淺析水文地質條件對某高速公路路線選擇的影響

石天文 劉朝躍 吳志柏

摘要：山區高速公路，水文地質條件對路線方案有時起決定性作用，直接影響工程投資，本文基于芭蕉園隧道線位選擇的實例，介紹了水文地質條件對隧道的影響分析，為類似工程提供借鑒。

【關鍵詞】隧道;水文地質條件;線位;巖溶

高速公路由于線位選擇的需要，往往穿越高山峽谷，以橋梁、隧道的形式通過，由于隧道深埋地下，水文地質條件對隧道的建設影響極大，甚至是隧道選址的關鍵因素。

1. 項目概況

貴州省天柱至黃平高速公路三穗至施秉段是貴州省人民政府批準實施的《貴州省高速公路網規劃》“6橫7縱8聯”中的“四聯” 天柱～三穗～鎮遠～施秉～黃平的重要組成部分，起于三穗縣城附近，經下德明、鎮遠、柏楊坪，止于施秉縣城附近與余凱高速相接。

ZK53+277～ZK56+737段位于施秉縣城附近，交通便利，受舞陽河風景區規劃影響，擬定了K線、B1線進行線位比較，其中K線經過風景區邊緣，B1線完全繞避風景區。K線：為麻沙坳隧道（全長670m）、麻沙坳大橋、皂角屯隧道（全長1Km）通過。B1線：為芭蕉灣隧道通過，長3460m，最大埋深111m。

2. 場區工程地質條件

2.1地形地貌

項目區地處貴州高原東部斜坡地帶，受溶蝕影響，地形條件復雜，地表森林植被較發育，屬淺切割的溶蝕低山地貌，最高海拔551m～798m，相對最大高差247m。

2.2地層巖性

出露地層有寒武系下統杷榔組（?1p）、清虛洞組（?1q）、爐山組（?3l）、奧陶系下統桐梓組（O1t）、紅花園組（O1h）、大灣組（O1d）、第三系（E）和第四系（Q4），分別沿向斜、斷層展布，其中以爐山組（?3l）、桐梓組（O1t）、紅花園組（O1h）分布最廣，巖石透水性能好，是主要的含水層。

2.3地質構造

場區最早產生寬緩的龍井向斜，后鎮遠斷層及下翁哨斷層近橫向切穿和改造，并有三條次生斷層存在，形成褶皺型斷塊構造。斷層一般規模較大，尤其鎮遠斷層，有斷層陡崖出現。斷層破碎帶泥質充填、膠結較好，具阻水性能，是區域隔水邊界。（見圖1 圖2）

2.4巖溶水文地質條件

2.4.1 巖溶發育規律。通過調查，場區靠近向斜軸部地帶的桐梓組、紅花園組灰巖、白云巖，洼地、落水洞廣見，達6～8個/km2，并有大型暗河管道出現，巖溶發育強烈，向斜翼部和部份軸部相應以及其它地層洼地、落水洞較少，為1～2個/km2，暗河管道規模小，巖溶發育相對較輕。

巖溶洼地及落水洞呈串珠狀和網絡狀排列，一般規模都較大，普遍與暗河管道相連，是地表水轉入地下的主要通道。根據巖溶發育程度，將工作區劃分為強發育區、中等發育區和不發育區三類。

K線大部份避開了巖溶強發育區，施工誘發大規模突泥、涌水的可能性相對B1線較小。

2.4.2含水巖組及地下水類型。場區碳酸鹽巖廣泛分布，為主要含水層。含水巖組一般包括?3l、O1t、O1h灰巖、白云巖、O1d泥質灰巖，局部也有E泥巖、礫巖和Q4松散堆積層，富水性大小不等。地下水類型有碳酸鹽巖溶水、基巖裂隙水和第四系松散層孔隙水，以碳酸鹽巖溶水為主。碳酸鹽巖溶水主要表現為巖溶裂隙管道水和巖溶溶洞裂隙水，水量通常都較大。

2.4.3地下水的補給、徑流、排泄。區內為閉合的鎮遠斷層及下翁哨斷層所夾向斜構成的蓄水構造，大氣降水是地下水的主要補給源，局部地段存在外來地表水側向補給。補給方式通過地表溶隙、溶槽、落水洞（漏斗）下滲、注入。地下水接受補給后，少量產生上層滯水，大部份以潛水形式沿向斜兩端匯聚，然后穿過向斜軸部，向南側徑流，并受鎮遠斷層及第三系泥巖阻隔，于陡崖地帶出露形成懸掛泉（暗河）。

2.5 隧道與地下水之間相互影響分析

2.5.1隧道區典型泉點、暗河。（1）H1地下暗河、S1巖溶泉。該暗河和巖溶泉相距約60m，均為地下水集中排泄點。暗河、泉補給途徑較廣，常年不斷流。暗河水除用于農業灌溉外，2006年于下側修建了一小型水電站，日發電量4000度;S1巖溶泉供皂角屯村300余人生活用水。H1地下暗河起自北部楊家屯附近，長3.7km。進口高程770m，出口高程608m，比降4.4%，水力坡度小，沿途廣為接納洼地、落水洞及裂隙水補給，枯季流量約為雨季1/3～1/4，動態變化大，管道呈廊道狀，高2～26m不等，空洞頂板位于隧道底板以下約31m。S1巖溶泉出露較明顯，標高574m，比暗河出口低34m，流量10.6L/s，枯季流量有變化，約為3～6L/s。地下水除大氣降雨入滲外，還有部份為暗河管道水補給，即泉流域水位低于管道水水位。（2）H2地下暗河、S4巖溶泉該地下暗河、巖溶泉相距約80m，均為地下水主要排泄點。暗河、泉受巖性組合控制，補給能力有限，規模不大，常年不斷流。暗河水用于農業灌溉，巖溶泉供沙坪村200余人生活用水。

2.5.2K線皂角屯隧道與H1地下暗河、S1巖溶泉相互影響分析。H1暗河出口距隧道約145m，進口距隧道3160m，隧道遠離補給區段，靠近排泄口，阻攔作用極小，同時，暗河較隧道低約31m，不存在疏干暗河水的可能，因此，隧道開挖對暗河水量影響極小，空洞頂板位于隧道底板以下約31m，隧道施工對其影響小。S1巖溶泉出露點距隧道約173m，隧道位于徑流排泄區地帶，地下水主要接受北部大片溶隙、溶槽、落水洞（漏斗）水補給，徑流排泄區途徑短，地形陡，滲入量少，根據暗河連通試驗，暗河水部分補給泉水，泉流域水位低于管道水水位，隧道開挖對巖溶泉水影響極小。

2.5.3K線麻沙坳隧道與H2地下暗河、S4巖溶泉相互影響分析。H2暗河、S4泉出露高差小（5.2m），地下水位高程相近。暗河、泉距隧道830m，較隧道低91m，另一方面，隧道通過地帶主要為第三系（E）泥巖、礫巖，滲透性差，對地下水基本不構成補給，故隧道開挖不會造成暗河和泉水量減小或干枯。

2.5.4B1線芭蕉院隧道與H1地下暗河、S1巖溶泉相互影響分析。隧道涉及地下水較復雜， H1暗河、S1巖溶泉與隧道交叉位置與K線皂角屯隧道相近，平面距離（出口）約180m，豎向上較隧道低約35m，但隧道中部深入補給區，攔阻、甚至襲奪兩側地表滲水，隧道施工極易導致暗河、泉流量急劇減小。綜合分析， B1線芭蕉院隧道標高高于H1暗河、S1巖溶泉與隧道交叉點水位標高，但隧道中部深入補給區，隧道施工將導致暗河、泉流量急劇減小;其余隧道對地下暗河、泉點影響均較小，故通過水文地質條件分析，推薦K線位。

3. 結束語

由于山區地形、地質條件復雜，影響隧道建設的因素眾多，部分隧道的水文地質條件決定了路線的選擇，其重要性不言而喻。隧道位置的選擇是一個系統工程，應從工程規模、工程地質條件、水文地質條件、環境影響、安全隱患、工程造價等多方面綜合考慮。

【參考文獻】

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