淺析水文地質(zhì)條件對某高速公路路線選擇的影響

石天文 劉朝躍 吳志柏

摘要：山區(qū)高速公路，水文地質(zhì)條件對路線方案有時(shí)起決定性作用，直接影響工程投資，本文基于芭蕉園隧道線位選擇的實(shí)例，介紹了水文地質(zhì)條件對隧道的影響分析，為類似工程提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】隧道;水文地質(zhì)條件;線位;巖溶

高速公路由于線位選擇的需要，往往穿越高山峽谷，以橋梁、隧道的形式通過，由于隧道深埋地下，水文地質(zhì)條件對隧道的建設(shè)影響極大，甚至是隧道選址的關(guān)鍵因素。

1. 項(xiàng)目概況

貴州省天柱至黃平高速公路三穗至施秉段是貴州省人民政府批準(zhǔn)實(shí)施的《貴州省高速公路網(wǎng)規(guī)劃》“6橫7縱8聯(lián)”中的“四聯(lián)” 天柱～三穗～鎮(zhèn)遠(yuǎn)～施秉～黃平的重要組成部分，起于三穗縣城附近，經(jīng)下德明、鎮(zhèn)遠(yuǎn)、柏楊坪，止于施秉縣城附近與余凱高速相接。

ZK53+277～ZK56+737段位于施秉縣城附近，交通便利，受舞陽河風(fēng)景區(qū)規(guī)劃影響，擬定了K線、B1線進(jìn)行線位比較，其中K線經(jīng)過風(fēng)景區(qū)邊緣，B1線完全繞避風(fēng)景區(qū)。K線：為麻沙坳隧道（全長670m）、麻沙坳大橋、皂角屯隧道（全長1Km）通過。B1線：為芭蕉灣隧道通過，長3460m，最大埋深111m。

2. 場區(qū)工程地質(zhì)條件

2.1地形地貌

項(xiàng)目區(qū)地處貴州高原東部斜坡地帶，受溶蝕影響，地形條件復(fù)雜，地表森林植被較發(fā)育，屬淺切割的溶蝕低山地貌，最高海拔551m～798m，相對最大高差247m。

2.2地層巖性

出露地層有寒武系下統(tǒng)杷榔組（?1p）、清虛洞組（?1q）、爐山組（?3l）、奧陶系下統(tǒng)桐梓組（O1t）、紅花園組（O1h）、大灣組（O1d）、第三系（E）和第四系（Q4），分別沿向斜、斷層展布，其中以爐山組（?3l）、桐梓組（O1t）、紅花園組（O1h）分布最廣，巖石透水性能好，是主要的含水層。

2.3地質(zhì)構(gòu)造

場區(qū)最早產(chǎn)生寬緩的龍井向斜，后鎮(zhèn)遠(yuǎn)斷層及下翁哨斷層近橫向切穿和改造，并有三條次生斷層存在，形成褶皺型斷塊構(gòu)造。斷層一般規(guī)模較大，尤其鎮(zhèn)遠(yuǎn)斷層，有斷層陡崖出現(xiàn)。斷層破碎帶泥質(zhì)充填、膠結(jié)較好，具阻水性能，是區(qū)域隔水邊界。（見圖1 圖2）

2.4巖溶水文地質(zhì)條件

2.4.1 巖溶發(fā)育規(guī)律。通過調(diào)查，場區(qū)靠近向斜軸部地帶的桐梓組、紅花園組灰?guī)r、白云巖，洼地、落水洞廣見，達(dá)6～8個(gè)/km2，并有大型暗河管道出現(xiàn)，巖溶發(fā)育強(qiáng)烈，向斜翼部和部份軸部相應(yīng)以及其它地層洼地、落水洞較少，為1～2個(gè)/km2，暗河管道規(guī)模小，巖溶發(fā)育相對較輕。

巖溶洼地及落水洞呈串珠狀和網(wǎng)絡(luò)狀排列，一般規(guī)模都較大，普遍與暗河管道相連，是地表水轉(zhuǎn)入地下的主要通道。根據(jù)巖溶發(fā)育程度，將工作區(qū)劃分為強(qiáng)發(fā)育區(qū)、中等發(fā)育區(qū)和不發(fā)育區(qū)三類。

K線大部份避開了巖溶強(qiáng)發(fā)育區(qū)，施工誘發(fā)大規(guī)模突泥、涌水的可能性相對B1線較小。

2.4.2含水巖組及地下水類型。場區(qū)碳酸鹽巖廣泛分布，為主要含水層。含水巖組一般包括?3l、O1t、O1h灰?guī)r、白云巖、O1d泥質(zhì)灰?guī)r，局部也有E泥巖、礫巖和Q4松散堆積層，富水性大小不等。地下水類型有碳酸鹽巖溶水、基巖裂隙水和第四系松散層孔隙水，以碳酸鹽巖溶水為主。碳酸鹽巖溶水主要表現(xiàn)為巖溶裂隙管道水和巖溶溶洞裂隙水，水量通常都較大。

2.4.3地下水的補(bǔ)給、徑流、排泄。區(qū)內(nèi)為閉合的鎮(zhèn)遠(yuǎn)斷層及下翁哨斷層所夾向斜構(gòu)成的蓄水構(gòu)造，大氣降水是地下水的主要補(bǔ)給源，局部地段存在外來地表水側(cè)向補(bǔ)給。補(bǔ)給方式通過地表溶隙、溶槽、落水洞（漏斗）下滲、注入。地下水接受補(bǔ)給后，少量產(chǎn)生上層滯水，大部份以潛水形式沿向斜兩端匯聚，然后穿過向斜軸部，向南側(cè)徑流，并受鎮(zhèn)遠(yuǎn)斷層及第三系泥巖阻隔，于陡崖地帶出露形成懸掛泉（暗河）。

2.5 隧道與地下水之間相互影響分析

2.5.1隧道區(qū)典型泉點(diǎn)、暗河。（1）H1地下暗河、S1巖溶泉。該暗河和巖溶泉相距約60m，均為地下水集中排泄點(diǎn)。暗河、泉補(bǔ)給途徑較廣，常年不斷流。暗河水除用于農(nóng)業(yè)灌溉外，2006年于下側(cè)修建了一小型水電站，日發(fā)電量4000度;S1巖溶泉供皂角屯村300余人生活用水。H1地下暗河起自北部楊家屯附近，長3.7km。進(jìn)口高程770m，出口高程608m，比降4.4%，水力坡度小，沿途廣為接納洼地、落水洞及裂隙水補(bǔ)給，枯季流量約為雨季1/3～1/4，動態(tài)變化大，管道呈廊道狀，高2～26m不等，空洞頂板位于隧道底板以下約31m。S1巖溶泉出露較明顯，標(biāo)高574m，比暗河出口低34m，流量10.6L/s，枯季流量有變化，約為3～6L/s。地下水除大氣降雨入滲外，還有部份為暗河管道水補(bǔ)給，即泉流域水位低于管道水水位。（2）H2地下暗河、S4巖溶泉該地下暗河、巖溶泉相距約80m，均為地下水主要排泄點(diǎn)。暗河、泉受巖性組合控制，補(bǔ)給能力有限，規(guī)模不大，常年不斷流。暗河水用于農(nóng)業(yè)灌溉，巖溶泉供沙坪村200余人生活用水。

2.5.2K線皂角屯隧道與H1地下暗河、S1巖溶泉相互影響分析。H1暗河出口距隧道約145m，進(jìn)口距隧道3160m，隧道遠(yuǎn)離補(bǔ)給區(qū)段，靠近排泄口，阻攔作用極小，同時(shí)，暗河較隧道低約31m，不存在疏干暗河水的可能，因此，隧道開挖對暗河水量影響極小，空洞頂板位于隧道底板以下約31m，隧道施工對其影響小。S1巖溶泉出露點(diǎn)距隧道約173m，隧道位于徑流排泄區(qū)地帶，地下水主要接受北部大片溶隙、溶槽、落水洞（漏斗）水補(bǔ)給，徑流排泄區(qū)途徑短，地形陡，滲入量少，根據(jù)暗河連通試驗(yàn)，暗河水部分補(bǔ)給泉水，泉流域水位低于管道水水位，隧道開挖對巖溶泉水影響極小。

2.5.3K線麻沙坳隧道與H2地下暗河、S4巖溶泉相互影響分析。H2暗河、S4泉出露高差?。?.2m），地下水位高程相近。暗河、泉距隧道830m，較隧道低91m，另一方面，隧道通過地帶主要為第三系（E）泥巖、礫巖，滲透性差，對地下水基本不構(gòu)成補(bǔ)給，故隧道開挖不會造成暗河和泉水量減小或干枯。

2.5.4B1線芭蕉院隧道與H1地下暗河、S1巖溶泉相互影響分析。隧道涉及地下水較復(fù)雜， H1暗河、S1巖溶泉與隧道交叉位置與K線皂角屯隧道相近，平面距離（出口）約180m，豎向上較隧道低約35m，但隧道中部深入補(bǔ)給區(qū)，攔阻、甚至襲奪兩側(cè)地表滲水，隧道施工極易導(dǎo)致暗河、泉流量急劇減小。綜合分析， B1線芭蕉院隧道標(biāo)高高于H1暗河、S1巖溶泉與隧道交叉點(diǎn)水位標(biāo)高，但隧道中部深入補(bǔ)給區(qū)，隧道施工將導(dǎo)致暗河、泉流量急劇減小;其余隧道對地下暗河、泉點(diǎn)影響均較小，故通過水文地質(zhì)條件分析，推薦K線位。

3. 結(jié)束語

由于山區(qū)地形、地質(zhì)條件復(fù)雜，影響隧道建設(shè)的因素眾多，部分隧道的水文地質(zhì)條件決定了路線的選擇，其重要性不言而喻。隧道位置的選擇是一個(gè)系統(tǒng)工程，應(yīng)從工程規(guī)模、工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件、環(huán)境影響、安全隱患、工程造價(jià)等多方面綜合考慮。

【參考文獻(xiàn)】

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