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水文地质对高速公路路线选择的影响

2019/11/28 阅读:

摘要:山区高速公路,水文地质条件对路线方案有时起决定性作用,直接影响工程投资,本文基于芭蕉园隧道线位选择的实例,介绍了水文地质条件对隧道的影响分析,为类似工程提供借鉴。

关键词:隧道;水文地质条件;线位;岩溶高速公路

由于线位选择的需要,往往穿越高山峡谷,以桥梁、隧道的形式通过,由于隧道深埋地下,水文地质条件对隧道的建设影响极大,甚至是隧道选址的关键因素。

1.项目概况

贵州省天柱至黄平高速公路三穗至施秉段是贵州省人民政府批准实施的《贵州省高速公路网规划》“6横7纵8联”中的“四联”天柱~三穗~镇远~施秉~黄平的重要组成部分,起于三穗县城附近,经下德明、镇远、柏杨坪,止于施秉县城附近,与余凯高速相接。ZK53+277~ZK56+737段位于施秉县城附近,交通便利,受舞阳河风景区规划影响,拟定了K线、B1线进行线位比较,其中K线经过风景区边缘,B1线完全绕避风景区。K线:为麻沙坳隧道(全长670m)、麻沙坳大桥、皂角屯隧道(全长1Km)通过。B1线:为芭蕉湾隧道通过,长3460m,最大埋深111m。

2.场区工程地质条件

2.1地形地貌

项目区地处贵州高原东部斜坡地带,受溶蚀影响,地形条件复杂,地表森林植被较发育,属浅切割的溶蚀低山地貌,最高海拔551m~798m,相对最大高差247m。

2.2地层岩性

出露地层有寒武系下统杷榔组(Є1p)、清虚洞组(Є1q)、炉山组(Є3l)、奥陶系下统桐梓组(O1t)、红花园组(O1h)、大湾组(O1d)、第三系(E)和第四系(Q4),分别沿向斜、断层展布,其中以炉山组(Є3l)、桐梓组(O1t)、红花园组(O1h)分布最广,岩石透水性能好,是主要的含水层。

2.3地质构造

场区最早产生宽缓的龙井向斜,后镇远断层及下翁哨断层近横向切穿和改造,并有三条次生断层存在,形成褶皱型断块构造。断层一般规模较大,尤其镇远断层,有断层陡崖出现。断层破碎带泥质充填、胶结较好,具阻水性能,是区域隔水边界。(见图1图2)

2.4岩溶水文地质条件

2.4.1岩溶发育规律。通过调查,场区靠近向斜轴部地带的桐梓组、红花园组灰岩、白云岩,洼地、落水洞广见,达6~8个/km2,并有大型暗河管道出现,岩溶发育强烈,向斜翼部和部份轴部相应以及其它地层洼地、落水洞较少,为1~2个/km2,暗河管道规模小,岩溶发育相对较轻。岩溶洼地及落水洞呈串珠状和网络状排列,一般规模都较大,普遍与暗河管道相连,是地表水转入地下的主要通道。根据岩溶发育程度,将工作区划分为强发育区、中等发育区和不发育区三类。K线大部份避开了岩溶强发育区,施工诱发大规模突泥、涌水的可能性相对B1线较小。

2.4.2含水岩组及地下水类型。场区碳酸盐岩广泛分布,为主要含水层。含水岩组一般包括Є3l、O1t、O1h灰岩、白云岩、O1d泥质灰岩,局部也有E泥岩、砾岩和Q4松散堆积层,富水性大小不等。地下水类型有碳酸盐岩溶水、基岩裂隙水和第四系松散层孔隙水,以碳酸盐岩溶水为主。碳酸盐岩溶水主要表现为岩溶裂隙管道水和岩溶溶洞裂隙水,水量通常都较大。

2.4.3地下水的补给、径流、排泄。区内为闭合的镇远断层及下翁哨断层所夹向斜构成的蓄水构造,大气降水是地下水的主要补给源,局部地段存在外来地表水侧向补给。补给方式通过地表溶隙、溶槽、落水洞(漏斗)下渗、注入。地下水接受补给后,少量产生上层滞水,大部份以潜水形式沿向斜两端汇聚,然后穿过向斜轴部,向南侧径流,并受镇远断层及第三系泥岩阻隔,于陡崖地带出露形成悬挂泉(暗河)。

2.5隧道与地下水之间相互影响分析

2.5.1隧道区典型泉点、暗河。(1)H1地下暗河、S1岩溶泉。该暗河和岩溶泉相距约60m,均为地下水集中排泄点。暗河、泉补给途径较广,常年不断流。暗河水除用于农业灌溉外,2006年于下侧修建了一小型水电站,日发电量4000度;S1岩溶泉供皂角屯村300余人生活用水。H1地下暗河起自北部杨家屯附近,长3.7km。进口高程770m,出口高程608m,比降4.4%,水力坡度小,沿途广为接纳洼地、落水洞及裂隙水补给,枯季流量约为雨季1/3~1/4,动态变化大,管道呈廊道状,高2~26m不等,空洞顶板位于隧道底板以下约31m。S1岩溶泉出露较明显,标高574m,比暗河出口低34m,流量10.6L/s,枯季流量有变化,约为3~6L/s。地下水除大气降雨入渗外,还有部份为暗河管道水补给,即泉流域水位低于管道水水位。(2)H2地下暗河、S4岩溶泉该地下暗河、岩溶泉相距约80m,均为地下水主要排泄点。暗河、泉受岩性组合控制,补给能力有限,规模不大,常年不断流。暗河水用于农业灌溉,岩溶泉供沙坪村200余人生活用水。

2.5.2K线皂角屯隧道与H1地下暗河、S1岩溶泉相互影响分析。H1暗河出口距隧道约145m,进口距隧道3160m,隧道远离补给区段,靠近排泄口,阻拦作用极小,同时,暗河较隧道低约31m,不存在疏干暗河水的可能,因此,隧道开挖对暗河水量影响极小,空洞顶板位于隧道底板以下约31m,隧道施工对其影响小。S1岩溶泉出露点距隧道约173m,隧道位于径流排泄区地带,地下水主要接受北部大片溶隙、溶槽、落水洞(漏斗)水补给,径流排泄区途径短,地形陡,渗入量少,根据暗河连通试验,暗河水部分补给泉水,泉流域水位低于管道水水位,隧道开挖对岩溶泉水影响极小。

2.5.3K线麻沙坳隧道与H2地下暗河、S4岩溶泉相互影响分析。H2暗河、S4泉出露高差小(5.2m),地下水位高程相近。暗河、泉距隧道830m,较隧道低91m,另一方面,隧道通过地带主要为第三系(E)泥岩、砾岩,渗透性差,对地下水基本不构成补给,故隧道开挖不会造成暗河和泉水量减小或干枯。

2.5.4B1线芭蕉院隧道与H1地下暗河、S1岩溶泉相互影响分析。隧道涉及地下水较复杂,H1暗河、S1岩溶泉与隧道交叉位置与K线皂角屯隧道相近,平面距离(出口)约180m,竖向上较隧道低约35m,但隧道中部深入补给区,拦阻、甚至袭夺两侧地表渗水,隧道施工极易导致暗河、泉流量急剧减小。综合分析,B1线芭蕉院隧道标高高于H1暗河、S1岩溶泉与隧道交叉点水位标高,但隧道中部深入补给区,隧道施工将导致暗河、泉流量急剧减小;其余隧道对地下暗河、泉点影响均较小,故通过水文地质条件分析,推荐K线位。

3.结束语

由于山区地形、地质条件复杂,影响隧道建设的因素众多,部分隧道的水文地质条件决定了路线的选择,其重要性不言而喻。隧道位置的选择是一个系统工程,应从工程规模、工程地质条件、水文地质条件、环境影响、安全隐患、工程造价等多方面综合考虑。

【参考文献】

[1]任广欣.浅析水文地质评价在工程勘查设计中的作用[J].世界有色金属,2019(15):189-190.

[2]赵盛.探析水文地质问题在工程地质勘察中的重要性[J].世界有色金属,2019(15):186-187.

作者:石天文 刘朝跃 吴志柏 单位:贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司

水文地质对高速公路路线选择的影响

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