復雜條件下山嶺隧道施工不良地質及處治技術

葛雨晨 徐林生

摘 要：白濤隧道項目所處地區存在著大量的不良地質，主要包括灰巖區巖溶與突水（泥）、軟弱圍巖大變形與塌方，隧道穿越段地質條件復雜，施工難度大、工期長，為了減少隧道施工過程中發生巖溶突水、塌方等事故災害，并且為隧道施工過程中不良地質處治提供技術指導確保施工安全。

關鍵詞：不良地質；處治技術；安全保障

中圖分類號：U455 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）10-0148-02

Abstract： There are a lot of bad geological conditionswith thetunnel projectin the area of Baitao， including karst and water inrush （mud） in limestone area， large deformation and collapse of soft surrounding rock， complex geological conditions of tunnel crossing section， high difficulty in construction and long construction period. In order to reduce the karst water inrush， collapse and other accidents in the tunnel construction process， this paper provides technical guidance for the poor geological treatment during the tunnel construction to ensure the safety of construction.

Keywords： bad geology； treatment technology； safety guarantee

1 工程概況

白濤隧道是重慶三環高速公路枝白沿江支線的三座主要隧道之一，該隧道位于重慶市涪陵區白濤街道三門子村；該隧道長達4271m，屬于特長隧道，按雙洞2×2車道設計，隧道凈寬10.25m、限高5.00m，隧道設計速度80km/h。

1.1 自然地理條件

白濤隧道位于重慶市涪陵區白陶街道三門子村，隧道區地貌上屬于構造剝蝕中、低山地貌區，隧道洞身地形坡度較陡，約25°～40°左右，進口處為一溝谷，地形縱向向上呈北東低南西高，坡度較陡傾，約30°～55°，橫向兩側坡度平緩，約10°～15°左右，出口處主要為耕植區，少量植被發育，地形縱向上呈北高、南低，坡度平緩，約15°～25°，橫向坡度平緩，約10°左右，隧址區最高點在里程ZK6+640處，高程為780.48m，最低點在隧道出口沖溝底部，高程約為303.72m，隧道進口高程約為383.15m，出口高程約為298.26m，隧道穿過地帶地面相對高差約為476.76m，隧道最大埋深約為423.16m。

1.2 工程地質條件

路線區大地構造屬亞一級的揚子準地臺，川鄂臺坳，路線走廊區屬新構造運動抬升區，是新構造運動的相對穩定區，路線區區域地質相對穩定。線路主要經過梓里場背斜、土地埡向斜，這兩個褶皺控制著線路的主要地層。白濤隧道穿越土地埡向斜，隧道與向斜近于正交。

2 不良地質類型

根據對隧道區進行工程地質測繪，隧址區主要的不良地質現象為灰巖區巖溶與突水（泥）、軟弱圍巖大變形與塌方、白濤隧道進口大型不穩定崩坡積。

2.1 巖溶

隧道穿越土地埡向斜，土地埡向斜的兩翼巖層產狀較平緩，核部寬廣開闊，三疊系中統雷口坡組所在位置的地面坡度相對較平緩，有利于地下水的補給。巖溶一般順層發育，巖層傾角5°～22°，地下水水力坡度一般，水的運動活躍性相對一般，巖溶也相對發育，區內地層節理也多為陡傾節理，其巖溶發育亦受此影響。當可溶巖巖溶能力出現差異時，含水層中的地下水到達后受阻并聚集，自上而下沿巖溶能力較差的面集中運動，加劇了相鄰可溶性巖的溶化速度。

白濤隧道屬于覆蓋型巖溶地區，據大范圍地表調查發現，相同段地層巖溶發育較弱，且三疊系中統雷口坡組段泥質灰巖夾灰巖、頁巖，泥灰巖地層總體上屬弱巖溶化地層，從鉆孔揭露巖芯看，該段地層未發現溶蝕孔洞等巖溶現象，因此，白濤隧址區覆蓋型巖溶地層巖溶弱。

2.2 巖溶水

隧址區內巖溶水主要受大氣降水和石公壩水庫水補給，受向斜構造影響，該單元內地下水凈儲藏量豐富，區內巖體以砂巖、泥質灰巖、灰巖為主，裂隙發育，地貌上形成地臺狀山峰，降雨后大部分水經地表匯集后順山溝快速排泄至烏江，少部分雨水經地表滲入后沿近垂立向網狀裂隙運移，受向斜構造下凹影響，地下水多儲存于向斜內，少部分于橫向深切溝谷內出露地表，出露形式一般呈小股狀、滴水伏。隧址區內，受山頂珍珠沖組粉砂質泥巖隔水層、須家河組頁巖隔水層覆蓋的影響，隧址區巖溶水補給面積較小，徑流距離較短。初勘鉆孔揭露，須家河組底部頁巖隔水層厚度僅2m，頁巖在裂隙的作用下，可能存在越層補給。

從詳勘鉆孔來看，隧址區域地下水位高程402.57～484.13m，水位多位于三疊系中統雷口坡組三段的泥質灰巖夾灰巖內，地下水位較高，也說明了向斜內部，地下水砂儲藏較大。

綜上所述，隧址區內地下水凈儲藏量大，未來隧道施工中，涌水量較大，但補給來源有限，徑流距離短。

2.3 回龍灣崩坡積體

詳勘查明，白濤隧道進口位置分布回龍灣崩坡堆積體，為一大型崩坡堆積體。分布里程ZK6+017～ZK6+944、ZK6+005～ZK6+808，根據調查走訪及資料收集，本區域內崩坡堆積體特點為：面積約5.1km2，分布范圍較廣，據鉆孔揭露，其厚度7.00～80.90m，平均厚度36m，體積18360×104m3，厚度變化較大，崩坡積體物質主要由砂巖塊石、黏石土組成。

目前該崩坡堆積體上已開挖的土質邊坡，如村級公路、民房開挖邊坡等，局部有開裂變形之跡象，但整體無變形、開裂之跡象，宏觀斷定該崩坡堆積體整體處于穩定狀態。該崩坡堆積體的整體坡向約319°，隧道從該崩坡堆積體的左側坡腳進入，隧道走向107°，隧道的邊、仰坡開挖，將對崩坡堆積體的局部穩定性產生一定的影響，對該崩坡堆積體的整體穩定性影響有限，采用合理的進洞方式進洞，合理施工的條件下，隧道通過不會對該崩坡堆積體的整體穩定性造成影響。

3 施工處治技術

3.1 巖溶段溶洞的處治技術

對于溶洞的處治，應根據不同類型的溶洞特征，制訂不同的處治措施。根據溶蝕洞穴的發育規模，總體可以分為“小型溶洞”、“大型溶洞”兩大類。

3.1.1 小型溶洞的處治

（1）無充填或半充填型小型溶洞

a.出露于隧道拱部上方的小型溶洞，在清除洞內填充物后，如有條件，原則上應回填處理，采用錨噴支護腔壁，澆筑與二襯同標號混凝土。

b.處于隧道邊墻側部的小型溶洞，在清除溶洞填充物后，需采用C15混凝土回填，厚度距隧道開挖外廓線以外1.5m。

c.位于基底以下小型溶洞，在清除溶洞填充物后，需采用C15混凝土回填，兩側寬度超過基底1.5m即可。

（2）充填型小型溶洞大致與上段相同。

3.1.2 大型溶洞的處治

a.處于起拱線以上且無充填或易清除：采用錨噴加固腔壁，順洞壁環向布置鋼筋拱，二襯澆筑完畢后，預留洞中泵送同標號混凝土1.5m厚護拱。

b.處于起拱線以上且有充填或難清除：先施作小導管超前，在小導管保護下開挖，注意在鋼架基礎位置必要擴挖，確保基礎穩定，同時施作鎖腳錨桿、鋪鋼筋網、澆筑混凝土。

c.位于起拱線以下較大溶洞：多回填嵌補、支頂加固、樁基礎等跨越多種措施，具體根據實際情況制定。

3.2 巖溶突水的處治技術

施工時，應采用TSP和地質雷達超前探測預報，異常段采用紅外探測等進行驗證。

3.2.1 探水及防治突水突泥措施

采用TSP/TGP或地質雷達超前探測預報，異常段采用紅外探測進行驗證。鉆孔驗證利用臺車施工探水孔，探水孔的孔徑（終孔）為55mm，鉆孔外偏角為10°，每次探水段的長度為30m，開挖為25m，保留5m進行下一次探水。探水孔要全面記錄出水點的位置、水量、水壓等。

3.2.2 注漿堵水

提據超前鉆孔探水的預報結果，分別采取不同的措施開始下一個工作，若探水孔有4孔出水且總水量大于10m3/h時，就采用全斷面的堵水注漿（預注漿）：若總水盤小于10m3/h但是個別孔的出水量大于2m3/h時，就采用局部堵水注漿（預注漿）：若6孔的出水量均小于2m3/h且總出水量小于10m3/h時，開始下一周期。

3.3 巖溶溶洞水的處治技術

溶洞內無補給水源的以排水為主，排干后進行處理，補給水源較多的則以堵為主，不破壞原有的流動系統，保持原有補給排泄。若截斷原有系統，則在底部埋設管道，將原有通道聯系起來，倘若礙于施工環境無法埋設，則應注漿堵水，預埋管道，使溶洞水流向排水溝。

3.4 塌方崩破的處治技術

針對回龍灣崩坡堆積體，采用如下措施：

（1）為避免洞口開挖滑坡，洞口開挖前垂直路線軸線布置排抗滑樁。

（2）為避免洞口仰坡開挖滑移，洞門選擇盡量靠前，控制仰坡高度，盡量不挖仰坡，周邊加強堵排水工作。

（3）從隧道本身結構加強，洞口崩坡積體段超前支護采用大管棚技術，加強隧道左線襯砌長度，改變支護參數，初支用18工字鋼封閉成環，錨桿改用鋼花管代替，二襯混凝土加厚5cm。

（4）洞口崩坡積體施工工期應安排在洞頂上方水稻收割后無蓄水期間，若無法做到，則應將水田改為旱地。

（5）對隧道爆破震動速度監控，控制速度值小于10m/s，在崩坡段，少放炮，多機械開挖。

（6）加強與檢測單位聯系，多監控量測，發生異常立刻上報。

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