基于圍巖工程地質的隧道位置選擇

【摘 要】在隧道工程勘測設計中，選擇合理的隧道位置不僅是選線的重要組成部分，同時也關系著施工難易、工期長短、造價大小、運營安全和運輸效率。隧道位置選擇時考慮的因素有很多。包括社會條件：政治、經濟、國防、對自然環境的影響；自然條件：圍巖工程地質、水文地質、地形、地貌等。圍巖工程地質條件是控制線路方案取舍及位置選擇的主導因素。本文主主要論述圍巖工程地質條件對隧道位置選擇的影響以及隧道位置選址時應注意的事項。

【關鍵詞】隧道位置選擇；圍巖工程地質條件；影響；注意事項

考慮圍巖工程地質對隧道位置選擇的影響，選線的基本要求是應力求選擇在地質構造簡單，巖性良好的穩固地層中。對巖性差的地層、斷層破碎帶、含水層等嚴重不良地質地段，應避免穿越，若不能避讓而必須通過時，應有充分的理由，并應減短其穿越的長度，采取可靠的工程處理措施，以確保隧道施工及運營的安全。

1 單斜構造與隧道位置的選擇

單斜構造的層次大體平行而有同一傾角。常見的工程地質問題為不均勻的地層壓力、偏壓、順層滑動等現象，故隧道中線以垂直走向穿越最為有利。

在單斜構造的地質條件下，必須事先把地層的構造和傾角大小調查清楚，一定要盡可能避開軟弱結構面。特別是不要把隧道中線設成與軟弱結構面的走向一致或平行，至少要成一定的交角

1.1 水平或緩傾角巖層

當隧道通過堅硬的厚層巖層時，較為穩定。若通過很薄的巖層，則施工時頂部易產生掉塊現象，此時，以不透水的堅硬巖層作頂板為最好

1.2 陡傾角巖層

陡傾角巖層一般有偏壓和不均勻壓力存在，當有軟弱夾層伴以有害節理切割時，易產生坍方和順層滑動；在此情況下，如以明洞通過時應慎重對待

當隧道中線可能沿兩種不同巖性的巖層走向通過時，地層滑動將使隧道結構受到很大的剪力，以致把結構物損壞。應避免將隧道置于兩種不同的巖層軟弱構造（破碎）帶，而宜將隧道置于巖性較好的單一巖層中；如果隧道恰在層間軟弱面的上方，地層滑動會使隧道的某一段發生橫向推移，而與鄰段斷開。因此一定要盡可能避開軟弱結構面，特別是不要把隧道中線設成與軟弱結構面的走向一致或平行，至少要成一定的交角。

1.3 直立巖層

指巖層層面與水平面直交或近于直交的巖層，即直立起來的巖層。在強烈構造運動擠壓下，常可形成直立巖層。

隧道通過直立巖層時，其中線宜垂直于巖層的走向穿過，在隧道開挖過程中，易產生坍塌，甚至會導致大的坍力，致使地面形成“天窗” 。

2 褶皺構造與隧道位置的選擇

褶皺構造有向斜和背斜兩種基本類型，當隧道通過褶皺構造時，應盡量避免將隧道置于向斜或背斜的軸部，而應將隧道置于翼部，則隧道所處的地質條件類似單斜構造

當對隧道通過向斜和背斜軸部作比較時，則背斜較向斜略好，若向斜軸部處于含水層中，地下水積聚凹底，洞身開挖所出現的涌水及坍塌將比背斜嚴重，也將增加施工的困難。

3 斷裂構造，接觸帶與隧道位置的選擇

在選擇隧道位置時，切忌沿著（或靠近平行）斷層帶或破碎帶修建隧道，特別是對于區域性大斷裂，尤應注意繞避。當隧道線路必須通過斷層帶時，應盡量使線路與斷層走向正交，同時應避開嚴重破碎帶，并應使通過斷層的地段最短。

4 不良地質的影響

大量工程實踐表明：不論是河谷線還是越嶺線。在具體選定隧道位置時都必須詳細研究地質條件的影響，力求使隧道在較好的地質條件下通過，盡量減少不良地質條件的影響是極力重要的。

4.1 滑坡地區

在山區修建鐵路隧道時，經常遇到滑坡，它給施工，運營可能造成極大危害，因此，當隧道線路必須通過滑坡地段時，應慎重對待。采用隧道避開滑坡時，應使隧道洞身埋藏在滑床（可能的滑動面）以下一定厚度的穩固地層中，以確保施工及運營過程中滑坡滑動時不致影響隧道安全。

4.2 巖堆、崩坍、錯落、堆積層以及危巖落石地區

巖石經風化作用，分解和剝離成為大小不一的塊體，從山坡上方滾下，或沖刷夾持而堆積在山坡坡腳處，形成松散堆積體。隧道通過這類地區，開挖時極易發生坍方，給施工帶來困難。這時宜把隧道位置放在巖堆以下的穩定巖體之中。

選擇隧道位置時，應查明工程地質及水文地質情況，原則上應避免從不穩定的巖堆、崩坍、錯落、堆積層地區中通過，應將洞身置于穩定的地層，當隧道必須通過時，首先應分析并確認其具有穩定性，且一定要采取有效可靠的工程措施，方得以在下圖所示位置通過。

4.2.1 泥石流

當線路通過泥石流地區時，首先應充分預計和判明泥石流的成因、規模、發展趨勢和沖、淤變化規律，論證以路基、橋梁通過或者以隧道等方式繞道的合理性，并判定工程安全度，以決定隧道方案的可行性。

當隧道（明洞）洞口位置毗鄰泥石流溝時，應注意適當延長以避免泥石流可能擴散范圍的影響。

4.2.2 溶洞地區

當隧道通過巖溶地區時，應力求避免穿越巖溶嚴重發育的網狀洞穴區、巨大空洞區及有利于巖溶發育的構造帶，盡量避開洞身置于碳酸鹽巖與非碳酸鹽巖（可溶巖與非可溶巖）的接觸帶。當不可能時，應選擇在較狹窄地段，以垂直或大角度穿過，使通過巖溶地段為最短。

4.2.3 瓦斯地區

隧道開挖時，有害氣體如甲烷（CH4）和二氧化碳（CO2）逸出；輕則致人窒息，重則引起爆炸，危害甚大。選擇隧道位置時，最好能避開。不得已時，應做好通風稀釋的措施。

4.2.4 黃土地區

黃土具有干燥時甚堅固，遇水容易剝落和遭受侵蝕的特征。選擇隧道時應避開溝壑及地下水活動和地面陷穴密集的地區。

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