王凯杰
中铁第五勘察设计院集团有限公司 北京 102600
摘要:拟建白罗山隧道是一座铁路隧道,穿行于中低山区,地质条件复杂。在勘察工作中充分分析总结了区域地质及地质调绘资料、水文地质调查研究资料、钻孔勘探及试验资料、物探成果资料及地应力测试资料,形成了工程地质勘察报告。该报告对隧道围岩分级及进出口工程地质条件、环境地质条件进行了充分的评价,为隧道设计提供了必需的参数,对后续的工程建设提出了必要的措施建议。
关键词:铁路隧道;地质勘察;成果总结
1工程概况
白罗山隧道位于浙江省临海市境内,其进口端里程为DK160+164,高程227.3m,出口端里程为DK170+167,高程120.9m,全长10003m。隧道最大埋深约408m,隧道采用“人”字坡。
本隧道工程地质勘察工作采用了遥感解译、工程地质调绘、工程钻探、高密度电法、EH4大地电磁法、地应力测试、声波测井、室内岩土试验以及利用前期资料等综合勘察方法。各勘测阶段共在隧址区施钻19个钻孔,其中深孔13个,浅孔6个。分别从纵向和横向布置EH4电磁测线和高密度电法测线,以测定隧址区围岩弹性纵波波速,探测山体有无断层异常带和破碎带,并配合钻孔以及现场调查来划分隧道地层土石及风化带界线。工程地质调绘采用1:2000航测地形图为底图,重点对地层、岩性、不良地质体和地层分界线展开调查和测绘,并绘制工程地质平面图。
2工程地质条件
2.1地形地貌
白罗山隧道穿行于中低山区,地形起伏,冲沟较发育。海拔高程100~600m,相对高差60~300m,自然坡度25°~60°,山体局部有第四系土层覆盖,植被茂盛。隧址区地表发育水沟,水沟主要分布于DK165+300~DK165+370段、DK167+050~DK167+070段、DK168+200~DK168+294段,沟内常年有水,水量较大,主要受大气降水和地表径流补给,水位和水量受季节影响较大。
2.2地层岩性
依据工程地质调绘及地质钻探,隧址区地层岩性主要为:第四系全新统残坡积粉质黏土、细角砾土、碎石土,基岩为侏罗系上统凝灰质砂岩、凝灰岩以及燕山期花岗岩、闪长岩等。岩性特征详述如下:
(1)第四系全新统残坡积层
①粉质黏土(Q4el+dl1):褐黄色,硬塑,土质不均匀,Ⅱ级普通土。
②细角砾土(Q4el+dl6):褐黄色,稍湿,稍密,呈尖棱状,母岩成分以凝灰岩为主,粒径2~20mm约占70%,大于20mm的约占15%,余为杂砂及黏性土充填物,Ⅱ级普通土。
③碎石土(Q4el+dl7):褐黄色,稍湿,稍密,呈尖棱状,母岩成分以凝灰岩为主,粒径60~200mm约占65%,小于60mm的约占20%,余为杂砂及黏性土充填物,Ⅲ级硬土。
(2)侏罗系上统西山头组
①凝灰质砂岩(J3xtSh):灰褐色、灰紫色,凝灰质结构,层状构造。强风化(W3),节理裂隙发育,岩体破碎,呈碎块状、块状,Ⅳ级软石;弱风化(W2),节理裂隙较发育,岩体较完整,呈大块状,V级次坚石。可生产B、C组填料。
②凝灰岩(J3xTu):青灰色、灰紫色,凝灰质结构,块状构造。全风化(W4),原岩结构构造已完全破坏,岩石风化呈砂土状,Ⅲ级硬土;强风化(W3),节理裂隙发育,岩体较破碎,呈碎块状、块状,Ⅳ级软石;弱风化(W2),节理裂隙较发育,岩体较完整,呈大块状,V级次坚石。可生产A、B组填料。
③凝灰岩断层破碎带(J3xTu):青灰色,凝灰质结构,块状构造。节理裂隙极发育,岩体很破碎,呈碎块状、块状,Ⅳ级软石。
(3)侏罗系上统茶湾组
凝灰岩(J3cTu):灰褐色,其余描述同西山头组凝灰岩。
(4)燕山期
①花岗岩(γ5):浅肉红色、灰白色,中粗粒结构,块状构造。其余描述同上。
②闪长岩(δ):灰黑色、灰褐色,中粗粒结构,块状构造。其余描述同上。
2.3地质构造
隧址区以北西向及北西西向断裂最为发育,多成群出现,密集成带,其次为北东向及北北东向,东西向断裂较少,断裂规模各不相同,结构面力学性质复杂,从相互关系来看,一般为北西向断裂切错北东向及北北东向断裂。
隧址区以晚侏罗世和晚白垩世火山岩刚性地层为主,褶皱形迹不明显,而断裂构造和节理则较为发育。地质构造叙述如下(图1):
图1 构造纲要图
2.3.1断裂
勘探中发现隧道穿越14条断层,分别为:Fbls1~Fbls14。主要断裂详述如下:
(1)Fbls3:出露于山茶花村东、梅羊岙、井湾村东一带,正断层,断裂整体为北西向,于DK162+089处与线位相交,西北侧于山茶花村东附近与Fbls4相交,延伸长度大于5km,断裂破碎带及影响带宽约50m,可见铁锰质渲染,断层面呈舒缓波状,测得产状60°∠79°。
(2)Fbls5:出露于下店一带。逆断层,整体呈北西走向,于DK163+347处通过设计铁路线,向两端延伸情况不明,推测向北西收敛于Fbls4断裂,整体长度大于1.8km。断裂破碎带宽5~10m,影响宽度局部约70m,带内岩石硅化蚀变强烈,裂隙较发育,局部充填石英细脉;可见明显的铁锰质渲染,在未闭合的断层裂隙中发育块状的铁锰矿,并见大量铁锰结核,另见高岭土化,绢云母化等。此外,可见安山岩岩脉充填,测得断裂面产状231°∠85°。
(3)Fbls6:出露于双坑水库、小塘湾、多尖头、奇岩、石鬼山、上王一带,正断层。断裂整体呈北西走向,于DK164+285~164+450处通过设计铁路线,向北西方向延伸出工区,南东方向被北东向断裂限制,长度大于12km。断裂破碎带宽5~8m,与线路小角度相交,影响宽度较宽,带内节理密集发育,岩石呈碎块状,粘土状;风化蚀变强烈,主要有高岭土化,绢云母化,片理化现象明显;破碎带两侧发育构造角砾岩,次棱角状,松散状,黏土质胶结。测得断裂面产状227°∠85°。局部还充填有安山岩岩脉,推测该断裂先压后张。此外,该断层与设计铁路线呈小角度相交,对拟建隧道影响较大,设计时应注意加强防护措施。
(4)Fbls7:出露于高塘村西侧,逆断层。整体呈北西向展布,于DK166+685处与线位相交,在高塘村附近(DK166+700附近)将Fbls8断裂切断,两侧延伸情况不明,测得断面产状为55°∠85°。
(5)Fbls8:出露于白女尼庵西300m至贝树一带,正断层。整体呈近南北向展布,于DK166+762处通过设计铁路线,在高塘村附近被Fbls7断裂切断,两端延伸情况不明,总长大于3km。断裂带宽2~8m,带内发育密集节理,岩石较为破碎,并见硅化、褐铁矿化蚀变。节理面较为平直光滑,呈舒缓波状,量得产状108°∠80°,其性质为张性或张扭性。
(6)Fbls9:出露于善家洋一带,正断层。整体近南北向,于DK167+500处通过设计铁路线,两端延伸情况不明,长度大于1km。断裂带宽约4~8m,主要表现为一组密集节理带,产状与断裂一致,260°∠74°。断裂裂隙中见强烈的铁锰质渲染,并在局部形成脉状充填,另见方解石充填,局部可见少量地下水顺节理裂隙渗出。
(7)Fbls10:出露于林家山、火星岩一线,逆断层,于DK168+837处通过设计铁路线,为一条半推测性断裂,整体呈北东走向,地面行迹与地貌相吻合,长度大于3km。断裂破碎带宽20m,带内节理密集发育,主要一组节理与断裂产状一致,为304°∠84°。硅化,节理裂隙中见石英脉充填,并见铁锰质渲染。
(8)Fbls12:正断层,与设计铁路线相交于DK165+205处,为一条半推测性断裂,产状为120°∠80°。
(9)Fbls13:出露于上厂、下山村北、石鬼山、下坑、黄支罗一线。整体呈北东东走向,地貌上与一条北东东向河沟相匹配,于DK165+727处附近通过设计铁路线,下山村北至下坑一带被北西向断裂切错,两端延伸情况不明,总长大于3.5km。断裂破碎带宽5~15m,带内发育一组密集的节理带,产状与断裂一致,150°∠85°;硅化强烈,锤击声脆,坚硬,见铁锰质渲染,并有少量黄铁矿化;断层面局部可见擦痕和阶步。
2.3.2节理裂隙
隧道区发育有多组节理,以剪节理为主,节理缝平直,一般无充填,在断裂构造带附近,发育密集的网状节理,其走向与断裂的走向基本一致,以北西向为主,其次为北东向。断裂带及影响带内节理密度较大,平均8~10条/m,其余段落节理间距大于0.5m,密闭~微张型。节理发育会降低围岩强度,且易发育成为地下水运移通道,对节理密集带,隧道设计时需加强防护措施。
节理裂隙带详细描述及节理玫瑰花图如下:
(1)梅羊岙—下店一带节理裂隙
节理统计区块位于梅羊岙—下店附近,地质上受到通过该区域规模较大的北西向Fbls4、Fbls5控制,并且也受该区域附近南北向、北东向小断裂的影响。统计结果显示,该地区节理裂隙密集发育,主要为硬质结构面,地面调查揭示主要节理裂隙大致有6组:①产状:5°∠81°,表面呈碎裂状,延伸大于2m,密度15~20条/m;②产状:32°∠88°,表面呈碎裂状,延伸大于2m,密度15条/m;③产状:66°∠84°,面平直粗糙,延伸大于3m,密度10条/m。④产状:220°~225°∠44~70°,面平直粗糙,延伸大于3m,密度6~8条/m。⑤产状:236°∠85°,面平直粗糙,延伸大于2m,密度20~25条/m。⑥产状:335°∠70°,面平直粗糙,延伸大于2m,密度25条/m。根据节理裂隙统计结果,绘制走向玫瑰花状图如下(图2),显示本地区节理非常发育,走向以北东东向、北西向为主,此外还大量发育北北东向及北西西向节理。结合该地区密集发育的北西向Fbls4、Fbls5、Fbls6、Fbls7断裂以及其他方向密集发育的小断裂来判断,该地区为构造应力集中的地方,早期形成北东向及北北东向断裂,后期遭受右旋压扭或张扭应力,形成北西向扭断层,并伴生其他方向的调节断层。总体而言,该区域断裂构造及节理密集发育,裂隙发育,岩石完整性较差,在隧道掘进过程中易出现岩质崩塌,应加强防范。
(3)高塘—善家洋—仙人桥一带节理裂隙
节理统计区块位于高塘—善家洋—仙人桥附近,地质上受到通过该区域规模较大的北北东向断裂Fbls10、南北向断裂Fbls11及北东向断裂Fbls12控制。统计结果显示,该地区节理裂隙发育,主要为硬质结构面,地面调查揭示主要节理裂隙大致有5组:①产状:20°∠85°,表面平直,延伸大于3m,密度20条/m;②产状:130°∠85°,表面平直,延伸2~3m,密度30条/m;③产状:178°∠80°,面平直,延伸大于3m,密度15~17条/m;④产状:195°∠55°,面平直,延伸大于3m,密度15条/m;⑤产状:260°∠74°,面平直,延伸大于5m,密度10~12条/m。根据节理裂隙统计结果,绘制走向玫瑰花状图如下(图4),显示本地区节理密集发育,东西、北东、北北西、北西西向皆有发育,无明显优势方向。结合该地区发育的断裂Fbls10、Fbls11及Fbls12等来判断,该地区为构造应力集中的地方,岩石遭受多期次构造破坏,完整性较差,加之该地区顺Fbls12发育一条常年流河谷,水资源较丰富,可能造成地表水沿断裂及节理裂隙下渗,进入开挖隧道中,造成岩质崩塌、突水等意外灾害,应做好防范工作。
图4 高塘—善家洋—仙人桥一带岩石节理裂隙走向玫瑰花图
2.4隧道主要工程地质问题
2.4.1围岩失稳
围岩的稳定性主要受岩性、岩体结构、地下水特征以及初始应力的影响。破碎松散岩体的坍塌,主要发生在密集结构面切割形成的破碎岩体或松散堆积层段落。主要段落有DK160+184~DK160+419、DK162+069~DK162+119、DK163+339~DK164+409、DK164+134~DK164+509、DK164+859~DK165+264、DK166+599~DK167+184、DK167+454~DK167+574、DK168+189~DK168+309、DK168+754~DK168+874、DK170+104~DK170+152里程段。
2.4.2突泥、涌水
隧道区构造活动强烈,断层节理等构造裂隙发育,在断层破碎带、侵入岩接触带、裂隙密集带等储水构造中,构造裂隙水发育。水质大多较优良,一般具备承压性。特别是线路穿越的长大断裂带及伴生的众多次级断层,且地表溪流发育,使得铁路沿线具有众多的储水构造,其裂隙水水量丰富,隧道工程穿越构造带时易产生突泥、涌水。主要段落有DK164+134~DK164+509、DK166+649~DK167+184、DK168+169~DK168+329、DK170+124~DK170+152里程段。
2.4.3岩爆
隧址区出露的主要基岩为凝灰岩、凝灰质砂岩、闪长岩、花岗岩等,断层发育,构造复杂,最大埋深408m,不利于围岩应力的释放。按《工程岩体分级标准》(GB50218-94),对隧址区的岩爆强度进行预测:
经验公式:竖直向应力:σv=γ·H;最大水平向主应力:σh=γ·H·ν/(1-ν)
σmax取σv、σh两者较大者,根据Rc/σmax判断隧道围岩的初始应力情况。注:H为隧道最大埋深,γ为岩体的容重,ν为泊松比(《铁路工程地质手册》表3-2-25经验值),Rc为饱和单轴抗压强度。
隧身岩石物理力学参数见表1,岩爆预测计算见表2。
表1 隧道主要岩石物理力学性质一览表
极高应力硬质岩:开挖过程中时有岩爆发生,有岩块弹出,洞壁岩体发生剥离,新生裂缝多,成洞性差;基坑有剥离现象,成形性差。
软质岩:岩芯常有饼化现象,开挖过程中洞壁岩体有剥离,位移极为显著,甚至发生大位移,持续时间长,不易成洞;基坑发生显著隆起或剥离,不易成形。<4
高应力硬质岩:开挖过程中可能发生岩爆洞壁岩体有剥离和掉块现象,新生裂缝较多,成洞性差;基坑时有剥离现象,成形性一般尚好。
软质岩:岩芯时有饼化现象,开挖过程中洞壁岩体位移显著,持续时间长,成洞性差;基坑有隆起现象,成形性较差。4~7
计算结果结合表1,隧道埋深280m~408m段,里程段落DK161+665~DK163+485、DK166+225~DK166+295段,Rc/σmax在4~7之间,为高应力区,结合隧道地应力测试中间成果报告:当隧道埋深小于185m时,施工期不会发生岩爆;埋深在185~280m范围,有可能发生轻微岩爆;埋深大于280m时,有可能发生中等岩爆。因此,必须选择合理的开挖方式,并在施工过程中采取必要的安全防护措施。隧身地层岩性主要为凝灰岩(属硬质岩),开挖过程中可能出现岩爆,洞壁岩体有剥离和掉块等现象。综合分析区域地质资料,隧道区最大主应力方向大致为N41°E,隧道轴线方向为N58°W,主应力方向与隧道洞身呈大角度相交,对隧道成洞较为不利。建议在施工时期应加强超前地质预报及支护。
3水文地质条件
3.1水文地质特征
隧道区穿越沟谷及山麓堆积斜地组成的第四纪松散堆积层分布区和由侏罗系火山岩断块中低山、丘陵组成的基岩山区,地下水蕴含能力较强,地下水的形成受地形地貌、地层岩性、地质构造、降水等多种因素的影响,区内地下水主要为第四系孔隙潜水、基岩裂隙水、构造裂隙水,通过孔隙、节理裂隙及构造带由上向下联通,形成补给和排泄关系。
3.2环境水对混凝土等建筑材料的侵蚀性
通过采取隧道区钻孔地下水水样进行分析,根据《铁路混凝土结构耐久性设计规范》TB10005-2010环境水、土对混凝土的侵蚀性判定标准,判定工点内DK160+164~DK161+825、DK162+760~DK167+300、DK168+200~DK168+400段地下水对混凝土结构无侵蚀性。DK161+825~DK162+760、DK167+300~DK168+200、DK168+400~DK170+167段地下水氯盐侵蚀作用等级为L1。
3.3预测隧道涌水量的计算方法、公式和成果
预测隧道涌水量的计算方法采用降水入渗法、地下水径流模数法。
(1)降水入渗法
式中:Q—隧道通过含水体地段的正常涌水量(m3/d);a—降水入渗系数;W—年降水量(mm);A—隧道通过含水体地段的地下集水面积(km2),采用规范经验值A=l*B,B=2R,R=(215.5+510.5*K)/1000。
计算正常涌水量时,采用临海市气象站资料,年均降水量1804.1mm,年最大降雨量为2437.5mm;降水入渗系数α根据隧道沿线的地层岩性、地质构造发育特征,根据《铁路工程水文地质勘察规程》和《铁路工程地质手册》取值,分段按岩石完整程度分段选择降水入渗系数值。
(2)地下水径流模数法
≈2.70*M枯*A
式中:M—年平均地下水径流模数m3/d·km2;M枯—枯季地下水径流模数m3/d·km2,参考诸暨幅区域水文地质普查报告,采用2L/s·km2;A—隧道通过含水体地段的地下集水面积(km2),根据地貌在卫星平面图图上截取得:A=13.19km2。
计算结果如下:
QS=2.70×2×24×3600/1000×13.19=6153.9m3/d;
Qmax=λ*QS;λ=多年最大降雨量/多年平均降雨量=1.35;
Qmax=1.35×6153.9=8307.8m3/d。
(3)推荐隧道涌水量
上述两种方法计算结果,地下水径流模数法较降水入渗法偏小,推荐使用降水入渗法。推荐隧道正常涌水量按Q正常=16448.99m3/d,雨季可能最大涌水量Q最大=43387.74m3/d。隧道涌水量的计算,只是针对岩层含水特征一般规律。由于岩体破碎程度不同,渗透系数亦有很大的变化,局部侵入接触带、断层挤压破碎带,岩体裂隙水较发育,可能会出现股状涌水现象,设计及施工中应采取相应预防和处理措施。
4物探成果
根据工程经验并结合现场地质、场地条件,决定采用综合物探方法,包括用高密度电法、EH4大地电磁法等方法对沿线各隧道进行综合探测,查明沿线隧道断层位置和倾向、覆盖层厚度、地层分界线、隧道洞身围岩完整程度、地下水富水情况等。
(1)高密度电法
白罗山隧道DK160+105~DK160+910里程段,采用高密度电法,极距10米,完成1个排列。物探成果分述如下:
①结果表明基岩电阻率在300~2000欧姆米之间,覆盖层电阻率在100~300欧姆米之间。
②推测洞身里程DK160+645~DK160+676段存在断层破碎带,倾向大里程,倾角约为52度。围岩等级应降低,施工时应注意预防塌方等地质灾害发生。
③推测存在2处岩体破碎区,分别位于地表里程DK160+303~DK160+364、DK160+717~DK160+777处,围岩等级应降低,施工时应注意预防塌方等地质灾害发生。
(2)大地电磁法(EH4)
白罗山隧道DK160+625~DK168+025里程段,采用大地电磁法(EH4),点距25米。物探成果分述如下:
①结果表明基岩电阻率在150~3000欧姆米之间,覆盖层电阻率在50~150欧姆米之间。
②推测存在6处岩体破碎区,分别位于地表里程DK160+799~DK160+909、DK161+450~DK161+514、DK164+921~DK164+994、DK165+707~DK165+769、DK166+407~DK166+470、DK166+964~DK167+026处,围岩等级应降低,施工时应注意预防塌方等地质灾害发生。
③推测地表里程DK161+700~DK161+735段存在断层破碎带,倾向大里程方向,倾角约为84度。推测地表里程DK162+160~DK162+200段存在断层破碎带,倾向小里程方向,倾角约为78度。推测地表里程DK163+322~DK163+372段存在断层破碎带,倾向大里程方向,倾角约为85度。推测地表里程DK164+390~DK164+420段存在断层破碎带,倾向小里程方向,倾角约为80度。推测地表里程DK166+140~DK166+200段存在断层破碎带,倾向小里程方向,倾角约为77度。推测地表里程DK166+680~DK166+720段存在断层破碎带,倾向大里程方向,倾角约为84度。围岩等级应降低,施工时应注意预防塌方等地质灾害发生。
白罗山隧道DK168+000~DK170+600里程段,采用大地电磁法(EH4),点距25米。物探成果分述如下:
①结果表明基岩电阻率在200~2600欧姆米之间,覆盖层电阻率在50~200欧姆米之间。
②推测地表里程DK168+940附近存在不同岩性的分界线,倾向小里程方向,由于DK168+000~DK168+900段数据均不同程度受电力线干扰影响,因此该岩性分界请结合地质调查资料进行分析。岩性分界附近岩体破碎,应降低围岩等级。
③推测地表里程DK169+800~DK169+820段存在断层破碎带,倾向大里程方向,倾角约为84度。推测地表里程DK170+186~DK170+200段存在断层破碎带,倾向小里程方向,倾角约为89度。围岩等级应降低,施工时应注意预防塌方等地质灾害发生。
④推测存在2处岩体破碎区,分别位于DK168+117~DK168+256、DK168+386~DK168+500处,围岩等级应降低,施工时应注意预防塌方等地质灾害发生。
5隧道围岩分级及进出口工程地质条件评价
5.1隧道围岩分级
本次勘察隧道围岩分级按照《铁路隧道设计规范》(TB 10003-2016)中第4章第3节第1条(围岩分级)及附录B(铁路隧道围岩分级)和《铁路工程地质勘察规范》(TB 10012-2007)附录执行。隧道围岩分级按岩石坚硬程度和岩体完整程度两个影响因素确定,这两个因素应采用定性和定量两种方法综合确定。
定性划分:依据隧道区围岩主要定性特征划分,主要定性特征为岩石坚硬程度、岩体完整性、岩体结构类型等。
定量划分:依据隧道区不同岩石的力学性质,首先进行岩石坚硬程度的划分,并依据钻孔声波测井及岩体裂隙发育程度所确定岩体完整性系数Kv计算BQ值,对围岩进行初步分级。而后考虑到围岩地质构造的影响和围岩节理的发育程度,同时考虑到各种围岩的风化特征对围岩强度的影响,围岩的初始应力影响以及地下水对围岩的危害性作围岩修正分级。
本次勘察在围岩分级评价中主要按《铁路隧道设计规范》(TB 10003-2016)的有关规程执行。
表4 围岩级别与围岩类别的关系表
5.1.1定性划分
(1)岩石坚硬程度的划分
依据隧道区岩石力学性质试验资料,按岩石单轴饱和抗压强度按《铁路隧道设计规范》(TB 10003-2016),表B.1.2-1分级。
(2)隧道围岩岩体完整性系数Kv的确定
本次勘察主要依据钻孔弹性波速测试成果,结合地面调查及钻孔钻探情况,确定岩体的完整性系数。
5.1.2定量划分:
岩体基本质量指标BQ值的计算,据《铁路隧道设计规范》(TB 10003-2016),B.1.4条:计算公式为:BQ=100+3Rc+250Kv;
当Rc>90Kv+30时,取Rc=90Kv+30;
当Kv>0.04Rc+0.4时,取Kv=0.04Rc+0.4。
围岩级别划分详见工程地质纵断面图。Ⅴ级围岩长度283m,约占2.84%,Ⅳ级围岩长度1190m,约占11.94%,Ⅲ级围岩长度2375m,约占23.83%,Ⅱ级围岩长度6120m,约占61.40%。
5.2隧道进出口工程地质条件评价
隧道进、出口:进、出口地形较陡,进口为全、强、弱风化闪长岩,出口为强、弱风化花岗岩,岩体较破碎,工程地质条件较差,易坍塌、掉块,应加强超前支护,衬砌紧跟,做好防止地表水下渗等措施。建议边、仰坡开挖坡率为:全、强风化闪长岩:1:1~1:1.5;弱风化闪长岩:1:0.35~1:0.75,强风化花岗岩:1:1~1:1.5;弱风化花岗岩:1:0.35~1:0.75,边坡坡面需防护。由于强风化闪长岩节理裂隙发育,施工过程中应注意加强防护,避免因施工爆破震动等原因引起陡坎岩体脱落而导致安全事故。
6环境地质评价
6.1隧道弃渣对环境的影响
由于隧道长,施工时将产生大量弃渣,一般可用作路基填料,也可生产A、B组填料,尽可能利用,不能完全利用时,弃渣应设集中弃渣场,并做好挡石坝,防治雨季形成泥石流等次生地质灾害。
6.2隧道施工对水库、溪流及居民用水的影响
隧址区地表水主要有水沟水,沟谷水,地表水较发育。地下水主要为构造裂隙水、基岩裂隙水,隧道区断裂构造发育,断层密集出现,岩体节理裂隙发育,地表水易沿断裂破碎带及节理密集带下渗。
综合分析,隧道施工过程中易发生突泥、涌水问题,地表水下渗,另外可能引发地表水水位下降、水资源漏失等问题,建议设计时设置明渠加强地表排水、洞内防渗及堵漏处理,同时采取帷幕灌浆、加固水库基底等措施等防护;隧道施工时应配备必要的强排水设备,隧道设计时应根据预测的涌水量及环境问题确定处理方案。
7工程措施建议
(1)隧道设计施工时应做好施工超前地质预报工作,并纳入工作计划安排。可采取地质调绘法、掌子面地质素描法、超前炮眼、地球物理探测法。对于地层变化处、破碎带、浅埋段落、物探异常带等应作为重点地段,做好地质超前预报,以指导施工,确保施工质量、安全和进度。
(2)隧道进出口设计时,建议尽量放缓边坡坡度,降低边坡高度,加强进、出口仰坡面的支护,做好坡面排水措施。
(3)隧道设计时应考虑到在施工至断层破碎带及影响带、节理密集带、隧道浅埋段、地表溪流及水库地段时,需加强超前支护、加强防排水措施,尤其要加强超前地质预报,预防突水、坍塌事故发生。
(4)隧道设计时应考虑加强防排水,隧道防排水设计应采取“防、堵、截、排,因地制宜,综合治理”的原则,重视环境保护。
(5)做好弃渣利用,侏罗系上统凝灰质砂岩、凝灰岩、以及燕山期花岗岩、闪长岩等,可生产A、B组填料;凝灰岩、闪长岩、花岗岩可以作为混凝土骨料、块石料。如不能完全利用,需做好弃渣场统一规划设计。隧道施工过程中应注意保护好植被,做好环境保护。隧道弃渣禁止乱堆乱弃,且弃渣应按设计作好边坡防护工程,避免造成泥石流等次生地质灾害。
(6)该隧道主要风险事件有围岩失稳,突泥、涌水,岩爆,设计施工时必须提高安全生产认识,严格遵守有关安全生产的法律法规和规章制度,建立安全生产保障体系,落实各项安全生产措施,加强和改进安全生产管理,做好安全应急救援预案,配备应急救援人员、器材、设备。
(7)Fbls6断层与设计铁路线呈小角度相交,对拟建隧道影响较大,设计时应注意加强防护措施。
(8)隧道进、出口段附近地面有民房,设计采用控制或弱爆破开挖时应注意施工方法及影响,以免破坏地表建筑,并加强监测。
(9)做好隧道变形监控测量,并及时反馈结果,指导设计与施工。
(10)施工期间加强对地下水侵蚀性复核工作,若地下水侵蚀性发生变化,及时联系设计专业,调整相应措施。
(11)施工期间若围岩级别与勘察成果不符的情况下,应与勘察设计单位及时联系,查明地质情况,确保按实际围岩情况施工。
参考文献:
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[6] 姚宝魁,张承娟.高地应力地区洞室围岩岩爆及其断裂破坏机制[J].水文地质工程地质,1985(6).
论文作者:王凯杰
论文发表刊物:《防护工程》2018年第12期
论文发表时间:2018/10/19
标签:节理论文; 隧道论文; 围岩论文; 裂隙论文; 里程论文; 断层论文; 产状论文; 《防护工程》2018年第12期论文;