深圳至香港某段鐵路隧道水文、工程地質(zhì)條件及隧道分段涌水量預(yù)測

鐘志芳

（廣東省地質(zhì)局第七地質(zhì)大隊(duì)，廣東惠州516008）

1 概述

深圳至香港某段鐵路隧道穿越深圳市及香港特別行政區(qū)，大致呈南北走向，隧道的起止里程為DK111+900～DK119+600，全長達(dá)7700m，由深圳段（DK111+900～DK115+907）及香港段（DK115+907～DK119+600）組成，見圖1。深圳段北起益田路皇崗公園，在地下沿益田路南行穿過廣深高速公路后進(jìn)入福田保稅區(qū)，接著沿紅棉道抵達(dá)深圳河中心線，深圳市與香港特別行政區(qū)交界處，在越過深圳河中心分界線進(jìn)入香港特別行政區(qū)境內(nèi)后，香港段分別穿越米埔濕地自然保護(hù)區(qū)、新田公路，到達(dá)牛潭尾村附近為止。因隧道的長度較大，按規(guī)范規(guī)定需進(jìn)行隧道分段涌水量預(yù)測。

2 場地水文、工程地質(zhì)條件

2.1 地形地貌

該段鐵路隧道的兩端DK111+900～DK114+258里程段及DK117+740～DK119+600里程段場地為丘陵地貌，中部DK114+258～DK117+740里程段場地為濱海沉積平原地貌，地形總體為兩頭高，中間低。其中深圳段場地均已建成為城市街區(qū)，地表建筑物及道路密布，交通繁忙，人員密集。香港段大部地段場地保留為自然保護(hù)區(qū)或農(nóng)業(yè)用地，地表分布有水溏、溝渠、沼澤以及丘陵。

2.2 地層巖性

根據(jù)場地勘察成果，隧道場地分布有人工填土層（Qml）、第四系交海陸交互相沉積層（Qmc）、坡殘積層（Qdl+el）、燕山晚期侵入花崗巖（γ53）以及侏羅系砂巖（J）等地層。

2.2.1 人工填土層（Qml）

素填土（層序號①）：褐紅，褐黃色，褐灰色，稍濕，松散—稍密狀，主要由粉質(zhì)粘土堆填而成，局部地段表層為砼路面及砂石墊層。場地內(nèi)廣泛分布，厚度0.30～7.20m，平均3.86m。

2.2.2 第四系海陸交互相沉積層（Qmc）

該地層分布于濱海堆積平原地段，由淤泥、粉質(zhì)粘土以及礫砂等土層組成。

（1）淤泥（層序號②1）：深灰色，軟塑—流塑狀，粘粒為主組成，含有機(jī)質(zhì)，常見貝殼碎屑及朽木，土質(zhì)滑膩，聞之具腥臭味，埋深0.00～15.60m，平均4.45m，厚度0.80～17.60m，平均7.05m。

（2）粉質(zhì)粘土（層序號②2）：棕黃色，可塑—硬塑狀，粘粒為主組成，土質(zhì)均一，粘塑性較強(qiáng)，埋深0.30～24.15m，平均8.89m，厚度0.45～14.00m，平均2.87m。

（3）礫砂（層序號②3）：灰黃色，飽和，稍密，顆粒成份以石英為主，礫石含量約占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 第四系坡殘積層（Qdl+el）

該層由花崗巖或砂巖風(fēng)化殘積而成。

粉質(zhì)粘土（層序號③）：黃褐、紅褐等色，硬塑，成分以粘粒為主，土質(zhì)不均，其雜含物，以及粘性由母巖成份的不同而稍有變化。埋深0.30～28.20m，平均12.44m，厚度0.50～14.70m，平均6.02m。

2.2.4 燕山晚期侵入花崗巖（γ53）

該侵入巖分布在深圳段場地。

（1）花崗巖全風(fēng)化（層序號④1）：褐紅，棕黃色，除石英外，其余礦物均已風(fēng)化成土，巖芯呈土狀或土夾礫砂狀，浸水易軟化、崩解。埋深2.80～30.80m，平均15.99m，厚度0.50～27.80m，平均9.10m。

（2）花崗巖強(qiáng)風(fēng)化（層序號④2）：肉紅色，褐黃色，風(fēng)化裂隙很發(fā)育，裂面見強(qiáng)烈鐵染痕跡，巖體破碎，多呈塊狀及碎石狀，巖塊錘擊易碎。埋深4.80～44.80m，平均26.47m，厚度0.50～8.70m不等，平均3.88m。

（3）花崗巖弱風(fēng)化（層序號④3）：肉紅色，粗粒斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖質(zhì)堅(jiān)硬，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體呈塊狀及巨塊狀。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 侏羅系（J）砂巖

分布于深圳段南端至香港段終點(diǎn)地段。

（1）砂巖全風(fēng)化（層序號⑤1）：灰黃色，原巖組織結(jié)構(gòu)已風(fēng)化破壞，巖石呈堅(jiān)硬土狀，遇水易軟化，其厚度較大，埋深 8.10～66.39m，平均 32.65m，厚度 1.00～51.25m，平均14.04m。

（2）砂巖強(qiáng)風(fēng)化（層序號⑤2）：灰褐色，巖石呈碎塊狀，部分呈薄層夾于全風(fēng)化帶中，巖質(zhì)較軟，錘擊易碎，小巖塊可用手折斷。埋深16.30～69.20m，平均39.91m，厚度0.80～16.40m不等，平均4.72m。

（3）砂巖弱風(fēng)化（層序號⑤3）：灰綠色，砂狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖質(zhì)較硬，節(jié)理裂隙較發(fā)育，頂部裂面偶見鐵質(zhì)渲染痕跡。該層埋深較大，埋深介于30.00～67.81m，平均 48.89m，揭露厚度 0.90～32.50m，平均11.69m。

隧道場地各巖、土層分布情況見圖1。

2.3 地表水及地表水概況

2.3.1 地表水發(fā)育情況

隧道場地的主要地表水體為深圳河，該河是區(qū)內(nèi)主要的常年地表徑流，發(fā)源于深圳市梧桐山，呈東北至西南流向，流經(jīng)場地中部的濱海沉積平原，系深圳市與香港特別行政區(qū)的界河，河北岸為是深圳市區(qū)，南岸為香港米埔濕地自然保護(hù)區(qū)，深圳河吸納了上述兩岸的小型支流，是兩岸地表流水的主要排泄通道。

2.3.2 地下水發(fā)育情況

（1）地下水的類型。根據(jù)場地地下水的形成、賦存條件、水力特征及水理性質(zhì)，分為第四系松散巖類孔隙水以及燕山晚期花崗巖、侏羅系砂巖裂隙水2種類型。

（2）地下水的補(bǔ)給、徑流及排泄。場地丘陵地帶地下水欠發(fā)育，地下水量較小，地下水主要形成于雨季，由大氣降水垂直入滲補(bǔ)給，因其水力梯度大，地下水一般沿基巖裂隙快速于丘腳補(bǔ)給松散巖類含水層，或以泉水方式排出于地表水體。深圳河兩岸濱海沉積平原地區(qū)地下水發(fā)育，平原地帶成為地下水的主要匯集與存貯場所，松散巖類孔隙水為該地段地下水的主要組成部份，除接受大氣降水，以及周圍丘陵區(qū)的基巖裂隙水補(bǔ)給外，該地段地下水與深圳河地表水體的水力聯(lián)系較為密切，相互補(bǔ)、排關(guān)系明顯，補(bǔ)、排的轉(zhuǎn)換受大氣降水及潮水漲、退影響，漲潮及降水充沛的豐水期，以地表水補(bǔ)給地下水為主，相反，在退潮及枯水期，以地下水補(bǔ)給地表水為主。場地地下水的流動方向主要受地形控制，丘陵區(qū)地下水流向中部濱海沉積平原，平原區(qū)地下水總體流向與地表水一致，排泄入深圳河，再匯入大海。

2.4 巖土層的透水性及富水性特征

根據(jù)勘察現(xiàn)場抽水試驗(yàn)成果，結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，場地各巖土層的透水性及富水性特征見表1。

表1 巖土層滲透性及富水性特征一覽表

3 隧道分段涌水量預(yù)測

根據(jù)場地水文地質(zhì)條件，按照《鐵路工程地質(zhì)手冊》（修訂版）P191～197表2-4-9，隧道單側(cè)通水量可采用以下公式推求：

式中：Q——隧道單側(cè)涌水量，m3/d；

B——隧道通過含水層長度，m；

K——含水層滲透系，m/d；

H——含水層厚度，m；

S——水位降深，m；

表2 隧道分段正常涌水量計(jì)算成果表

R——隧道影響半徑

根據(jù)隧道通過斷面的不同工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件，隧道分段正常涌水量計(jì)算成果見表2。

預(yù)測隧道洞身正常涌水量為26359.80m3/d，在濱海沉積平原區(qū)隧道洞身穿過礫砂的隧道分段正常涌水量較大，上述地段地表水及地下水均很發(fā)育，且兩者間水力聯(lián)系密切，應(yīng)特別注意加強(qiáng)防水、排水措施，防止突水、涌水事故發(fā)生。

4 結(jié)束語

長度較大的鐵路隧道，常常穿越復(fù)雜的工程地質(zhì)與水文地質(zhì)環(huán)境，在工程地質(zhì)條件較差、巖土透水性較強(qiáng)以及地下水發(fā)育的地段，隧道施工中容易產(chǎn)生較大的突、涌水事故，威脅施工安全。因此隧道場地勘察按規(guī)范規(guī)定進(jìn)行隧道分段涌水量預(yù)測，對隧道的安全設(shè)計(jì)與施工具有不可或缺的意義。