摘要：为了查明安哥拉KK水电站进厂交通洞K1+090.2-K1+053洞段涌水原因，结合工程地质和水文地质调查情况，综合分析各方法对涌水洞段的异常特征，确定了地下水涌（渗）水来源主要由周边及附近地下水补给，排除了就近河水与涌（渗）水地段地下水发生水力联系的可能性，为预防和治理涌水提供了依据。该文研究成果可供类似工程参考和借鉴。
关键词：进厂交通洞；涌水；原因分析；KK水电站
1、引言
安哥拉KK水电站工程是目前非洲在建的最大水电站项目，被誉为“非洲三峡工程”，电站总装机容量2172兆瓦，多年平均发电量8566 GWh，合同工期80个月。KK水电站所在河段属低海拔高原地貌区，高程多在700～950m之间，河床高程600～400m之间，河流坡降大，瀑布与跌坎发育。
KK水电站进厂交通洞是进入地下厂房施工的主要通道，洞身全长1479.505m。隧洞施工过程中多次发生涌（渗）水，严重影响了工程进度和施工安全。隧洞上方地表为宽扎河，属常年流水，雨季水量较大，鉴于涌（渗）水洞段与宽扎河水平距离约1.4km，隧洞底板低于相应河水位15m左右，隧洞开挖后地下水渗流场可能发生改变，在长期效应下，不排除就近河水与涌（渗）水地段地下水发生水力联系的可能性，施工中极有可能遭遇较大规模的突水突泥和大量涌水，存在较大的施工风险。为此，总承包单位在隧洞施工中，采用了多种分析方法进行了隧洞涌水原因分析。
2、区域地质条件
2.1 地层岩性
发生涌水洞段地层岩性为下太古界下段（Ar11）片麻岩夹透镜状斜长角闪岩，片麻理总体倾向160°～195°，倾角35°～50°，片麻理揉皱现象明显。岩体呈微新状，除揭露的f2裂隙性断层附近部位岩体完整程度主要属完整性差（F3)，其余部位完整程度主要属较完整（F2)。
2.2 断层构造
在桩号K1+229.3～K1+214.9段开挖揭示发育一逆冲断层f1，断层面倾向260°～295°，与隧洞轴线大角度相交，断层倾角44°～50°，倾向出口方向，断层带物质以碎屑夹泥为主，宽10～20cm。在桩号K1+090.2~ K1+053发育有f2裂隙性断层，倾向250°～270°，倾角24°～35°。该断层宽2～5cm，物质组成为碎屑夹泥。岩体中裂隙主要发育NE、NW、NNW向3组，倾角以中陡倾角为主，裂面多平直稍粗，属硬性结构面。
2.3 水文地质
根据前期地质勘察成果，进厂交通洞建筑物区地下水按赋存条件主要为基岩裂隙水，其赋存于基岩裂隙中，接受大气降水及孔隙水补给，沿裂隙网络导水通道向地下径流，无统一地下水位。进厂交通洞沿线地段钻孔揭示，地下水埋深一般1.4～23.0m。
3、施工涌水情况
2019年7月23日隧洞施工至桩号K1+090.2~ K1+053洞段时发生涌水，日涌水量达145m3/h，经连续观测，涌水量具有随时间增加总体减小的趋势，至8月15日~8月28日（第22~35天）时间段基本稳定于20.0m3/h。
4、涌水原因分析
4.1 流量观测
自桩号K1+090.2处初见涌水后，总承包单位即对总涌水量进行了观测，初始流量达145m3/h，约5天后流量减小至37 m3/h，在之后第22~35天时间段基本稳定于20.0m3/h，截止10月13日（第82天）累计流量减小至5.1m3/h。图1为桩号K1+090.2涌水点流量变化曲线。
图1 K1+090.2涌水点流量变化曲线
由此可知，沿f2裂隙性断层部位地下水初始流量较大，活动状态表现为涌水，随隧洞掘进前移及时间增加，流量持续减少，至9月16日（第55天）之后，活动状态表现为线状流水。
沿f2裂隙性断层地下水涌（渗）水流量观测期间，于2019年7月24日~8月2日，对进厂交通洞桩号K1+220.0处沿逆冲断层f1地下水出水点（高程540~542m）流量进行了同步观测。图2为桩号K1+220出水点流量变化曲线。
图2 K1+220出水点流量变化曲线
由于该出水点高于K1+090.2涌水点，因此自K1+090.2处涌水开始，该处出水点流量明显呈线性递减，于K1+090.2发生涌水后10天断流并最终干涸，表明该出水点补给源为K1+090.2处涌水补给源的组成部分。
4.2 水压观测
2019年7月29日，总承包单位在桩号K1+090.2处保留了一个钻孔继续涌水，并封堵了其它涌水钻孔，以测量其水压力。测试孔高出掌子面底板约0.8m，测得水压力约0.05MPa。结果表明，涌水的水压力低，但较初始涌水时略有降低。
4.3 水温观测
桩号K1+090.2处发现涌水后，使用水银温度计对涌水点、沿裂隙性断层f1出水点水温和洞室内温度以及就近涌水点处宽扎河河水温度分别进行了测量。表1为涌水点水温及其它部位温度观测结果。
表1 涌水点其它部位温度观测结果
由此可知，涌水点水温保持相对稳定，并高出同时段宽扎河水温、沿f1断层渗水点水温分别约3℃、0.4℃。
4.4 附近及周边长期观测孔地下水水位观测
桩号K1+090.2处地下水涌水发生后，对其沿线前期钻孔S625与周边长期观测孔S529、S603、S606、S610地下水水位变化进行了同步观测。表2为长期观测孔地下水位观测结果。
表2 长期观测孔地下水位观测结果
观测结果表明，桩号K1+090.2~ K1+053段地下水涌（渗）水持续，该隧洞沿线附近钻孔S625地下水位由2019年7月27日至7月29日（间隔2天）下降约1.0m，下降幅度较大，截止9月11日，累计下降约4.9m；周边4个长期观测孔地下水位由2019年7月27日至7月29日（间隔2天）下降约0.07～0.20m，下降幅度明显，截止9月11日，除S610孔累计下降1.55m外，其余钻孔累计下降约0.3~0.7m。
由周边及附近长期观测孔同步观测结果可知，桩号K1+090.2~K1+053洞段地下水涌（渗）水由周边及附近地下水补给，且距涌（渗）水段越近，地下水位下降幅度越大。
4.5 水化学分析
为了分析涌水点地下水与其它环境水的水化学特征关系，总承包单位对桩号K1+090.2处涌水点、桩号K1+220处沿裂隙性断层f1渗水点、就近宽扎河河水以及S625钻孔地下水分别采取了样品，送往安哥拉当地实验室进行了水化学分析。表3为水化学分析主要成分结果。
表3 水化学分析主要成分结果
结果表明，主要离子 Ca2+、Mg2+、HCO3-及总溶解固体含量各地下水基本相当，且远高于就近宽扎河河水，说明桩号K1+090.2处涌水点、K1+220处沿f1断层渗水点的地下水与就近宽扎河河水无明显直接关联。
5、结论
结合工程地质和水文地质调查情况，综合分析各方法对涌水段的异常特征，桩号K1+090.2~K1+053洞段地下水涌（渗）水来源主要由周边及附近地下水补给，隧洞开挖地下水渗流场发生改变后，就近宽扎河河水向其渗流补给量极其有限，排除了就近河水与涌（渗）水洞段地下水发生水力联系的可能性，消除了潜在的施工风险。
本文提出的地下水涌水原因分析方法对其他类似工程具有一定的参考价值和借鉴意义。
作者简介
李铭松，男，中国葛洲坝集团三峡建设工程有限公司，助理工程师，湖北宜昌，443002。
李航，女，中国葛洲坝集团三峡建设工程有限公司，湖北宜昌，443002。
论文作者:李铭松1,李航2
论文发表刊物:《基层建设》2019年第26期
论文发表时间:2019/12/16
标签：地下水论文; 断层论文; 隧洞论文; 裂隙论文; 河水论文; 流量论文; 水电站论文; 《基层建设》2019年第26期论文;