旺南高速公路某隧道地质特征分析与评价

第１期　北　方　交　通　・６５・　旺南高速公路某隧道地质特征分析与评价　冯明月　（辽宁大通公路工程有限公司，沈阳１１０１７９）　摘要：简要介绍了辽宁抚顺（旺清门）至南杂木高速公路红升隧道工程地质勘察情况，即采用地表调绘、钻　探、物探、原位测试、室内试验等综合勘察手段，查明了隧道工程地质特征及水文地质条件，划分围岩级别，并对隧　道施工时的地质问题进行了分析及预测。　关键词：公路隧道；勘察手段；地质及水文特征；围岩级别　中图分类号：Ｕ４５２　文献标识码：Ｂ　文章编号：１６７３—６０５２（２０１２）０１－００６５－０３　红升隧道位于抚顺（旺清门）至南杂木高速公　１．１．１地形地貌　路Ｋ７５＋４７０一Ｋ７６＋５２０处，全长１０５０ｍ，属长隧　隧道区位于辽宁省东部，属低山丘陵地貌，山顶　道。总体设计为两条单行分离式（小净距）曲线隧　浑圆，沟壑纵横，冲沟发育，山体走向总体呈近南北　道，设计两车道，洞身宽１０．７５ｍ，净高５．５ｍ。　走向，隧道轴线近东西向，横穿山岭。　Ｉ　隧道区工程地质及水文地质特征　ｉ．ｉ．２地层岩性　本隧道勘察采取１：２０００工程地质调绘、钻探、　隧道区地表为第四系（Ｑ　）粉质粘土、碎石，　物探（大地电磁（ＥＨ４）法、高密度电阻率法、地震折　厚度＜３ｍ，下伏基岩为侏罗系小东沟组（Ｊ，　）泥质粉　射波法）、原位测试（标准贯入、动力触探、孔内波速　砂岩，为软质岩，呈赤褐色、棕色，强～中风化状态，　测试）、室内试验等勘察手段进行工作，查明了隧道　碎屑结构、层状构造，泥质胶结，层理、节理裂隙发　通过区的工程地质及水文地质特征。　育，局部存在碎屑岩层间破碎带，其主要物理力学指　１．１工程地质特征　标见表１：　表１　隧道区岩土物理力学指标统计表　１．１．３地质构造　为节理裂隙密集带。　经地表调绘，隧道区内泥质粉砂岩层理产状较稳　定，倾向２４０。～２６５。，倾角６５。～７２。，呈薄层～中厚层　状，层厚为０．０３－０．２ｍ，为一单斜构造。节理裂隙较发　育，且不规则，杂乱，主要有两组：Ｊ　：１１０。Ｌ５２。，节理面　平均间距０．３－０．５ｍ，结合程度一般，充填少量泥质，显　剪性；Ｊ’：２５。／＿８５。，节理面平均间距０．４～０．７ｍ，结合程　度一般，无充填，显剪性，调绘点位于ＺＫ７５＋７８０左１０ｍ　处。见结构面玫瑰花图及赤平投影图。　物探工作在Ｋ７５＋７５０、Ｋ７６＋１３５、Ｉ（７６＋３６５共　３段显示视电阻率低阻及浅震低速异常，视电阻率　低阻为７０—２６０Ｉ￣左右，浅震波速为２０００—２５００　Ｅ　ｒｎ／ｓ，宽度３０ｍ左右，结合钻孑Ｌ揭露地质情况，综合　显示此３段内岩体破碎，节理裂隙发育，将此段划分　图１结构面玫瑰花图　・６６・　Ｎ　北　方　交　通　２０ｌ２　节变化而变化，为３～８Ｌ／ｒａｉｎ。经观测，该汇水在大　气降水时水量较大，之后慢慢减小，非雨期则干枯。　（２）经钻探判别，隧道洞口处钻孔内见地下水，　水位不稳定，埋深１．０～２．７ｍ不等，洞身处钻孔内　未见地下水。　Ｗ　Ｅ　（３）涌水量模式、参数选取及涌水量计算　根据隧道水文地质条件，采用《铁路工程水文　地质勘察规程》（ＴＢ１００４９—２００４）附录Ｂ１．２公式进　行估算：　Ｑ＝２．７４×Ｏｔ×Ｗ×Ａ　式中：２．７４一换算系数；　仅一降水入渗系数，根据《铁路工程水文地质勘　Ｓ　察规程》表８．５．２确定，实际计算时对特殊界面（岩　图２结构面赤平投影图　性接触带、破碎带等）取２—３倍；　１．２水文地质特征　ｗ一年降水量（ｍｍ），区域地质资料确定；　（１）经地表调绘，隧道区在Ｋ７６＋５４０右３５ｍ、　Ａ一集水面积（ｋｍ　），根据隧道区实际地形地貌　Ｋ７６＋５９０右１５ｍ沟里存在季节性泉水，流量随季　计算。　表２隧道涌水量计算表　由于隧道区无稳定潜水面，因此采用该公式计　（５）根据水质分析报告，隧道区地下水按ＰＨ值　算出的涌水量与实际存在差异，建议对涌水量进行　７．２，为“中性水”：总硬度８．１４德国度，为“软水”；　参照使用。　矿化度３６２．５ｍｇ／Ｌ，为“淡水”，游离ＣＯ　为８．５０　（４）总体上隧道区水文地质条件简单。地下水　ｍｇ／Ｌ，侵蚀ＣＯ：为６．８０ｍｇ／Ｌ。地下水类型为　类型主要为第四系孔隙水及碎屑岩风化、构造裂隙　ＣＯ　一一　ｃａ，即碳酸盐类钙组Ⅱ型水，根据《公路工　水。第四系孔隙水、碎屑岩风化裂隙水主要为潜水　程地质勘察规范》判定：桥位区地下水对　昆凝土无　及包气带水，其赋存于上覆土、碎石等松散土层及　结晶类腐蚀；无分解类腐蚀，无结晶分解复合式类腐　全、强风化岩体孔隙中，但由于覆土层分布于山体坡　蚀，综合评定地下水对混凝土无腐蚀。　洪积裙部位，地势相对较高，缺乏有利的富存条件，　２隧道围岩级别划分及稳定性分析　排泄较好，故其含水量较弱，地下水呈较均匀连续的　２．１　围岩级别划分　层状分布，水位受气候、降水影响变化较明显；构造　根据围岩岩体的岩性、完整程度、风化状态、结　裂隙水主要赋存于节理裂隙发育带中，岩体破碎，地　构构造、断层、节理裂隙发育情况及水文地质等定性　下水存贮空间较大，连通性较好，加之发育深度、范　特征，结合围岩岩体基本质量指标ＢＱ定量计算值　围较大，因而含水性较好，地下水呈脉状分布，水位　（公式：ＢＱ＝９０＋３Ｒｅ＋２５０Ｋｖ。其中Ｒｃ：单轴饱和　较稳定，受气候、降水影响较小。因而隧道洞口处围　抗压强度指标；Ｋｖ：岩体完整性系数），按《公路隧道　岩开挖时可发生滴水及淋雨现象，节理裂隙发育处　设计规范》（ＪＴＧ　Ｄ７０—２００４）对隧道区围岩级别进　甚至涌水。　行了分段划分，详见围岩级别分区表：　第１期　冯明月：旺南高速公路某隧道地质特征分析与评价　・６７・　２．２围岩稳定性分析　围岩定性分析：岩体为较软岩，较完整，中厚层　（１）进出口段及节理裂隙发育带　结构；围岩定量分析：岩体物理力学指标Ｒｃ＝２６．０　隧道洞口属缓坡地貌，坡度８。～１４。，开挖地层　—３１．５ＭＰａ，Ｖｐ＝３２００—３５００ｍ／ｓ，Ｋｖ＝０．４０～０．５５，　主要为粉质粘土、碎石、强风化薄层泥质粉砂岩。出　地下水呈渗水、滴水状，地下水修正系数Ｋ　＝０．２—　口段洞口岩层倾向于坡向相同，倾角大于开挖仰坡　０．３，计算［ＢＱ］＝２６４～２８９．５。综合围岩定性及定　坡角，洞口边坡及仰坡不稳定，边坡高度较大时易滑　量分析，围岩属Ⅳ级围岩，隧道开挖时围岩自稳能力　动失稳；人口段洞口岩层倾向与坡向相反，洞口边坡　一般，可发生塑性变形和挤压破坏。　及仰坡稳定。　３设计及施工建议　洞口段围岩主要为第四系粉质粘土、碎石，薄层　（１）隧道进出口地段及节理密集发育地段，围　泥质粉砂岩，层理、节理裂隙较发育；节理裂隙发育　岩工程地质性质较差，隧道开挖时常发生掉块，滴、　带主要分布在ＺＫ７５＋７５０一Ｋ７５＋７５０、ＺＫ７６＋１３５　渗水，甚至涌水、塌落，建议采用短进尺、分部导坑法　～Ｋ７６＋１３５、ＺＫ７６＋３６５～Ｋ７６＋３６５段，宽３０ｍ左　开挖，预裂爆破，喷锚挂网支护，构造支撑，带仰拱复　右，带内泥质粉砂岩呈薄层状，岩体破碎，层理、节理　合式加强衬砌，并特别注意对地下水的防护；主洞段　密集发育，存在扭曲现象，富水量较大。　围岩工程地质性质较好，隧道开挖时侧壁稳定，拱部　围岩定性分析：岩体为软质岩，破碎～极破碎，　偶尔掉块，滴、渗水，建议台阶法开挖，岩面爆破，喷　薄层结构；围岩定量分析：岩体物理力学指标Ｒｃ＝　锚支护，复合式衬砌，并注意防、排水。　ｌ５～２２．５ＭＰａ，Ｖｐ＝２４００～３０００ｍ／ｓ，Ｋｖ＝０．１０～　（２）施工开挖时应采取动态设计原则，依据超　０．３５，地下水呈淋雨状或涌水状出水，地下水修正系　前地质预报、监控量测数据、掌子面的地质状况，通　数Ｋ　＝０．４～０．７，计算［ＢＱ］＝１２８．５—１５９。综合　过分析与评价，对隧道的施工方法、断面开挖步骤及　围岩定性及定量分析，围岩属Ｖ一Ⅳ级围岩，隧道开　顺序、支护参数等进行相应的合理调整；开挖严格遵　挖时围岩侧壁及拱部自稳能力差，常松动变形或掉　照新奥法“短进尺，紧支护，勤量测，早封闭”原则，　块。　严禁超挖、欠挖等不规范施工。　（２）主洞段　（３）施工中应结合隧道区围岩工程地质及水文　主洞段围岩主要为赤褐色、棕色薄层一中厚层　地质特征从设计理念和施工方法、施工过程、施工管　泥质粉砂岩，胶结类型为泥质胶结，胶结程度一般，　理、施工材料等方面来分析控制施工质量，并进行安　风化不均匀，节理裂隙较发育～少量发育。　全控制。　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ　ｏｎ　Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｆｅａｔｕｒｅｓ　ｏｆ　ａ　Ｔｕｎｎｅｌ　ｏｆ　Ｗａｎｇｎａｎ　Ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｓｕｒｖｅｙ　ｏｆ　Ｈｏｎｇｓｈｅｎｇ　Ｔｕｎｎｅｌ　ｏｆ　Ｗａｎｇｎａｎ—－Ｎａｎｚａｍｕ　Ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ　ｉｎ　Ｆｕｓｈｕｎ　ｏｆ　Ｌｉａｏｎｉｎｇ　ｐｒｏｖｉｎｃｅ　ｉｓ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｂｒｉｅｆｌｙ，ａｄｏｐｔｉｎｇ　ｓｕｒｖｅｙ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｏｆ　ｅａｒｔｈ　ｓｕｒｆａｃｅ　ａｎｎｏｔａｔｉｏｎ，ｄｒｉｌｌｉｎｇ，ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ　ｐｒｏｓｐｅｃ—　ｔｉｎｇ，ｎｏｒｍａｌ　ｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｔｅｓｔ　ａｎｄ　ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｔｅｓｔ．Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｆｅａｔｕｒｅｓ　ｏｆ　ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ　ａｎｄ　ｈｙｄｒｏｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　ａｒｅ　ｄｅ・　ｔｅｒｍｉｎｅｄ　ａｎｄ　ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ　ｒｏｃｋｓ　ａｒｅ　ｃｌａｓｓｉｆｉｅｄ．Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｄｕｒｉｎｇ　ｔｕｎｎｅｌ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ａｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ａｎｄ　ｐｒｅ—　ｄｉｃｔｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　Ｈｉｇｈｗａｙ　ｔｕｎｎｅｌ；Ｓｕｒｖｅｙ　ｍｅａｓｕｒｅｓ；Ｈｙｄｒｏｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｆｅａｔｕｒｅｓ；Ｓｕ￣ｏｕｎｄｉｎｇ　ｒｏｃｋ　ｃｌａｓｓ