浅谈地下水封洞库施工期库址区域地下水

张洪

52018119******0017 551400

摘要：地下水封洞库是我国正在大力推广实施的战略石油储备重点工程，部分民营企业逐步开始采用地下水封洞库进行化工原料存储，如丙烷等。国外早已开始建设，勘察、设计、施工等技术较为成熟。国内近十几年才开始大力进行建设。现以山东某地地下水封洞库为例，对其库区地下水位受洞库施工影响进行浅简分析与总结。

关键词：地下水封洞库；地下水位；洞室；示踪试验；

1.工程概况

某地地下水封洞库为地下水封岩洞原油储库（以下简称洞库），采用常温储存，设计库容500×104m3，设有4组储油洞罐，每组洞罐的容量为75×104m3~110×104m3。共计布置有12条储油洞室，洞室长度在487～598m之间，底板标高-88m，断面尺寸为20×30m；自北向南依次为3条/3条/3条/3条洞室组成1个储油洞罐；设有4座φ6m进出油竖井及两个φ6m通风竖井；在标高-33m处设置水幕系统，设有2条施工巷道。

2016年8月，洞库施工开挖开始，至2020年11月，洞库施工完成。

2.地质概况

2.1工程地质概况

场地地貌单元属波状剥蚀准平原，场地地形较为平坦，地势总体上北高南低、西高东低，场地最高处为西北角，标高约16.18m，最低处为东南角，标高约3.54m，高差12.64m。

区域地质显示造山带主要发育韧性剪切带及脆性断裂构造，褶皱构造不发育。库区内揭示有贯穿库区第两条小规模交叉断层和4条贯通性第节理裂隙密集带。

2.2水文地质概况

根据气象资料，库址所在区域降水量年平均为662.1毫米，春、夏、秋、冬四季雨量分别占全年降水量的17%、57%、21%、5%。年降水量最多为1272.7毫米（1911年），最少仅308.2毫米（1981年），降水的年变率为62%。年平均降雪日数只有10天。

工程建设场地主要地层岩性为燕山晚期青台山二长花岗岩，第四系覆盖层较薄，主要为填土、细砂及残积土层。按照库址区内主要含水介质类型的不同，区域内地下水主要存在类型可划分为松散岩类孔隙水、浅层基岩网状裂隙水及深层脉状裂隙水。地下水主要接受大气降水垂直入渗补给和侧向地下水补给，地表及地下水由西北地势较高处至东南沿地形最终汇入黄海。

前期勘察显示库区地下水水位埋深浅，钻孔揭示的深层水位高程范围为0.96—9.92m。库区内水位年变幅为3m。基岩上段中风化层裂隙发育，径流通畅，地下水向地势低洼处流动汇集，在断裂、节理发育带，径流较为通畅，交替速度较快。

3.监测孔布置

库区北部监测孔由西向东依次为OH-7、OH-6、OH-8、OH-9、OH-10、OH-11。南部监测孔由西向东依次是OH-13、OH-12、OH-5、OH-3、OH-1、OH-2。

4.地下水位数据分析

受库区洞室开挖施工影响，库区内不同区域受施工开挖影响程度不一，现将受库区洞室施工开挖影响严重水文监测水位变化按受影响严重程度及时间先后分析如下：

库区北侧水文监测孔OH-6，2016年未进行洞库开挖施工时，水位变化相对较小，2017年1月水文监测孔OH-6水位急剧下降，于2017年2月稳定在-15.00m高程附近，短短一个月时间共计下降20.60m。通过分析，水文监测孔OH-6水位急剧下降与水幕巷道①东侧东段开挖相关：（1）水文监测孔OH-6水平距离水幕巷道①东侧洞段约45.00m；（2）L3节理密集带距离水文监测孔OH-6水平距离25.00m，且在水幕巷道①东侧洞段开挖揭露。水文监测孔OH-6及其附近区域地下水通过节理连接L3节理密集带与水幕巷道①东侧洞段相连；（3）水幕巷道①东侧洞段L3节理密集带揭露出水点进行注浆封堵后，水文监测孔OH-6水位开始稳定，一定时间后水文监测孔OH-6水位逐步回升。

库区西北侧水文监测孔OH-7，2016年未进行洞库开挖施工时，水位变化相对较小，2017年5月中旬水文监测孔OH-7地下水位陡然下降。至6月低，地下水位由高程5.89m降至高程-22.56m。共计下降28.45m。通过示踪试验、开挖施工进度及水位下降数据分析：水文监测孔OH-7水位下降主要受水幕巷道西侧洞段施工开挖影响：（1）通过示踪试验，在水文监测孔OH-7中投放示踪剂荧光素钠，两星期后在水幕巷道①西侧洞段渗出；（2）水幕巷道①西侧洞段开挖时间与水文监测孔OH-7水位下降时间相同；（3）根据地质情况分析，水文监测孔OH-7水位下降推测受与水幕巷道①西侧洞段及水文监测孔OH-7较近节理密集裂隙带L1影响。

水文监测孔OH-9地下水位从2017年6月开始下降，至7月底，地下水位由高程8.42m降至高程-26.01m，并稳定在-26.00m左右，共计下降34.43m。根据分析，水文监测孔OH-9地下水位下降受①施工巷道开挖施工影响，水文监测孔OH-9临近①施工巷道区域的底板高程约为-31.50m，拱顶高程约为-24.00m，且临近洞段深流量较大，约3.0L/min。2017年10月，主洞室4顶层开挖至水文监测孔OH-9附近区域，水文监测孔OH-9水位再次急剧下降。降至高程-36.00m左右。通过示踪试验、开挖施工进度及水位下降数据分析：水文监测孔OH-9水位下降主要受①施工巷道临近洞段及主洞室4临近洞段施工开挖影响：（1）通过示踪试验，在水文监测孔OH-9中两阶段分别投放示踪剂荧光素钠后，在①施工巷道及主洞室4相应洞段均有渗出。注浆封堵后水位均回升；（2）①施工巷道及主洞室4相应洞段开挖时间与水文监测孔OH-9水位下降时间相同；（3）根据地质情况分析，水文监测孔OH-9水位下降推测受与①施工巷道、主洞室4相应洞段及水文监测孔OH-9较近节理密集裂隙带L4影响。

以上三个钻孔及其附近区域地下水水位受洞库开挖施工影响严重。水位降深均超过20m。其他钻孔也不同程度受洞库施工开挖影响，水位下降深度5.00～10.00m不等。具体详见下表：

洞库施工开挖对地下水位影响一览表

水文监测孔编号	洞库施工开挖影响前水位高程（m）	受洞库施工开挖影响后最低水位高程（m）	受洞库施工开挖影响最大水位降深（m）	洞库施工开挖影响地下水部位及构造
OH-01	1.58	-3.43	5.01	附近区域洞室及导水裂隙
OH-02	1.24	-4.54	5.78	附近区域洞室及导水裂隙
OH-03	1.67	-6.84	8.51	附近区域洞室及导水裂隙
OH-05	2.22	-7.71	9.93	附近区域洞室及导水裂隙
OH-06	5.6	-15	20.6	水幕巷道①东侧洞段及节理密集带L3
OH-07	5.89	-22.56	28.45	水幕巷道①西侧洞段及节理密集裂隙带L1
OH-08	7.43	-2.31	9.74	附近区域洞室及导水裂隙
OH-09	8.42	-26.01	34.43	①施工巷道、主洞室4相应洞段及节理密集裂隙带L4
OH-10	5.78	-1.53	7.31	附近区域洞室及导水裂隙
OH-11	6.35	-0.42	6.77	附近区域洞室及导水裂隙
OH-12	3.38	-2.97	6.35	附近区域洞室及导水裂隙
OH-13	4.11	-4.57	8.68	附近区域洞室及导水裂隙

5洞库开挖施工对地下水位影响

根据库区的地质情况、工程的进度及水位下降时间简单的分析了水位下降的原因，得出以下基本结论：

（1）洞库开挖施工期间，对其正上方及其附近区域地下水水位具有一定影响，造成地下水水位不同程度下降。

（2）靠近巷道或洞室的水文监测孔及其附近区域地下水水位受工程影响比较严重，水文监测孔及其附近区域地下水水位会在巷道或洞室开挖时同步下降，离巷道或洞室较远的水文监测孔及其附近区域地下水水位影响相对较小；

（3）水文监测孔及其附近区域地下水水位受断层、节理密集带影响严重。

（4）既靠近巷道或洞室又靠近构造（断层、节理密集带）水文监测孔及其附近区域地下水水位受巷道或洞室施工开挖影响严重。如开挖后未及时采取注浆封堵措施，地下水水位可下降至巷道或洞室底板附近，对洞库水封效果影响较大。

6地下水位下降对工程的影响

（1）地下水对岩石、岩土体具有软化作用，在洞库开挖施工期间，地下水渗出洞段岩石、岩体强度将一定程度降低，甚至导致相应洞段垮塌，对洞室稳定性具有较大影响。

（2）地下水渗出洞段如渗出水量较大，导致地下水位严重下降，甚至降至洞室底板时，将严重威胁洞库水封有效性，从而导致工程失败。

7洞库建设需注意的关键问题

（1）洞库开挖施工过程中应加强超前探水工作，探查发现开挖前方岩体渗水量较大时应采取注浆堵水措施后再行开挖。

（2）开挖揭露地下水渗流量较大时，应及时采取注浆封堵措施，以免造成地下水位严重下降等情况。影响洞室稳定性及洞库水封有效性。

参考文献：

[1]SY/T0610-2008，地下水封洞库设岩土工程勘察规范[S].北京：中国计划出版社，2009.