浅析隧道工程施工中注意事项

林豫博

摘要：通过定测围绕天桥隧道的地层岩性、地质构造、地下水、隧道围岩分级等工程地质问题开展工作，初步查明隧道区的工程地质与水文地质条件，确定软弱围岩段以及富水地段，预测隧道正常涌水量和最大涌水量，提出长大隧道施工中应注意的施工问题。

关键词：天桥隧道;工程地质;水文地质

1.工程概况

天桥隧道位于山西省长治市郊区。隧道进口位于长治市郊区大天桥村北部，地势平坦，有一条东西走向的大冲沟，进口里程为DK217+576;隧道出口位于长治县苏店镇北天河村东部有简易小路可到达，出口里程为DK224+095;隧道全长6519m，最大埋深约119.47m，位于DK220+628.5处，地面高程1128.5m。隧道进口交通便利，临近S225省道。出口处交通不便，有简易小路可到达附近。隧道穿越大天桥村、中天桥村、南天桥村、北天河村。

2.工程地质特征

2.1地层岩性

隧道区范围内主要分布地层为：上覆新生界第四系上更新统坡洪积层新黄土，中更新统洪积层老黄土、细角砾土、粗角砾土、碎石土、钙质胶结层;奥陶系中统上马家沟组二段石灰岩、泥灰岩、角砾状泥灰岩。现将测区地层岩性由新到老分述如下：（1）第四系（Q）：1上更新统坡洪积层新黄土：黄褐色，硬塑～坚硬，竖向节理发育，大孔隙结构，具湿陷性。主要分布于DK217+635～219+300、DK221+260～DK222+300。2中更新统洪积层：老黄土：褐黄色，坚硬～硬塑，含姜石、碎石土、角砾土。主要分布于DK217+585～DK219+300、DK223+000～DK223+580。细角砾土：灰褐色，密实，稍湿，含姜石，成分主要为石灰岩，一般砾径5mm～20mm，最大砾径为40mm，呈尖棱状，充填砂、黏土。主要分布于钻孔15-ZD-4590-2、15-ZD-4591。粗角砾土：灰白色，密实，稍湿，成分主要为石灰岩，一般砾径为30mm～50mm最大砾径为100mm。主要分布于钻孔15-ZD-4595。碎石土：黄褐色，密实，稍湿，主要成分为石灰岩，砾石含量约为60%，老黄土充填，一般砾径为20mm～70mm，最大砾径为80mm。主要分布于钻孔15-ZD-4590-2。钙质胶结层：黄褐色，密实，稍湿，一般砾径为10mm～40mm，最大砾径为50mm，主要分布于钻孔15-ZD-4590-2。（2）奥陶系：奥陶系中统上马家沟组二段：该组岩性主要由石灰岩、泥灰岩、角砾状泥灰岩组成。石灰岩：灰黑色，弱风化，隐晶质结构，中厚层状构造，岩芯一般呈柱状，局部呈块状，裂隙发育，裂隙面见方解石脉充填，锤击声脆，致密坚硬，有溶蚀现象。泥灰岩：浅黄色，灰黄色，强～弱风化，泥质结构，层状构造，强风化岩芯呈块状、土柱状，弱风化岩芯呈短柱状，局部呈块状，节理裂隙发育。角砾状泥灰岩：灰黄色、灰褐色，强风化～弱风化，泥质结构，层状构造，节理裂隙发育。

2.2地质构造

隧道区位于沁水块坳东南部，受晋获褶断带控制。沁水块坳其东侧以太行山大断裂与太行块隆相邻，西南部分以横河断裂与豫皖断块为界，西侧以霍山、浮山断裂分别于吕梁块隆、临汾-运城新裂陷相接，西北部以洪山-范村断裂与晋中新裂陷衔接，总体呈北东向展布，区域构造线方向与地层总体走向一致，均为北北东向，地层倾向东南，倾角平缓，一般在4°左右。作为沁水块坳与太行山块隆分界的晋获断裂带对区域构造格局的形成和发展具有重要的控制作用。（1）断裂带：根据区域地质资料天桥隧道东侧存在长治东断层，走向为23°。地质调绘和地球物理勘探结果表明，天桥隧道洞身先后经过5条断层，天桥隧道斜井先后经过2条断层。现将测区内与线位相关的主要断层描述如下：1F2物探断层：位于DK218+900，断层上、下盘均为奥陶系中统上马家沟组石灰岩。正断层。小里程产状292°∠6°，大里程产状210°∠3°，地质调查时该处地表均为黄土覆盖，物探显示该处附近电阻率极低，等值线陡直。2F3物探断层：位于DK219+870，断层上、下盘均为奥陶系中统上马家沟组石灰岩、角砾状泥灰岩。正断层。地质调查时该处两侧产状变化，小里程产状10°∠10°，大里程产状347°∠3°物探显示该处附近电阻率剧烈变化，连续性被切断，等值线陡直。3F1断层：位于DK220+180，断层上盘为奥陶系中统上马家沟组石灰岩、角砾状泥灰岩，断层下盘为奥陶系中统上马家沟组石灰岩、泥灰岩。正断层，地质调查时该处两侧岩层产状变化，小里程向为347°∠3°，大里程向为180°∠2°，进山水泥路旁出露，岩层产状紊乱。物探显示该处附近电阻率低。4F4物探断层：位于DK221+000，断层上、下盘均为奥陶系中统上马家沟组泥灰岩、石灰岩。正断层。两侧产状为180°∠2°。物探显示该处附近电阻率剧烈变化，连续性被切断，深部等值线陡直。5F5物探断层：位于DK221+575，断层上、下盘均为奥陶系中统上马家沟组泥灰岩、石灰岩。正断层。地质调查时该处两侧岩层产状变化，小里程向为180°∠2°，大里程向为165°∠4°。物探显示该处附近电阻值差异大，深部等值线陡直。（2）褶曲：依据现场地质调查，测区存在一处规模较小向斜。DK219+600处为一向斜轴部，分析地表观测点，北东翼产状为210°～214°∠2°～6°，南西翼产状为347°～10°∠3°～10°。物探显示向斜核部出电阻率低，与两侧电阻率差值大，等值线陡直。

2.3特殊岩土

（1）新黄土（Q3dl+pl）：隧道工点表层局部分布，竖向节理发育，大孔隙结构，含植物根系，具有湿陷性。δs=0.015～0.099，濕陷深度2.5m～14.2m，为II级（中等）自重湿陷场地。（2）老黄土（Q2pl）：依据本工点及临近工点15-ZD-4590-3（DK218+170左10m），15-ZD-4595（DK223+900左10m）、15-ZD-4602（DK224+280.50）孔膨胀土试验报告Fs（%）=3～40依据《铁路工程特殊岩土勘察规程》（TB10038-2012）综合判定：地下水位以上老黄土具有弱膨胀性。

2.4不良地质现象

（1）危岩、落石和崩塌：主要分布于隧址区DK222+500～DK223+000段，地势陡峭，石灰岩节理裂隙发育，并伴有人类工程活动，根据调查观测资料，在DK222+750.00左100m和DK222+950.97处公路旁山体被开挖，开挖宽度约40m，高约20m，基岩破碎，裂隙发育，易产生崩塌。（2）岩溶：隧址区内地下广泛分布石灰岩、泥灰岩，岩溶形态为溶孔、溶隙、溶槽。根据隧道钻孔资料综合判定岩溶为微弱发育。

3.水文地质条件

3.1地表水

勘探期间，隧道出口冲沟内见地表水，水量小，为第四系上层滞水，其余段落未见地表水。根据调查隧道区位于长治市郊，居民已用自来水，村庄中原有水井都已被废弃封井。

3.2地下水

根据地下水赋存条件，含水介质及水力特征可分为：第四系潜水、构造裂隙水及岩溶裂隙水。

（1）第四系潜水：第四系孔隙潜水分布于坡洪积新黄土层及洪积老黄土层中，土石分界处含水量相对稍大，受大气降水及地表水入渗补给，以蒸发及地下水下渗为主要排泄方式。（2）构造裂隙水：隧道区发育有多条断裂，断裂平面上延伸较长，切割错动地层，灰岩地层为良好的地下水导水带和富水带，泥灰岩地段阻水局部具承压性，接受大气降水下渗和地下水径流补给，含水量较丰富。（3）岩溶裂隙水：隧址区（O2s2）。石灰岩、泥灰岩存在岩溶裂隙水：赋存于岩溶、裂隙较为发育的碳酸盐岩中，其动态与所处环境、地形、岩溶形态相关性大，水循环特征较为复杂。以接受大气降水为主，与其上构造裂隙水关系密切，对隧道涌水影响较大，有产生局部突泥、突水的可能。水位受大气降水影响，随季节变化。

4.注意事项

隧道进口洞身穿越地层为老黄土。老黄土：褐黄色，坚硬～硬塑，局部含碎石土，工程地质条件一般。洞口处降水易发生溜塌。应进行坡面防护及地面截排水措施。隧道出口洞身穿越地层为老黄土、石灰岩，基岩面起伏大，洞身在DK223+980～DK224+040段穿越大冲沟底部，为土石分界面。老黄土：褐黄色，硬塑～坚硬，含姜石、粗角砾土。石灰岩，灰黑色，弱风化，溶沟、溶槽、溶隙发育，围岩稳定性，完整性差。上覆土层薄，为浅埋段，易塌方、形成黄土陷穴，洞口处降水易发生溜塌。应进行坡面防护及地表截排水措施。洞身浅埋段：DK222+880～DK223+400段为洞身浅埋段，加之受构造影响，围岩稳定性及完整性差。在施工时应采取超前支护措施，确保隧道的顶板岩土的稳定和安全。土石分界处：斜0+300～斜0+355段土石分界面，主要为新黄土、老黄土、碎石土及石灰岩，工程地质条件较差，容易发生坍塌事故，施工时应加强超前支护，确保隧道顶板岩土的稳定及安全。洞身浅埋段：斜0+405～斜0+450段为洞身浅埋段，新黄土，黄褐色，硬塑，呈松散结构;洞身为老黄土，红褐色，硬塑，工程地质条件较差，容易发生坍塌事故，施工时应加强超前支护，确保隧道的稳定及安全。

参考文献：

[1]孔宪立，石振明，胡德富，等.工程地质学[M].中國建筑工业出版社，2001.

[2]白云峰.工程地质[M].郑州大学出版社，2007.

[3]王思敬.工程地质学的任务与未来[J].工程地质学报，1999，7（03）：195-199.