深圳至香港某段铁路隧道水文、工程地质条件及隧道分段涌水量预测

钟志芳

（广东省地质局第七地质大队，广东惠州516008）

1 概述

深圳至香港某段铁路隧道穿越深圳市及香港特别行政区，大致呈南北走向，隧道的起止里程为DK111+900～DK119+600，全长达7700m，由深圳段（DK111+900～DK115+907）及香港段（DK115+907～DK119+600）组成，见图1。深圳段北起益田路皇岗公园，在地下沿益田路南行穿过广深高速公路后进入福田保税区，接着沿红棉道抵达深圳河中心线，深圳市与香港特别行政区交界处，在越过深圳河中心分界线进入香港特别行政区境内后，香港段分别穿越米埔湿地自然保护区、新田公路，到达牛潭尾村附近为止。因隧道的长度较大，按规范规定需进行隧道分段涌水量预测。

2 场地水文、工程地质条件

2.1 地形地貌

该段铁路隧道的两端DK111+900～DK114+258里程段及DK117+740～DK119+600里程段场地为丘陵地貌，中部DK114+258～DK117+740里程段场地为滨海沉积平原地貌，地形总体为两头高，中间低。其中深圳段场地均已建成为城市街区，地表建筑物及道路密布，交通繁忙，人员密集。香港段大部地段场地保留为自然保护区或农业用地，地表分布有水溏、沟渠、沼泽以及丘陵。

2.2 地层岩性

根据场地勘察成果，隧道场地分布有人工填土层（Qml）、第四系交海陆交互相沉积层（Qmc）、坡残积层（Qdl+el）、燕山晚期侵入花岗岩（γ53）以及侏罗系砂岩（J）等地层。

2.2.1 人工填土层（Qml）

素填土（层序号①）：褐红，褐黄色，褐灰色，稍湿，松散—稍密状，主要由粉质粘土堆填而成，局部地段表层为砼路面及砂石垫层。场地内广泛分布，厚度0.30～7.20m，平均3.86m。

2.2.2 第四系海陆交互相沉积层（Qmc）

该地层分布于滨海堆积平原地段，由淤泥、粉质粘土以及砾砂等土层组成。

（1）淤泥（层序号②1）：深灰色，软塑—流塑状，粘粒为主组成，含有机质，常见贝壳碎屑及朽木，土质滑腻，闻之具腥臭味，埋深0.00～15.60m，平均4.45m，厚度0.80～17.60m，平均7.05m。

（2）粉质粘土（层序号②2）：棕黄色，可塑—硬塑状，粘粒为主组成，土质均一，粘塑性较强，埋深0.30～24.15m，平均8.89m，厚度0.45～14.00m，平均2.87m。

（3）砾砂（层序号②3）：灰黄色，饱和，稍密，颗粒成份以石英为主，砾石含量约占30%～45%，埋深4.20～18.90m，平均12.19m，厚度0.50～10.50m，平均5.52m。

2.2.3 第四系坡残积层（Qdl+el）

该层由花岗岩或砂岩风化残积而成。

粉质粘土（层序号③）：黄褐、红褐等色，硬塑，成分以粘粒为主，土质不均，其杂含物，以及粘性由母岩成份的不同而稍有变化。埋深0.30～28.20m，平均12.44m，厚度0.50～14.70m，平均6.02m。

2.2.4 燕山晚期侵入花岗岩（γ53）

该侵入岩分布在深圳段场地。

（1）花岗岩全风化（层序号④1）：褐红，棕黄色，除石英外，其余矿物均已风化成土，岩芯呈土状或土夹砾砂状，浸水易软化、崩解。埋深2.80～30.80m，平均15.99m，厚度0.50～27.80m，平均9.10m。

（2）花岗岩强风化（层序号④2）：肉红色，褐黄色，风化裂隙很发育，裂面见强烈铁染痕迹，岩体破碎，多呈块状及碎石状，岩块锤击易碎。埋深4.80～44.80m，平均26.47m，厚度0.50～8.70m不等，平均3.88m。

（3）花岗岩弱风化（层序号④3）：肉红色，粗粒斑状结构，块状构造，岩质坚硬，节理裂隙发育，岩体呈块状及巨块状。埋深5.30～46.00m，平均31.51m，揭露厚度1.30～8.80m不等，平均7.67m。

2.2.5 侏罗系（J）砂岩

分布于深圳段南端至香港段终点地段。

（1）砂岩全风化（层序号⑤1）：灰黄色，原岩组织结构已风化破坏，岩石呈坚硬土状，遇水易软化，其厚度较大，埋深 8.10～66.39m，平均 32.65m，厚度 1.00～51.25m，平均14.04m。

（2）砂岩强风化（层序号⑤2）：灰褐色，岩石呈碎块状，部分呈薄层夹于全风化带中，岩质较软，锤击易碎，小岩块可用手折断。埋深16.30～69.20m，平均39.91m，厚度0.80～16.40m不等，平均4.72m。

（3）砂岩弱风化（层序号⑤3）：灰绿色，砂状结构，块状构造，岩质较硬，节理裂隙较发育，顶部裂面偶见铁质渲染痕迹。该层埋深较大，埋深介于30.00～67.81m，平均 48.89m，揭露厚度 0.90～32.50m，平均11.69m。

隧道场地各岩、土层分布情况见图1。

2.3 地表水及地表水概况

2.3.1 地表水发育情况

隧道场地的主要地表水体为深圳河，该河是区内主要的常年地表径流，发源于深圳市梧桐山，呈东北至西南流向，流经场地中部的滨海沉积平原，系深圳市与香港特别行政区的界河，河北岸为是深圳市区，南岸为香港米埔湿地自然保护区，深圳河吸纳了上述两岸的小型支流，是两岸地表流水的主要排泄通道。

2.3.2 地下水发育情况

（1）地下水的类型。根据场地地下水的形成、赋存条件、水力特征及水理性质，分为第四系松散岩类孔隙水以及燕山晚期花岗岩、侏罗系砂岩裂隙水2种类型。

（2）地下水的补给、径流及排泄。场地丘陵地带地下水欠发育，地下水量较小，地下水主要形成于雨季，由大气降水垂直入渗补给，因其水力梯度大，地下水一般沿基岩裂隙快速于丘脚补给松散岩类含水层，或以泉水方式排出于地表水体。深圳河两岸滨海沉积平原地区地下水发育，平原地带成为地下水的主要汇集与存贮场所，松散岩类孔隙水为该地段地下水的主要组成部份，除接受大气降水，以及周围丘陵区的基岩裂隙水补给外，该地段地下水与深圳河地表水体的水力联系较为密切，相互补、排关系明显，补、排的转换受大气降水及潮水涨、退影响，涨潮及降水充沛的丰水期，以地表水补给地下水为主，相反，在退潮及枯水期，以地下水补给地表水为主。场地地下水的流动方向主要受地形控制，丘陵区地下水流向中部滨海沉积平原，平原区地下水总体流向与地表水一致，排泄入深圳河，再汇入大海。

2.4 岩土层的透水性及富水性特征

根据勘察现场抽水试验成果，结合地区经验，场地各岩土层的透水性及富水性特征见表1。

表1 岩土层渗透性及富水性特征一览表

3 隧道分段涌水量预测

根据场地水文地质条件，按照《铁路工程地质手册》（修订版）P191～197表2-4-9，隧道单侧通水量可采用以下公式推求：

式中：Q——隧道单侧涌水量，m3/d；

B——隧道通过含水层长度，m；

K——含水层渗透系，m/d；

H——含水层厚度，m；

S——水位降深，m；

表2 隧道分段正常涌水量计算成果表

R——隧道影响半径

根据隧道通过断面的不同工程地质与水文地质条件，隧道分段正常涌水量计算成果见表2。

预测隧道洞身正常涌水量为26359.80m3/d，在滨海沉积平原区隧道洞身穿过砾砂的隧道分段正常涌水量较大，上述地段地表水及地下水均很发育，且两者间水力联系密切，应特别注意加强防水、排水措施，防止突水、涌水事故发生。

4 结束语

长度较大的铁路隧道，常常穿越复杂的工程地质与水文地质环境，在工程地质条件较差、岩土透水性较强以及地下水发育的地段，隧道施工中容易产生较大的突、涌水事故，威胁施工安全。因此隧道场地勘察按规范规定进行隧道分段涌水量预测，对隧道的安全设计与施工具有不可或缺的意义。