1、隧道工程地质勘查及风险应对措施研究以朝阳隧道工程为例 李福源 中国铁路设计集团有限公司 摘 要： 当前我国隧道工程建设数量越来越多, 范围也越来越广, 面临的地质条件相对于先前也更加复杂, 做到隧道工程地质勘查工作相对于先前更加重要。文中以朝阳隧道工程为实际案例, 对整个隧道工程地质勘查工作进行了全面分析。关键词： 隧道工程; 地质勘查; 风险; 应对措施; 朝阳隧道工程; 1 工程概况朝阳隧道位于辽宁省朝阳市龙城区境内, 有乡村公路通过, 交通较为便利。隧道进口位于山前沟谷内, 进口里程为 D1K407+050.00, 出口里程为D1K413+850.00, 隧道全长 6800.0m, 最大
2、埋深 140 米。2 勘察工作方法及完成工作量2.1 勘察工作方法本隧道全面开展综合地质勘察, 在充分收集分析研究既有地质资料的基础上, 以地质调绘为基础, 采用综合物探和适量的钻探开展工作, 物探方法为地震折射波法和电法。2.2 勘探完成工作量物探工作完成地震折射波排列 20 个, 测线长度 2320 米;电法测点 20 个, 测线长度 380m。朝阳隧道附近地质调绘共设置 8 个观测点, 每个点采集岩样, 拍摄数码照片, 对出露较好地点做素描图。3 隧道工程地质勘查结果3.1 地质构造隧道岩体 D1K407+000.0-D1K410+735.0 为单斜构造, 未见断裂等其它构造, 层理产状
3、 11337, 节理裂隙较发育。隧道 D1K410+735.00-D1K414+000.00穿越侏罗系上统吐呼噜组 (J3t) 与九佛堂组 (J3jf) , 二者平行整合接触, 均为单斜构造。隧道区内 D1K407+050D1K411+000 土壤最大冻结深度 1.35m, D1K411+000D1K413+850 土壤最大冻结深度 1.40m。依据建筑地基基础设计规范GB50007-2011, D1K407+050D1K411+000 土壤标准冻结深度 1.35m, D1K411+000D1K413+850 土壤标准冻结深度 1.40m。3.2 隧道围岩分级隧道围岩分级见下表 1。表 1 隧
4、道围岩分级一览表 下载原表 表 1 隧道围岩分级一览表 下载原表 4 本工程勘查后发现的主要工程地质问题及水文地质类型4.1 主要工程地质问题首先, 不良地质: (1) 隧道开挖后, 由于围岩应力出现重分布现象, 会在洞室周边局部形成应力集中, 如果围岩岩体承受不了重分布的应力的作用, 就可能发生变形或坍塌冒落破坏; (2) D1K409+300DK410+450 段隧道埋藏较浅, 泥岩和凝灰质砂砾岩呈互层状分布, 围岩岩体节理裂隙较发育, 地下水埋藏较浅, 隧道涌水易影响周边村民涌水, 需采取堵水、截水措施; (3) D1K411+950D1K412+800 段隧道埋深较大, 最大埋深达 1
5、40m, 岩性为脆性硬质安山岩及凝灰质砂砾岩等, 施工中有发生大变形的可能性。其次, D1K411+900D1K411+950 段隧道围岩岩性分界线附近, 易发生突水现象, 施工时应采取必要的支护及排水措施。4.2 水文地质类型首先, 地下水埋深及类型。D1K407+000.0-D1K410+735.0 隧道区地下水类型主要为基岩裂隙水。基岩裂隙潜水分布较广, 以浅部为主, 含于基岩风化带、风化裂隙及构造节理裂隙中, 水位和水量受季节降雨量影响明显, 勘探期间, 该段洞身范围内未见地下水。D1K410+735.00-D1K414+000.00 隧道区域地下水埋深较大, 里程 D1K412+15
6、0 附近有水井, 水深距地表约为 25 米, 高于隧道埋深。区域地下水主要为基岩裂隙水, 含于基岩风化带、风化裂隙及构造节理裂隙中, 水位和水量受季节降雨量影响明显;其次, 地下水的补给、径流与排泄。隧道区位于丘陵区, 下覆岩体节理裂隙发育, 岩石破碎, 孔隙 (孔洞) 裂隙发育, 为大气降水入渗和径流补给创造了良好条件。隧道区地下水排泄方式主要以蒸发排泄为主, 地下径流排泄为辅, 蒸发为本区普遍的重要排泄方式之一;第三, 地下水对混凝土结构侵蚀性评价如下:依据铁路混凝土结构耐久性设计规范TB10005-2010, 经取 14-ZD-0316 (DK407+753 左 10m) 、14-ZD-
7、0318 (DK408+610 左 8m) 、14-ZD-0319 (DK410+600 左 8m) 、14-ZD-0320 (DK411+900 右 14m) 、14-ZD-0321 (DK413+000 右 10m) 钻孔地下水水样化验判定:地下水对处于化学环境中的铁路混凝土结构不具侵蚀性;第四, 隧道涌水量预测: (1) D1K407+050D1K408+050 段为浅埋段, 含少量基岩裂隙水, 雨季水量有所增加。根据经验法并参考其它方法计算, 本隧道正常涌水量 Qs=300m/d, 隧道最大涌水量 Q0=800m/d; (2) D1K408+050D1K411+750 段含少量基岩裂隙
8、水, 雨季水量有所增加。根据经验法并参考其它方法计算, 段落隧道正常涌水量Qs=1250m/d, 隧道隧道最大涌水量 Q0=3600m/d; (3) D1K411+750D1K412+550段为深埋段, 含少量基岩裂隙水, 雨季水量有所增加。根据经验法并参考其它方法计算, 段落隧道正常涌水量 Qs=600m/d, 隧道最大涌水量 Q0=1700m/d; (4) D1K412+550D1K413+850 段含少量基岩裂隙水, 雨季水量有所增加。根据经验法并参考其它方法计算, 段落隧道正常涌水量 Qs=450m/d, 隧道最大涌水量Q0=1300m/d。5 隧道施工面临风险及措施建议5.1 隧道施
9、工面临风险依据铁路隧道超前地质预报技术指南附录 B, 综合考虑郝隧道的工程地质与水文地质条件、可能发生的地质灾害对隧道施工及环境的影响程度, 同时针对比较常见的岩爆、瓦斯等风险。5.2 应采取的应对措施首先, 隧道进口边坡仰坡坡率新黄土为 11.25, 强风化凝灰质砾岩为 11.0, 出口边坡仰坡坡率新黄土及全风化凝灰质砾岩为 11.25, 强风化泥质砂岩为11.0, 进出口边坡需防护;其次, 设计和施工时应加强防水排水措施;第三, 隧道弃渣检验合格后可用于生产路基填料;第四, 隧道进口、洞顶和出口为风化基岩, 设计中应加强支护, 及时排水, 防止坍塌;第五, 强风化凝灰质砂岩及强风化凝灰质砾
10、岩具中等膨胀性, 设计时应注意;第六, 该隧道主要存在的风险为:不同岩性的接触带, 结合力较弱, 在遇地下水时, 极易坍塌掉块;出口浅埋段易坍塌冒顶, 土石界面结合力较弱, 埋深较浅, 岩层顺向开挖面, 易产生滑塌等, 应在设计时加强措施, 并加强对各种风险的重视, 确保施工及人员安全。第七, 施工期间很可能引起地下水水位下降, 注意出水量大的地段做好封堵工作。6 结束语综上分析, 在进行隧道勘查时所涉及到的方面较多, 对于勘查人员总体素质要求也较高, 这就要求在具体实施的过程中, 应当从工程实际情况出发, 分析其中面临的关键分析, 从而采取针对性措施增强勘查质量。参考文献1周国恩.基于 ANP 与模糊理论的寒区隧道冻害风险评估与管理研究J.现代隧道技术, 2013, 50 (1) :60-66. 2张婉婷, 漆继红, 许模.西南地区隧道工程条件下岩溶地下水系统变化特征分析J.现代地质, 2015, 29 (2) :421-427.
