石桥头隧道工程地质勘察报告07-12-28

石桥头隧道工程地质勘察报告一、工程概况隧道区起于裕锦园，线路穿越解放路、林业局、法院，起讫里程DK2+450~DK4+026，全长1576m，最大埋深60m。二、勘察概况及工作方法（一）勘察的目的和任务在定测勘察的基础上，为编制初步设计提供准确的、定量的岩土工程地质勘察资料。1.计划勘探孔总数4孔（不包括初测勘探孔1个），主要包括隧道进出口及隧道洞身浅埋位置。2.查明隧道区段地层岩性、地质构造、不良地质作用的分布及工程地质特性。3.探明隧道的覆盖层及基岩风化层的埋深、厚度,隧道围岩的风化程度、岩体的完整程度、构造破碎程度与软弱夹层以及隧道围岩分级，了解地下水类型、初见水位，稳定水位埋深、地下水化学成份及其对基础砼的腐蚀性。4.测试岩土的物理力学特性,提供隧道围岩分级。5.查明地基的稳定性、不良地质作用、特殊岩土类别、范围、性质及地下水对地基的影响程度并进行评价，为岩土工程设计提供治理的依据。6.查明隧道区不良地质作用和特殊岩土的分布特性，可能对施工期间的影响提出工程建设的防治措施。（二）勘察的工作方法1.工程地质调绘工程地质调绘紧密结合工程设置，采用远观近察、由面到点、点面结合得工作方法，在地质调绘得基础上，合理、有效的布置工程勘探、地质测试工作，为线路方案比选和工程设计提供准确、可靠的地质资料。2.钻孔定位测量钻孔的定位及孔口高程的测量均由仪器测量,精度符合要求。3.钻探工作钻探使用XY-1型液压工程钻机。采用冲击钻进、回转钻进、压进等孔底钻头环状切割全取芯法的钻探技术和套管或泥浆护壁等施工工艺。基岩的钻探使用硬质合金钻头或金刚石钻头。原状土样的采取：硬土使用国产标准厚壁活阀式取土器，采用液压或重锤少击法；砂类土取扰动样。钻孔岩芯经装箱后使用数码相机拍摄相片保存。4.原位测试现场标准贯入试验，使用国产标准贯入器，采用63.5kg标贯锤自动脱钩的自由落 锤法，落距为76cm，锤击速率小于30击/min。N63.5圆锥重型动力触探采用国产圆锥头，使用63.5Kg锤与自动落锤装置进行。5.样品测试岩、土、水试样均按设计要求完成了有关指标的取样与试验分析。样品的室内测试由核工业华南工程勘察院工程测试中心完成。6.资料整理以钻探和现场原位测试及室内样品测试的成果为依据，进行工程地质分层，结合地区经验提供各土层的物理力学参数。由于岩土层力学性质不均性，所给出隧道围岩分级是综合推荐值。岩土层层次编号按岩土层时代（成因）、岩土性质自上而下（由新至老）统一编序。7．依据的技术标准本次勘察内外业依据的技术标准是中国铁路系列的标准、规范、规程及相关的岩土工程勘察的标准、规范、规程。主要参照技术标准有：⑴《铁路工程地质勘察规范》TB10012-2001J124-2001⑵《铁路不良地质勘察规程》TB10027-2001J125-2001⑶《铁路工程特殊岩土勘察规程》TB10038-2001J126-2001⑷《铁路工程地质原位测试规程》TB10018-2003J261-2003⑸《铁路工程岩土分类标准》TB10077-2001J123-2001⑹《铁路工程地质钻探规程》TB10014-98⑺《京沪高速铁路工程地质勘察暂行规定》铁建设〔2003〕13号⑻《铁路工程抗震设计规范》GBJ111-87⑼《铁路混凝土与砌体工程施工规范》TB10210-2001⑽《铁路工程水文地质勘察规程》TB10049-2004⑾《岩土工程勘察规范》GB50021-2001三、完成的勘探工作量根据任务要求，于2006年6月21日组织工程技术人员和XY-1工程钻机1台及其它勘察设备进入施工现场。于2006年7月26日完成外业勘察工作。2007年十一月完成补勘工作。完成实物工作量见下表：（各钻孔主要参数详见附表一。）勘探工作量统计表Ⅲ测段和Ⅳ阶段勘察工作量统计：序号工作内容单位工作量备注1机动钻孔m/孔279.1/61标准贯入组422动力触探组33取原状样组154取扰动样组05取岩样组0 6取水样组0四、工程地质概况（一）地形地貌拟建的石桥头隧道位于龙岩市区内，地表民房较集中，低山区，丘坡植被不发育，自然坡度10°～25°。工地交通条件较好。（二）地层岩性及物理力学特征根据勘察揭示，场区的岩土层按其成因分类主要有：第四系人工填土层（Q4ml）、第四系坡残积层粉质粘土（Q4el+dl）、二迭系下统文笔山组（P1w）粉砂岩、二迭系下统栖霞组（P1q）粉砂岩、灰岩、石炭系下统林地组（C1l）粉砂岩与石英砂岩互层。自上而下叙述之：1.第四系人土填土层（Q4ml）（1）素(杂)填土：灰黄色，灰褐色,稍密,稍湿,成份以碎石,砼及黏土,碎石成份为粉砂岩,石英砂岩,粒径[[1～5]]cm,棱角状,岩土工程施工分级为Ⅱ级。层厚约2m。2.第四系坡残积层（Q4el+dl）(2)粉质黏土(黏土)夹碎石：灰黄色,褐黄色,硬塑,以黏粒为主,粉粒为次,局部含少量碎石,其特性为高含水量，大空隙比，低液性指数。岩土工程施工分级为Ⅲ级。本层在每一钻孔均有出现，共6孔。层厚5～23m。标准贯入试验18次，实测N=13～41击。本层取原状土样8件。建议隧道围岩分级取Ⅴ级。3.二迭系下统文笔山组（P1w）（3）粉砂岩：褐黄色，全风化，呈砂土状，局部泥质含量较高。岩土工程施工分级为Ⅲ。本层在钻孔Jz－Ⅱ06－4有出现，厚度大于10m，与下伏地层P1q为不整合接触关系，与C1l地层断层接触。标准贯入10次，实测13～41击。建议隧道围岩分级取Ⅴ级。4.二迭系下统栖霞组（P1q）粉砂岩（4）粉砂岩：褐黄色，全风化，呈砂土状，局部泥质含量较高。岩土工程施工分级为Ⅲ。5.石炭系下统林地组（C1l）粉砂岩与石英砂岩互层（5）-1粉砂岩与石英砂岩互层：紫红色，灰白色，全风化，呈砂土状。岩土施工分级为Ⅲ级。（5）-2粉砂岩与石英砂岩互层：紫红色，灰白色，强风化，呈碎块状。岩土施工分级为Ⅳ级。（5）-3粉砂岩与石英砂岩互层：紫红色，灰白色，弱风化，呈短柱状或柱状。岩土施工分级为Ⅴ级。6.二迭系下统栖霞组（P1q灰岩（6）-2灰岩：青灰色，强风化，钙质胶结。岩土工程施工分级为Ⅳ。 （6）-3灰岩：青灰色，强风化，钙质胶结。岩土工程施工分级为Ⅴ。（6）-0溶洞；内有冲填物，为粉质粘土夹碎石。本层在在钻孔Jz－Ⅳ07－石隧补1和补2及Jz－Ⅲ06－D002002有出现。灰岩下覆于粉砂岩之下，两者呈不整合接触关系。灰岩地区溶蚀比较发育，溶洞教多。隧道围岩分级建议取Ⅴ。本层在隧道的出口位置有出现，节理较发育，局部岩石较破碎。隧道围岩分级建议取Ⅲ级。地层参数表地层编号岩土名称层面标高(m)层面埋深(m)厚度(m)产出孔数(个)最小值最大值平均值最小值最大值平均值最小值最大值平均值(1)素填土,稍湿349.05368.26358.660.000.000.000.902.201.552(2)粉质黏土,硬塑348.15396.25370.150.002.201.037.8013.5010.203(6)-3灰岩,弱风化326.16323.7324.9350.157.353.75.213.59.352(6)-0溶洞,335.42345.75341.3950.5060.8354.862.5015.778.452(3)粉砂岩,全风化382.75382.75382.7513.5013.5013.5036.8036.8036.801(4)粉砂岩,全风化338.85354.56346.7110.2013.7011.951.1012.606.854（5）-1石英砂岩与粉砂岩互层,全风化353.46361.86357.661.58.53.51521(5)-2石英砂岩与粉砂岩互层,强风化348.56356.86352.9611.4019.7015.300.702.901.971(5)-3石英砂岩与粉砂岩互层,弱风化347.86350.56349.2117.7020.4019.052.009.996.001（三）地质构造隧道范围内岩层产状（龙岩方向）75°∠15°，（厦门方向）210°∠84°。隧道范围内DK3+130～+150段、DK3+340～+360段为推测断层，断层以破碎带形式产出，带内岩石破碎，呈角砾状，且挤压擦痕明显，岩石风化强烈，均呈碎屑状、碎块状，岩石质较软。（四）地震动参数根据《中国地震动参数区划图（2001）》（GB18306）。地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s。五、水文地质特征（一）地下水的类型、埋藏情况及其变化特征隧道处于龙岩市市内，属低山区地貌，地表水较发育；地表水丰富，为地下水渗入补给提供了充足水源。地下水为第四系孔隙水和基岩裂隙水，粉质黏土（黏土）地下水贫乏，里程在DK2+650～DK2+930之间下伏基岩为灰岩,溶洞发育， 溶洞充填物为软塑~硬塑的黏土。受地下水的影响,洞身上部土层和风化层具有高含水量、高孔隙比、低液性指数等特性。强风化裂隙较发育，裂隙面见有地下水活动痕迹，强富水，强透水。弱风化带裂隙较发育，一般地下水较贫乏，弱透水，局部岩体破碎段，地下水丰富，强透水。隧道进口及出口位置地下水埋藏较浅，在13m左右，洞身位置埋藏较深，约60m;地下水主要靠大气降雨补给，水位随季节影响而变化。（二）隧道涌水量预测地下水的补给来源为大气降水，其补给量受降水强度、降水持续时间、地形及地表节理、裂隙的发育程度控制。隧址区为崇山峻岭，山坡及冲沟坡度陡，地表岩石露头较差，不利于大气降水的渗入补给。现采用地下水动力学法古德曼经验式预测隧道涌水量大小。古德曼经验式：最大涌水量采用公式：Q0＝L(2∏·K·H)/㏑(4H/d)式中：Q0：隧道通过含水体地段的最大涌水量(m3/d)；K：含水体渗透系数（m/d）；H：静止水位至洞身横断面等价圆中心的距离（m）；d：洞身横断面等价圆直径（m）；L：隧道通过含水体的长度（m）。由于不同性质的土体和岩体的入渗系数不一样，所以在运用古德曼经验式计算最大涌水量时分为两段来计算，第一段长906m，主要以第四系坡残积粉质粘土及全风化层为主，入渗系数的经验值取0.02m/d；第二段长670m，以基岩为主，入渗系数的经验值取0.20m/d。根据公式，计算Q0=670×2×3.14×0.20×5/㏑（4×5/10）+906×2×3.14×0.02×5/㏑（4×5/10）＝6071.57+821.02＝6892.59(m3/d)；根据地下水动力学法古德曼经验式计算得出石桥头隧道通过含水体地段的最大涌水量为6892.59m3/d。六、隧道工程地质条件（一）岩土施工工程分级及物理力学参数建议值综合土工试验、孔内测试等多种成果综合确定岩土层力学参数。列表提供参数建议值如下表：时代成因地层编号岩土名称岩土状态岩土施工工程分级岩土力学参数的建议取值内摩擦角Ф(度)凝聚力C(kPa)压缩模量Es(MPa)饱和抗压强度(MPa)隧道围岩分级Q4ml(1)素填土稍湿Qel+dl（2）粉质粘土夹碎石硬塑ⅢⅤ P1q(4)-2灰岩强风化ⅣⅣ(4)-3溶洞p1w(3)粉砂岩全风化ⅢⅤP1q(4)-1粉砂岩全风化ⅢⅤC1L(5)-1石英砂岩与粉砂岩互层全风化ⅢⅤC1L(5)-2石英砂岩与粉砂岩互层强风化ⅣⅣC1L(5)-3石英砂岩与粉砂岩互层弱风化ⅤⅢ（二）不良地质、特殊地质评价1、岩溶（1）隧道区域岩溶形态及分布规律隧道区域DK2+633～+830段下伏基岩为二迭系下统栖霞山组(P1q)的灰岩，岩溶较为发育，据钻孔揭露，岩石常见溶隙、溶沟及溶洞。本区属隐伏岩溶区，地表被覆盖，仅靠钻探揭露，在已钻的4个钻孔中，见溶洞总数2个。溶洞内有冲填物，为粉质粘土夹碎石。（2）覆盖型岩溶区的主要工程地质问题据钻探资料显示，灰岩区溶蚀现象较发育，且隧道于DK2+650～+930处穿过溶洞，在施工过程中易形成坍塌、隧道涌水等工程地质问题。七、隧道工程地质评价低山区，表层系第四系坡残积粉质黏土夹碎石，褐黄色，硬塑，厚5～27m；其下为P1q粉砂岩和灰岩1、隧道进口段（DK2+450~DK3+650）为砂岩和灰岩不等厚的互层关系，表层为第四系粉质黏土夹碎石,厚5~27m。下为砂岩及灰岩的全风化层，厚度大于20m，地下水较发育,受地下水的影响,其上部土层和风化层具有高含水量，大孔隙比，低液性指数等特性,建议仰坡坡度35~40°。2、DK2+650~DK2+930段:表层为第四系粉质黏土夹碎石,厚5~27m。下为砂岩及灰岩的全风化层，厚度大于20m，洞身部分为溶洞充填物,为灰岩上部溶蚀后形成的土层，其具有高含水量，大孔隙比，低液性指数等特性。3、隧道浅埋口段（DK2+930~DK3+520）表层为第四系粉质黏土夹碎石,厚5~10m,下为全风化粉砂岩，厚度大于30m，岩石风化呈砂土状，隧道埋深较浅，为10～60m；地下水为基岩裂隙水，较发育。为Ⅴ级围岩，洞顶稳定性差，易坍塌，需设一定长度的明洞，。4、DK3+520~DK3+975段：炭系下统林地组（C1l）全－强～弱风化粉砂岩与石英砂岩互层，岩石较软；地下水为基岩裂隙水，不发育。为Ⅲ 级围岩，节理裂隙发育，易顺层理开裂，稳定性较差，应加强支护。5、DK3+975~DK4+026段：炭系下统林地组（C1l）弱风化石英砂岩与粉砂岩互层，岩石风化层较厚，裂隙较发育，较完整；地下水为基岩裂隙水，不发育。地表建筑物较多。为Ⅴ级围岩，节理裂隙较发育，应及时支护，防止掉块。6、隧道进出口开挖时应及时支护、衬砌，以避免隧道塌顶及破坏山体自然平衡。进出口边坡仰坡35°，边坡控制高度8～10m。八、隧道围岩分级里程围岩级别长度(m)DK2+450~DK3+530Ⅴ1070DK3+530~DK3+975Ⅲ455DK3+975~DK4+026Ⅴ51九、设计与施工注意事项1、由于岩溶在空间发育的复杂及不确定性，及上部土层具有高含水量，大孔隙比，低液性指数等特性，在隧道施工过程中充分考虑其上部建筑物的稳定性，并进行安全性评价。2、在施工过程应进行超前地质预报，必要时进行水平钻探，确定前方的准确地层和水量，为施工提供合理的参数。3、隧道位于城区，应做好弃渣的处理。4、根据《中国地震动参数区划图（2001）》（GB18306）隧道区地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s。隧道的抗震设防措施按有关规范执行。