巖溶區隧道工程全生命周期地下水文環境保護方案探討

摘要：基于新燕尾山隧道工程探討隧道在選址、設計、施工、運營等全生命周期內對地下水文環境保護的工作要點。

關鍵詞：巖溶區;隧道工程;全生命周期;地下水文環境

中圖分類號：X37 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2019）12-0-02

Abstract：Based on the new Yanweishan tunnel project， this paper discusses the main points of the tunnels work on the protection of groundwater in the whole life cycle of site selection， design， construction and operation， for reference of similar projects.

Keywords：Karst area;Tunnel engineering;Full life cycle;Groundwater environment

1 工程概況

1.1 項目介紹

燕尾山隧道穿越南溫泉背斜兩翼的槽谷區為巖溶強烈發育區，背斜兩翼地層為三疊系上統須家河組（T3xj）碎屑巖地層，侏羅系紅層區。其中三疊系下統嘉陵江組（T1j）地層是擬建隧道主要充水的可溶性碳酸鹽含水層。隧址區地下水類型主要為松散巖類孔隙水，基巖（紅層）裂隙水，碎屑巖孔隙、裂隙層間水，碳酸鹽巖巖溶水。

1.2 地下水環境影響分類及分析

對于巖溶區，將距隧道0.8～1km范圍內及人員聚集地劃為強烈影響區;將距隧道1～1.65km范圍內劃為中等影響區;將距隧道1.65～2.5km范圍內劃分一般影響區。對于非巖溶區，侏羅紀紅層由于相對隔水且該地層區域地形陡峭，人類工程活動較少，井、泉、水塘分布有限，全部劃分為一般影響區。影響分類如圖2所示。

對各個影響等級內進行分區分析隧道建設可能誘發的主要水文地質環境問題如下：

影響區 A1 位于可溶巖地區，造成區內井泉干涸，并可能誘發巖溶塌陷，對當地人民生活生產和人生安全問題造成較嚴重的影響。背斜軸部的泉點出水口可能被疏干。

A2 位于須家河山地，可能會造成區內地表水體全部干枯或者地下水露頭大部分干枯。

影響區 B1 位于可溶巖地區，造成區內井泉流量減少過半或者當地農民灌溉給水點的水源減少過半，連續干旱一段時間以后就會造成飲用水和灌溉用水困難，對當地人民生活生產用水問題有影響。

B2 位于須家河山地，可能造成區內地表水體減少過半或者當地農民飲用水點的水源減少過半，連續干旱一段時間以后就會造成飲用水困難，對當地人民生活生產用水問題有影響。

影響區 C1 位于可溶巖地區，可能會造成地表水和井泉等地下水露頭部分減少或者當地農民飲用水點的水源有一定量的減少，對當地人民生活生產用水問題有少量影響。

C2 位于須家河山地，隧道開挖可能會造成地表水和井泉等地下水露頭部分減少或者當地農民飲用水點的水源有一定量的減少，對當地人民生活生產用水問題有少量影響。

C3 位于隧道進出口侏羅系地層內，可能會造成地表水和井泉等地下水露頭部分減少或者當地農民飲用水點的水源有一定量的減少，對當地人民生活生產用水問題有少量影響。

2 保護方案設計

2.1 堵水措施

燕尾山隧道采取全段面帷幕注漿、開挖后徑向注漿堵水以及抗水壓襯砌等堵水措施。一是位于地下水位線以上，除泥巖隔水層段采用超前帷幕注漿外，其他段落采用開挖后徑向局部注漿堵水。二是對于地層裂隙水較大，周邊存在大面積淋水或嚴重滲漏水，對地表生態環境影響較嚴重，但圍巖穩定性較好，不影響掘進的情況采取開挖后周邊注漿堵水。三是對預測靜水壓力0.65～1.5MPa，采取周邊全封閉的堵水方案，在注漿堵水后采取設置抗水壓襯砌。可將內輪廓仰拱加深，使斷面更接近圓形而改善襯砌結構受力條件。同時，加強初期支護和二襯厚度控制，提高隧道襯砌結構的抗水壓能力。

2.2 巖溶處治

溶洞處治措施根據溶洞的發育規模、與隧道的相互關系、溶洞充填情況等確定。對于發育深度小于3.0m的小溶洞、溶穴，原則上采用回填處理;對于發育深度超過3.0m的規模較大的溶洞，根據溶洞分布、與隧道的關系及溶洞內充填物情況進行錨噴支護加固、回填嵌補、注漿加固、支頂加固、回填封閉或樁基礎（擴大基礎）跨越等多種措施處理。對于洞內積水，若無補給源則以排為主，若補給源廣，特別是與地表連通的巖溶水，需以堵為主，限量排放。

2.3 地表塌陷處治

地表塌陷處治遵循“早期預測、預防為主、治理為輔、防治相結合”的原則。對開挖沉陷區，未達到穩定的，宜采取監測、警示及臨時工程措施，消除安全隱患。達到穩沉狀態的，應采取防滲處理、削高填低、回填平整、挖溝排水、植被重建等綜合處理措施。對巖溶塌陷區，可采取注漿、回填等措施控制塌陷發展，減少危害。塌陷區規模較大、暫時難以治理的地段，應確定禁入范圍，設立警示牌與圍欄等安全設施。

2.4 地質環境監測

在距離隧道軸線5km以內共布設地表觀測點21個，洞口觀測點4個，洞內觀測點22個，地下水位監測點4個，在施工期地表觀測點每兩日觀測一次，洞口及洞內觀測點每日觀測一次;隧道貫通后地表觀測點每五日觀測一次，洞口觀測點每五日觀測一次。累計監測時間為2年。

3 控制要點梳理

隧道工程地下水文環境保護應從地質選線、隧道設計、施工、運營觀測等階段進行研究，制定有效的保護措施。

3.1 加強隧址方案比選

隧址的選擇除服從線路的總體走向和考慮兩端立交的接線因素外，應結合工程規模、技術標準、與鐵路及軌道關系、隧道洞口位置分析、隧址地質條件、對周邊地塊和聚居區影響、與沖溝和水庫的關系、對兩側接線道路的影響等控制因素。當然，若擬建的隧道范圍工程地質條件比較明確，可以參考附近隧道竣工資料。

3.2 加強隧道自防水設計

根據隧道區的水文地質特征及生態環境現狀，以堵為主、限量排放。在此基礎上“防、排、截、堵結合，因地制宜，綜合治理”，保證隧道結構物和運營設備的正常使用和行車安全;對地表水、地下水妥善處理，洞內外形成完整通暢的防排水系統。

3.3 加強施工方法的優化

隧道施工方法應遵循“少擾動、弱爆破、短進尺、快封閉、強支撐、勤量測”的原則。一是根據隧道間距、圍巖級別、跨度、埋深確定合理開挖方法。根據監測的成果資料對開挖工法、爆破參數、支護參數進行適時的調整，以確保施工和構筑物安全，并對一些關鍵施工環節應加強控制，嚴格執行。二是引用先進設備和工藝。例如，引入冷凍法到涌水和突水的治理上。不僅可以將掌子面前方的地下水和圍巖中的自由水凍結，便于施工;而且可以充填巖體中的部分裂隙，對剛開挖的隧道圍巖加固和穩定。三是采用排供結合的模式有效利用地下水。將排水和供水相互結合起來，采用截流、預先疏干等排供結合模式，利用雙水源互補供水，有效抑制隧道排水的環境地質效應，減少水資源的浪費。

3.4 加強水文環境監測監控

采用自動監測、人工定期巡視監測等方式，進行水文環境監測監控。一是施工前監測。包括區內已有的巖溶塌陷，建筑物變形，水庫水位，水點（地表、地下）水量、水溫，已建隧道工程地下水疏排水量、水溫等。二是施工期間的監測。建立洞內出水與洞外地表水、降雨與氣溫等聯動監測體系。監測開挖過程中出水點位置、地層巖性、水壓、水量、水溫、水質、滲漏起始時段等，并對監測當天的氣溫、降雨情況以及地表水的變化情況進洞聯動監測。三是竣工后監測。對巖溶塌陷，建筑物變形，水庫水位，水點（地表、地下）水量、水溫，臨近隧道地下水疏排水量及水溫進行監測，以評價堵水效果及對環境的影響程度。

4 總結

新燕尾山隧道地下水環境保護方案對強烈影響區域采取“以堵為主”的方法，進行嚴密堵水，超前堵水，以減少地下水漏失。對中等影響區域采取“堵水限排”的方法。采用注漿控制地下水排放量，在襯砌背后設置排導系統，以消減水壓力。同時，嚴格遵循“動態設計、信息化施工”原則，建立監測監控體系，優化施工方案，按動態設計執行保護措施，使該隧道區域地下水環境得到有效保護。

參考文獻

[1]王立峰.水文地質在環境保護過程中的應用[J].工程建設與設計，2017（11）：125-126+129.

[2]付妍.水文地質在環境保護中的應用探討[J].環境與發展，2018，30（02）：239-240.

收稿日期：2019-08-12

作者簡介：饒友平（1983-），男，漢族，本科學歷，高級工程師，研究方向為道路工程設計與交通規劃設計。