黄飞 黎飞
（中铁四局集团有限公司，安徽，合肥，23010）
引言
目前，我国围岩分类标准很多，常见的有铁路隧道围岩分级：采用围岩由定性划分和定量指标两种方法综合确定的岩石坚硬程度和岩体完整程度两个因素进行基本分级；在围岩基本分级的基础上，结合隧道工程的特点，考虑地下水状态、初始地应力等必要的因素进行修正。水工隧洞围岩分级：根据围岩稳定性、围岩总评分（强度、完整程度、结构面状态、地下水状态）、围岩强度应力比S=Rb?Kv/σm进行确定。公路隧道围岩分级：采用坚硬程度和岩体完整程度两个基本因素的定性特征和定量的岩体基本质量指标（BQ），综合进行初步分级。在初步分级基础上，对地下水、软弱结构面、高初始应力等影响因素确定岩体基本质量指标修正值[BQ]和围岩定性特征对围岩进行详细定级。当前只有铁路隧道的《围岩分级表》中可单独参考弹性纵波速度vp进行基本分级，且不具备普遍性；国内外在隧道及地下工程施工中进行的围岩评价，主要是根据掌子面的观察来进行的，这是比较简便而现实的方法，利用掌子面观察的方法，就成了施工中进行围岩评价的主要方法，工程技术人员应该掌握这种方法的实质和内涵。
1．工程概况
京沪高速济南连接线为总价包干的设计施工总承包管理模式，承建的浆水泉隧道全长3101m,单洞四车道，开挖宽度最大20m，高度13.5m，开挖断面最大面积达219.78m2，隧道穿过岩层富水破碎带5处、有岩溶洞。浅埋段埋深2.7m；施工难度大，安全风险高, 地质复杂，地形条件差；隧道施工工法：Ⅴ级小净距及Ⅴ级加强为双侧壁导坑法；Ⅴ级一般为CRD法；Ⅳ级为CD法；Ⅲ为上下台阶法。
2．围岩级别判定工作流程
浆水泉隧道是按照隧道工程信息化设计、动态施工的建设理念施工的一条公路隧道，对围岩级别判定，是以掌子面观察，地质超前预报资料、量测数据反馈等为依据，由项目办、总承包单位、监理单位到现场勘察，召开专题会，对围岩级别进行判定和验证。其工作流程如图5所示。
图1 围岩级别判定工作流程
2.1掌子面现场观察
根据地质知识及围岩判定经验，按岩石的坚硬程度和岩石完整程度两个基本因素的定性特征和定量的岩石基本质量指标BQ，综合进行围岩初步分级。在详细定级时，考虑修正因素的影响，进行修正后的指标，结合岩体的定性特征综合评判，确定围岩的详细分级。
2.1.1定性特征判定
根据地质知识和专业经验，结合岩性、产状、节理、结构面、风化程度等信息根据《公路隧道设计规范》（以下简称“规范”）（JTG D70--2004）查表，直接判定围岩级别。
2.1.2定量指标判定
“规范”采用多参数法，以两个分级因素的定量指标—岩石的单轴抗压强度RC和岩石的完整性指数KV为参数，计算求得岩石基本质量指数BQ值，按BQ值范围对现场围岩进行初步分级。
当按定性划分和定量指标BQ值确定的级别不一致时，重新审查定性特征和定量指标计算参数的可行性，并对它们重新观察、测试。
应该说，工程技术人员应通过掌子面地质观察技术的积累，会不断地丰富自身的地质知识和经验，从而提高自身的地质工作素质。
2.2地质超前预报TRT法判定围岩级别
地质超前预报的目的是通过科学手段确定隧道掌子面前方的工程地质条件，包括对围岩岩性及其强度、节理(裂隙）、断层破碎带、岩溶、瓦斯、水文地质条件等的判定和预报。并结合掌子面围岩进行取样实测得出的其单轴饱和强度和抗压强度、岩体声波平均波数、岩石声波平均波数，根据“规范”规定的岩石基本质量指数BQ值或岩石基本质量指标进行修正[BQ]；进行公路隧道围岩分级。
3．浆水泉隧道施工导洞现场围岩判定
浆水泉隧道施工导洞设计断面为6.6m×7.8m的圆形直墙净空，2016年3月，在施工过程中，发现K0+465处掌子面岩体节理裂隙较发育，岩体较破碎，结构面镶嵌破裂结合较差，洞体干燥，原设计为Ⅴ级围岩，台阶开挖法，支护类型为Ⅴ级加强。通过现场掌子面观察，根据岩石的坚硬程度和岩石完整程度两个基本因素的定性特征与设计对比，掌子面围岩定性指标明显好于设计；项目为费用包干且工期压力大，为加快施工进度及减少施工投入，决定对围岩级别进行重新判定。
3.1确定计算参数
采用回弹仪，在工作面现场回弹测试并计算确定，经现场测试，通过计算，围岩岩体Rc为43.6MPa。
岩体体积节理数Jv（条/m3）按“规范”附录A进行计算，现场取拱顶处2m×5m的范围进行统计，经统计各侧线上节理条数如表3.1，Jv=12.40条/m3。
3.2定性特征初步分级
围岩主要为中风化灰岩，围岩的岩体的Rc现场回弹计算值为：43.6MPa；根据“规范”表3.6.2-1，属于较坚硬岩。
围岩结构面达3组节理和不规则节理，主要结构面水平节理平均间距为0.171m，节理面粗糙；稍变质，无软质矿物覆盖，有些沙状物质，根据“规范”表3.6.2-3属于较破碎、中薄层状结构。
围岩主要定性特征分级：较坚硬岩，岩体较破碎，中薄层状结构、镶嵌碎裂结构可以根据“规范”中表3.6.5初步分级为Ⅳ级。
3.3定量指标判定
岩石完整性系数KV计算：根据“规范”中表3.6.2-4，Jv=14.4条/m3，则对应的KV=0.462(内插计算）；根据“规范”3.6.4公式基本质量指标BQ=90+3Rc+250Kv=336.3。
定量初步分级：围岩基本质量指标BQ=336.3；根据“规范”中表3.6.5，则可初步分级为Ⅳ级。
3.4地质超前预报进行地质定级
3.4.1超前预报单位对施工导洞K0+465处掌子面岩体进行取样实测，得出其单轴饱和抗压强度Rc=44.12Mpa、岩体声波平均波速Vpm=2827m/s，岩石声波平均波速Vpr=4110m/s。
则岩石完整性系数：Kv=（Vpm/Vpr）2=0.473
岩体基本质量指标BQ值：BQ=90+3Rc+ 250Kv=340.61
3.4.2岩石基本质量指标修正值
由结构面和地下水情况得出：
地下水影响修正系数：K1=0（洞内干燥）
主要结构面影响修正系数：K2=0.2（其他组合）
初应力状态影响修正系数K2=0（无初应力状态）
岩石基本质量指标修正值
[BQ]=BQ-100(K1+K2+K3)=320.61
3.4.3围岩等级判定
根据超前地质预报计算的岩石基本质量指标修正值[BQ]=320.61按“规范”中表3.6.5确定该处围岩等级为Ⅳ级。现场隧道围岩级别判定表见表3.2。
3.6结论分析
设计中按照地质钻孔资料显示，地质情况为：强~中风化灰岩，结构面发育，岩体破碎，洞体平时潮湿无水，雨季雨淋状出水等要素确定为Ⅴ级围岩。而施工后掌子面围岩结构面为3组节理和较少不规则节理，岩体节理裂隙较发育；节理面粗糙、稍变质，无软质矿物覆盖，结合一般；岩体较破碎，洞体干燥，掌子面地质定性特征明显好于设计；施工导洞开挖断面很小，按Ⅴ级围岩台阶式开挖，施工进度缓慢、施工成本较大，设计变更为Ⅳ级围岩，按全断面开挖，Ⅳ一般支护支护形式；在保证施工安全的条件下，既加快了施工进度，又提高了效益。
4．结语
隧道围岩分类涉及因素多，现场判定难度较大，以定性方法和定量方法相结合，并充分发挥监控量测和地质超前预报的作用，通过多次实践总结，才能准确地对围岩级别进行判定，以指导施工。
参考文献：
[1]重庆交通科研设计院.公路隧道设计规范JTG D70-2004北京.人民交通出版社，2004
[2]关宝树.隧道工程施工要点集.北京.人民交通出版社，2011
[3]李志斌.三车道隧道施工中围岩判定山西交通科技2012，6：61-63
论文作者:黄飞,黎飞
论文发表刊物:《工程建设标准化》2016年3月总第208期
论文发表时间:2016/6/13
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