某管线穿越长江北岸竖井的水文地质模式确定及涌水量计算分析

第２２卷增刊　２００８年１０月　资源环境与工程　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｖｏ１．２２．Ｓｕｐ．　Ｏｃｔ．，２００８　某管线穿越长江北岸竖井的水文地质　模式确定及涌水量计算分析　秦双乐，王永娣，孙青兰　（长江三峡勘测研究院，湖北武汉４３００１１）　摘要：某天然气管线在穿越长江时，拟采用盾构法施工，盾构机工作竖井处于大堤内，竖井底板低于长　江水位，存在施工涌水问题。勘察过程中对水文地质模式进行了分析，并对水文地质参数进行了计算和反　演，准确确定了关键参数，为工程实施提供了重要信息。　关键词：天然气管线；施工竖井；水文地质模式；参数　中图分类号：Ｐ６４１；ＴＶ２２　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７１—１２１１（２００８）Ｓ３—０２０１—０２　１　工程简介　川气出川天然气管道工程（宜昌长江穿越）位于　湖北省宜昌市下游约３０　ｋｍ的长江河段，穿越隧道拟　采用盾构法施工，北岸竖井呈圆形，深２２　ｍ，井外径　１３．７　ｍ；南岸竖井深２９．７２　ｍ，井外径９．７　ｍ；穿越段全　长１　３８８．１４　ｍ，隧道呈圆形断面，洞径为２．９　ｍ。　北岸竖井（出发井）布置于堤内１１５　ｍ处，洪水期距　长江水边的距离为１２０　ｍ，枯水期距水边的距离为２００　ｍ。　竖井直径１３．７　ｍ，井深２２．Ｏ０　ｍ，井口高程４８．３７　ｍ。　２地质概况　竖井所处部位属长江一级阶地，地势开阔平坦，地　面高程４８．３～４８．６　ｍ左右。竖井处覆盖层均为第四　系全新统冲积层，由上至下：０～３．５　ｍ，粉质粘土，可塑　状；３．５～１１．５　ｍ，粉土，稍密状；１１．５～１６．５　ｍ，粉砂，　松散一稍密状；１６．５　ｍ以下为含漂石卵石，稍密一密　实（图１）。由于竖井断面、深度均较大，井壁为粘性　土、砂土及卵石层，竖井的部分井段处于地下水位以　０　５　１０　１５　ｍ　２０　２５　３０　下，存在井壁稳定问题和施工涌水问题。　圃Ｉ囤２　３囫４口５口６目７团８　３水文地质模式　竖井井周为冲积层，自上而下土体渗透性增大，下　部的卵石透水及富水性好，储水丰。　勘察时期为长江枯水期，一般来说，两岸地下水位　应高于长江水位，地下水向长江排泄。而该部位水文地　质模式表现出其特殊性，这是因为大堤内距堤脚３００　ｍ　图１　竖井井周岩土体结构特征示意图　１．全新统冲积层；２．白垩系红花套组；３．粉质粘土；４．粉土；５．粉　砂；６．卵石；７．粘土质粉砂岩；８．岩性分界线。　有一抽水机井，长年抽水形成了降落漏斗，即使在长　江枯水期，地下水也接受长江水的补给，与长江存在　密切的水力联系，勘探孔稳定水位资料证实了这一点　（图２）。　收稿日期：２００８—０９—２０　作者简介：秦双乐（１９７５一），男，工程师，从事工程地质勘察及研究工作。　２０２　资源环境与工程　２００８生　圈　圜。　口　口ｓ圆　目　口　图２竖井水文地质结构模式示意图　。日ｍ围“　１．全新统冲积层；２．白垩系红花套组；３．粉质粘土；４．粉土；５．粉砂；６．卵石；７．粘土质粉砂岩；８．岩性分界线；９．地下水位线；１０．地　下水运移方向；１１．地下水位及观测日期。　４水文地质参数　根据钻孔单孔抽水试验成果，卵石层渗透系数Ｋ　值约２×１０～ｃｍ／ｓ，属中等透水。而实际上由于沉积　环境的差异，土的颗粒组成在不同部位及不同深度上　均存在一定的差异，其透水性也具有不均一性，因此，　仅根据抽水试验成果确定水文地质参数具有一定局限　性。　水层厚度；　：含水层底板至地下水位的高度）　枯水期及汛期竖井涌水量计算参数及结果分别见　表１、表２。　表１涌水量计算成果表（枯水期）　井　～井径　Ｒ／ｍｗ．．…　深渗透　涌糙　Ｋ／（ｍ￣ｄ－１　）　ｒ　３．ｕＡ＿１）　距竖井以远约２００　ｉｎ有一抽水机井，其基本参数　如下：井深４０　ｎｌ左右，井径０．６　１ＴＩ，供水量９Ｏ～　表２涌水量计算成果表（汛期）　…一　￣１４０　Ｉｎ　／ｈ（调查访问结果，供水量范围值分别为枯汛期　的供水量）。根据上述参数反算井壁土体的渗透系数，　Ｋ＝５　Ｘ１０～ｃｍ／ｓ。由于机井深度较大，该参数基本可　代表井壁土体渗透系数的平均值，因此，涌水量计算时　井深／井径　降深　渗透系数　．）　誉　Ｑ　：　’：～：　厚含度水／层ｍ　涌　・／（　ｍ３水　量　ｄ　）　ｍ　Ｒｏ／ｍＳ／ｍ／￣／（ｍ　ｄ　ｄ－Ｉ采用此反算得到的渗透参数即Ｋ＝５　Ｘ　１０～ｃｍ／ｓ。　５涌水量计算分析　竖井涌水量的计算考虑长江水的补给，按《地下水　动力学》中直线定水头边界条件下完整井涌水量的计　算公式：　６结束语　考虑到竖井涌水量大，补给源充足，汛期更加突出　的实际情况，地质建议选择合适的施工时机、辅以特别　止水措施、作可靠护壁及封底。　（１）Ｑ＝Ｋ・Ｍ・ｓ／（ｏ．３６６・ｌｇ（２Ｄ／Ｒ　））　（承压　水、汛期）　（２）Ｑ＝Ｋ・（ｈｏ—Ｓ／２）・　（０．３６６・ｌｇ（２Ｄ／　附注：勘察人员对勘探孔稳定水位的“反常”现象　引起了注意，“顺藤摸瓜”找到了原因，准确把握了该　Ｒ　））（潜水、枯水期）　（Ｋ：渗透系数；Ｒ　：井径；Ｓ：降深＝地下水位一井　底高程（枯水期）、长江水位一井底高程（汛期）；Ｍ：含　工程部位的水文地质模式，为工程实施提供了重要信　息。目前，该竖井已顺利施工完成，因施工时机选择在　长江枯水期，竖井掘进前井周采用了搅拌桩围护。