?？谑屑t城湖越江通道地下水特征淺析

黎 奇

(海南地質綜合勘察設計院,海南 ?？?570000)

1 概況

紅城湖越江通道位于?？谑心隙山胁?瓊州大橋與海瑞大橋之間,橫穿南渡江和司馬坡島,連接主城區和江東新區。紅城湖越江通道是城市中心骨干路網環線的一個組成部分。對?？谑谐菂^組團結構發展起到至關重要的作用,是?？谥行膮^城市東西發展主軸,是連接長流組團、中心組團、江東組團的城市準快速化通道,是?？谑兄鞒菂^對外聯系的重要快速通道。

2 區域構造與地震

紅城湖越江通道工程地處?？谑心隙山掠?橫穿南渡江,位于瓊北凹陷盆地的東部,區域構造格局由近東西向、南北向、北西向和北東向四組斷裂構造組成,近東西向斷裂控制著斷陷盆地的形成和發展,而北西、北東向斷裂構造控制盆地內次級構造的形成和分布。項目沿線所經地貌單元有濱海堆積平原、河床等。地抗震設防烈度為8度,設計基本地震加速度值為0.30 g,設計地震分組為第二組[1]。

3 區域水文

場地穿越南渡江,南渡江是海南島的第一大河流,其流經瓊中、澄邁、定安、?？诘仁锌h,全長344 km,流域面積大于7 033 km2,場區位于其下游,距出?？诩s9 km。根據龍塘水文站2009-2015年資料,南渡江最小日逕流量14.2～24×108m3,平均日逕流量70.6～255×108m3。據調查,南渡江水位受漲落潮影響,勘察期間項目區南渡江水位為0.81～1.90 m,日變幅約1.50 m,根據收集資料,項目區南渡江的百年一遇最高洪水水位為7.01 m(85高程)。

4 地下水特征類型

根據場地地形地貌,本次勘察場地分為主城區、河床區及江東區三個水文地質單元和3個含水層組,分別為松散巖類孔隙-裂隙潛水、松散巖類孔隙微承壓水、松散-半固結巖類孔隙承壓水,其含水介質特征主要為:

4.1 松散巖類孔隙-裂隙潛水(Ⅰ)

富水性強,主要受大氣降水及地表水補給,水位變化因氣候、季節而異。由于孔隙潛水與地表水、河水有密切的水力聯系,尤其靠近南渡江邊的地下水位受潮汐水影響相對較大,潮漲時水位上升,潮落時水位隨之下降,水位不穩定。地下水總體自南向北徑流,向瓊州海峽排泄;靠近南渡江邊的地下水自西向東徑流,向南渡江排泄。本次勘察期間所測地下靜止水位埋深為0.30～4.80 m,相應水位標高為1.20～5.55 m,地下水年變幅約3 m。

4.2 松散巖類孔隙微承壓水(Ⅱ)

富水性中等;主要受上層滲透和側向補給,自西南向北徑流,向瓊州海峽排泄,水位變化因氣候、季節而異。本次勘察期間所測地下靜止水位埋深為3.20～12.00 m,相應水位標高為-1.91～0.08 m,該含水層頂板標高-17.67～-6.35 m,地下水年變幅約3 m。該層地下水位于相對隔水層淤泥質粉質黏土層下,水位高于頂板,為微承壓水。但相對隔水層局部厚度較薄(僅2.5 m),且局部不均勻含有中細砂,該層地下水與上層孔隙潛水會存在一定的水力聯系該層地下水對隧道基坑開挖和盾構施工影響較大。

4.3 松散-半固結巖類孔隙承壓水(Ⅲ)

富水性強,主要接受側向補給,水位變化因氣候、季節而異。自南向北徑流,向瓊中海峽中排泄。本次勘察期間所測地下靜止水位埋深為5.20～14.00 m,相應水位標高為-3.95～-0.09 m,地下水年變幅約2 m。

上述三種地下水并不存在完全各自獨立的地下水位,而是相互之間具有一定的水力聯系,共同作用。

5 室內外水文地質測試

本次勘察為查明場地主要含水層的透水性和富水性,選擇了對海陸交互相沉積土、海相沉積土、中等風化玄武巖層進行了水文地質試驗。試驗方法采用注水試驗和單孔完整井穩定流抽水試驗。

5.1 抽水試驗

采用單孔完整井穩定流抽水,均進行三次降程試驗,試驗程序和穩定時間符合規范要求。根據水文地質條件和試驗模式,依據《工程地質手冊》第五版選用相關公式進行了水文地質參數計算,計算公式如下[2]:

潛水完整井單井抽水試驗:

無邊界潛水完整井公式(無觀測孔):

(1)

(2)

承壓水完整井單井抽水試驗:

(3)

(4)

上述式子中:K為滲透系數(m/d);Q為涌水量(m3/d);R為影響半徑(m);r為抽水孔半徑,為0.054 m;H為含水層厚度(m);M為含水層厚度(m);s為抽水孔水位降深(m)

通過潛水和承壓完整井穩定流計算滲透系數K值和影響半徑R值。抽水試驗成果見表1和表2。

表1 抽水試驗成果表(潛水)

表2 抽水試驗成果表(承壓水)

5.2 注水試驗

本次勘察在鉆孔嚴重漏水孔段和卵石層進行鉆孔注水試驗,共進行5個孔注水試驗,其計算結果見表3,計算采用以下公式[2]:

地下水位以上:

(5)

地下水位以下:

(6)

式中:K為試驗巖土層的滲透系數,cm/s;Q為注入流量,L/min;H為試驗水頭,m;等于試驗水位與地下水位之差;A為形狀系數,m;L為試驗段長度,m;r為鉆孔半徑m。

5.3 室內滲透試驗

本次勘察在砂土和主要黏土層共采取土樣進行滲透試驗,其成果統計見下表4。

5.4 含水層水文參數綜合確定

通過本次勘察水文地質試驗和室內試驗,參照《城市軌道交通巖土工程勘察規范》(GB50307-2012)第10.3.5條[3],并結合當地經驗綜合確定區間各主要巖土層水文參數,詳見表5。

6 地下水的腐蝕性評價

本次勘察在主城區、河床區、江東區分別在鉆孔中采取地下水潛水、承壓水水樣,在1、2、3#抽水試驗井中采取水樣,分別于漲落潮的時候采取南渡江河水樣,據《公路工程地質勘察規范》(JTG C20-2011)附錄K.0.2節[4]進行水的腐蝕性評價,按Ⅱ類環境、強透水層(A)判別,其判定結果詳見表6。

由以上判別結果,綜合評價為:Ⅰ層地下水對混凝土結構均具弱腐蝕性,對鋼筋混凝土結構中鋼筋均為微腐蝕性;

Ⅱ層地下水對混凝土結構均具弱腐蝕性,在長期浸水的條件下對鋼筋混凝土結構中鋼筋具微腐蝕性,干濕交替的條件下對鋼筋混凝土結構中鋼筋具中等腐蝕性;

Ⅲ層地下水對混凝土結構均具弱腐蝕性,對鋼筋混凝土結構中鋼筋具微腐蝕性;

南渡江水對混凝土結構均具弱腐蝕性,在長期浸水的條件下對鋼筋混凝土結構中鋼筋具微腐蝕性,干濕交替的條件下對鋼筋混凝土結構中鋼筋具中等腐蝕性。

7 結語

(1)本場地地下水情況復雜,對本工程影響極大。根據本次勘察可知,場地的地下水類型可分為松散巖類孔隙-裂隙潛水(Ⅰ)、松散巖類孔隙微承壓水(Ⅱ)、松散-半固結巖類孔隙承壓水(Ⅲ)。三種地下水并不存在完全各自獨立的地下水位,而是相互之間具有一定的水力聯系,共同作用。

(2)根據本次所采取水樣水質分析成果,判定結果為:擬建場地屬Ⅱ類環境,Ⅰ層地下水對混凝土結構均具弱腐蝕性,對鋼筋混凝土結構中鋼筋均為微腐蝕性;Ⅱ層地下水對混凝土結構均具弱腐蝕性,在長期浸水的條件下對鋼筋混凝土結構中鋼筋具微腐蝕性,干濕交替的條件下對鋼筋混凝土結構中鋼筋具中等腐蝕性;Ⅲ層地下水對混凝土結構均具弱腐蝕性,對鋼筋混凝土結構中鋼筋具微腐蝕性;南渡江水對混凝土結構均具弱腐蝕性,在長期浸水的條件下對鋼筋混凝土結構中鋼筋具微腐蝕性,干濕交替的條件下對鋼筋混凝土結構中鋼筋具中等腐蝕性。

(3)盾構段穿越的含水層與南渡江水有較強的水力聯系,涌水量大,施工時需做好隔水和排水措施;盾構段上部相對隔水層主要為淤泥質粉質黏土,該層厚度薄、且水平存在較大差異。物理力學性質差,總體降水安全性及可靠性較低。區域上不排除存在地質缺失的情況,即存在地表南渡江江水涌入隧道的可能性。建議加強地下水的超前探測或預報;盾構段兩端頂板地層直接與江水兩通,施工前應做好隔水止水措施。