隧道施工对周围水环境影响研究

史景革，史彦民

(河北建设勘察研究院有限公司，河北石家庄 050311)

隧道施工对周围水环境影响研究

史景革，史彦民

(河北建设勘察研究院有限公司，河北石家庄 050311)

某铁路隧道施工排水后，附近泉水断流，影响居民生产生活。通过地质调查，结合隧道涌水量监测和隧道渗漏水流量分段测量结果，并参考隧道施工过程中的地质情况描述，查清天然水文地质条件和生态环境条件，分析隧道施工对周围水环境的影响，并确定了隧道施工的影响范围。所采用的方法可供类似工程参考。

隧道施工 水环境 地质调查 涌水量

1 工程概况

某铁路隧道位于秦皇岛市抚宁县与卢龙县交界处，进口位于低山缓坡上，出口位于山前剥蚀残丘处，隧道全长3 760 m，最大埋深270 m。隧道于2009年2月开始施工，2010年9月隧道主体施工完成。当地群众反映，由于隧道施工排水，致使泉水断流，影响居民生产生活，并由此产生纠纷，影响后期施工。因此，隧道施工对周围水环境是否产生影响，影响程度和范围如何，是该工程施工过程中亟待解决的问题。

2 地质环境

工程所在地区属于暖温带半湿润大陆性季风型气候，多年平均降水量687.11 mm。降水在时空分布上不均匀，集中在6月—8月，占年降水量的75%，多以暴雨形式出现，容易引发洪涝灾害。区内无大的河流经过，当地居民在山区冲沟中拦水建坝，修建很多蓄水坑塘，用于灌溉或养殖。

该地区主要地貌类型有构造剥蚀低山丘陵区和剥蚀堆积山间洼地区两种：构造剥蚀低山丘陵区分布于区内中部地段，由不同时期的基岩组成，山体呈NNE向或近于SN向展布，沟谷狭窄陡立，多呈“V”字形，山坡较陡，山脊呈犬牙交错状，隧道呈近东西向穿越山体;剥蚀堆积山间洼地区分布于李柳河沟谷洼地，银铜峪洼地及东部山前洼地中，由Qdl+pl3坡洪积物组成。地形起伏或呈倾斜状，冲沟发育，并有残丘、残山分布。

工作区出露地层主要为裸露的燕山期岩浆岩(晚侏罗纪)及山前坡洪积物和冲洪积层。燕山期岩浆岩广泛分布于工作区中部地带，岩性主要为斑状花岗岩及花岗岩。另外，在小所各庄至下荆子水库一带和旧县出露有太古界单塔子群白庙组(Arb)变质岩和侏罗系上统白旗组(J3b)安山岩。工作区没有大的地质构造，主要以较小的断层及构造破碎带为主，节理裂隙较为发育，以 NE30°～50°和 NW310°～330°两组垂直节理为主。

降雨是本区地下水形成的主要因素，项目区第四系松散岩类孔隙潜水赋存在Q3，Q4的砂砾、碎石、漂砾石中，有统一水位，水力联系密切。基岩裂隙潜水主要赋存于节理裂隙及破碎带中，受其控制，含水体不均一，且不连续，无统一水位，以下降泉的形式排泄流入冲沟。工作区整体均是补给区，呈现出补给快、径流短、补排一体的特征。

3 隧道出水量监测及分析

为分析和研究隧道施工排水对周围水环境的影响，专门调阅了隧道排水结构设计资料和隧道排水施工记录，了解了施工过程中发现的主要渗漏、涌水位置及围岩结构构造特点和堵排水措施等情况，在此基础上，深入隧道内进行核实性勘察，同时，对隧道涌水量进行定期监测。

通过现场测量，隧道渗漏水量正常情况下基本稳定在31 m3/h，雨后渗水量增加，并呈现随降雨量的增大而明显增大的趋势，见图1。这种变化规律相当明显，说明隧道内至少在某些地段存在裂隙发育区或构造破碎带，其导水性很好。

图1 隧道渗水流量与降雨量随时间变化曲线

从洞内水量分段检测和洞壁渗水情况来看，隧道全长范围内，渗水情况明显不同，反映了基岩裂隙的发育程度和导水情况的不同，见图2。

图2 隧道内渗漏水观测

总体上，沙岭峪冲沟以西洞壁渗水段较少，程度也小，只有个别地段两侧渗水明显，距入口400 m范围内洞壁较干燥，中间排水沟无水，而葫芦山峰以东洞壁渗水段较多，较普遍，渗漏情况明显，雨后有的地段渗水沿洞壁呈细线状流下，中间排水沟中水量也较大。

以上水量动态检测和洞壁渗漏情况调查资料显示，葫芦山隧道沿线特别是在两侧出口隧道浅埋区、隧道深埋区的较深大冲沟处，构造破碎带地段基岩裂隙发育，基岩破碎，为基岩裂隙水的下渗提供了空间上的可能。隧道施工到达这些地段，或造成基岩水沿此通道直接进入隧道，或造成原有的裂隙程度加剧，更加剧了基岩水渗漏。萝卜园冲沟、沙岭峪冲沟、黄巧峪冲沟透水性就很好。项目区为基岩裸露区，出口、入口为隧道浅埋区，其他地段为中间隧道深埋区。浅埋区基岩风化强烈，较破碎，裂隙发育;深埋区基岩完整，微风化，裂隙不发育，且多呈闭合状。因此，在没有大的构造存在情况下，浅埋地段更易造成隧道渗漏，渗水量大，深埋地段就不宜造成渗漏，渗水量小。这种规律与物探数据和施工地质描述情况一致。

反映在对周围环境的影响上来，浅埋地段可能造成的影响范围较大，深埋地段造成的影响范围小或没有影响。

4 隧道施工对周围水环境影响分析

长时期的地质历史演变过程，造就了不同的地质地貌和地质构造特征，而不同的地质地貌和地质构造特征又导致了不同的水文地质特性的差异。基岩地区，这种特性更加明显。

萝卜园东北侧冲沟位于隧道入口南侧，是萝卜园3个较大冲沟之一，沟谷延伸方向NE30°～45°，长度1.5 km，地势东北高西南低，高程85～300 m，汇水面积1.2 km2，由大小近20条支流汇入水沟。隧道在沟谷的中上段截穿通过，隧道以上汇水面积约0.26 km2。

该段地层岩性为斑状花岗岩，垂直节理发育，主要为NE30°～45°和近东西向两组，在冲沟的下段裂隙多闭合，中上段尤其在冲沟顶部裂隙呈张开状，宽度0.5～1.0 m，大的可达2.0 m，见图3和图4。隧道穿越几条冲沟，沟底距隧道顶板30～40 m，基岩破碎，风化强烈，形成基岩裂隙水渗透进入隧道的良好通道。隧道施工时，由于改变了原有的基岩裂隙水的流场，加快了上段基岩裂隙水的下漏，并截留向下流动的部分基岩水，造成上游补给水量流失，下游补给水量减少。

图3 萝卜园节理玫瑰花图

图4 萝卜园节理裂隙

洞内水量监测和施工地质描述也反映了同样的情况。洞内监测显示，该段洞壁潮湿阴漏明显，中间排水沟中水量明显增多。现场施工调查描述资料显示，该段基岩风化，呈碎块，节理发育，开挖后不能自稳，局部坍塌，水量较大，且部分地点夹泥。物探资料也显示该段基岩破碎，含水。

隧道勘测单位在2008年冬季对隧道附近25个井泉进行了现场调查，其中第20号～第25号井泉就位于这一较大冲沟中，当时都有泉水流出，见表1。本次对该沟中6个井泉进行了排查式调查，发现除第25号井泉目前仍然有水外，其他5个井泉已经干枯。第25号井泉标高126 m。

表1 勘测单位对25个井泉调查结果

注：1)3#，6#为花岗岩基岩裂隙水以泉水的形式从花岗岩裂隙中溢出，其它均为第四系松散堆积物中孔隙水及基岩裂隙水在冲沟的坡降较大处或支沟交汇处以泉水的形式排泄。2)在支沟交汇处及坡降较大处泉水的流量较大，如4#，15#，约1～2 m3/h;其余各泉水量均很小，泉水已结冰，无法估测其流量。3)泉水受季节性影响很大，雨季流量大，旱季流量很小甚至消失。4)泉水点多位于同一条冲沟内，冲沟坡降较大处地下水以泉水的形式排泄出地表，在坡降较小地段转而渗入地下，遇坡降较大处又以泉水的形式溢出。5)当地居民饮用水与冲沟中的泉水系同一水系，水质较好，无污染。

该冲沟中下段两侧植被茂密，杂草丛生，沟内主要以油栗、核桃为主，少量油栗由于没有加强病虫害防治树叶发黄，其他树木长势良好，山坡以松树为主，农作物成片种植，以红薯、花生、玉米、谷类为主，农作物长势良好。隧道穿过的地段，地势开阔，较为平缓，古树参天，风景怡人。冲沟的中上段，尤其在第156号地质调查点(标高为235 m)以上，植被以松树为主，长势良好。

据当地居民反映，该冲沟以南3条冲沟原来总没有水，只是在下雨时，沟中有水，雨后就马上断流了。萝卜园大队南侧的冲沟一年四季有水，现在仍然有水，水量没有变化，隧道施工影响不到这里。通过对该沟的实地调查，与居民反映情况一致。

综上所述，隧道施工对该冲沟产生一定影响，造成部分井泉水量减少甚至断流。影响范围：冲沟纵向延伸方向上游至松林与果树林分界，距隧道约300 m，下游至125 m等高线附近，距隧道约350 m。

5 结语

1)本研究以地质调查为主，通过隧道涌水量监测和隧道渗漏分段测量，结合隧道施工过程中地质描述论证了隧道施工对周围水环境的影响，并圈定了影响范围，为解决由此引起的施工纠纷提供了依据。

2)由于隧道施工前相关单位没有进行专项水文地质勘察工作，施工过程中也没有对周围井泉及隧道内涌水情况进行动态监测，没有任何动态资料进行参照，对还原原有的水文地质和生态环境造成了很大困难，给解决纠纷增加了难度。本次施工纠纷的顺利解决，可为以后类似问题的解决提供参考。

［1］河北省地质局水文地质四大队．水文地质手册［M］．北京：地质出版社，1978．

［2］兰州交大恒安建筑技术有限公司．葫芦山隧道施工超前预报［R］．兰州：兰州交大恒安建筑技术有限公司，2009．

［3］贺玉龙，张光明，杨立中．铁路岩溶隧道涌水量预测常用方法的比较［J］．铁道建筑，2012(4)：68-71．

［4］中华人民共和国铁道部．GB 500027—2001 供水水文地质勘察规范［S］．北京：中国计划出版社，2001．

［5］中华人民共和国铁道部．TB 10049—2004 铁道工程水文地质勘察规范［S］．北京：中国铁道出版社，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，高级工程师。

(责任审编 李付军)