广西龙门大桥西锚碇区水文地质条件评价

2022-05-19李友龙

地下水 2022年2期

杨跃，李友龙

(江苏省水文地质海洋地质勘查院，江苏淮安 223005)

龙门大桥主桥跨越龙门海峡，西锚碇位于滩涂区，上覆厚达10 m第四系淤泥，下伏侏罗系基岩，基岩裂隙比较发育，水文地质条件复杂，勘察过程中基岩裂隙水直接从孔口涌出，具有水头压力，场地地面标高为-0.20～0.35 m。西锚碇圆形设计，开挖半径42.50 m，底板设计标高-15.00 m。

1 研究区地层概况

锚碇区上覆第四系地层为海陆相交互沉积的淤泥，层厚2.0～10.70 m之间，下伏基岩为侏罗系中统泥岩、页岩、泥质粉砂岩、砂岩；强风化岩面标高：-10.74～-4.27 m，埋深：4.5～10.7 m；中风化岩面标高：-17.55～-10.18 m，埋深：10.10～17.90 m。

淤泥：褐灰色，流塑，湿，含腐殖质，含水量W=60.7%，孔隙比e=1.718。层底埋深：2.0～10.7 m，层顶标高：-0.08～0.35 m。

强风化泥岩：浅灰黄色，紫红色，泥质结构，中厚层状构造，风化裂隙极发育。

强风化泥质粉砂岩：黄褐色，原岩结构大部分破坏。

强风化砂岩：褐黄色，砂状结构，中厚层状构造，铁、泥质胶结，节理裂隙极发育。

中风化页岩：浅灰色，泥质结构，页理状构造，节理裂隙发育，裂隙多呈闭合状，裂隙面见铁质浸染，岩芯多呈块状，遇水软化。

中风化泥质粉砂岩：浅红色，紫灰色，粉砂状结构，中厚-巨厚层状构造，泥质胶结。

中风化砂岩：浅灰白色，灰紫色，砂状结构，中厚层状构造，铁、泥质胶结，节理裂隙极发育，裂隙多呈闭合状，裂隙面见铁质浸染。

2 节理裂隙

场地内发育一条钦州湾断裂(F1)距离西锚碇约700 m，是一条沿钦州深水港线约NW320°走向的断裂，向南东经涠洲岛、斜阳岛延伸至雷州半岛西部海域一带，往NW向茅岭方向延伸。断裂带走向平直，多倾向NE，倾角陡立，约50°～80°。断裂宽度2～3 m，总体以左旋走滑运动为主，正断为辅。

受断层的影响及构造应力的作用下，桥址区岩层节理裂隙较发育，不同程度破坏了岩体的完整性，岩体表层裂隙密集，岩体多被切割呈碎块状、块状，岩体破碎，裂隙面较粗糙，裂隙多充填泥质，主要发育2组节理裂隙，其中J1:254°∠86°、J2:174°∠72°。裂隙主要发育砂岩中，中等发育，岩体深部节理裂隙多为构造剪节理，裂隙中多被砂、泥质充填、部分为方解石脉充填，延展性较好，从节理裂隙统计来看，桥址区地层主节理倾向为SW向，走向多为NW向，主节理走向、倾向与物探揭露断层走向、倾向大致一致。

3 地下水类型及分布特征

根据勘测资料，依据地层岩性分析，锚碇区主要地下水可分为潜水和基岩裂隙承压水。

3.1 潜水

主要埋藏于桥位区第四系覆盖层以及上部强风化基岩中，主要靠大气降水补给，含水量小，同时还接受侧向渗透补给；含水量取决于岩体裂隙发育程度及离岸距离，岩体越破碎，离岸越近，含水量越大。

3.2 基岩裂隙承压水

通过现场水文地质调绘，基岩裂隙承压含水层主要发育在中风化以上岩层中，地下水多贮存于砂岩的垂向裂隙中，地面出露裂隙宽度1～6 cm不等。西锚碇多个钻孔水头高于地面，水头标高0.512～0.709 m，含水层成条带状、网格状特征，富水性透水性强，主要补给来源为裸露区大气降水入渗补给和第四系孔隙水的直接补给。

3.3 西锚碇地下水特征

西锚碇位于潮间带，通过勘察多孔发现，孔内地下水位超出套管口，地下水直接从孔口涌出，且水量较大，该地下水为基岩裂隙水，具有一定的水头压力，分析认为：含水层主要发育在砂岩的垂向裂隙中，成条带状、网格状特征，裂隙宽度1～6 cm不等,水质清澈，发育层位在12～25 m左右，水位标高0.48～0.51 m(2020年5月27日实测)。

4 影像特征

采用综合性井下钻孔电视，对钻孔全柱面全景摄像，SZK05孔10.10～10.50 m、12.0～12.70 m之间掉块形成空洞，张开约1 cm，11.40 m处发育1条水平裂隙，张开约10 cm；且16.0～21.40 m之间岩芯破碎，裂隙发育强烈，通过现场岩芯发现21～25 m之间岩芯裂隙面锈黄，水质浸染痕迹明显，可以判断钻探过程中涌出孔口的基岩裂隙水在该间断内形成水流通道。

5 抽水试验

钻探资料显示，基岩裂隙发育层位在12.0～25.0 m左右，分布规律不明显，对现场钻孔进行抽水试验，其结果见表1和表2。

表1 简易试验水井基本情况

表2 水位恢复数据

依据《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-2012)附录E.0.5群井按大井简化，均质含水层承压水-潜水完整井的基坑总涌水量按下式预测：

(1)

式中：K为渗透系数(m/d)；Q为涌水量(m3/d)；R为基坑影响半径(m)用式R=10S√K求得；r0为基坑半径(m)；S为承压水降深(m)；H0为承压含水层底部到承压水头的距离(m)；h为承压含水层距离降水最低标高的距离(m)；M为承压含水层厚度(m)

按照工程最不利因素考虑，采用SZK5号孔的渗透系数为本次计算的渗透系数。本次基坑开挖深度为15 m，降水基坑以下2 m。

表3 基坑涌水量计算表

表4 水质试验分析结果

SZK5钻孔抽水试验，其渗透系数为：K=6.16 m/d，Q=4 288.24 m3/d。根据《水利水电工程地质勘察规范》(GB 50487-2008)的有关规定判定：锚碇区地层为极强透水层。在施工时候需要阻断基岩裂隙水，防止该层基岩裂隙水涌出，软化基坑岩石，给施工造成不良影响。

6 水质分析

抽水试验过程中，分别在西锚碇SZK05、SZK25、SZK31三个孔各取自流24 h后的地下水各1组和海水1组进行水质分析，水质试验分析结果见表4。

通过SZK31号孔、SZK25号孔、 SZK05号孔地下水，海水，水质分析结果，发现， SZK31号孔总矿化度=350 mg/L，远远低于海水总矿化度=19 925 mg/L，可以判断钻孔自流水为基岩裂隙水，SZK05号孔总矿化度=7 397 mg/L，应该为该段基岩裂隙水在上升过程中和海水进行了混合，地下水对混凝土结构具弱腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋在长期浸水条件下具微腐蚀性、干湿交替条件下具中等腐蚀性。

7 锚碇基坑开挖

由于西锚碇位于茅尾海漫滩区，深基坑开挖深度达15 m，上部软土发育层厚约10.7 m，下部发育有风化岩，根据地层特征及开挖深度，锚碇四周宜采用大型内支撑桩墙结构。

同时在在锚碇基坑周边应先布置一定数量的降水井，在岩土体开挖前先对基坑内进行降水处理，降水水位应控制在开挖面以下不小于2 m，开挖一级、防护一级，同时进行注浆止水帷幕施工。受地形限制北侧面海，以及海水对于施工以及结构本身的影响，锚碇四周可采用大型内支持桩墙结构，根据结构的受力需要，桩基基底嵌入中风化岩层不少于5 m，并能阻断基岩裂隙水通道。