浅析新村隧道的涌水量和围岩

黄建伟

（福建省水文地质工程地质勘察研究院，福建漳州363000）

1 隧道概况

新村隧道地处龙岩市永定区岐岭乡新村村和凤城镇曾坑村之间。分离式双线隧道，全长5103m，属特长隧道，隧道最大埋深约360m。隧道进口形式为削竹式口，出口形式为端墙式（图1）。共布14个钻孔，物探（大地电磁法5370m、孔内超声波测试11孔），水文试验（抽、注水试验5孔）。

2 地形地貌

隧道区属低山和剥蚀丘陵地貌，地形起伏较大，呈上缓下陡，天然山坡坡度约20°～35°，局部较陡，坡度约45°，植被发育，山脊(顶)呈浑圆形，最大高程832.0m。

3 地质构造

隧道位于政和—大埔断裂带内，与上杭—云霄深断裂带平行，受政和—大埔断裂影响，以北东向构造为主，北西向断裂为辅。隧道未穿越对线路安全有明显危害的大型构造或活动构造。有5条次级构造破碎带与隧道轴线相交，并发育有6条节理裂隙密集带，对本隧道的围岩级别和涌水量有一定的影响。

4 地层

根据地质调绘和钻孔揭示，隧址区沟谷段上覆第四系耕植土、第四系冲洪积粉质粘土、碎石；低山和剥蚀丘陵段斜坡上覆第四系残坡积层(Qel-dl)；下伏侏罗系藩坑组（J1f）凝灰岩、燕山早期花岗岩（γ52）、燕山晚期花岗岩（γ53）及其风化层，局部地段闪长玢岩脉体侵入（图2）。

5 物探

本隧道采用高密度电阻率法、AMT大地电磁法、超声波测试，第四系覆盖层至强风化层厚度不均，厚度为5～63m，局部风化程度不均匀，根据各测线高密度电法和大地音频电磁法反演图，洞身发育F12、F13、F14断层和多处裂隙发育带。

6 水文地质

隧道位于当地侵蚀基准面之上，山坡坡体较陡，地表水较发育，多处沟谷长年有水流经过，但流量不大，经现场测得水量约200～500t/d左右，附近未见有其它大的地表水系经过。

除F11A、F12A、F12、F13、F14构造带经过外，未见其他规模较大、透水性较好的断裂发育。

图2 剖面图

地下水主要型式为①基岩风化网状裂隙—孔隙水、②基岩构造裂隙水，总体透水性较差，富水性较差。

7 水文试验

为查明水文地质情况，采用注、抽水水文试验，并对隧道涌水量的计算提供有关水文设计参数（图3）。

图3 抽水试验

8 围岩基本质量分级

按照岩石坚硬程度（Rc）及岩体的完整性(Kv)，结合地下水、裂隙、围岩应力状态等对围岩的影响，据《公路隧道设计规范》(JTGD70-2004)公式3.6.3、3.6.4计算隧道围岩体基本质量指标[BQ]，结合隧道围岩体基本质量定性特征和隧道围岩基本质量指标BQ值，按照《公路隧道设计规范》（JTGD70-2004）表3.6.5进行隧道围岩的分级（图4）。

场地内各围岩设计参数取值根据土工试验、岩石试验和原位测试成果，并结合地区经验及《公路隧道设计细则》（JTGT D70-2010）综合确定。

9 隧道涌水量分析

根据《铁路工程水文地质勘察规范》（TB10049-2004/J339-2004），采用降水入渗法、谷德曼公式和佐藤邦明经验式估算本隧道的涌水量。

（1）降水入渗法：地下水的补给来源主要为大气降水，其补给量的多少受降水强度、降水持续时间、地形及地表节理、裂隙的发育程度限制。根据《铁路工程水文地质勘察规范》（TB10049-2004/J339-2004）中的降水入渗法估算隧道的涌水量如下：

图4 围岩分级

降水入渗法公式：

式中：Qs——隧道通过含水体地段的正常涌水量，m3/d；

2.74——换算系数；

a——降水入渗系数；

W——多年年均降水量，本测区取1950mm；

A——隧道通过含水体地段的集水面积，km2。

根据表1计算结果，正常涌水量为8253m3/d。

最大涌水量取正常涌水量的1.5倍计算Q0＝8253×1.5＝12380(m3/d)。

（2）《铁路工程水文地质勘察规程》（TB10049-2004）谷德曼公式和佐藤邦明经验式。

最大涌水量：

q0＝2πKH÷ln（4H÷d）（谷德曼公式）

经常涌水量：

q0＝q0-0.584×ε×K×r（佐藤邦明经验式）

式中：Q0——隧道最大涌水量；

L——隧道计算长度；

K——含水层渗透系数，m/d（计算及经验值）；

H——含水层中静止水位至隧道等价圆中心的距离，m；

d——隧道洞身断面德等价圆直径，m；

Qs——隧道单位长度经常涌水量，m3/（d·m）；

ε——试验系数，一般取12.80。

根据野外钻孔注水试验结果，结合工程经验数据，根据上述公式对隧道进行分段计算得出：隧道最大涌水量为13365.75m3/d，正常涌水量为10009.50m3/d。

10 结论

（1）隧址区及其附近新构造运动不强烈，未见影响场地稳定的活动性断裂，未见滑坡、泥石流、崩塌和岩溶塌陷等不良地质作用。隧址区现状整体较稳定，适宜隧道建设。

（2）隧道沟谷交错，地表水发育，沟谷内均长年有水流经过，但流量不大，水量约200～500t/d，未见有其它大的地表水系经过。隧址区地下水主要为基岩裂隙水及构造裂隙水，由于洞身围岩以中—微风化岩为主，岩体总体较完整，基岩裂隙水，水量较贫乏；构造裂隙水透水性较好，富水性一般。但构造带、岩性接触带及节理密集度处岩体较破碎，当埋藏较浅，又与地表水系相通时，隧道开挖中注意防止发生突水现象。预测隧道双洞最大涌水量取值13000m3/d，双洞正常涌水量取值10000m3/d。

（3）5条次级构造破碎带与隧道轴线相交，并发育有6组节理裂隙密集带，受断裂构造、节理裂隙密集带及岩性接触带影响该段落隧道围岩较差，级别降低，围岩应加强防护；同时断裂构造和节理裂隙密集带位于沟谷低洼地带，与地表水有一定联系，开挖时易产生涌水现象，对施工影响较大，施工时应加强排水及防护措施。

表1 涌水量计算表

（4）隧道进出洞口处仰坡和两侧开挖边坡稳定性较差，隧道开挖应注意边坡防护，建议采用放坡开挖，开挖坡率1∶（1.00～1.25），并采取相应坡面防护措施。隧道区不存在其它不良地质问题，基本适合洞口建设。

（5）隧道洞身主要以中—微风化花岗岩为主，洞身岩体完整性总体较好，洞身围岩主要以Ⅲ-Ⅳ级为主，但进出洞口、浅埋段及构造带通过段，岩体较破碎，应加强支护。

（6）本隧道分布有两处岩性接触带，为不整合接触，岩性为喷发岩和侵入岩，不规则侵入，脉体侵入较多，且受断裂构造影响，岩性较复杂，岩体不均匀风化差异大，应对两处岩性接触带及附近路段加强地质观测和超前地质预报工作。

（7）建议施工中加强施工监理，遇特殊地质问题，应及时会同业主、设计、勘察部门商讨解决。在施工中建议加强隧道地质观测和超前地质预报工作，并建议施工中采取动态设计，根据现场岩土观测和地质预报成果，在地质条件变化较大地段相应调整隧道的开挖方法和围岩支护措施，以保证隧道施工的顺利进行。