龙厦铁路象山隧道环境监控措施及效果分析

陈志华，程驰

(1．赣龙复线铁路有限责任公司，江西 赣州 341000;2．中国铁道科学研究院节能环保劳卫研究所，北京 100081)

龙厦铁路环境影响报告书提出，由于隧道开挖涌水具有突发性，加之沿线地区地质条件较为复杂，建议施工阶段对易发生涌水的隧道加强隧道(导坑)涌水的观测和预报工作，在施工期对象山隧道进行环境监控，确保隧道施工对地下水、地表水的影响减小至最低程度。根据环评提出的隧道施工期环境监控要求，结合实际隧道施工超前地质预报等地质勘察结果，建设指挥部、设计单位、监理单位、施工单位、外聘专门机构成立监控工作小组，根据隧道施工进度情况开展了监控工作［1］。

1 隧道概况

龙厦铁路象山隧道设计为双洞单线，左线隧道总长15 898 m;右线隧道总长15 917 m，设计车速为200 km/h。隧道埋深110 m，上方有村庄2个，分别为新祠村、象山村，村庄位于漳龙高速公路旁，居民饮用水为地表水，隧道上方无大型水库。象山隧道山间谷地地下水为松散岩类孔隙潜水，埋深1～4 m，水量不大;低山地下水不发育，部分地段富集基岩裂隙水［2］。

2 监控方法

2．1 监控内容

根据现场调查情况，象山隧道发生涌水可能会对象山村的居民生产、生活、灌溉用水造成影响。确定对受象山隧道施工影响范围的地下水及地表水进行监控，具体内容为象山村的2个蓄水池、地表溪流等的水位、流量的变化观测，隧道涌水量的变化观测，山体地表植被生长情况。具体监测点见表1。

表1 象山隧道监控点位

象山村蓄水池简介:

1#蓄水池:池深4 m，容积为280 m3，从附近山顶泉眼处引水至蓄水池。

2#蓄水池:池深6 m，容积为400 m3，该蓄水池为象山村主要生活用水水源，分别从附近5 km内选择3处山顶泉眼处引水至蓄水池。

2．2 监控频次

在整个施工期，象山隧道从2009年6月—2012年3月进行了连续的水环境监控。隧道开始施工后，每月对相关蓄水池、地表溪流的水位定时监测1次，当水位及流量出现异常变化时，相应缩短监测周期，加大监测次数。隧道竣工后6个月内监测频次为每3个月监测1次。

3 涌水情况及控制措施

2009年12月23日象山隧道1#斜井右线开挖至YDK24+158时，工作面突发突泥、涌水地质灾害。隧道涌水导致象山隧道进口附近上方的适中镇新祠村、象山村等地地表出现地下水位下降、地表沉降和房屋开裂的现象。该次突水事件共造成两村村民房屋多处开裂、塌陷，部分村民农用耕地受到影响，受影响面积约46．9 hm2(700亩)。

险情发生后，建设指挥部和省市政府高度重视，积极开展抢险活动，同时采取了一系列工程堵水、生态及地下水环境保护补救措施，主要措施包括:地质补勘，探明涌水原因;建立水文地质监控系统;封堵溃口，恢复地下水位;建立地表沉降观测系统、水文地质监控、环境监控预警系统［5-6］。

通过采取上述一系列工程堵水、生态及地下水环境保护措施、隧道环境监控措施，2010年1月14日后，监控水井的地下水位下降趋势得到明显控制;2月15日后，在“以堵为主、限量排放”原则指导下，地下水位呈上升趋势;龙厦铁路通车后，监控的蓄水池、地表溪流等的水位已基本恢复至原水位。

4 监控结果与分析

4．1 结果

1#蓄水池:水位变化幅度较小，水深变化范围为3．25 ～3．76 m，未出现明显波动，符合旱季、雨季居民用水规律。

2#蓄水池:2009年12月象山隧道1#斜井突发涌水，2010年1月起该观测点水位下降明显，2月16日该观测点水位逐渐恢复，经过超前预注浆堵水加固处理，隧道二衬施工完后，2011年7月已恢复至原水位，截止2012年3月隧道竣工半年后水位稳定在5．5 m深。

村内溪流:监测期间，水位变化幅度较小，变化幅度0～0．5 m之间，雨季水位较旱季高，符合水文情势变化规律，水位未受隧道涌水影响。

象山隧道1#斜井:2009年12月发生涌水地质灾害后，最大涌水量达到8 000 m3/h，2010年9月受台风强降雨影响，溃口区再次突发涌水，涌水峰值达6 617 m3/h。经过超前预注浆堵水加固处理，2011年6月二衬施工完后该段水量约为300 m3/h，龙厦铁路通车后1#斜井已无涌水。

象山隧道出口:整个隧道施工期间出口平均涌水量为901 m3/h，雨季较旱季涌水量小幅度上升，龙厦铁路通车后出口涌水较稳定，日均涌水量9 600 m3/d，符合象山隧道设计正常涌水量。

4．2 分析

(1)象山隧道设计正常涌水量23 491 m3/d，最大涌水量为51 560 m3/d。2009年12月23日工作面突发突泥、涌水地质灾害，瞬间涌水量达8 000 m3/h;2010年9月受台风带来的强降雨影响，隧道当时最大排水量为78 400 m3/d，超过设计最大涌水量。从监测数据可以看出隧道排水与降雨强度呈正相关，由于该隧道所处水系溶蚀现场严重，地下水管道发育完善，地下水管道与地面连通性好，大气降雨对其补充作用明显而且迅速。

(2)蓄水池监测数据表明，蓄水池水深与降雨有一定正相关，但由于隧道的泄洪作用，其正相关性不强烈，隧道排水与蓄水池水深之间数据非常离散，无明显的相关性，说明蓄水池监测点和隧道排水受降雨影响较大，隧道止水、封堵作业后施工，隧道排水下降，蓄水池水位稳定。

(3)象山隧道出口排水控制在设计范围内，隧道排水无明显证据显示对象山村溪流水量有影响，山上植被生长良好，蓄水池监测点水位稳定，没有剧烈下降或消失，说明其水系正维持在较高水压水平，隧道排水没有造成地下水大量泄露导到蓄水池无水现象。

(4)象山隧道1#斜井发生较大突水，但是经过帷幕注浆施工整治，隧道排水趋于稳定，其排水量大小不受降雨强度的影响，出口平均排水量为901 m3/h;蓄水池、地表溪流监测点水位随降雨变化不大，变化幅度0～0．5 m之间，由于隧道施工主要是帷幕注浆，结合管棚止水法施工止水效果较好，隧道贯通5 m范围的裂隙被封堵，主要地下水通道基本保持畅通，从蓄水池、地表溪流监测点数据可以看出，监测点流量和水位受隧道排水影响很小。

5 结论

根据象山隧道环境监控结果分析，隧道排水与降雨在隧道突水期间有一定正相关性，但随着隧道防排水设施的不断完善，隧道排水与降雨相关性不明显，隧道排水随降雨强度增加不明显，排水保持一定的稳定性，说明地下水的外部补给大于隧道的排水速度［4］。

隧道较大涌水时间出现在降雨非常强烈的时间，强烈的降雨，也减弱了隧道大规模出水对水环境的影响。在隧道出水量较大时期中，根据监控结果，没有发现蓄水池、地表溪流观测点水位、水量出现异常，隧道附近植被和水田没有受到明显影响［7］。

整个施工过程中，通过采取封堵溃口、抗水压衬砌、围岩注浆堵水等严格的堵水措施，及生态和地下水环境保护措施，象山隧道隧址区地表沉降已得到控制，蓄水池水位已恢复提升至原水位，虽然出口依然有水排出，水量较施工期已明显减小，主要为裂隙水。

象山隧道出口排水全部汇入下游溪流，最终汇入九龙江西溪支流，下游溪流水量较大，且隧道所处地区大气降水丰富，大气降水、九龙江西溪支流地表水下渗对隧址区地下水补充作用明显而且迅速，可以维持整个象山隧道汇水区的水平衡。

［1］ 环保总局．环审［2006］504号．关于新建龙岩至厦门铁路环境影响报告书的批复［S］．

［2］ 中铁第四勘察设计院集团有限公司．新建龙岩至厦门铁路环境影响报告书［R］．

［3］ TB 10417—2003，铁路隧道工程施工质量验收标准［S］．

［4］ TZ 204—2008，铁路隧道工程施工技术指南［S］．

［5］ 韩美清，李耀增，陈智慧 ．龙厦铁路象山隧道岩溶突水生态环境影响分析及环保措施［J］．中国铁路，2011(06):3-5．

［6］ 孙国庆．象山隧道岩溶涌水突泥治理技术［J］．隧道建设，2011(S1):3-4．

［7］ 邓清海，马凤山，袁仁茂，等．石太客运专线特长隧道地区水文地质研究及隧道开挖环境影响效应［J］．第四纪研究，2006(01):2-4．