水的條件下對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋具微腐蝕性,干濕交替的條件下對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋具中等腐蝕性;Ⅲ層地下水對混凝土結(jié)構(gòu)均具弱腐蝕性,對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋具微腐蝕性;南渡江水對混凝土結(jié)構(gòu)均具弱腐蝕性,在長期浸水的條件下對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋具微腐蝕性,干濕交替的條件下對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋具中等腐蝕性。

(3)盾構(gòu)段穿越的含水層與南渡江水有較強(qiáng)的水力聯(lián)系,涌水量大,施工時(shí)需做好隔水和排水措施;盾構(gòu)段上部相對隔水層主要為淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土,該層厚度薄、且水平存在較大差異。物理力學(xué)性質(zhì)差,總體降水安全性及可靠性較低。區(qū)域上不排除存在地質(zhì)缺失的情況,即存在地表南渡江江水涌入隧道的可能性。建議加強(qiáng)地下水的超前探測或預(yù)報(bào);盾構(gòu)段兩端頂板地層直接與江水兩通,施工前應(yīng)做好隔水止水措施。