济南新火车东站及轨道交通建设对济南白泉泉群的影响分析

王燕

(山东省地矿工程勘察院，山东 济南 250014)

白泉泉群历史文化底蕴深厚，金、明、清三代均被列为济南“七十二名泉”，素有“鱼米之乡”和“小江南”之称，2004年又被列为济南“新七十二名泉”，是2004年颁布的《济南市名泉保护条例》中济南市十大泉群之一[1]。白泉泉群水质甘甜，达到了饮用矿泉水的标准，其喷涌方式又不同于趵突泉等其他泉群，是呈面状由第四系中渗出，形成一处独特的具有特殊意义的天然湿地，在名泉体系中极具代表性，因此保护和恢复白泉泉群意义重大[注]①山东省地矿局八O一水文地质工程地质大队，奚德荫、李祥之、邵卓，济南市保泉供水水文地质勘探报告，1990年。。

1 白泉泉群历史及现状

白泉泉群其范围西至东坞断裂，北至冷水沟、白泉、梁王庄一带，南至王舍人镇，东到济钢至梁王庄一线，面积25km2，集中出露区，南起杨家屯村北，北到济青高速，西起水坡村，东到韩仓河，面积约13.7km2。

20世纪五六十年代白泉泉群涌水量达18.66万m3/d，泉水涌量大，形成开阔的水域和纵横交错的水渠、河沟，使该地区成为旱涝保收的万亩稻田，素有“鱼米之乡”和“小江南”之称。

20世纪六七十年代以来，随着工业在该地区的发展，大量地下水的开采，上述自然景观逐渐消失，近年来，济南市委、市政府加大名泉保护力度，白泉泉群的水量有较大恢复，自2003年9月以来泉水保持了持续喷涌，到目前泉水实现持续喷涌近9周年。在加以保护的情况下，岩溶水水位完全具备恢复到以往历史水平的条件，白泉泉群将大范围出露，完全可能恢复到以往“稻畦荷荡湖田阔”的优美景观。

2 白泉的形成机理

白泉是由来自济南东南部补给区的岩溶水径流至纸房村附近，遇到西侧济南岩体和北侧石炭二叠系的阻隔，在南北高差的压力下，使部分岩溶水在地形低洼部位通过松散土层上升而形成。其成因机理有以下几点：

济南地区位于泰山背斜北翼的济南单斜构造区，岩层倾向总体向N，向N倾斜的单斜构造与南高北低地势的一致性，为泉水的形成奠定了地质地貌基础。在补给区来源主要为白泉南部山区基岩裸露区的大气降水入渗补给和地表水的渗漏补给[2-3]。

入渗的大气降水和渗漏的地表水，沿裂隙、岩溶垂直下渗，当达到区域水位后，作水平方向运动，基本上沿岩层倾向由南向北径流，当径流至奥陶纪灰岩与石炭系接触带时，岩溶水流向转为北西，沿接触带向白泉方向径流,形成岩溶水富集区。岩溶裂隙发育的巨厚石灰岩层为岩溶地下水的补给、储存、运移提供了良好场所和通道，已形成的岩溶地下水顺地势和岩层倾向自南向北流动，汇集于白泉区域，形成承压排泄区。在这些地段形成岩溶水的强富水区，同时由于东坞断裂、冷水沟断裂、纸房断裂等沟通，使部分承压岩溶水顶托补给松散岩类孔隙水上升成泉[4-5](图1)。

图1 白泉泉群形成示意图

3 目前规划建设对白泉泉群的影响

根据济南总体规划，济南新火车东站及其专业配套建设的轨道交通R3线和M1线拟选址在历城区鲍山街道纸房村附近，处于白泉泉群出露地区，项目建设将会对泉域生态产生影响，为科学处理与济南新火车东站及轨道交通等项目建设与白泉泉群保护之间的关系，使泉域生态环境不产生灾难性的破坏，对此从水文地质方面进行全面深入分析，为济南市的规划建设提供参考。

3.1 济南新火车东站对白泉泉群的影响

根据济南市规划院提供的资料，济南新东站及其石济客运专线在白泉地区将敷设路基并大规模施工桥桩[4]，路基主要布设于冷水沟村至韩仓河东450m路段，其余线路采用桥桩。桥桩埋深45m，桥桩桩径10.4m×5m，桥桩间隔27.7m；路基采用CFG桩加固，埋深15m。根据同类工程的施工经验，CFG桩的间距为1.8m，桩径为600mm。对白泉泉群的影响主要有以下几个方面。

3.1.1 桩基的影响

密集的CFG桩形成一条东西向的阻水栅栏，使地下水径流过水断面大面积减小，阻挡第四系孔隙水侧向径流补给，造成泉流量减少甚至部分泉点消失。铁路线采用CFG桩的路段线路长4170m，该段路基位于白泉泉群集中出露区的南侧，也就是第四系孔隙水上游，距离白泉泉群较近，约为260m，距离漫泉仅60余米，石济铁路在白泉泉群南侧穿过含水层顶板埋深10～20m的区域，即在该段区域内密集的CFG桩会破坏第四系含水层，从而形成一条东西向的阻水栅栏。

由于白泉泉群是由岩溶水垂向补给和第四系孔隙水侧向径流补给共同作用形成的,CFG桩路基的建设必然会阻挡水平和垂直方向的第四系孔隙水对白泉泉群的补给，造成白泉泉群泉流量减少甚至部分主要依靠第四系孔隙水侧向补给形成的泉消失。

3.1.2 路基建设的影响

新火车东站及铁路路基建设过程中，对地基岩土体的夯实和碾压作业将破坏土体的原生结构，减少土体中裂隙和孔隙，降低土体渗透系数，阻断地下水垂向和水平方向运移通道，阻断泉水的运移，使得泉群出露区补给量减少，涌水量随之减少，部分泉点可能因此而断流。

3.1.3 基坑开挖的影响

新火车东站建设期间将大面积开挖深基坑，预计进行长周期高强度排水施工，高强度的抽水将改变周边区域自然流场，形成大面积的降水漏斗，致使白泉泉群出露区地下水位大幅下降，涌水量大幅减少，造成工程建设期间泉群的断流。

3.2 轨道交通建设对白泉泉群的影响

根据济南市规划院提供的资料，济南市轨道交通R3和M1线经过白泉地区，在该区以地铁的方式建设，地铁最大埋深发生在R3线和M1线换乘位置，埋深22m左右，该区向东一路爬坡至韩仓河后出露地表。轨道施工方式根据地质条件情况具体而定，分开挖或者盾构，换乘区为开挖方式施工(图2)。

图2 轨道交通线与含水层顶板埋深关系图

轨道交通R3和M1线对白泉泉群的影响主要有以下几个方面：

3.2.1 地铁建设对地下埋深的影响

轨道交通R3和M1线形成东西向和南北向的阻水墙，阻挡第四系孔隙水侧向径流补给，造成泉流量减少甚至部分泉点消失。根据第四系孔隙水含水层顶板埋深等值线图结合轨道交通线路位置，可以看出，地铁R3线(E-I段，长1010m)裴家营村北侧横穿含水层埋深10～20m的地区，M1线在纸房村南侧(E-F段，长850m)和梁王庄西侧(G-H，长260m)横穿含水层埋深10～20m的区域，在这些地区建设地下埋深20m的地铁必然会破坏第四系孔隙水含水层。尤其M1线为东西走向，位于白泉泉群出露区南侧，M1线地铁通道要进行严格的防渗措施，建成后构成了一道东西向隔水墙，阻断了由南向北的侧向地下水径流，在一定程度上减少白泉泉群出露区的涌水量，使部分主要依靠侧向径流补给的泉点水量减少甚至消失。

3.2.2 地铁排水施工的影响

地铁线路埋深22m，必然位于地下水水位之下，预计需进行长周期的强排水施工，高强度的抽水将改变周边区域自然流场，形成大面积的降水漏斗，致使白泉泉群出露区地下水水位大幅下降，涌水量大幅减少，造成工程建设期间泉群的断流。

3.2.3 地铁地基的影响

地铁地基开挖深度为22m，根据现有水文资料计算，车站地下建筑的地面及墙面将承受13.5～19m的水头压力，为克服这部分顶托力，地下建筑建造成本将会大大增加。在降雨量特大年份，地下建筑的底面及墙面所承受的顶托力将远远超过上述计算值，存在泉水突破薄弱部位突入地下建筑造成事故的安全隐患。

4 保护对策

(1)济南新火车东站建设应尽量避开白泉核心区域。建议对济南新火车东站的规划选址进行必要的调整，如向西迁移1500m，该区第四系之下为岩浆岩分布区，或向东迁移至韩仓河以东，该区第四系之下为石炭二叠纪地层，这些地区富水性差，不但有利于泉水保护,且有利于地下工程的建设。

(2)规划的轨道交通R3号线和M1号线正好东西向横穿白泉泉群区域，这对白泉将产生极大的影响，建议轨道交通R3和M1线重新选址，迁移至白泉泉域以北进行建设，避开泉群保护区。

(3)如交通R3号线和M1号线无法重新选址移线，则应采取相应的工程措施，如设置地下水过流通道等以保证地下水径流通道的畅通。

总之，保护白泉泉群，使之能长期喷涌是一复杂的系统工程，各部门要统一认识，近期措施与长远目标相结合，分步实施，才能恢复到以往“稻畦荷荡湖田阔，独立苍茫残照催”的优美景观。

参考文献：

[1] 刘斌.新七十二泉(之六)[J].走向世界，2013,35(10)：48-50.

[2] 李建江.济南泉水保护研究[J].北京水土保持研究，2003，10(3)：142-144.

[3] 刘莉莉，宋苏林，崔春梅.济南泉水的成因及保泉对策研究[J].山东水利，2013，17(5)：17-18.

[4] 徐军祥，刑立亭.济南泉域岩溶水数值预报与供水保泉对策[J].地质调查与研究，2008，31(3):209-213.

[5] 张海林，李常锁，罗斐.济南市主要水源地地下水资源潜力评价[J].山东国土资源，2011，27(11):24-27.