樂安鋪隧道工程地質(zhì)評價

摘要：樂安鋪隧道是懷通高速高速公路重要工程之一，位于邵陽市綏寧縣樂安鋪鄉(xiāng)。文章對樂安鋪隧道的工程地質(zhì)進行評價，為該隧道的設(shè)計和施工提供技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：樂安鋪道；工程地質(zhì)；水文地質(zhì)；參考

中圖分類號：U452.11文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1006-8937（2011）16-0128-02

1地形地貌

隧址位于構(gòu)造～侵蝕剝蝕低山嶺脊區(qū)，隧道所在山脊走向呈北西向，隧道洞身沿線發(fā)育多條較大的“u”型支沖溝，近北西向展布。另有數(shù)條切割較淺的小沖溝。

隧道軸線走向122°，設(shè)計路面高程477～508 m，進口處溝底高程約500m，沿線山頂高程620～703 m，最高點高程703 m，洞身最大埋深170 m，出口處溝底高程約465 m。

隧道進口位于走向212°和120°兩條小型沖溝組成的谷坡上， 為一凸型逆向坡，坡度20°～30°，邊坡走向與隧道軸向近于垂直，坡面植被較發(fā)育。

隧道出口位于坡向140°的斜坡下部，為一順向坡，坡型呈凸型，坡度25°～35°，邊坡走向與隧道軸向近于垂直，坡形完整，坡面植被較發(fā)育。

2地層巖性

第四系殘坡積層（Q4el+dl）粉質(zhì)粘土：灰黃、褐黃色，可塑－硬塑狀，含少量碎石，含量5~30%，巖性為強風(fēng)化砂質(zhì)板巖、棱角狀，直徑1.0～6 cm.鉆孔揭露厚度1.5～5.0 m，分布于坡頂及斜坡上。

全風(fēng)化砂質(zhì)板巖:磚紅色，變余砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，板狀構(gòu)造，構(gòu)造層理不清晰，結(jié)構(gòu)基本都被破壞，裂隙發(fā)育，巖芯呈粗砂狀（含量約為40%，粒徑0.25～0.5 cm）、碎石狀（含量40%左右，直徑1～5 cm，可扣動，強度低中底部含量高于表層），及少量柱狀，主要集中在層底，用手可扣動，強度低，易擊碎，進尺快。

強風(fēng)化砂質(zhì)板巖:灰綠色，變余砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，板狀構(gòu)造，構(gòu)造層理不清晰，結(jié)構(gòu)部分被破壞，裂隙發(fā)育，傾角45°、70°，巖芯呈粗砂、礫砂狀（含量10%左右，粒徑0.5～5 mm）、碎石狀（含量60％左右，直徑3～12cm，部分可扣動，大部分錘擊較脆，不易擊碎）、柱狀（含量30%左右，柱長6～35 cm，不易擊碎，捶擊聲較脆，層底較堅硬），可見黃紅色風(fēng)化斑點，手可捻成粉末，進尺平穩(wěn)。巖體聲波速度2 193 m/s，巖塊聲波速度3 800 m/s，巖體完整性系數(shù)0.33。

中等風(fēng)化砂質(zhì)板巖:白灰色，變余砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，板狀構(gòu)造，構(gòu)造層理清晰，結(jié)構(gòu)基本未被破壞，裂隙較發(fā)育，裂面呈紅褐色，裂面粗糙，傾角50°、75°，巖芯呈柱狀（含量30％左右，柱長5～25 cm，捶擊聲脆，較堅硬）碎石狀（含量60%左右，直徑5～10 cm，不易擊碎），進尺平穩(wěn)，巖性較堅硬。巖體聲波速度3 328 m/s，巖塊聲波速度3 800 m/s，巖體完整性系數(shù)0.77。微風(fēng)化砂質(zhì)板巖:淺灰－灰綠色，變余砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，板狀構(gòu)造，構(gòu)造層理清晰，結(jié)構(gòu)基本未被破壞，裂隙不發(fā)育，裂面呈黑褐色，裂面平直，可見45°~50°裂面，巖芯呈柱狀（含量70％左右，柱長5~113 cm，不易擊破，捶擊聲脆，較堅硬）、碎石狀（含量20%左右，直徑5~10 cm， 不易擊碎），還可見少量灰白色斑點及細條，巖性較堅硬，進尺平穩(wěn)；在123.5～131.84 m處，巖芯較破碎，巖芯多呈碎石狀，個別柱狀，碎屑手可捻成粉末，可見磨光面，為擠壓破碎帶，巖性相對較軟，較易擊破，進尺較快。

隧址區(qū)為一單斜構(gòu)造.進口處巖層產(chǎn)狀140°∠70°，主要裂隙有四組: ①180°∠25°，裂面平直，微張，可見延伸長度0.2～0.3 m，2條/ m；②70°∠85°，裂面平直，閉合，可見延伸長度大于1.0 m，3條/m；③50°∠88°，裂面平直，可見延伸長度大于0.5 m，2條/m；出口處巖層產(chǎn)狀145°∠80°，主要裂隙有三組:①05°∠65°，裂面平直，微張，可見延伸長度大于0.5 m，6條/m；②255°∠78°，裂面平直，微張，可見延伸長度大于0.5 m，3條/m；③275°∠12°，裂面平直，可見延伸長度大于0.5 m，2條/m。

3地震

工程區(qū)域位于湘西華夏式地震構(gòu)造帶南端，地震活動較頻繁。地震分布在區(qū)域活動性大斷裂帶及其兩側(cè)，周期不太明顯。

根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2001）附件《中國地震動峰值加速度區(qū)劃圖》（1∶400萬），未來地震的危險區(qū)可能相對集中在通道一帶，不在設(shè)計隧址區(qū)的穿越地帶，地震動反應(yīng)譜特征周期為0.35 s，動峰值加速度＜0.05 g，相應(yīng)地震基本烈度VI以下。

4水文地質(zhì)條件

4.1水文地質(zhì)概況

隧道區(qū)內(nèi)沖溝發(fā)育，其中3條沖溝內(nèi)有常年性水流，其余均為季節(jié)性寬淺小沖溝，僅雨季時有短時水流。接受大氣降水補給，以垂直逕流為主，主要排泄方式為蒸發(fā)和散浸方式注入溝谷向低洼區(qū)徑流。地下水動態(tài)變化受大氣降水影響明顯，地下水水位變化較大，水位則呈水文型自然動態(tài)變化，即隨大氣降水的變化而變化，其次由于地下水徑流途徑長短不一，地下水水量也相應(yīng)變化。

4.2地下水類型及富水性

根據(jù)區(qū)內(nèi)地層巖性組合及地下水賦存條件，隧道區(qū)地下水類型可分基巖網(wǎng)狀風(fēng)化裂隙水。基巖風(fēng)化網(wǎng)狀裂隙水分布于砂質(zhì)板巖強、中等風(fēng)化層中，主要接受大氣降水補給，地下水賦存于強、中等風(fēng)化帶的網(wǎng)狀風(fēng)化裂隙及構(gòu)造裂隙中，風(fēng)化深度約40 ｍ左右，受裂隙發(fā)育程度、充填狀況影響，其滲透性、富水性不均一，富水性較弱。富水程度為貧乏，滲入系數(shù)為0.05～0.075，徑流模數(shù)為0.7～1.5 L/s·km2，對隧道突水影響不大，進、出口段會有滲水現(xiàn)象。

4.3相對隔水巖組

線路區(qū)內(nèi)出露震旦系下統(tǒng)江口組、洪江組等地層，巖性主要為砂質(zhì)板巖、變質(zhì)砂巖等，多為較軟巖，風(fēng)化深度可達30～40 ｍ，風(fēng)化帶界限較明顯，下部為微風(fēng)化，裂隙不發(fā)育，巖體呈塊狀，微風(fēng)化巖石新鮮，裂隙不發(fā)育多呈閉合狀，為線路區(qū)的相對隔水層。變質(zhì)巖區(qū)斷裂構(gòu)造普遍較大，多為壓扭性，角礫巖擠壓密實或泥化，為阻水的隔水層。

5不良地質(zhì)現(xiàn)象

樂安隧道隧址區(qū)無城鎮(zhèn)及工業(yè)區(qū)分布，隧道施工無有毒有害氣體長期排放，對環(huán)境的影響小。

隧址區(qū)山體穩(wěn)定，大部分地表為粉質(zhì)粘土及碎石土覆蓋，隧道建設(shè)不會對山體穩(wěn)定造成大的影響，但開挖棄渣的堆放將壓覆部分耕地，隧道洞口附近自然斜坡坡度15～30°，表土層厚度約2.0～5.0 m，屬第四系殘坡積層，無滑坡及大的崩塌等不良地質(zhì)現(xiàn)象，自然邊坡穩(wěn)定。隧道施工開挖過程中，洞口附近土層易坍塌，施工中應(yīng)盡量避免洞口大開挖、高削坡。

擬建隧道屬高速公路隧道，隧道建設(shè)將在一定程度上改變隧址區(qū)原有的地下水補給、逕流及排泄條件，但隧址區(qū)降水較豐富，黏性土覆蓋層較厚，滲入系數(shù)較小，風(fēng)化網(wǎng)狀裂隙含水層自身排泄條件較好，隧道施工對依賴殘坡積土涵養(yǎng)水分生長的植被不會有大的影響。

總之，隧道修建后可能會對環(huán)境產(chǎn)生局部的影響，因此，在隧道施工建設(shè)中必須采取切實可行的環(huán)境保護措施，以期將隧道建設(shè)對環(huán)境的破壞影響程度降低到最小。

6隧道圍巖分級

根據(jù)隧道圍巖的巖石強度、結(jié)構(gòu)特征、完整狀態(tài)等工程地質(zhì)條件，并考慮風(fēng)化與地下水作用，根據(jù)《公路隧道設(shè)計規(guī)范》（JTG D70-2004），隧道圍巖分為Ⅴ、Ⅳ、Ⅲ三級，詳見表1。

7隧道工程地質(zhì)條件評價

7.1進口段工程地質(zhì)條件評價

隧道進口位于走向212°和120°兩條小型沖溝組成的谷坡上， 為一凸型逆向坡，坡度20～30°，邊坡走向與隧道軸向近于垂直，坡面植被發(fā)育，坡面較完整。

進口段未見斷裂構(gòu)造，巖層產(chǎn)狀140°∠70°，全風(fēng)化厚度約９ｍ，強風(fēng)化厚度約14.0m。隧道進口段主要裂隙有以下三組：①180°∠25°，裂面平直，微張，可見延伸長度0.2～0.3 m，2條/ m；②70°∠85°，裂面平直，閉合，可見延伸長度大于1.0 m，3條/ m；③50°∠88°，裂面平直，可見延伸長度大于0.5 m，2條/m。進口段未見地下水出露，洞口前沖溝為長流性沖溝，水流量0.1L/s。地表水主要來源于大氣降水，順坡面匯集于沖溝向黃佳水方向排泄;中等風(fēng)化巖石，屬相對隔水巖層。

隧道進口洞頂巖層單薄，巖性單一，構(gòu)造簡單，自然斜坡穩(wěn)定，附近無崩塌、滑坡、泥石流等不良地質(zhì)現(xiàn)象。表層為厚度0.7～3m的含碎石粉質(zhì)粘土；下部基巖為砂質(zhì)板巖，裂隙較發(fā)育，表層巖石風(fēng)化強烈，風(fēng)化層厚度較大，覆有土體，因此洞口工程地質(zhì)條件差，開挖易失穩(wěn)，可按照１∶１～1∶1.25放坡，采用先支護后進洞施工或早進洞措施。由于左線進口段沿沖溝谷坡展布，故洞室存在偏壓。

由于L2、L3裂隙與坡面近于平行，傾角較陡，L1裂隙與坡面近于垂直，對斜坡穩(wěn)定性影響不大。

7.2出口段工程地質(zhì)條件評價

隧道出口位于坡向140°的斜坡下部，為一順向坡，坡型呈凸型，坡度25°～35°，邊坡走向與隧道軸向近于垂直，坡形完整，坡面植被較發(fā)育。

隧道出口處巖層產(chǎn)狀130°∠65°，主要裂隙有三組:①45°∠85°，裂面平直，微張，可見延伸長度大于0.5 m，6條/m；②255°∠78°，裂面平直，微張，可見延伸長度大于0.5 m，3條/ m；③275°∠12°，裂面平直，可見延伸長度大于0.5 m，2條/ m。

出口段洞口前為常年流水沖溝，水流量0.5～1.5L/s，具山間溪水特征，雨季流量明顯增大， 水位可上漲0.2 m左右，地表水主要來源于大氣降水，順坡面匯集于沖溝向大團村方向排泄;出口處未見地下水露頭，地下水類型風(fēng)化網(wǎng)狀裂隙水，弱含水，中等風(fēng)化巖石，屬相對隔水巖層。

隧道出口洞頂巖性單一，構(gòu)造簡單，坡形完整，自然斜坡穩(wěn)定，附近無崩塌、滑坡、泥石流等不良地質(zhì)現(xiàn)象。表層為厚度1.5～5 m的含碎石粉質(zhì)粘土；下部基巖為砂質(zhì)板巖，裂隙較發(fā)育，表層巖石風(fēng)化強烈，全、強風(fēng)化層厚約23.0 m，仰坡由于強風(fēng)化層厚度較大，因此洞口工程地質(zhì)條件較差，開挖易失穩(wěn)，可按照１∶１～1∶1.25放坡，可采取先支護后進洞施工或早進洞措施。

L1、L2裂隙與坡面近于垂直，傾角較陡，屬穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，對斜坡穩(wěn)定性影響

7.3隧道洞身

受地形地貌條件制約，樂安鋪隧道段為黃佳水和大團溪溝的分水嶺。樂安鋪隧道出口段距棱沖大斷裂約1km，隧道局部受斷裂構(gòu)造的影響較嚴重，巖體為砂質(zhì)板巖，為軟巖－較軟巖，巖體風(fēng)化劇烈，風(fēng)化較深，風(fēng)化帶明顯，巖體完整性主要受巖體風(fēng)化程度和構(gòu)造的影響，由于隧道埋深較大，坡面完整，地下水不發(fā)育，除進、出口地段外，隧道圍巖以Ⅲ、Ⅳ級圍巖為主，隧道穩(wěn)定適宜隧道通過。

8隧道水文地質(zhì)條件評價

①隧道洞身Ⅳ級圍巖掘進時建議采取超前多層錨桿支護或管棚支護，單側(cè)導(dǎo)坑法開挖，以錨噴加鋼筋網(wǎng)的復(fù)合式襯砌；Ⅴ級圍巖掘進時建議采取超前布設(shè)稀疏錨桿，以單側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖，第一次錨噴聯(lián)合初期支護，局部與Ⅳ級圍巖交接處，應(yīng)用鋼筋網(wǎng)，第二次筑模現(xiàn)澆混凝土，也可采用先支護后進洞，Ⅲ級圍巖則應(yīng)做好洞室圍巖防風(fēng)化措施，對松動的巖石進行清除。

②施工過程中，隧道洞室內(nèi)巖石裂隙將出現(xiàn)滴水、滲水現(xiàn)象，應(yīng)在隧道底布設(shè)縱、橫向排水溝，利用隧道底板自然坡度將積水排出洞外；設(shè)置相應(yīng)的截水溝、排水溝，減少地表水對隧道進、出洞口邊坡的破壞。

③隧道開挖過程中的棄渣應(yīng)妥善處置，若置于沖溝內(nèi)，需設(shè)置導(dǎo)水溝或沖溝內(nèi)設(shè)置攔石壩逐級堆放，以免造成水石流，應(yīng)注意環(huán)境的保護，

④隧道洞身圍巖巖質(zhì)較硬，工程地質(zhì)條件較好；進、出洞口圍巖頂板厚度較薄，巖石破碎，第四系及全、強風(fēng)化層的厚度較大，穩(wěn)定性較差，不利于隧道拱壁的穩(wěn)定，成洞困難，易發(fā)生塌方，建議采取相應(yīng)掘進方案和相應(yīng)措施進行支護。

⑤隧址區(qū)地震動峰值加速度0.05 g，動力反應(yīng)譜特征周期0.35 s，地震基本烈度Ⅵ度。根據(jù)《公路工程抗震設(shè)計規(guī)范》JTJ004-89第1.0.5條：“對于高速公路和一級公路上的抗震重點工程可比基本烈度提高一度采取抗震措施”的規(guī)定，因此設(shè)防烈度可比基本烈度提高一度，即按烈度Ⅶ度采取抗震措施。

參考文獻：

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