闻喜县石门河隧洞引水工程地质评价及处理措施

王月爱

（平陆县部官扬水工程管理处，山西 平陆 044300）

1 工程概况

石门河隧洞位于闻喜县境东南部、中条山脉中部，隧洞长3.1 km，设计净断面尺寸1.6 m×2.0 m。工程主要任务是解决闻喜县城及周边地区工业生产与居民生活用水问题。该输水隧洞穿过中条山区，出露的地层有太古代涑水杂岩，元古代震旦系绛县群、中条群，所处大地构造单元位于秦岭东西向褶带、新华夏太行山隆起带及祁吕贺山字型构造东翼边缘胡弧的交接地带。

2 地质条件评价

本隧道工程地质条件可分两大类：第一类是输水涵洞，长164 m，涵基为河床；第二类是输水隧洞，长2936 m，隧洞穿过围岩。

2.1 涵基地质条件

桩号0+000—0+164段为输水涵洞，分为0+000—0+109段和0+109—0+164段，涵基地质条件各有差别。0+000—0+109段为河床，河床表层露出人工新近堆积的矿渣，松散状态，下部为第四系全新统稍密状态的混合土卵石层，涵基位于新近堆积的矿渣（0+000—0+050段）及混合土卵石中（0+050—0+109段），该段涵基全部位于水位以下，存在不均匀沉降及施工排水的问题。0+109—0+164段涵基坐落于基岩全、强风化层中，基岩全风化层厚1～2 m，基岩强风化层厚2～5 m，基岩岩性为上元古界吕梁期花岗岩，块状构造，全晶质结构，成份以石英、长石为主。

涵基位于矿渣、混合土卵石、基岩上等不同的岩性上，存在不均匀沉降的问题。

2.2 涵洞围岩地质条件

本隧洞围岩地质条件分为七段。

第一段桩号0+164—0+419，该段岩性为上元古代吕梁期花岗岩，块状构造，粒状结构。地表基岩裸露，坡度较陡，隧洞上覆围岩厚度12～82 m左右，大于开挖洞径的3倍以上。洞身位于地下水位以下，有可能产生滴水、线流、涌水等情况，局部稳定性差。根据《水利水电工程地质勘察规范》进行围岩工程地质分类，评价围岩类别为Ⅲ类。

第二段桩号0+419—0+756，该段洞身岩性为太古代绛县群片岩，片状构造，变晶结构。地表基岩岩体裸露地层产状为N15°E/NW∠50°。隧洞上覆围岩厚度165 m，大于开挖洞径的3倍以上。洞身位于地下水位以下，局部稳定性差。根据《水利水电工程地质勘察规范》进行围岩工程地质分类，评价围岩类别为Ⅲ类。

第三段桩号0+756—1+036，该段洞身岩性为下元古代绛县群横梁关组石英岩，块状构造，粒状结构。产状为N15°E/NW∠50°。地表岩体裸露，植被发育，地形陡峭，岩体坡度75°左右。隧洞上覆围岩厚度123～165 m，大于开挖洞径的3倍以上。洞身位于地下水位以下，局部稳定性差。根据《水利水电工程地质勘察规范》进行围岩工程地质分类，评价围岩类别为Ⅲ类。

第四段桩号1+036—2+187，该段洞身岩性为下元古代中条群余元下组大理岩，块状构造，变晶结构。上部基岩岩体裸露，表层为第四系残积土覆盖，植被发育，地形陡峭。其中桩号1+178—1+648段位于向斜的核部，产状为N15°E/NW∠50°，1+648段后产状为N55°E/SE∠35°。隧洞上覆围岩厚度 67～97 m，大于开挖洞径的3倍以上。洞身位于地下水位以下，局部稳定性差。根据《水利水电工程地质勘察规范》进行围岩工程地质分类，评价围岩类别为Ⅲ类。

第五段桩号2+187—2+394，该段洞身岩性为下元古代中条群界牌梁组石英岩，块状构造，粒状结构。上部基岩岩体裸露，表层为残积土覆盖，植被发育，地形陡峭。产状为 N55°E/SE∠35°，在 2+394处产状变为N13°W/NE∠37°。隧洞上覆围岩厚度 30～74 m，大于开挖洞径的3倍以上，洞身位于地下水位以下，局部稳定性差。根据《水利水电工程地质勘察规范》进行围岩工程地质分类，评价围岩类别为Ⅲ类。

第六段桩号2+394—2+796，该段岩性为太古代绛县群横梁关组石英岩，块状构造，粒状结构。产状为N13°W/NE∠37°。上部基岩岩体裸露，表层为残积土覆盖，植被发育，地形陡峭。隧洞上覆围岩厚度6～70 m，大于开挖洞径的3倍以上。洞身位于地下水位以下，有可能产生滴水、线流、涌水等情况，局部稳定性差。根据《水利水电工程地质勘察规范》进行围岩工程地质分类，评价围岩类别为Ⅲ类。

第七段桩号2+796—3+100，该段岩性为太古代涑水群卫家池组片麻岩，片麻状构造，粒状变晶结构。上部基岩岩体裸露，表层为残积土覆盖，植被发育，地形陡峭。产状为N13°W/NE∠37°。隧洞上覆围岩厚度25～73 m，大于开挖洞径的3倍以上。洞身位于地下水位以下，局部稳定性差。根据《水利水电工程地质勘察规范》进行围岩工程地质分类，评价围岩类别为Ⅲ类，出口段为Ⅳ类。

3 处理措施

3.1 涵基

涵基位于矿渣、混合土卵石、基岩上等不同的岩性上，存在不均匀沉降问题，建议采取防止不均匀沉降措施。涵基位于矿渣上，建议采取清渣换基措施。混合土卵石层开挖边坡坡度在水上为 1∶1.2～1∶1.5，水下为 1∶1.5～1∶2.0。

3.2 隧洞

石门河隧洞处中条山区中部，穿过的地层岩性为太古代及下元古代变质岩区，上覆围岩厚度大，多属Ⅲ类围岩，隧洞进出口及通过断裂带处属Ⅳ～Ⅴ类围岩，稳定性差，受节理裂隙切割以及其他因素影响，局部易产生变形、掉块或坍塌现象，大部分位于地下水位以下，施工开挖时建议采取喷锚支护措施和施工降水措施。

用作锚杆或锚索的钢筋、钢丝，必须符合有关规范规定，锚杆孔施工时应遵守下列规定：

一是根据设计要求和围岩情况确定孔位，做好标记，开孔偏差小于10 cm。二是系统加固锚杆的孔轴方向垂直于洞室的开挖轮廓线，局部加固锚杆的孔轴方向一般与可能滑动面的倾向相反并约成45°交角。各种锚杆的偏差角应符合设计要求。三是打孔前选好钻头尺寸。若采用“先注浆、后安锚杆”的程序，钻头直径比锚杆直径大15 mm以上；若采用“先安锚杆、后注浆”的程序，钻头直径比锚杆直径大25 mm以上。四是锚孔深度必须达到设计要求，孔深偏差值不大于5 cm。五是孔内的岩粉和积水必须清除干净。喷射前安排好施工场地，缩短混合料的运输距离，喷射机与受喷面之间的距离应适当，漏水或渗水现象严重的地段，喷混凝土施工前应做好止水工作。钢筋网应沿开挖面铺设，与岩面距离3～5 cm。捆扎要牢固，在有锚杆的部位利用焊接法把钢筋网与锚杆联结在一起，喷射混凝土必须填满钢筋与岩面之间的空隙，并与钢筋粘结良好。喷射后，钢筋网上的喷层厚度应满足保护层的尺寸要求，认真搞好现场监控量测，根据围岩变形情况及时调整支护方案或支护参数，围岩自稳能力较差时，锚喷支护应紧跟掌子面进行，并采取早强措施。必要时，采取用喷层封闭掌子面、“超前锚固”、底拱锚杆或封闭抑拱等措施。对可能出现“岩爆”现象的围岩，开挖后应及早喷一层速凝早强混凝土，然后再进行常规的锚喷支护施工。

锚喷支护施工完成后，对其质量进行检查，每300～400根支护锚杆中至少选一组（3根）测定其抗拔力。试件中应包括边墙和顶拱锚杆。同组锚杆的抗拔力平均值应符合设计要求，任意一根锚杆的抗拔力不得低于设计值的90%。