沉管隧道勘察中的水文研究

４２　铁道勘察　２００６年第５期　沉管隧道勘察中的水文研究　闫高翔　（中铁隧道勘测设计院有限公司，河南洛阳４７１００９）　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　Ｈｙｄｒｏｌｏｇｙ　ｉｎ　Ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ　Ｔｕｎｎｅｌｓ　ｗｉｔｈ　Ｉｍｍｅｒｓｅｄ　Ｔｕｂｅ　Ｍｅｔｈｏｄ　Ｙａｎ　Ｇａｏｘｉａｎｇ　摘要结合广州市进生物岛隧道（沉管隧道）的地质勘察工作，简要介绍了沉管隧道勘察中水文　研究的方法、程序及内容，通过河床演变分析，提出了隧道设计与运营中应注意的问题及采取的工程　措施。　关键词　沉管隧道地质勘察水文研究　１　工程概况　枯水期的实测水文资料，预测河道未来的变化趋势，提　出隧道设计、施工及运营应该采取的相应保护措施。　广州市进生物岛隧道工程位于广州市东南部，连　３．１　资料收集　接广州市海珠区与生物岛。隧道线路呈南北走向，工　研究区域范围内水道上、下游径流受３个水文站　程设计起点位于海珠区仑头村，距离环城高速公路约　控制，本次研究分别收集了这些水文站多年的泥沙观　３００　ｍ，中间穿过仑头水道，设计终点位于生物岛上，路　测资料和实。贝０的海图和河道地形图，并收集了最近几　线总长９１２　ｍ，其中位于地下的隧道段长６２５　ｍ，采用　年附近工程的现场水文同步测验资料，进行了该工程　沉管方案。　专门的水文泥沙测验。　２水文研究的重要性　３．２水文泥沙特性分析　（１）径流　过江隧道一般是河床以下的工程项目，其设计高　研究区水道位于珠江三角洲的广州片网河区，受　程、安全参数及使用寿命等与河道（河床）演变直接相　上游径流及下游南海潮汐动力的共同作用，洪潮混杂，　关，查清工程河段河床冲淤趋势及河床演变规律，是工　水流流态复杂，洪水呈随机性变化，潮汐一般是周期性　程设计的重要基础工作。　变化，具有水丰沙少和潮流控制为主的动力特性。　同时，查明工程所在河段的水位、波浪、流速、流　（２）潮汐　向、水温、水质等条件，为隧道结构设计中的外水压力　珠江河口的潮汐为不规则半日潮，在一个太阴日　值理论计算、管节接头设计、管节浮泊存放与浮运、沉　内两涨两落，且两次高低潮位和潮差各不相同，涨落潮　放施工组织设计，以及干坞坞底高程设计、隧道洞口防　历时亦不相等。汛期水流动力以径流为主，枯季以潮　洪高程设计提供依据。　流为主，且中水期以落潮流为主。上、下游水文站特征　３水文研究的方法　潮位历年变化如图１、图２所示。　（３）泥沙特征　通过收集研究区域范围内各水文站历年来观测积　本水道的泥沙特点是含沙量少、输沙量大，具有水　累的径流、潮汐、泥沙特征及河道高程变化资料，分析河　丰沙少的特点。天然情况下只有少量泥沙沉积于河道　道的历史演变规律；利用近年来及研究期当年洪水期、　内，上游大部分来沙可及时输向下游，河道处于相对稳　定状态。　收稿日期：２００６—０８—０４　作者简介：闫高翔（１９６８一），男，１９９１年毕业于西南交通大学水文地质　（４）水文泥沙测量成果分析　与工程地质专业，高级工程师。　本次研究收集了研究水道附近多次的水文泥沙测　维普资讯 http://www.cqvip.com

沉管隧道勘察中的水文研究：闫高翔　４３　年　图１　上游水文站特征潮位历年变化　年最高潮位　低高潮　高低潮　年最低潮位　高潮位年平均值　低潮位年平均值　化　验成果，并针对本隧道洞身具体位置，布置了水文测验　断面，进行了洪水期、枯水期的水文钡０验。　测验结果表明，研究区内最高潮位为１．１８　ｍ，最　低潮位为一１．３６　ｍ；最大潮差出现在大潮期，为２．３６　ｍ；大潮期平均潮差大于小潮期平均潮差；平均落潮历　时均大于平均涨潮历时。　大潮期各垂线的流速变幅大于小潮期，实测涨潮　流最大测点流速为一０．８７　ｍ／ｓ，落潮流最大测点流速　为０．９２　ｍ／ｓ。　最大测点含沙量为０．０８９　ｋｇ／ｍ　，最小测点含沙量　为０．０１０　ｋｇ／ｍ　。从测量成果分析，大潮期的含沙量普　遍较小潮期含沙量大。　从测量结果上分析，推移质取样品的粒径均小于　２　ｍｍ，属于沙质推移质；断面横向分布基本呈现中间　大、两边小，中泓位置的底流速大，单宽输沙率也大，测　区范围内的推移质运动强度弱。　４研究河段的河势及河床演变分析　本次河床演变分析总结了工程附近河道的历史演　变情况，并采用研究水道多年的年河道测图，对河床演　变进行分析和计算，详细分析了河道深泓线的平面和　纵向变化、沿程河床平均高程变化，对河床冲淤量进行　计算。分析了河床的整体演变趋势及原因，对其将来　的演变趋势进行预测，提出相应的对策以保证过江隧　道的安全和正常运行。　４．１研究河段的河势　研究水道位于珠江三角洲的广州片网河区，受上　游径流及下游南海潮汐动力的共同作用。研究水道总　长约３．６　ｋｍ，平均河宽约３１０　ｍ，平均水深６～８　ｍ，从　平面形态上看属于向右弯曲河道。　４．２历史演变分析　（１）形成发育史　工程所处水道位于西北江三角洲的广州片网河　区，下游与东江三角洲交汇，其形成发育直接受制于珠　江三角洲形成演变，即工程所处水道是在公元１７世纪　以后，即最近３００年来形成发育的。　（２）近代演变特征　据相关研究，珠江干流自１８５７年至１９７１年间的　冲淤演变特征为：河道缓慢淤积，２０世纪５０年代以来　淤积速度有所减缓，深泓呈冲刷趋势，且冲刷速度加　剧，原因是河滩淤高扩宽和人为的筑堤缩窄河道，以及　堵支强干之故。　４．３研究河段近期（１９８７～２００４年）河床演变　分析　２０世纪８０年代中期以来，珠江三角洲网河河道　人为采砂愈演愈烈，河床发生较大的变化，由此也导致　网河水沙分配的较大变化，反过来又影响河床的演变；　此外，大量的桥梁、码头等涉水建筑物的修建，以及人　为占用河道等，都对河床的演变产生重大影响。　研究结果表明，１９８７～２００４年，官洲水道河床演　变除了受到来水来沙及河床组成等自然条件影响外，　人为采砂是引起河床演变的重要因素。　长期以来，珠江三角洲河道以缓慢淤积为主，但随　着采砂量日益增大，而且采砂往往在深水河槽中进行，　采砂船多在深泓线附近作业，引起河床过水断面向窄　深发展和变形。　５河床变化趋势预测　从上述的历史和近期河床演变分析可以看出，在　】９８７年以前，河床演变主要受自然演变规律的作用，　仑头水道基本呈缓慢淤积的状态。１９８７年以后，由于　受到人为采砂、占用河道等因素的影响，以及由于这些　人为影响导致珠江三角洲网河水沙分配的变化，改变　了河道的原有演变趋势，加之２０世纪９０年代又是丰　水期，连续发生的几场洪水，河道由缓慢淤积转为普遍　快速下切，河床过水断面向窄深方向发展和变形。　以上分析表明，如果珠江三角洲网河的水流泥沙　运动特点不发生大的变化，仑头水道的人为活动基本　保持近期的特点和频率，河床每年平均下切速率约为　０．１２３　ｍ／ａ　，如果政府加大对该河段人为采砂的控制，　河床冲刷速率将会有所降低。如果该河段今后禁止各　维普资讯 http://www.cqvip.com

铁道勘察　２００６年第５期　灰土桩处理黄土液化地基研究　李道荣　（中铁十一局集团第三工程有限公司，湖北十堰４４２０１２）　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　Ｈｏｗ　ｔｏ　Ｔｒｅａｔ　Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ　Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｌｏｅｓｓ　ｗｉｔｈ　Ｌｉｍｙ　Ｓｏｉｌ　Ｐｉｌｅｓ　Ｌｉ　Ｄａｏｒｏｎｇ　摘要介绍了灰土桩的加固机理与设计计算原理，对黄土的液化机理、判别条件及影响因素进行　了深入的阐述。结合具体工程试验，对黄土地基经灰土桩处理前后的液化应力比进行了分析，认为灰土　挤密桩在提高黄土地基的抗液化方面具有积极意义。　关键词灰土桩黄土地基液化判别　地基加固　黄土在我国分布较广，覆盖面积约为６４万ｋｍ　，占　于普通铁路，从其抗震安全性角度来看，土动力学及加　国土总面积的６．６％，有较厚的黄土覆盖层，其最厚可达　固工法的研究核心不应该只是强度问题，更应该集中　４００多ｍ，主要分布在多地震的中西部地区，其中湿陷性　有限的资源解决地基路堤变形问题，使之满足工程需　黄土约占黄土总面积的６０％。黄土地区的震害现象不　要。因此，本文在对灰土桩加固机理与设计计算原理　仅存在，而且黄土对地震的作用还十分敏感。过去的地　阐述的基础上，对黄土的液化机理、判别条件及影响因　震灾害调查表明，黄土地区的主要地震灾害有地震滑　素进行深入研究，并结合具体试验对灰土桩在黄土抗　坡、液化和震陷３个方面　。具体到黄土地区的客运专　液化效果方面进行对比分析。　线地基路基，在地震时产生破坏的主要原因有４个方　面：①黄土地基震陷与液化引起的沉降；②黄土路堤破　１　黄土液化区试验场地的主要特征　坏引起的永久变形；③黄土路堤震陷引起的永久变形；　某客运专线黄土液化土地基位于渭河南岸Ⅱ级阶　④黄土地基震陷与液化诱发的地震滑坡破坏。　地后缘，线路大多以挖方形式通过，工点处地层主要为　对于客运专线，由于路基工后沉降控制标准远高　黄土状粉土，分布广，厚度为３０—３２　ｍ，其中表层０．５　收稿日期：２００６—０９—２６　ｎｌ为耕植土，具有湿陷性（其物性指标见表１）。下伏　作者简介：李道荣（１９７４一），男，１９９７年毕业于石家庄铁道学院交通土　建工程专业，工程师。　卵石层。经过反复论证，最后决定采用灰土桩做地基　处理。　种人为采砂活动，那么，河床将会逐渐回淤并有可能恢　措施，禁止在工程附近的仑头水道采砂。　复缓慢淤积的趋势。　河床演变分析为隧道的设计、运营提供了最基础　６结论　的河道水文资料，保证了隧道的设计既满足工程本身　条件要求又满足行洪、运营安全的要求，做到了经济和　通过河床演变分析，提出了隧道设计和运营中应　安全的统一。　该注意的问题：在进生物岛隧道工程所处的河段，因为　参考文献　近年河床明显下切，隧道设计在深槽部位可以适当突　［１】ＴＢ１００４９－－２００４铁路工程水文地质勘察规程［Ｓ】　出河床，但应严格控制突出河床的高度，并考虑隧道左　［２】ＴＢ１０００３－－２００５铁路隧道设计规范［ｓ】　侧可能冲刷的因素；隧道工程兴建后，为保证工程的安　［３】ＴＢＩＯ０１２－－２００１铁路工程地质勘察规范［ｓ】　［４］李彦军．沉管隧道综合勘察方法［Ｊ】．铁道勘察，２００５，３１（１）　全、正常运行，设计要考虑河床护底的工程措施，控制　ｆ５］　曲力群．工程地质［Ｍ］．北京：中国铁道出版社，２００４　河床的下切。在隧道建成后，有关部门必须采取有效