淺析隧道工程施工中注意事項(xiàng)

林豫博

摘要：通過定測(cè)圍繞天橋隧道的地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地下水、隧道圍巖分級(jí)等工程地質(zhì)問題開展工作，初步查明隧道區(qū)的工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件，確定軟弱圍巖段以及富水地段，預(yù)測(cè)隧道正常涌水量和最大涌水量，提出長(zhǎng)大隧道施工中應(yīng)注意的施工問題。

關(guān)鍵詞：天橋隧道;工程地質(zhì);水文地質(zhì)

1.工程概況

天橋隧道位于山西省長(zhǎng)治市郊區(qū)。隧道進(jìn)口位于長(zhǎng)治市郊區(qū)大天橋村北部，地勢(shì)平坦，有一條東西走向的大沖溝，進(jìn)口里程為DK217+576;隧道出口位于長(zhǎng)治縣蘇店鎮(zhèn)北天河村東部有簡(jiǎn)易小路可到達(dá)，出口里程為DK224+095;隧道全長(zhǎng)6519m，最大埋深約119.47m，位于DK220+628.5處，地面高程1128.5m。隧道進(jìn)口交通便利，臨近S225省道。出口處交通不便，有簡(jiǎn)易小路可到達(dá)附近。隧道穿越大天橋村、中天橋村、南天橋村、北天河村。

2.工程地質(zhì)特征

2.1地層巖性

隧道區(qū)范圍內(nèi)主要分布地層為：上覆新生界第四系上更新統(tǒng)坡洪積層新黃土，中更新統(tǒng)洪積層老黃土、細(xì)角礫土、粗角礫土、碎石土、鈣質(zhì)膠結(jié)層;奧陶系中統(tǒng)上馬家溝組二段石灰?guī)r、泥灰?guī)r、角礫狀泥灰?guī)r。現(xiàn)將測(cè)區(qū)地層巖性由新到老分述如下：（1）第四系（Q）：1上更新統(tǒng)坡洪積層新黃土：黃褐色，硬塑～堅(jiān)硬，豎向節(jié)理發(fā)育，大孔隙結(jié)構(gòu)，具濕陷性。主要分布于DK217+635～219+300、DK221+260～DK222+300。2中更新統(tǒng)洪積層：老黃土：褐黃色，堅(jiān)硬～硬塑，含姜石、碎石土、角礫土。主要分布于DK217+585～DK219+300、DK223+000～DK223+580。細(xì)角礫土：灰褐色，密實(shí)，稍濕，含姜石，成分主要為石灰?guī)r，一般礫徑5mm～20mm，最大礫徑為40mm，呈尖棱狀，充填砂、黏土。主要分布于鉆孔15-ZD-4590-2、15-ZD-4591。粗角礫土：灰白色，密實(shí)，稍濕，成分主要為石灰?guī)r，一般礫徑為30mm～50mm最大礫徑為100mm。主要分布于鉆孔15-ZD-4595。碎石土：黃褐色，密實(shí)，稍濕，主要成分為石灰?guī)r，礫石含量約為60%，老黃土充填，一般礫徑為20mm～70mm，最大礫徑為80mm。主要分布于鉆孔15-ZD-4590-2。鈣質(zhì)膠結(jié)層：黃褐色，密實(shí)，稍濕，一般礫徑為10mm～40mm，最大礫徑為50mm，主要分布于鉆孔15-ZD-4590-2。（2）奧陶系：奧陶系中統(tǒng)上馬家溝組二段：該組巖性主要由石灰?guī)r、泥灰?guī)r、角礫狀泥灰?guī)r組成。石灰?guī)r：灰黑色，弱風(fēng)化，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造，巖芯一般呈柱狀，局部呈塊狀，裂隙發(fā)育，裂隙面見方解石脈充填，錘擊聲脆，致密堅(jiān)硬，有溶蝕現(xiàn)象。泥灰?guī)r：淺黃色，灰黃色，強(qiáng)～弱風(fēng)化，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，強(qiáng)風(fēng)化巖芯呈塊狀、土柱狀，弱風(fēng)化巖芯呈短柱狀，局部呈塊狀，節(jié)理裂隙發(fā)育。角礫狀泥灰?guī)r：灰黃色、灰褐色，強(qiáng)風(fēng)化～弱風(fēng)化，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙發(fā)育。

2.2地質(zhì)構(gòu)造

隧道區(qū)位于沁水塊坳東南部，受晉獲褶斷帶控制。沁水塊坳其東側(cè)以太行山大斷裂與太行塊隆相鄰，西南部分以橫河斷裂與豫皖斷塊為界，西側(cè)以霍山、浮山斷裂分別于呂梁塊隆、臨汾-運(yùn)城新裂陷相接，西北部以洪山-范村斷裂與晉中新裂陷銜接，總體呈北東向展布，區(qū)域構(gòu)造線方向與地層總體走向一致，均為北北東向，地層傾向東南，傾角平緩，一般在4°左右。作為沁水塊坳與太行山塊隆分界的晉獲斷裂帶對(duì)區(qū)域構(gòu)造格局的形成和發(fā)展具有重要的控制作用。（1）斷裂帶：根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料天橋隧道東側(cè)存在長(zhǎng)治東斷層，走向?yàn)?3°。地質(zhì)調(diào)繪和地球物理勘探結(jié)果表明，天橋隧道洞身先后經(jīng)過5條斷層，天橋隧道斜井先后經(jīng)過2條斷層。現(xiàn)將測(cè)區(qū)內(nèi)與線位相關(guān)的主要斷層描述如下：1F2物探斷層：位于DK218+900，斷層上、下盤均為奧陶系中統(tǒng)上馬家溝組石灰?guī)r。正斷層。小里程產(chǎn)狀292°∠6°，大里程產(chǎn)狀210°∠3°，地質(zhì)調(diào)查時(shí)該處地表均為黃土覆蓋，物探顯示該處附近電阻率極低，等值線陡直。2F3物探斷層：位于DK219+870，斷層上、下盤均為奧陶系中統(tǒng)上馬家溝組石灰?guī)r、角礫狀泥灰?guī)r。正斷層。地質(zhì)調(diào)查時(shí)該處兩側(cè)產(chǎn)狀變化，小里程產(chǎn)狀10°∠10°，大里程產(chǎn)狀347°∠3°物探顯示該處附近電阻率劇烈變化，連續(xù)性被切斷，等值線陡直。3F1斷層：位于DK220+180，斷層上盤為奧陶系中統(tǒng)上馬家溝組石灰?guī)r、角礫狀泥灰?guī)r，斷層下盤為奧陶系中統(tǒng)上馬家溝組石灰?guī)r、泥灰?guī)r。正斷層，地質(zhì)調(diào)查時(shí)該處兩側(cè)巖層產(chǎn)狀變化，小里程向?yàn)?47°∠3°，大里程向?yàn)?80°∠2°，進(jìn)山水泥路旁出露，巖層產(chǎn)狀紊亂。物探顯示該處附近電阻率低。4F4物探斷層：位于DK221+000，斷層上、下盤均為奧陶系中統(tǒng)上馬家溝組泥灰?guī)r、石灰?guī)r。正斷層。兩側(cè)產(chǎn)狀為180°∠2°。物探顯示該處附近電阻率劇烈變化，連續(xù)性被切斷，深部等值線陡直。5F5物探斷層：位于DK221+575，斷層上、下盤均為奧陶系中統(tǒng)上馬家溝組泥灰?guī)r、石灰?guī)r。正斷層。地質(zhì)調(diào)查時(shí)該處兩側(cè)巖層產(chǎn)狀變化，小里程向?yàn)?80°∠2°，大里程向?yàn)?65°∠4°。物探顯示該處附近電阻值差異大，深部等值線陡直。（2）褶曲：依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查，測(cè)區(qū)存在一處規(guī)模較小向斜。DK219+600處為一向斜軸部，分析地表觀測(cè)點(diǎn)，北東翼產(chǎn)狀為210°～214°∠2°～6°，南西翼產(chǎn)狀為347°～10°∠3°～10°。物探顯示向斜核部出電阻率低，與兩側(cè)電阻率差值大，等值線陡直。

2.3特殊巖土

（1）新黃土（Q3dl+pl）：隧道工點(diǎn)表層局部分布，豎向節(jié)理發(fā)育，大孔隙結(jié)構(gòu)，含植物根系，具有濕陷性。δs=0.015～0.099，濕陷深度2.5m～14.2m，為II級(jí)（中等）自重濕陷場(chǎng)地。（2）老黃土（Q2pl）：依據(jù)本工點(diǎn)及臨近工點(diǎn)15-ZD-4590-3（DK218+170左10m），15-ZD-4595（DK223+900左10m）、15-ZD-4602（DK224+280.50）孔膨脹土試驗(yàn)報(bào)告Fs（%）=3～40依據(jù)《鐵路工程特殊巖土勘察規(guī)程》（TB10038-2012）綜合判定：地下水位以上老黃土具有弱膨脹性。

2.4不良地質(zhì)現(xiàn)象

（1）危巖、落石和崩塌：主要分布于隧址區(qū)DK222+500～DK223+000段，地勢(shì)陡峭，石灰?guī)r節(jié)理裂隙發(fā)育，并伴有人類工程活動(dòng)，根據(jù)調(diào)查觀測(cè)資料，在DK222+750.00左100m和DK222+950.97處公路旁山體被開挖，開挖寬度約40m，高約20m，基巖破碎，裂隙發(fā)育，易產(chǎn)生崩塌。（2）巖溶：隧址區(qū)內(nèi)地下廣泛分布石灰?guī)r、泥灰?guī)r，巖溶形態(tài)為溶孔、溶隙、溶槽。根據(jù)隧道鉆孔資料綜合判定巖溶為微弱發(fā)育。

3.水文地質(zhì)條件

3.1地表水

勘探期間，隧道出口沖溝內(nèi)見地表水，水量小，為第四系上層滯水，其余段落未見地表水。根據(jù)調(diào)查隧道區(qū)位于長(zhǎng)治市郊，居民已用自來水，村莊中原有水井都已被廢棄封井。

3.2地下水

根據(jù)地下水賦存條件，含水介質(zhì)及水力特征可分為：第四系潛水、構(gòu)造裂隙水及巖溶裂隙水。

（1）第四系潛水：第四系孔隙潛水分布于坡洪積新黃土層及洪積老黃土層中，土石分界處含水量相對(duì)稍大，受大氣降水及地表水入滲補(bǔ)給，以蒸發(fā)及地下水下滲為主要排泄方式。（2）構(gòu)造裂隙水：隧道區(qū)發(fā)育有多條斷裂，斷裂平面上延伸較長(zhǎng)，切割錯(cuò)動(dòng)地層，灰?guī)r地層為良好的地下水導(dǎo)水帶和富水帶，泥灰?guī)r地段阻水局部具承壓性，接受大氣降水下滲和地下水徑流補(bǔ)給，含水量較豐富。（3）巖溶裂隙水：隧址區(qū)（O2s2）。石灰?guī)r、泥灰?guī)r存在巖溶裂隙水：賦存于巖溶、裂隙較為發(fā)育的碳酸鹽巖中，其動(dòng)態(tài)與所處環(huán)境、地形、巖溶形態(tài)相關(guān)性大，水循環(huán)特征較為復(fù)雜。以接受大氣降水為主，與其上構(gòu)造裂隙水關(guān)系密切，對(duì)隧道涌水影響較大，有產(chǎn)生局部突泥、突水的可能。水位受大氣降水影響，隨季節(jié)變化。

4.注意事項(xiàng)

隧道進(jìn)口洞身穿越地層為老黃土。老黃土：褐黃色，堅(jiān)硬～硬塑，局部含碎石土，工程地質(zhì)條件一般。洞口處降水易發(fā)生溜塌。應(yīng)進(jìn)行坡面防護(hù)及地面截排水措施。隧道出口洞身穿越地層為老黃土、石灰?guī)r，基巖面起伏大，洞身在DK223+980～DK224+040段穿越大沖溝底部，為土石分界面。老黃土：褐黃色，硬塑～堅(jiān)硬，含姜石、粗角礫土。石灰?guī)r，灰黑色，弱風(fēng)化，溶溝、溶槽、溶隙發(fā)育，圍巖穩(wěn)定性，完整性差。上覆土層薄，為淺埋段，易塌方、形成黃土陷穴，洞口處降水易發(fā)生溜塌。應(yīng)進(jìn)行坡面防護(hù)及地表截排水措施。洞身淺埋段：DK222+880～DK223+400段為洞身淺埋段，加之受構(gòu)造影響，圍巖穩(wěn)定性及完整性差。在施工時(shí)應(yīng)采取超前支護(hù)措施，確保隧道的頂板巖土的穩(wěn)定和安全。土石分界處：斜0+300～斜0+355段土石分界面，主要為新黃土、老黃土、碎石土及石灰?guī)r，工程地質(zhì)條件較差，容易發(fā)生坍塌事故，施工時(shí)應(yīng)加強(qiáng)超前支護(hù)，確保隧道頂板巖土的穩(wěn)定及安全。洞身淺埋段：斜0+405～斜0+450段為洞身淺埋段，新黃土，黃褐色，硬塑，呈松散結(jié)構(gòu);洞身為老黃土，紅褐色，硬塑，工程地質(zhì)條件較差，容易發(fā)生坍塌事故，施工時(shí)應(yīng)加強(qiáng)超前支護(hù)，確保隧道的穩(wěn)定及安全。

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