山区隧洞对地表水资源影响分析及对策

岑树高

【摘要】隧道穿越基岩裂隙水、褶曲及断层构造水、岩溶管道水等多种地下水类型富水区，工程地质条件及水文地质条件复杂，施工难度大，施工期对当地环境水文地质影响大。通过调查评估建设项目对当地水资源的影响，提出隧道内堵水措施，建议改进隧道施工技术的有关技术方案，以减少可能造成的地表水、地下水漏失（或干涸）对当地居民生产生活影响。

【关键词】地下水；地质；环境；溶洞；方案

序言

某高速铁路是铁路“十一五”规划的重点项目，衔接西南内陆和华南经济带，是一条客货兼顾、以客为主、完善西部路网布局的区域快速铁路干线。虽然建设过程中难免有一些弊端，但该铁路是西南地区一条重要便捷的出海通道，极大改变了贵州长期与外界阻隔的时空距离，将成为贵州这样经济落后的地区带来后发赶超的历史性起点，全面评价和采取合理的对策有利于降低最不利因素十分必要。

1、工程概况

某高速铁路隧道自2008年12月开始进场施工，当地居民积极响应重点工程的建设，但随着主隧道和北侧导洞的开挖掘进，工程对当地居住环境产生一些负面影响。泉水水量的减少或漏失对当地居民生产、生活影响较大，主要表现为沟谷上游地表水流失、高处泉点干枯，直接导致山寨居民生活饮水困难、农田引水灌溉水源枯竭。通过实地勘察并进行现场调查，客观评价了隧道掘进施工后对该村地表水资源的影响，及时采取必要措施减少不利影响。

2、项目区水资源状况

项目所在区域地貌为岩溶低中山地，地势总体东高西低。地面海拔标高710～1483.9m，最低为西北部的河流，地面海拔标高710m左右，最高为南部的高山，海拔1483.9m。区域内泉水众多，小溪流广布。

建设项目所在流域属山区雨源型河流，径流主要由降水补给，径流特性与降水特性基本一致，年际变化不大但年内分配不均，洪枯悬殊，径流主要集中在汛期5～8月，约占全年径流量的60%，多年平均径流深在720mm左右。

隧洞所在片区地势总体南东高北西低，有利于地表水、大气降水向西排泄入干流。区内地层岩性大致分布为：分水岭一带的志留系、泥盆系碎屑岩，分水岭两侧的奥陶系碳酸盐岩。新场片区岩性主要为奥陶系的白云岩、灰岩，为可溶性碳酸盐岩，厚度大，其岩溶较发育，地下水丰富，地表泉点发育，地下水埋藏浅。受构造影响，岩石破碎，节理裂隙发育，地下水活动强烈，连通性好。地下水径流模数为3.2～8.7，跟据地区邻近工程钻孔抽水试验，钻孔涌水量432～1952m3/d，该区为含水丰富岩组，地下岩溶管道及构造裂隙相互连通，地下水运行环境良好，利于集中，从而导致该区岩溶含水层涌水量较大。

根据规划线位的前期勘察设计资料，隧道穿越区域地质构造复杂，断裂发育，且存在利于汇集地下水的向斜构造，隧道内基岩裂隙水、褶曲及断层构造水、岩溶管道水等多种地下水富集，工程地质条件及水文地质条件复杂，该隧道DK128+000～DK133+000洞身段位于岩溶水水文地质单元的水平循环带内，区内溶洞、暗河标高均高于隧道轨顶标高（746m）150～170m。设计预测正常涌水量约6万m3/d，雨季则达15万m3/ d。

3、项目影响区所在区域地质环境

项目隧道轴线于新场片区穿越岩性主要为白云岩、灰岩，属碳酸盐岩含水岩组。在区域构造的影响下，区内主要发育近南北向断层，产状90～110。∠80。，为逆断层（阻水断层），破碎带宽30～80m。隧道以近90°角横穿该断层。

隧道区岩性主要为寒武系下奥陶系桐梓组（O1t）白云岩，为可溶性碳酸盐岩，厚920～2150m，地表岩溶现象多见，主要表现为溶沟、溶槽、落水洞等，受溶沟、溶槽影响，基岩埋深起伏变化大，溶沟、溶槽堆积物直接与覆盖层接触，构成地下水的垂直通道。该区断裂带白云岩破碎、岩溶发育，地下水丰富，活动强烈。该区岩溶较发育，地下水丰富，地表泉点发育，地下水埋藏浅。受构造影响，岩石破碎，节理裂隙发育，地下水活动强烈，连通性好。地下水径流模数为3.2～8.7，跟据地区邻近工程钻孔抽水试验，钻孔涌水量432～1952m3/d，为含水丰富岩组，地下岩溶管道及构造裂隙相互连通，含水层涌水量较大。

该隧道DK128+000～DK133+000洞身段位于岩溶水水文地质单元的水平循环带内，區内溶洞、暗河标高均高于隧道轨顶标高（746m）150～170m。设计预测正常涌水量约6万m3/d，雨季则达15万m3/ d。若遇暗河或大构造富水带补给，涌水量将可能更大，对区域地下水的影响也会更加严重。

4、隧道施工对区域水资源影响分析

4.1 现状调查

影响区的居民生活用水和农业灌溉用水都来自于浅、中层地下水。隧道在掘进过程中对地下水的封堵措施要求高，若处理不及时或方法不到位，不可避免出现开挖时涌水量较大，形成人为降低地下水位，导致地下水自由排泄而大量流失、区域地表众多泉点逐渐干枯。

4.2 隧道建设对区域水资源影响分析

因隧道主洞及导洞最低开挖海拔标高为738.5m，开挖最大断面尺寸宽12.81m，高9.5m，开挖洞室低于地表30～500m。由于隧道的开挖破坏了地下水资源固有的生态平衡，形成了以隧道为中心的带状降落漏斗，使地下水流的流动速度加快，地下水运动规律破坏，水位逐渐下降，把含水层改变为透水层，导致隧道底板标高以上地下水向隧道内补给并自由排泄，从导洞口排出的水量约0.25m3/s。

隧道穿过范围约4km，开挖洞室低于地表30～500m。掘进过程中地下水直接向导洞自由排泄并流出洞口，造成大量地下水的自由排泄。随着掘进深度逐渐变大，深层含水层的水被截留下来，而被转变为坑道水排出，并且坑道水排水量不断增加，导致深层地下水水位逐渐降低，使得地下水降落漏斗的幅度和范围越来越广阔，地表泉水的流量减少，甚至出现断流现象。严重时可使隧道穿过地区大量土地墒情发生变化，高处农田干旱，地下水漏失，可能造成局部森林干枯，影响当地的自然水资源环境。

4.3 影响评价

隧道穿越区为向斜构造，该区基岩裂隙水、褶曲及断层构造水、岩溶管道水等多种地下水富集，工程地质条件及水文地质条件复杂，如该隧道DK128+000～DK133+000洞身段位于岩溶水水文地质单元的水平循环带内，区内溶洞、暗河标高均高于隧道轨顶标高（746m）150-170m。

随着隧道的掘进施工，新场村人畜饮水和灌溉用水水源的现状可能受到一定的影响，严重时可使临近隧道的地区地下水漏失，影响当地的自然环境和群众的生产生活。

5、隧道施工堵水技术的建议

鉴于隧道施工对区域水资源影响较大，建议改进隧道施工技术的有关技术方案，防止地下水流失过大，以保证当地生产生活、农田引水灌溉不至于受到建设项目的影响。

在隧道施工中，应采取以堵为主的防水原则，采用新技术，把隧道内现状漏水点和未来掘进过程中出现的漏水点所产生的地下水堵住。在隧道防水地段因地制宜地采用全断面预注浆、裂隙注浆、喷射混凝土等，尽快将渗水通道堵住。如地质预探含水量较大，可能有涌水出现时，宜采用全断面预注浆的方法，将水流封堵在开挖面之外，即在隧道周边打孔，以高压的水泥浆液（或水泥—水玻璃浆液）注入岩石裂隙，使隧道沿周边形成一个密封环；若含水量不大，开挖后在出水点进行局部裂隙注浆予以封闭；渗漏水不多时，初期支护的喷射混凝土即可防止残余水浸湿。另外，二次衬砌可采取结构防水措施，即在初期支护与二次衬砌之间敷设一层无纺布及全封闭的橡胶防水板（或塑料防水板），接缝处设置止水带。采用多层次防水措施防止隧道中地下水渗漏、流失。

参考文件：

[1] 《建设项目水资源论证导则（试行）》（SL/Z 322-2013）；

[2] 《环境影响评价技术导则 》（HJ/T 2.1～2.3-1993，HJ/T2.4-1995）；

[3] 《水文调查规范》（SL201-97）；

[4] 《供水水文地质勘察规范》（GB 50027-2001）；

[5] 《贵州省水资源开发利用现状分析报告》（贵州省水利厅，2004年）。

[6] 隧道的有关资料。