坛厂隧道工程地质特征及工程措施.pdf

第36卷第1期四川建筑科学研究2010年2月SichuanBuildingSciencel21坛厂隧道工程地质特征及工程措施廖祥元，肖启航(1．贵州省交通建设工程质量监督站，贵州贵阳550004；2．西南交通大学土木工程学院，四川成都610031)摘要：坛厂隧道位于贵州北部山区，在隧道区有断层通过，有岩堆、软岩、危岩带、瓦斯、岩溶、软弱岩带、破碎带、含水地层、煤层等存在，该隧道区集中体现了贵州地质条件和水文条件的典型性、复杂性和隐蔽性。以坛厂隧道为实例，运用实地考察、调查、钻探、室内土工试验、现场试验等方法，对坛厂隧道区内的自然地理环境、工程地质条件、水文地质条件等资料进行了详细的收集和整理，总结了贵州典型的工程地质、水文地质特征，并在此基础上进行了分析和研究。关键词：隧道；地质特征；岩溶；措施中图分类号：U452．11文献标识码：B文章编号：1008—1933(2010)01—121—03位于距坛厂镇约2km的樟柏村附近。茅台公路等1概述级为高速公路(山岭)，设计为双向四车道，设计行遵赤公路白腊坎至茅台段(简称茅台高速公车速度为80km／h。坛厂隧道分为左、右双幅，设计路)将在白腊坎与经过此地的杭瑞(杭州至瑞丽)高荷载为公路I级。其中左幅隧道桩号ZK25+速公路相连(杭瑞经遵义境内)，从而使贵州北部重819．84～ZK27+905，长2085．16m；右幅隧道桩号镇遵义市中心城区与仁怀市实现全程高速公路相YK25+815～YK27+905，长2090in，女Ⅱ图1所示。通。坛厂隧道是茅台高速公路的控制性工程之一，0口⋯口∞⋯日～自I==j——，[ZI～一[==】⋯_⋯一一{日一-口·⋯tr~_-1⋯l450挺1150图1隧道地质纵断面隧道左右幅隧道线间距洞口段约42m左右，中+000～ZK26+143和右幅YK26+000一YK26+间最大间距达81m，左右幅隧道洞口均位于直线155段有一走向逆断层(F1)通过，断层倾向南东，倾上，右幅隧道位于半径为2550m的圆曲线上。隧道角45。～60。，宽约150m。断层带见挤压破碎研磨均为下坡，左幅隧道纵坡为一2．45％、右幅隧道纵坡形成的角砾和岩屑，角砾直径5—20cm，次凌角状；为一2．389％。隧道建筑限界为限界净宽10．25133．，岩屑细小，粉状，成份均匀微晶石英以及少量的碳净高5m。隧道路面横坡为2％的单面坡，整个隧道质、泥质、胶结较紧密。断层两侧分别与灰岩与煤系内没有超高段。地层接触，其中煤系地层受绕动破坏较大。受褐皱和断层的影响区内节理裂隙发育，主要以30—35<2典型复杂地质特征44。一88。，210—215<70。一74。，330—337<57。一2．1地质构造80。三组为主，裂隙长1～4m，宽0．01—0．3m，可见隧道区位于坛厂背斜南东翼，与坛厂背斜走向深0．1～0．4m，密度1—7条／m，岩体完整性较差，北东，长约40km，宽约7km。隧道进口侧左幅ZK26岩层倾向160。～175。，倾角45。一52。。2．2岩土构成收稿日期：2008-08-27据地调成果及钻探资料，隧道区出露地层分布作者简介：廖祥元(1964一)，女，贵州毕节人，工程师，主要从事隧道为：耕植土(Qpd)：黄褐色，褐色，松散，湿，厚约0．3施工监控技术和工程地质方面的研究。E—mail：qihangeagle@126．corn—1．0m。淤泥(Qh)：灰褐色，含水量高，质软，呈 122四川建筑科学研究第36卷软塑状态，厚0．5～1。5m，分布于ZK25+838—25+隧道施工中可能产生围岩顶板坍塌、掉块和滑塌。962段，为地下水长期浸泡形成。第四系残坡积层3．3地下水(Qel+d1)：为黄褐色、灰褐色粉质粘土夹碎石，碎区内地下水主要赋存于二叠系下统茅口组石含量5％～10％，粒径3—6cm，一般厚0～2m，地(P1q)、奥陶系中统龙宝塔组(02b)、奥陶系下统红势低洼处厚5～10m。花园组(01h)、桐梓组(O1t)灰岩白云岩中，拟建隧2．3水文地质条件道皆位于地下水位之下，地下水对其施工与使用有根据隧道区内出露的地层岩性、含水介质特征影响。ZK26+214～ZK25+574和YK26+216～及地下水动力条件，区内地下水类型为碳酸盐岩溶YK26+577岩溶管道发育地段，调查分析可能有两人、基岩裂隙水和第四系松散层孔隙水三种，地下水条分枝管道超越隧道区，其中一条大体沿P1q地层于山岭两侧分别排往午马河和盐津河。由此可见，底部发育，而另一条则发育于上部P1m地层中，拟隧道区地下水主要集中于灰岩、白云岩、泥灰岩和粉建隧道开挖产生突水外，还有可能使岩溶裂隙和管砂岩段，表现为管流、线流及滴水，估算灰岩、白云岩道水迳流方向发生改变，从而导致下面桑树湾岩溶渗透系数为4～6m／d，综合考虑各种因素，隧道总大泉水量减小，甚至枯竭。涌水量约800m／d。3．4瓦斯隧道进口龙潭组(P21)地层含有2层煤，每层3复杂地质典型特征厚2～3m。据取样分析，其瓦斯含量为1．20m。／t，3．1岩溶初步判断属低瓦斯煤层，施工时，应该根据现场监测隧道区泥岩、粉砂岩、砂岩，不具备岩溶发育条结果采取预防及处理措施。件，灰岩、白云岩分布地带岩溶比较发育，地表明显4工程措施可见溶沟、溶槽、洼地、落水洞等分布。坛厂隧道ZK26+300～ZK26+500，YK26+290～YK26+510，通过以上对工程地质特征的分析，隧道区有断ZK26+804～ZK26+838．ZK27+253一ZK26+288层通过，局部地带还有岩堆、软土和危岩带存在，同和YK27+260一YK27+290段地表溶沟、溶槽宽时，还具有潜在的地质隐患如瓦斯、岩溶、软弱岩带、0．6～2m，线密度0．7～1条／m；ZK26+220～ZK破碎带、含水地层等存在，需采取切实、有效的工程26+570和YK26+225一YK26+577两侧发育串珠措施进行处理，特别对于断层地段、破碎带、岩溶空状洼地，洼地内均发育落水洞，落水洞直径1～1．50洞段、富含水层段，必须采取特殊的处理措施进行处m，分析地下岩溶裂隙和岩溶管道都存在，二者以网理，避免地质灾害的发生，以保证隧道施工顺利进状和树枝状形式出现。洼地和落水洞大多沿P11边行，确保人员安全。界分布，表明岩溶管道主要集中于灰岩地层的底部。4．1洞身结构工程岩溶管道具延展性，顺层发育，途径隧道区并与下面隧道按新奥法的原则进行设计，采用复合式衬3．50km处的桑树湾岩溶大泉相连。砌，初期支护以喷射混凝土、锚杆、钢筋网为主要手3．2断层(F1)段。在Ⅳ级及以上的较差围岩地段、洞口加强段、浅断层(F1)位于隧道ZK26+000～ZK26+143埋加强段、断层破碎带中铺以不同型式的超前小道和YK26+000～YK26+155，宽约150m，延伸方向管进行超前支护；二次衬砌采用混凝土或钢筋混凝与隧道正交。断层带岩体由压碎研磨的角砾和岩屑土。洞身结构主要支护参数，见表1。组成，呈胶结和半胶结状，极易破碎，稳定性较差。表1洞身结构主要支护参数4．2隧道防排水工程保证隧道结构物和营运设备的正常使用和行车安隧道防排水遵循“防、排、截、堵结合，因地制全。宜，综合治理”的原则，以达到防水可靠、排水畅通，(1)在隧道初期支护与二次衬砌之间设置环向 廖祥元，等：坛厂隧道工程地质特征及工程措施l23排水盲沟。帷幕注浆或及时通知相关单位研究措施处理。(2)隧道底中部设置00mmU．PVC缠绕管4．5洞口软弱浅埋段作为中央排水管(外裹300g／m无纺布)，并在纵向洞口软弱浅埋段建议采用短台阶法开挖施工，排水管与中央排水管之间每隔10l"fl设置一道横向初期支护采用喷射混凝土、钢筋网、锚杆和刚拱架联排水管，将纵向排水管中的水排人中央排水管引出合支护，视情况可采用超前支护，该段模筑混凝土及洞外；中央排水管每隔50m设置检查暗井一道。仰拱要求及早封闭，施工过程中若发现底部至开挖(3)全隧道满铺PVC防水板及无纺布，施工应标高，地基承载力不足，应联系相关单位，制定相应采用热风双焊缝无钉铺挂工艺，且应保证搭接长度措施。不小于10em及接缝质量。洞身段建议段V，Ⅵ级围岩采用台阶法开挖施(4)隧道采用背贴式止水带实现分区防水；隧工，Ⅲ级围岩地段采用全断面开挖，Ⅳ级别围岩地道洞身变形缝设置橡胶止水带，施工缝设置BW型段是围岩完整性地段，可采用台阶法或全断面开挖。膨胀橡胶止水条。4．6煤层瓦斯段4．3岩溶地段处理全程对瓦斯进行监测，杜绝事故隐患。制定稀本隧道穿越灰岩、白云岩分布地带，岩溶比较发释、防爆措施。开挖前做进一步的超前地质预报。育，施工中对于隧道开挖揭露的溶洞应作相应处理。加强机械通风，瓦斯浓度降到安全范围，确保人员安对于超出开挖轮廓线以外深度小于2m左右的溶全。采用超前小导坑施工，超前钻孔探明地质情况洞，应将充填物清理后用C10混凝土回填处理。对和释放瓦斯。于超出开挖轮廓线以外深度大于2m左右的溶洞，5结语应绘制与隧道的关系并通知设计及其他有关单位商总之，不良地质条件极容易引起隧道坍塌、突定处理措施。开挖过程中，应用地质雷达等探测手泥、涌水，不仅在技术上给隧道施工带来极大的困段查明隧道底板以下有无危及结构安全的岩溶洞难，也常常因突发事故导致人员伤亡、设备损坏、工穴，若有，应作处理。期延误，造成巨大的经济损失。隧道区如果有地质4．4涌水地段处理隐患如断层、瓦斯、岩溶、软弱岩带、破碎带、煤层、含ZK26+214一ZK26+574和YK26+216～YK26水地层等存在，必须采取特殊的处理措施进行处理，+577，隧道开挖后，除可能产生突水外，还有可能使避免地质灾害的发生，以保证隧道施工顺利进行，确岩溶裂隙和管道水径流方向发生改变，从而导致下保人员安全。面桑树湾岩溶大泉水量减少，甚至枯竭；ZK26+216，K27+765附近区域分布有泉水，其补给区均位参考文献：于隧道地带，施工影响大，这些泉是附近村民的饮用[1]肖启航．茅台高速公路坛厂隧道工程质量检测报告[R]．水和灌溉水，应分别采取措施保护其不出现断流。2O07．在全隧道特别是以上地段施工时，应在开挖掌子面[2]关宝树．隧道工程施工要点集[M]．北京：人民交通出版社，2003．布设超前钻孔探测前方地质及地下水情况，可采取