大型水封式洞庫地下水監(jiān)測(cè)技術(shù)

羅治軍

（中鐵隧道局集團(tuán)有限公司，廣東 廣州 511458）

水封洞庫的研究領(lǐng)域中信息化管理是重要一環(huán)。通過基于圍巖穩(wěn)定和地下水穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)施工信息收集的研究，形成完善的水封洞庫信息化施工的理論。提出對(duì)地下水分布及運(yùn)移條件變化的監(jiān)控，與常規(guī)的監(jiān)控量測(cè)項(xiàng)目共同判斷現(xiàn)場(chǎng)施工條件是否可行，本文就其中地下水水位和水質(zhì)監(jiān)測(cè)方面的一些做法進(jìn)行一些總結(jié)。

1 工程概況

煙臺(tái)LPG水封洞庫工程范圍為3個(gè)主洞庫（丁烷、LPG、丙烷）及其連接巷道、交通巷道和水幕巷道。主洞庫及其連接巷道長(zhǎng)度約2 700 m，水幕巷道長(zhǎng)度約2 500 m，交通巷道長(zhǎng)度約2 200 m。

項(xiàng)目位于煙臺(tái)市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)臨港化學(xué)工業(yè)園，北側(cè)為煙臺(tái)西港區(qū)，南距G206國(guó)道約2 km，西臨九曲河，洞庫位于工業(yè)園地下。周邊多為民房，無大型建筑物。工程處于海陸銜接地帶，屬剝蝕堆積地貌～山谷洪積平原地貌的過渡段，地勢(shì)總體起伏不大，地面標(biāo)高為海拔基本在30 m以下。

庫址區(qū)內(nèi)含水介質(zhì)主要為第四系覆蓋層以及燕山早期中粗粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖。地下水的主要存在類型有四種。其一，賦存于第四系松散覆蓋層中松散巖類孔隙水，其二，存儲(chǔ)于燕山早期中粗粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖的淺層風(fēng)化網(wǎng)狀裂隙水，其三，賦存于中風(fēng)化帶中深部及其以下的巖體中的深層脈狀裂隙水，其四，分布在庫址區(qū)東北部的碳酸鹽類巖溶裂隙水。地下水主要接受大氣降水垂直入滲和側(cè)向山區(qū)地下水兩種補(bǔ)給方式，由東西兩側(cè)山區(qū)向中部九曲河徑流，最后排向黃海，黃海亦為本區(qū)域的最低排泄面。

2 地下水監(jiān)測(cè)的實(shí)施

按照監(jiān)測(cè)總體方案中的地下水位監(jiān)控點(diǎn)布置方式，結(jié)合水位監(jiān)測(cè)孔平面位置的設(shè)計(jì)布設(shè)資料，在施工前和施工過程中地表共鉆設(shè)了53個(gè)地下水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)（見圖1），利用水位一管和鋼尺水位計(jì)，配合水準(zhǔn)測(cè)量，確定地下水位高程，通過水位管內(nèi)水面高程的變化，以確定并及時(shí)掌握施工期間地下水水位的變化情況，避免洞庫區(qū)域地下水位遭受破壞。實(shí)際外業(yè)監(jiān)測(cè)過程中，曾發(fā)現(xiàn)個(gè)別鉆孔的水位在洞庫施工過程中受到嚴(yán)重影響，部分孔位打穿透空，部分孔位由于地面施工影響造成破壞而封堵或重新修復(fù)。類似情況鉆孔均實(shí)行24 h不間斷監(jiān)測(cè)。

與此同時(shí)，對(duì)洞內(nèi)施工過程中的涌水量也要進(jìn)行測(cè)量，結(jié)合地表監(jiān)測(cè)孔水位變化，全面掌握水位變化情況。

3 監(jiān)測(cè)成果與分析

3.1 地下水位監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)匯總及統(tǒng)計(jì)分析

自2011年7月洞庫開工起，按照1次/d的頻率對(duì)庫址區(qū)所有鉆孔內(nèi)地下水水位進(jìn)行長(zhǎng)期測(cè)量，對(duì)水位變化較大的鉆孔增大測(cè)量頻率，直至水位趨于穩(wěn)定。根據(jù)監(jiān)測(cè)成果，定期繪制庫址區(qū)水位等值線圖如圖1所示，水位監(jiān)測(cè)成果圖如圖2所示

圖1 地下水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)位和高程等值線圖

圖2 2012年地下水水位監(jiān)測(cè)成果

3.1.1 地下水位未受施工影響的自然波動(dòng)

根據(jù)前期勘察成果，庫址區(qū)地下水位施工前受降水、蒸發(fā)和開采條件等因素的影響。年平均變幅達(dá)2～3 m，一般在3月底為最低值，9月底達(dá)到最高。

根據(jù)已有監(jiān)測(cè)成果，由圖1、圖2可知，部分鉆孔庫址區(qū)未受施工及影響區(qū)域波動(dòng)，地下水位自然動(dòng)態(tài)變化與前期勘察成果基本一致。

3.1.2 地下水位受洞庫開挖影響發(fā)生變化

通過2011年6月～2012年3月間對(duì)庫址區(qū)鉆孔地下水位的連續(xù)監(jiān)測(cè)，煙臺(tái)萬華液化烴地下水封洞庫交通巷道（包括明槽段）地下水位除隨季節(jié)發(fā)生自然波動(dòng)外，庫址區(qū)在施工期間，交通巷道已施工段沿線的ZK21、ZK16、ZK33、ZK06、ZK12、ZK34、ZK15、ZK09、ZK19、ZK04、ZK08、ZK22等12個(gè)鉆孔內(nèi)地下水位受地下洞室開挖影響，均產(chǎn)生較大程度的下降，根據(jù)水位下降的程度和下降類型可將其分為兩大類：

（1）其中，ZK34、ZK15、ZK09、ZK19、ZK04、ZK08、ZK22等7個(gè)鉆孔內(nèi)地下水位自2011年6月監(jiān)測(cè)開始至交通巷道開挖施工結(jié)束，除個(gè)別短暫期內(nèi)有小范圍波動(dòng)外，大部分時(shí)間呈現(xiàn)平穩(wěn)下降趨勢(shì)，總下降深度（垂直深度）小于5.0 m。

此7個(gè)鉆孔成孔時(shí)間在9月份，成孔時(shí)正處于庫址區(qū)地下水位最高月份，自9月份至次年3月份，該區(qū)域地下水位一直呈現(xiàn)平緩下降趨勢(shì)，同時(shí)在該段時(shí)間，交通巷道進(jìn)行了開挖，這7個(gè)鉆孔均處于交通巷道沿線附近，交通巷道開挖過程中，交通巷道內(nèi)地下水大量流失，造成附近區(qū)域地下水位平緩下降。

其中，ZK19鉆孔在2011年10月15日～11月5日間發(fā)生陡降，該次陡降主要是由于該段時(shí)間，在ZK18鉆孔附近的PS1抽水系統(tǒng)進(jìn)行了為期一周的抽水試驗(yàn)，該試驗(yàn)過程中，大量抽取地下水位，而ZK19為斜孔，距離抽水試驗(yàn)鉆孔最近。

（2）ZK21、ZK16、ZK3、ZK06、ZK12等5個(gè)鉆孔內(nèi)地下水位，在一段觀測(cè)期內(nèi)呈現(xiàn)緩慢下降趨勢(shì)，但均存在突然下降的狀況，總下降深度大于5.0 m，這與相應(yīng)區(qū)段內(nèi)施工期發(fā)生突水有關(guān)。在采取相應(yīng)封堵措施后，水位開始保持穩(wěn)定。

3.2 地下水水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)匯總及分析

選取2013年6月下旬對(duì)洞庫內(nèi)特定斷面處涌出水進(jìn)行的地下水水質(zhì)的監(jiān)測(cè)，水質(zhì)監(jiān)測(cè)報(bào)告數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 水質(zhì)檢測(cè)報(bào)告單

根據(jù)施工期間水質(zhì)監(jiān)測(cè)成果，煙臺(tái)萬華液化烴地下水封洞庫實(shí)際開挖揭露的地下水水質(zhì)情況按《巖土工程勘察規(guī)范》（GB 50021—2001）（2009版）有關(guān)規(guī)定評(píng)價(jià)如下。

3.2.1 按環(huán)境類型

依據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》（GB 50021—2001）附錄G，本場(chǎng)地位于山東省煙臺(tái)市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)，緊鄰黃海，屬濕潤(rùn)區(qū)（干燥度指數(shù)K＜1.5），環(huán)境類型為Ⅱ類。根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》（GB 50021—2001）（2009版）表12.2.1，本場(chǎng)地地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具微腐蝕性。

3.2.2 按地層滲透性

本場(chǎng)地地層的滲透性為B類，根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》（GB 50021—2001）表12.2.2，本場(chǎng)地地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具微腐蝕性。根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》（GB 50021—2001）表12.2.4，本場(chǎng)地地下水在干濕交替條件下地下水對(duì)鋼筋砼結(jié)構(gòu)中鋼筋具中等腐蝕性，在長(zhǎng)期浸水條件下地下水對(duì)鋼筋砼結(jié)構(gòu)中鋼筋具微腐蝕性。

4 結(jié)論及建議

水位監(jiān)測(cè)：（1）根據(jù)鉆孔內(nèi)地下水位長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)結(jié)果，庫址區(qū)地下水位埋深0.00～21.96 m，水位高程變化趨勢(shì)與地形基本一致。同時(shí)受工程開挖影響，庫址區(qū)地下水整體徑流方向自東向西、自東北向西南；自丙烷洞庫、LPG洞庫向交通巷道及明槽所在位置、自丁烷洞庫向交通巷道沿線及明槽方向徑流。

（2）庫址區(qū)未受交通巷道開挖影響區(qū)域鉆孔地下水位隨季節(jié)、降雨變化明顯，一般在8～9月底地下水位達(dá)到最高，在3月底達(dá)到最低。最大變化幅度2.3 m。交通巷道施工過程中，洞室開挖造成了交通巷道周邊場(chǎng)地內(nèi)地下水位出現(xiàn)不同程度的下降。鉆孔內(nèi)地下水下降最大的為ZK23鉆孔，該鉆孔內(nèi)地下水已與交通巷道連通，水位降至交通巷道底板高程處。

（3）交通巷道施工開挖造成了沿交通巷道周邊鉆孔內(nèi)地下水位普遍下降，通過注漿封堵，避免了地下水位大幅度下降。因此，在地下洞庫開挖過程中，建議加強(qiáng)超前地質(zhì)鉆探工作，預(yù)測(cè)未開挖段圍巖涌水量，對(duì)圍巖涌水量較大位置盡可能采用超前注漿方式封堵。

水質(zhì)監(jiān)測(cè)：總體來說，地下水封洞庫場(chǎng)地地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具微腐蝕性，對(duì)鋼筋砼結(jié)構(gòu)中鋼筋具微腐蝕性，地下水腐蝕性無異常，與前期勘察成果一致。建議后期的工程建設(shè)中，根據(jù)LPG地下水封洞庫建設(shè)的特點(diǎn)，增加對(duì)水幕供水水質(zhì)中微生物含量的水質(zhì)監(jiān)測(cè)工作。同時(shí)針對(duì)混凝土的耐腐蝕性應(yīng)通過設(shè)計(jì)及施工手段加以應(yīng)對(duì)，避免造成鋼筋的銹蝕降低混凝土性能和耐久性。