路桥隧道施工地质条件探析

摘要:本文主要根据作者多年施工经验,主要就隧道施工地质条件、地质评价等进行了阐述。

关键词:隧道;地质条件;评价;建议

Abstract: in this paper, according to the author construction experience for many years, and mainly tunnel construction of geological conditions, geological evaluation is discussed in this paper.

Keywords: tunnel; Geological conditions; Evaluation; suggest

中***分类号:U45 文献标识码:A 文章编号

一、概况

某隧道起讫里程为K17+434~K17+625,全长191m,净高5.20m,净宽2×11.25m,为连拱式短隧道。隧道底板最大埋深约84m,位于K17+510处;底板最小埋深约6.70m,位于K17+609处。

二、隧址场地工程地质条件

(一)气象与水文

隧址所在区域属北温带亚湿润山地气候区,四季变化明显,一月份平均气温13.1℃,七月份平均气温26.3℃,冬季最低气温-13.4℃,夏季最高气温40.8℃。夏季多有暴雨和伏旱,偶有冰雹灾害,秋季多有连阴雨天气。随着高度的增加,气温逐渐降低、降雨量逐渐增大,年均气温14℃,年均降雨量755mm,最大冻深20~50cm。

隧址区水系属长江水系。路线区水系发育,各河流以板桥河为主干流,呈树支状展布。

(二)地形地貌

隧址区地处中低山丘陵地貌单元。隧道所穿越的山体山势陡峭,隧道中部为中低山梁部,地势较高,进口位于山体腰部陡坎上,出口位于山体斜坡上,地势相对较高,地形起伏大,地面标高介于891.242m~970.241m之间,相对高差约79.00m。

(三)地层岩性

据工程地质调绘及钻探揭露,隧址区地层结构简单,地层岩性主要为元古界(Pt2)板岩。另外,沟谷、山坡地表分布厚度不等的第四系全新统残积(Q4el)含碎石粘性土。各地层岩性特征分述以下:第四系全新统残积含碎石粘性土(Q4el):分布在隧道进出口山坡地表及附近沟谷地表,岩性主要为黏土,黑褐色,土质不均,含少量碎石,干~稍湿,硬塑,厚度约0.5~1.0m,地基土容许承载力[σ0]=140kPa。本地层对隧道无影响。元古界绿泥石英片岩(Pt2):隧道洞身及进、出口在该地层,岩性以灰绿色绿泥石英片岩为主,变晶结构,片状构造,岩石结构较完整,锤击声脆,质硬。根据钻孔资料及物探成果,基岩岩体内发育有明显不均匀风化带,可分出两个带:强风化带厚度7~15m;中风化带厚度20~30m。

各风化层地基土容许承载力为:强风化带[σ0]=800~1000kPa;中风化带[σ0]=1000~1300kPa。

(四)地质构造与新构造运动

走廊带位于秦岭褶皱系北秦岭加里东褶皱带的近东西向展布的三级构造单元纸房-永丰褶皱带内,该褶皱带北临汾渭断陷,南以油坊沟-皇台断裂与太白-商县褶皱带分界,总体为一复背斜,区内地质构造复杂,构造形迹比较明显,先后经过四期不同型式的构造叠加,早期褶皱往往被掩盖,现有褶皱一般都是后期叠加的背、向斜,次生面理发育。

本项目主要位于北秦岭加里东褶皱带,并与其斜交。沿线地层受深大断裂影响,褶皱形态极不完整,岩石破碎,主要表现为宽度不一的断裂破碎带及其断裂所派生的节理构造,断裂带及面理构造会对公路建设造成一定影响。

项目区断裂构造主要发育一条东西向铁炉子~三要断裂构造,其次为东西向的一条派生构造。东西向断裂早期在南北向古构造应力场的长期作用下,主要表现为压性或压扭性,具有切割深度大、延伸距离长的特点,并有较宽的断层破碎带。燕山期后,由于构造应力场的变化,断层性质逐渐转化为张扭性,该断裂构造对沉积建造起控制作用。

隧址区未发现新构造运动迹象。

(五)不良地质现象及特殊性岩土

隧址区未发现不良地质现象及特殊性岩土。

(六)水文地质条件

隧址区地下水属基岩裂隙水,主要受大气降水入渗补给。勘察期间,隧址区未发现有泉水出露,水文地质条件简单。

(七)地震

据《中国地震动参数区划***》(GBJ8306-2001)的有关规定,参照《陕西地震烈度区划***》,桥址区地震动峰值加速度0.10g,地震基本烈度为Ⅶ度。

三、隧址区工程地质评价

(一)隧道围岩评价

1、隧道围岩岩石等级划分

根据《公路隧道设计规范》(JTG D70-2004),结合岩石单轴饱和抗压强度Rc,将隧道围岩岩石划分为五级:坚硬岩、较坚硬岩、较软岩、软硬、极软岩。隧道围岩岩石坚硬程度及岩体完整程度情况如下表:

岩石名称 岩石风化程度 岩体完

整程度 Rc

(MPa) 岩石坚硬

程度评价

绿泥石英

片岩 强风化的坚硬岩 较完整 20~30 较坚硬岩

绿泥石英

片岩 中风化的坚硬岩 较完整 60~30 较坚硬岩

2、隧道围岩级别划分

① 隧道围岩基本质量指标BQ计算:

BQ=90+3Rc+250Kv

根据《公路隧道设计规范》(JTG D70-2004)公路隧道围岩分级,依据岩石的坚硬程度和岩体完整程度,结合围岩基本质量指标BQ(或修正的围岩基本质量指标[BQ]),将隧道围岩划分为二级,隧道围岩分级情况见下表:

岩性名称 围岩和土体主要定性特征 围岩基本质量指标

BQ或修正值[BQ] 围岩级别

强风化

绿泥石英片岩 坚硬岩,岩体结构部分破坏,碎裂结构; 280 Ⅳ

中风化

绿泥石英片岩 坚硬岩,岩体较完整,块状构造 360 Ⅲ

(二)隧址区水文地质条件

1、地表水

勘察期间,隧址场地未见地表水。

2、地下水

隧址场地地下水属基岩裂隙水,主要接受大气降水补给,沿基岩裂隙向沟谷低洼地带排泄。

根据隧址场地地表水水质分析结果,依据《公路工程地质勘察规范》(JTJ064-98)附录D判定,隧址场地地下水在Ⅲ类环境条件下,对砼不具腐蚀性。

3、隧道分段涌水量预测

①K17+434~K17+481(47m)、K17+537~K17+625(88m)

该段含水岩性以强风化绿泥石英片岩为主,地下水分布不均,以裂隙水为主。预测施工时可能产生少量渗水,雨季可能产生较大渗流。

②K17+481~K17+537(56m)

该段含水岩性以中风化绿泥石英片岩为主,地下水分布不均,局部含少量基岩裂隙水,施工时可能产生少量滴水现象。

(三)隧址区环境地质评价

隧址场地地层岩性以中风化绿泥石英片岩为主,地表覆盖厚度不等的第四系残坡积物。其中,第四系残坡积物厚度较小,对隧道无影响。隧道洞室围岩结构较为完整,强度较高,洞室施工,不会产生大的滑坡等地质灾害;隧址场地地下水埋藏较深,隧道开挖不会对周围工、农业生产及居民生活产生影响。综合评价:该段线路环境质量较好,合理选择隧道弃渣场地,不会破坏周围地质环境。

(四)隧道洞室稳定性评价

1.隧道进口、出口边坡稳定性评价

隧道进、出口两侧均为岩质边坡,路线走向与岩层走向夹角为15°,呈不利组合,边坡稳定性较差;且岩石节理裂隙发育,发育三组平行节理,节理与岩层面组成的锲形体易风化掉快,边坡开挖后需及时支护,并需做好洞口场地的防排水工作。

2、隧道洞身稳定性评价

①K17+434~K17+481(进口),全长47m、K17+537~K17+625(出口)段,全长88m,分别位于隧道进、出口附近,地层岩性为元古界(Pt2)强~中风化绿泥石英片岩,节理裂隙发育,岩体较破碎~破碎,稳定性较差,隧道围岩级别为Ⅳ级。施工时易产生较大坍塌、掉块现象。岩层产状:355°∠50°。围岩发育两组节理,产状分别为:275°∠43°及165°∠70°。

本段因埋深较浅,且处于强~弱风化带内,雨季可能产生局部风化基岩裂隙水小股状涌出现象。

②K17+481~K17+537段,全长56m。本段位于隧道洞身部位,地层岩性主要为元古界(Pt2)中风化绿泥石英片岩,岩体较完整,稳定性较好,围岩级别为Ⅲ级,施工时不会产生较大坍塌、掉块现象。

四、结论与建议

1.隧址区无大的断裂构造及新构造运动迹象,也未见影响场地稳定的不良地质现象,隧址场地稳定性较好。

2、隧道围岩地层岩性主要为第四系全新统残积含碎石粘性土(Q4el)及元古界(Pt2)绿泥石英片岩,地层结构相对简单,强~中风化,岩体结构较为完整,工程地质条件总体较好。

2.隧道围岩级别较低,划分出3个围岩分段,其中Ⅳ级围岩2段,总长55m,占隧道总长

的70.3%;Ⅲ级围岩1段,总长56m,占隧道总长的29.3%。

3.隧址区水文地质条件简单,地下水主要为基岩裂隙水,隧址区岩体受构造影响轻微,开挖时不会产生较大涌水,仅局部地段——两端洞口一带在雨季可能会产生较多渗水。设计时须考虑雨季坡面水流冲刷、雨水入渗问题,并须做好地表水防排工作。

4.隧道两端洞口场地工程地质条件较差,隧道底板埋深较浅。对Ⅴ类围岩须短进尺掘进,并及时支护。另外,洞口附近山坡表面覆盖的薄层残坡积层,稳定性差,施工时可能会产生小型滑塌,须对坡积层清除或喷护后方可进洞。

5.隧道洞身段穿越地层主要为中风化绿泥石英片岩,岩石节理裂隙不发育,岩体较破碎~较完整,围岩级别为Ⅲ级,工程地质条件较好。由于岩体发育三组平行节理,节理与岩层面组成的锲形体,对洞室稳定不利。因此,隧道洞室开挖后,须及时喷护,尽可能地减少隧道围岩的暴露时间。

注:文章内所有公式及***表请用PDF形式查看。

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