复杂条件下山岭隧道施工不良地质及处治技术

葛雨晨 徐林生

摘 要：白涛隧道项目所处地区存在着大量的不良地质，主要包括灰岩区岩溶与突水（泥）、软弱围岩大变形与塌方，隧道穿越段地质条件复杂，施工难度大、工期长，为了减少隧道施工过程中发生岩溶突水、塌方等事故灾害，并且为隧道施工过程中不良地质处治提供技术指导确保施工安全。

关键词：不良地质；处治技术；安全保障

中图分类号：U455 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）10-0148-02

Abstract： There are a lot of bad geological conditionswith thetunnel projectin the area of Baitao， including karst and water inrush （mud） in limestone area， large deformation and collapse of soft surrounding rock， complex geological conditions of tunnel crossing section， high difficulty in construction and long construction period. In order to reduce the karst water inrush， collapse and other accidents in the tunnel construction process， this paper provides technical guidance for the poor geological treatment during the tunnel construction to ensure the safety of construction.

Keywords： bad geology； treatment technology； safety guarantee

1 工程概况

白涛隧道是重庆三环高速公路枝白沿江支线的三座主要隧道之一，该隧道位于重庆市涪陵区白涛街道三门子村；该隧道长达4271m，属于特长隧道，按双洞2×2车道设计，隧道净宽10.25m、限高5.00m，隧道设计速度80km/h。

1.1 自然地理条件

白涛隧道位于重庆市涪陵区白陶街道三门子村，隧道区地貌上属于构造剥蚀中、低山地貌区，隧道洞身地形坡度较陡，约25°～40°左右，进口处为一沟谷，地形纵向向上呈北东低南西高，坡度较陡倾，约30°～55°，横向两侧坡度平缓，约10°～15°左右，出口处主要为耕植区，少量植被发育，地形纵向上呈北高、南低，坡度平缓，约15°～25°，横向坡度平缓，约10°左右，隧址区最高点在里程ZK6+640处，高程为780.48m，最低点在隧道出口冲沟底部，高程约为303.72m，隧道进口高程约为383.15m，出口高程约为298.26m，隧道穿过地带地面相对高差约为476.76m，隧道最大埋深约为423.16m。

1.2 工程地质条件

路线区大地构造属亚一级的扬子准地台，川鄂台坳，路线走廊区属新构造运动抬升区，是新构造运动的相对稳定区，路线区区域地质相对稳定。线路主要经过梓里场背斜、土地垭向斜，这两个褶皱控制着线路的主要地层。白涛隧道穿越土地垭向斜，隧道与向斜近于正交。

2 不良地质类型

根据对隧道区进行工程地质测绘，隧址区主要的不良地质现象为灰岩区岩溶与突水（泥）、软弱围岩大变形与塌方、白涛隧道进口大型不稳定崩坡积。

2.1 岩溶

隧道穿越土地垭向斜，土地垭向斜的两翼岩层产状较平缓，核部宽广开阔，三叠系中统雷口坡组所在位置的地面坡度相对较平缓，有利于地下水的补给。岩溶一般顺层发育，岩层倾角5°～22°，地下水水力坡度一般，水的运动活跃性相对一般，岩溶也相对发育，区内地层节理也多为陡倾节理，其岩溶发育亦受此影响。当可溶岩岩溶能力出现差异时，含水层中的地下水到达后受阻并聚集，自上而下沿岩溶能力较差的面集中运动，加剧了相邻可溶性岩的溶化速度。

白涛隧道属于覆盖型岩溶地区，据大范围地表调查发现，相同段地层岩溶发育较弱，且三叠系中统雷口坡组段泥质灰岩夹灰岩、页岩，泥灰岩地层总体上属弱岩溶化地层，从钻孔揭露岩芯看，该段地层未发现溶蚀孔洞等岩溶现象，因此，白涛隧址区覆盖型岩溶地层岩溶弱。

2.2 岩溶水

隧址区内岩溶水主要受大氣降水和石公坝水库水补给，受向斜构造影响，该单元内地下水净储藏量丰富，区内岩体以砂岩、泥质灰岩、灰岩为主，裂隙发育，地貌上形成地台状山峰，降雨后大部分水经地表汇集后顺山沟快速排泄至乌江，少部分雨水经地表渗入后沿近垂立向网状裂隙运移，受向斜构造下凹影响，地下水多储存于向斜内，少部分于横向深切沟谷内出露地表，出露形式一般呈小股状、滴水伏。隧址区内，受山顶珍珠冲组粉砂质泥岩隔水层、须家河组页岩隔水层覆盖的影响，隧址区岩溶水补给面积较小，径流距离较短。初勘钻孔揭露，须家河组底部页岩隔水层厚度仅2m，页岩在裂隙的作用下，可能存在越层补给。

从详勘钻孔来看，隧址区域地下水位高程402.57～484.13m，水位多位于三叠系中统雷口坡组三段的泥质灰岩夹灰岩内，地下水位较高，也说明了向斜内部，地下水砂储藏较大。

综上所述，隧址区内地下水净储藏量大，未来隧道施工中，涌水量较大，但补给来源有限，径流距离短。

2.3 回龙湾崩坡积体

详勘查明，白涛隧道进口位置分布回龙湾崩坡堆积体，为一大型崩坡堆积体。分布里程ZK6+017～ZK6+944、ZK6+005～ZK6+808，根据调查走访及资料收集，本区域内崩坡堆积体特点为：面积约5.1km2，分布范围较广，据钻孔揭露，其厚度7.00～80.90m，平均厚度36m，体积18360×104m3，厚度变化较大，崩坡积体物质主要由砂岩块石、黏石土组成。

目前该崩坡堆积体上已开挖的土质边坡，如村级公路、民房开挖边坡等，局部有开裂变形之迹象，但整体无变形、开裂之迹象，宏观断定该崩坡堆积体整体处于稳定状态。该崩坡堆积体的整体坡向约319°，隧道从该崩坡堆积体的左侧坡脚进入，隧道走向107°，隧道的边、仰坡开挖，将对崩坡堆积体的局部稳定性产生一定的影响，对该崩坡堆积体的整体稳定性影响有限，采用合理的进洞方式进洞，合理施工的条件下，隧道通过不会对该崩坡堆积体的整体稳定性造成影响。

3 施工处治技术

3.1 岩溶段溶洞的处治技术

对于溶洞的处治，应根据不同类型的溶洞特征，制订不同的处治措施。根据溶蚀洞穴的发育规模，总体可以分为“小型溶洞”、“大型溶洞”两大类。

3.1.1 小型溶洞的处治

（1）无充填或半充填型小型溶洞

a.出露于隧道拱部上方的小型溶洞，在清除洞内填充物后，如有条件，原则上应回填处理，采用锚喷支护腔壁，浇筑与二衬同标号混凝土。

b.处于隧道边墙侧部的小型溶洞，在清除溶洞填充物后，需采用C15混凝土回填，厚度距隧道开挖外廓线以外1.5m。

c.位于基底以下小型溶洞，在清除溶洞填充物后，需采用C15混凝土回填，两侧宽度超过基底1.5m即可。

（2）充填型小型溶洞大致与上段相同。

3.1.2 大型溶洞的处治

a.处于起拱线以上且无充填或易清除：采用锚喷加固腔壁，顺洞壁环向布置钢筋拱，二衬浇筑完毕后，预留洞中泵送同标号混凝土1.5m厚护拱。

b.处于起拱线以上且有充填或难清除：先施作小导管超前，在小导管保护下开挖，注意在钢架基础位置必要扩挖，确保基础稳定，同时施作锁脚锚杆、铺钢筋网、浇筑混凝土。

c.位于起拱线以下较大溶洞：多回填嵌补、支顶加固、桩基础等跨越多种措施，具体根据实际情况制定。

3.2 岩溶突水的处治技术

施工时，应采用TSP和地质雷达超前探测预报，异常段采用红外探测等进行验证。

3.2.1 探水及防治突水突泥措施

采用TSP/TGP或地质雷达超前探测预报，异常段采用红外探测进行验证。钻孔验证利用台车施工探水孔，探水孔的孔径（终孔）为55mm，钻孔外偏角为10°，每次探水段的长度为30m，开挖为25m，保留5m进行下一次探水。探水孔要全面记录出水点的位置、水量、水压等。

3.2.2 注浆堵水

提据超前钻孔探水的预报结果，分别采取不同的措施开始下一个工作，若探水孔有4孔出水且总水量大于10m3/h时，就采用全断面的堵水注浆（预注浆）：若总水盘小于10m3/h但是个别孔的出水量大于2m3/h时，就采用局部堵水注浆（预注浆）：若6孔的出水量均小于2m3/h且总出水量小于10m3/h时，开始下一周期。

3.3 岩溶溶洞水的处治技术

溶洞内无补给水源的以排水为主，排干后进行处理，补给水源较多的则以堵为主，不破坏原有的流动系统，保持原有补给排泄。若截断原有系统，则在底部埋设管道，将原有通道联系起来，倘若碍于施工环境无法埋设，则应注浆堵水，预埋管道，使溶洞水流向排水沟。

3.4 塌方崩破的处治技术

针对回龙湾崩坡堆积体，采用如下措施：

（1）为避免洞口开挖滑坡，洞口开挖前垂直路线轴线布置排抗滑桩。

（2）为避免洞口仰坡开挖滑移，洞门选择尽量靠前，控制仰坡高度，尽量不挖仰坡，周边加强堵排水工作。

（3）从隧道本身结构加强，洞口崩坡积体段超前支护采用大管棚技术，加强隧道左线衬砌长度，改变支护参数，初支用18工字钢封闭成环，锚杆改用钢花管代替，二衬混凝土加厚5cm。

（4）洞口崩坡积体施工工期应安排在洞顶上方水稻收割后无蓄水期间，若无法做到，则应将水田改为旱地。

（5）对隧道爆破震动速度监控，控制速度值小于10m/s，在崩坡段，少放炮，多机械开挖。

（6）加强与检测单位联系，多监控量测，发生异常立刻上报。

参考文献：

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