某高速公路桩基施工对水库渗透影响研究

摘要：珠江三角洲外环高速公路狮岭高架桥三桥地处花都区北部芙蓉嶂水库下游（南侧），K51+600～K52+400段距芙蓉嶂水库大坝距离仅100m～250m。本次勘察采用资料收集与利用、地质调绘、高密度电法、钻探、抽水试验、示踪试验等综合勘察方法，详细查明了地下水的情况，分析了其影响，提出了桩基施工对水库渗透影响的程度。

关键词： 桩基 施工 水库 影响

Key Words: Pile foundation Construction Reservoir Influence

中图分类号：TU74文献标识码： A

1、引言

珠江三角洲外环高速公路狮岭高架桥三桥地处花都区北部芙蓉嶂水库下游（南侧），近东西走向，拟建桥梁桩基施工对水库可能会产生影响的起止里程K51+600～K52+400，长800m。项目区北距芙蓉嶂水库南坝最小约100m（副坝东段）、最大约250m（主坝西段），主坝下游现为东成山庄酒楼，分布餐厅、楼阁、鱼塘及果树；副坝下游为花都区防汛物资储备库及空地；主坝与副坝间由泄洪渠隔离。本次研究通过资料收集与利用、地质调绘、高密度电法、钻探、抽水试验、示踪试验等综合勘察方法，详细查明了高速公路桩基施工对水库渗透的影响。

图1项目地理位置图

2、自然地理概况

项目区左侧芙蓉嶂水库，库区居于山区地带，主河道长约6.6km，库区河道平均坡降0. 65％。水库大坝包括主坝和副坝，为均质土坝，主坝坝顶高程50.00m，坝宽5m，最大坝高25.1m，坝顶长度360m。

项目区地处冲积平原区地貌与丘陵交界地带，为山前坝下冲积平原，地形大部分平坦，坝下线路周边地面标高29.1～38.2m。研究区所遇地层主要为：石炭系、第四系和燕山晚期岩浆岩。下石炭统岩关阶孟公坳组（C1ym）岩性以灰白色、紫红色泥质粉砂岩、粉砂质页岩为主；下石炭统石磴子组（C1ds）岩性为深灰～灰黑色中、厚层夹薄层生物粒屑灰岩，层间偶夹薄层含炭泥灰岩和砂岩。岩浆岩局部分布，形成于燕山三期，岩性以花岗岩为主。与本项目相关的地下水为松散层孔隙水、层状基岩类裂隙水和碳酸盐类岩溶水三大类。

3、研究方法及成果

3.1 资料收集与利用

根据初、详勘桥位钻孔成果，K51+600～K52+000表层为素填土及第四系冲洪积粉质粘土、少量薄层粉砂～砾砂层，厚度约5～15m，基底上部为残积粉质粘土、全～强风化砂岩及粉砂岩，基底为灰岩，溶洞发育一般，可能与水库存在岩溶通道，桩基施工可能会对水库渗透产生影响；K52+000～K52+400表层为素填土及第四系冲洪积粉质粘土、少量薄层砂层，厚度约8～10m，基底上部为残积粉质粘土、全～强风化砂岩，基底为粉砂岩、砂岩，施工风险较小，施工难度不大，施工不会危及水库的安全。

3.2工程地质调绘及高密度电法

对K51+600～K52+000段进行加密工程地质调绘，根据调绘成果，在水库的西侧岸边揭示走向约145°的断层（如图2）。为查明断层延伸方向和范围，根据调绘成果，平行线路布置了4条高密度电法测线L1～L4。根据高密度电法解释成果，存在大小不一的异常，将各测线上的异常综合解释，可以清楚地看到走线与地质调绘走向基本一致的异常带（如图2）。此异常带可能成为桩基施工与水库的水力联系通道。

图2工程地质平面示意图

3.3钻探

根据工程地质调绘及高密度电法成果，结合现场钻探条件，在异常带处布置并完成钻孔4个，孔号为FRZK5、FRZK5-1、FRZK6、FRZK7。在FRZK5、FRZK6和FRZK7钻孔中揭示明显的断层破碎带，破碎带泥化现象明显。钻探成果验证了地质调绘和高密度电法成果。另根据钻孔揭示岩性，FRZK5、FRZK6揭示基底为灰岩，FRZK5-1、FRZK7揭示基底为粉砂岩，两者为不整合接触，由此可知坝基为粉砂岩，路线范围与水库没有存在岩溶通道的可能性。

根据钻探成果，水库与线路之间，局部钻孔揭示有砂层，是较好的含水层，砂层与基岩之间为较厚的粉质粘土及全～强风化层。对粉砂岩残积土及风化土进行了室内试验，得出其渗透系数，渗透系数均较小，是较好的隔水层。根据含水层分布及隔水层的岩性及分布分析，即使桩基施工诱发产生岩溶塌陷，其对水库大坝的不利影响将通过浅部砂层产生，砂层与隐伏岩溶水含水层之间厚约30.4m以上的隔水层（粉质粘土、全-强风化岩）对降低大坝的影响或保持大坝的稳定性十分有利。况且水库与砂层之间由于大坝坝体的隔离，也无直接水力联系。

3.4水文地质试验

为了探明异常带是否会成为桩基施工与水库的水力联系通道，在FRZK5、FRZK7钻孔进行了抽水试验，在FRZK5、FRZK6和FRZK7钻孔进行了单孔地下水流速和流向测试。根据抽水试验及单孔地下水流速和流向测试成果可得：不同地层，流速跟地层渗透系数有关，渗透系数大的，流速亦大，FRZK5渗透系数较FRZK7大，流速也相对较大；地下水以水库补给为主；地下水流向跟季节、气候、水的补给来源、裂隙发育、含水层类型等因素有关，同一钻孔，不同深度的不同含水层的地下水流向并不完全一致。地下水总体上，是由北往南约1800的流向，断层中地下水的测试流向与地下水区域流向基本一致，没有形成独立通道，且流速与其他地层大小相差不大，由于泥质含量高，甚至低于其他地层。因此断层也不可能成为桩基施工与水库的水力联系通道。

表1抽水试验成果表

表2不同测试深度流速流向表

4、结论及建议

1. 根据工程地质调绘、初详勘资料的收集，K52+000～K52+400为非灰岩区，且基底为隔水效果较好的粉砂岩残积层及其风化层，施工风险较小，施工难度不大，施工不会危及水库的安全。

2. 通过多种勘察手段查明，K51+600～K52+000段桩基施工对水库影响较小，建议利用钻孔FRZ5、FRZ7为观测孔，并在施工期间适当加密布置长期观测孔，桩基施工时，对地下水尤其是岩溶水进行监测工作，出现异常时，及时反馈，快速处理，确保施工及环境安全。