慈母山2 號隧道斷層及其影響帶對圍巖分級的影響

涂定貴

重慶市市政設計研究院，重慶 400020

慈母山隧道及連接道（峽江路）市政工程位于重慶市東南部，東西走向，距朝天門長江大橋1.8km，處于彈子石CBD 區域。隧道起點位于南岸區雞冠石鎮納溪溝，向東穿越慈母山山脈（南山風景區），在峽口鎮白楊灣附近出洞。隧道是單向雙洞分離式隧道，軸線方向為136°，單洞凈寬14m，單洞凈高5m，左右洞相距30.5m，隧道路幅總寬度58.5m；進洞口設計高程236.778m，出洞口設計高程221.988m，全長2.465km，雙向六車道，屬于公路長隧道。

1 隧址區工程地質條件

（1）地形地貌：2 號隧道進口位于重慶市南岸區雞冠石鎮納溪溝內，穿越的地貌區為構造剝蝕條形低山地貌，以背斜構造為骨架，發育成長條形低山，山脊線與構造線一致。該地貌區的主要山脈為慈母山，呈北北東向展布，隧道穿過地帶最高點小埡口高程526.90m，低點隧道進口高程約240.61m，出口高程225.8m，隧道穿過地帶相對高差達300m。隧道最大埋深約298m。小埡口山脊兩側山坡地形較陡，北西地形坡角13°～21°，局部達到30°，南東面地形坡角14°～16°。2 號隧道位于風景優美的南山風景區，以森林覆蓋為主，人口、房屋較少。隧道修建應考慮對風景區的保護，避免大開挖，盡量減少對山體的破壞。

（2）地層：隧道穿越的主要巖性為侏羅系下-中統自流井組（J1-2z）黑灰色頁巖、灰黃色薄至中厚層狀生物碎屑灰巖。侏羅系下統珍珠沖組（J1z）：主要分布在背斜的兩翼，呈條帶狀展布。上部以紫色、暗紫紅色泥巖為主，間有灰綠色、黃灰色等雜色泥巖夾少量淺灰色、黃灰色薄至中層狀細至中粒長石石英砂巖及泥質粉砂巖。下部為紫紅色、灰黃色泥巖、灰白色石英砂巖，和灰綠色、灰黃色泥質粉砂巖互層。三疊系上統須家河組（T3xj）：①六段（T3xj6），長石石英砂巖為灰色厚層狀中-粗粒長石石英砂巖為主，頂部有少量石英砂巖，主要由長石、石英組成，中-粗粒結構，鈣質膠結，巨厚層狀。在中部夾深灰色泥巖，泥巖厚3 ～5m。第六段北西翼厚98m，南東翼厚110m。②五段（T3xj5），泥巖，深灰色，泥質結構和含粉砂泥質結構，薄-中層狀。鉆孔ZK134、ZK135、ZK136 揭露該層，厚2.5 ～8.9m。③四段（T3xj4），長石石英砂巖為灰色，主要由長石、石英組成，中-粗粒結構，鈣質膠結，巨厚層狀。分布于背斜核部，鉆孔ZK134 和ZK135 揭露該層，未見底，厚度大于28m。

（3）構造。隧道穿越的地質構造有銅鑼峽背斜和新房子斷層。銅鑼峽背斜：北東向展布，不對稱，呈箱狀。軸部地層為須家河組，兩翼為珍珠沖組和自流井井組。北西翼傾角32°～67°、南東翼傾角18°～39°。2 號隧道起于該背斜北西翼珍珠沖組頂部，經背斜軸部以后從南東翼自流井組底部穿出。新房子斷層（F）:該斷層位于銅鑼峽背斜南傾沒端，走向N65°E，傾向SE，傾角70°，斷開地層T3xj2～J1z1。該斷層長5.5km，為壓扭性斜沖逆斷層。斷層破碎帶由珍珠沖組石英砂巖、泥巖和斷層泥組成，寬度39m。通過地面調查，在斷層破碎帶兩側伴生大量的構造節理，比較顯著的有①58°∠51°，節理面擦痕清晰，附黃褐色硅質膜，為壓扭性節理；②152°∠40°～164°∠63°，大型構造節理，節理面檫痕清晰，側伏角38°，節理面有階部，階部指示下盤下降。③295°∠68°～272°∠81°，節理面粗糙不平整，呈鋸齒狀，為張性節理。以上節理特征顯示該斷層為壓扭性斜沖逆斷層，斷層在該處采用傾角63°與區域資料比較吻合。該斷層破碎帶以碎裂狀砂體為主，破碎巖體裂隙發育，為地下水的運移提供了通道，為導水斷層。

（4）隧道圍巖分級。隧道圍巖分級按照《公路隧道設計規范》（JTGD 70—2004）執行，對隧道圍巖進行BQ 值計算，同時考慮到隧道的埋置深度以及地下水對圍巖的危害性作圍巖綜合分類，2 號隧道圍巖分級見表1。

2 斷層破碎帶特征、圍巖分級及出水狀態

新房子斷層位于銅鑼峽背斜南傾沒端的東翼，靠近背斜的核部，處于構造應力的集中擠壓區，為壓扭性斜沖逆斷層，斷層對圍巖體揉搓現象顯著，斷層帶由紫紅色黏土和角礫組成，黏土硬塑狀，角礫大小1 ～1.5cm，含量約占6%，成分為長石石英砂巖，次圓狀，扁圓形。斷層泥和巖體中可見密集的光滑的鏡狀擦痕，在砂巖中的擦痕可見階步。該破碎帶寬度39m。圍巖分級為Ⅴ級，出水狀態為涌流狀。

3 斷層影響帶的特征及圍巖分級

斷層帶由于巖體呈碎裂狀、斷層泥以及造成地層缺失或重復等標志的存在，同時借助區域地質圖等前人資料，在勘察時易于判斷，斷層一般為導水構造，勘察單位非常重視，圍巖分級劃分為Ⅴ級，而且設計單位也非常重視，在施工中采用地質雷達等加強了超前預報，通常采用管棚進行超前支護，一般情況下，不容易發生塌陷等施工事故。由于長隧道、特長隧道一般穿越背斜等大型構造帶，屬于區域應力集中部位，除了斷層破碎帶，在背斜的兩翼伴生次級斷層和大型構造節理發育，對圍巖的完整性破壞嚴重，其顯著標志為圍巖中發育密集的擦痕，擦痕呈光滑的鏡面，如果圍巖為砂巖和泥巖呈軟硬互層時，泥巖夾層呈黏土狀，結構面的結合很差。對于砂巖等較硬巖體，如果沒有斷層的影響，巖體較完整，一般劃分為Ⅲ級圍巖。但位于斷層影響帶的砂巖，其圍巖分級的劃分應更多考慮巖體的完整性對圍巖分級的影響，同時，由于巖體中地下水比較豐富，一般呈雨淋狀-股狀涌水，其圍巖分級應劃分為Ⅳ～Ⅴ級圍巖。對于泥巖等軟巖，斷層影響帶的巖體，由于發育密集的擦痕，其結合很差，且巖體強度由于擠壓破壞，顯著降低，一般應劃分為Ⅴ級圍巖。慈母山2 號隧道施工完畢后對斷層影響帶上盤和下盤兩側的影響寬度的統計，上盤達到124m 左右，下盤達到106m 左右（見表1），對巖體圍巖分級影響重大，因此在工程勘察中，應加強對斷層破碎帶兩側影響帶的研究，其對隧道的工程造價和施工安全影響重大。

表1 隧道圍巖級別及分布里程一覽表

4 結束語

（1）慈母山2 號隧道穿越銅鑼峽背斜，在背斜臨近核部的西翼伴生新房子斷層，該斷層為壓扭形斷層。（2）新房子斷層破碎帶標志明顯，主要分布斷層泥，斷層泥中夾雜石質成分為砂巖、粉砂巖亞圓形、圓形角礫，破碎帶寬度39m，圍巖分級為Ⅴ級。（3）新房子斷層上下盤的兩翼，次級小斷層、大型構造節理發育，其顯著標志為較硬巖巖體破碎呈碎裂狀。軟巖中發育密集的擦痕，呈光滑的鏡面，結合很差。長石石英砂巖等較硬巖體圍巖分級應以Ⅳ級為主，部分地下水豐富的段落應劃分為Ⅴ級，泥巖、粉砂巖、頁巖等軟巖應劃分為Ⅴ級圍巖。（4）由于斷層影響帶分布的范圍較寬，對工程的造價影響大，工程勘察時應加強對斷層影響帶標志的識別和對圍巖分級的研究。