福州城区北向第二通道隧道工程对水文地质环境影响浅析
•隧道概况
福州城区北向第二通道隧道工程起点位于福州市晋安区泉头村与"横五线连江城关至贵安公路工程"相接,全线一共横穿4个村镇,总线路长达14km,线路主要包括隧道、高架、匝道,满足了当地人们的出行需求,完善了该地区的交通路线。
表1 福州城区北向第二通道工程(晋安段)隧道表
要采用新奥法,爆破方法就是光面爆破。
该地地下水源丰富,随着隧道的向下开采,可以明显瞧到地下水的流动,所以施工过程中难免会对当地水造成一定的影响。
并且,地下较为潮湿,对隧道施工造成了困难,可能会使隧道充水等现象出现,发生大面积的坍塌等。
因此,在施工中,采用了全断面超前注浆封堵涌水,开挖过程中采用超前支护措施等,来减少施工过程中上述情况的出现,秉承着安全第一,预防为主的施工理念确保隧道的正常施工。
•隧道周边区域水文地质条件
该地区主要位于鳌江水系的支流,该地区水流随着季节降水量的变化而变化较大。
并且区域内有泥土,岩石,遇到暴雨时会伴随着岩石碎块。
该地区地下水主要分为松散岩类孔隙水、风化残积层孔隙裂隙水与基岩裂隙水三种类型水。
松散岩类孔隙含水岩组主要分布在工程线路南侧的新店一带以及线路北侧的桂湖盆地、贵安盆地等,因成因及埋藏条件不同,富水性也不同,水量从丰富-贫乏均有分布;风化残积层孔隙裂隙水分布面积最小,主要分布在山麓、残丘一带分布,多为水量贫乏区;基岩裂隙含水层分布面积较广,多数为水量贫乏区,但受构造影响,其富水性极不均一。
福州城区北向第二通道隧道工程水文地质图
表2福州城区北向第二通道隧道工程沿线地下水类型一览表
水迳流模数3～5、33L/s·km2,pH值6、43～7、57;水量贫乏的分布于无断裂构造带通过的完整基岩区,泉流量0、3～1、0L/s,地下水迳流模数1～3L/s·km2,根据抽水孔资料及宦溪镇、坂桥村等民井、机井抽水资料,单孔涌水量小于100m3/d。
•施工过程对地下水影响概述
1.污染源分析
•施工人员生活污水
由于施工工作量较大,所以工人大部分都就是就地起居,这就造成了工人生活污水随地排放,后经渗透污染当地地下水。
•施工场地污水及施工机械清洗污水
隧道施工过程中,需要多台机械的相互作用,来回运输车辆等的投入,在机械维护与车辆冲洗过程中,大量的污水并伴随着石油、泥沙等物质汇集成渠并慢慢渗入地下,污染土壤与地下水源。
•隧道施工涌水
根据《福州城区北向第二通道工程(晋安段)可行性研究报告》,本工程隧道部分多采用新奥法(传统的钻爆法)施工。
秉承着安全第一,预防为主的施工理念,根据《地下工程防水技术规范》(GB50108－2001),在施工过程中采取了严格的防水、排水措施,加强排水及施工降水,保证施工现场不积水。
常规的施工条件下,且施工过程遵循施工规范时,隧道施工导致的地下水涌水量较少。
隧道穿过含地下水地质单元会产生涌水,施工降水时也会导致涌水现象的发生,这两部分的涌水的水质与地下水当前的水质指标非常接近,对附近的水体影响较小,可以忽略不计,不会造成地下水的污染。
•施工产生的泥浆水
施工产生的泥浆中含有膨润土,另外还有两种添加剂:CMC与Na₂CO₃。
CMC就是纤维醚,由纤维素经羧甲基化后形成,广泛应用于建筑行业,易溶于水,溶解性强,就是一种聚阴离子纤维化合物,具有水分保持、乳化等作用。
含CMC的泥浆,主要污染物就是SS,可沉性固体颗粒。
泥浆经沉淀池处理后,SS去除率高,对附近居民区或商业区的市政排水系统影响小。
2、施工期对地下水水质的影响
1)施工人员所在的临建区产生的生活污水,可排入福州市现有的市政污水管网。
对于位置特殊的施工场地,如果生活污水不具备排入市政污水管网的条件,建议砌筑化粪池,收集生活区的粪便污水等,按规模定期指派专人或委托有资格的单位运往污水处理厂进行处理。
2)按照《地下工程防水技术规范》(GB50108－2001),在施工现场设置排水沟,及时清理。
设置截水沟用于收集施工现场产生的机具清洗废液等。
沉淀池用于生产污水的预处理,经过沉淀的物理方法去除污水中的悬浮颗粒物,沉淀下的泥浆经脱水处理后交给渣土管理部门处置。
3)在施工过程中采取了严格的排水措施与施工降水措施,正常施工条件下,采用正确的施工方法时,隧道施工导致的地下水涌水的水量较小。
且用水水质接近该地的地下水,对附近的水环境消极影响小。
施工中产生的泥浆含无机颗粒物多,且沉降性好,经沉淀池预处理后,对附近市政管网系统的不利影响非常少,不会造成地下水水质变差。
3、工程对地下水补给、径流、排泄的影响
•起点至隧道进口段
福州城区北向第二通道工程(晋安段)起点位于福州市晋安区泉头村附近,起点处设置一对匝道与规划新店外环路相接,而后路线转向东北进入贵安特长隧道。
综上,线路起点至隧道进口段,工程主要形式就是高架桥,其施工对地形现状影响小,对该地地下水含水层造成的破坏非常小。
施工期雨水排水,隧道降水,污水排放有专用管线,得出线路起点至进口段的施工期对地下水循环与储存等影响有限,对水文地质环境影响较小。
•隧道出口至终点
隧道出口至重点段的主要构造物就是路基与桥梁,其占据地下水含水层及地下水补给区范围相对于整个地下水含水层与地下水补给区来说相对较小;施工时工程排水量相对较小,因此,隧道出口至重点段的施工过程对该处地下水的地下水循环与储存影响较小。
•隧道段
综上可知,本工程在隧道施工时完整基岩段涌水量预测总量约13795、62t/d;线路在穿过F1-F14断裂时隧道,预测涌水总量约为44070、80t/d,断层破碎带涌水量的预测范围为1094、99t/d-7655、71t/d,影响半径R的预测范围为41、83-381、10m,具体见表5-2。
鉴于线路区北东向、北西向的地质情况,沟谷水系的汇聚,
地下岩层及构造较为复杂且没有详细的地质资料,因此隧道施工过程中局部施工段产生的涌水量有可能远远高于计算的预测值。
工程隧道近南北向与区域的北东向构造大角度相交,占据了部分的含水区间。
由于隧道埋深较大,且多处于中-微风化岩体中,岩体的节理裂隙较不发育,隧洞穿过完整基岩体时对该地区地下水的循环过程造成的影响较小,不会破坏地下水的水质。
但就是,隧洞沿线断裂构造、岩脉、冲沟等较为发育,当隧洞穿过断裂破碎带尤其就是断裂导水带等地方,由于隧洞占据了该导水带部分的区域,其对该破碎带地下水的循环过程等造成的影响较为明显。
根据本次线路区水文地质调查,线路区附近已有隧道在其施工时已造成线路附近地下水水位下降,附近居民机(民)井出水量少甚至不出水,部分的耕地因缺水状态出现干裂状态,如宦溪镇黄田村-黄土岗往西一带。
近十年来,该村中的古井、自挖的机(民)井、泉水仍出水量极低,基本处于不出水状态,耕地,农田早已成已经彻底干旱,无法进行农业种植活动。
本地水源无法满足农业灌溉,不得不从外地从村外地区引入。
而本工程所处区域与已有的隧道位于同一构造单元,且被部分断裂同时穿过,因此类比线路区已有工程及结合本次隧道涌水量估算及其影响范围的预测,本工程贵安特长隧道施工穿过断裂、破碎带等地方,可能导致断裂、破碎带的性质发生变化,如原来带非导水的断裂变成导水断裂等,并间接导致连接上部含水层或地表水体,成为上部含水体或地表水体的渗漏通道,造成线路区周围的地下水水位下降,最终导致线路区地下水的流场与施工前差别较大。
地下水流场的变化会对周围地区地下水的使用造成不利影响,尤其可能就是宦溪镇、坂桥村、黄田村、黄土岗村等一线地方,这些村的泉水、民井以及地表水库会出现干涸,少数水田变成干旱农田,无法进行种植活动。
鉴于黄田村-黄土岗村一线目前水井仍处于严重缺水状态,本工程的实施有可能进一步加剧该区地下水流场的变化,且未来恢复到原状需要较长的恢复期。
因此,建议隧道在合理施工前提下,加强沿线地下水、地表水监测工作。
工程施工期间产生的涌水,来源就是基岩裂隙水,水质较好,因此对工程沿线地下水水质影响不大。
需要注意的就是,在施工过程中要节约用水,避免施工废水随意排放,导致废水随着地表径流下渗到地下水,影响该地区地下水水质。
在施工时应安排专人负责,采取有组织的排水。
总体上,本工程对区域地下水水质影响较小。