南磜隧道工程地質(zhì)條件及評價建議*

余小輝，羅依珍，孫桂芬，成國文，劉維捷，李 鮚

1.廣東省南粵交通投資建設(shè)有限公司，廣東 廣州 510101

2.廣東金東建設(shè)工程公司，廣東 廣州 510010

3.中南大學(xué)土木工程學(xué)院，湖南 長沙 410075

1 工程概況

南磜隧道此次詳勘共布置并完成鉆孔7個，鉆孔編號為XSZK11～XZK16、XSZK13-1；利用初勘鉆孔2個，鉆孔編號為CSZK4～CSZK5。按照規(guī)范要求，在充分利用初勘成果的基礎(chǔ)上，詳勘采用了工程地質(zhì)調(diào)繪、鉆探、簡易勘探、鉆孔聲波測試、水文地質(zhì)試驗、巖土水及放射性試驗等綜合勘察手段，探明了隧道硐室圍巖特征和兩端洞門巖土層分布及水文地質(zhì)條件。

2 工程地質(zhì)條件

2.1 地形地貌

隧道穿過丘陵地貌區(qū)，地面標(biāo)高為211～325m，相對高差約115m，山體植被發(fā)育，生長松樹及闊葉林。兩端洞口地形起伏較大，山勢較陡峻，風(fēng)化強(qiáng)烈，地表為厚層粉質(zhì)黏土層。設(shè)計隧道底標(biāo)高為232～238m。

2.2 地質(zhì)構(gòu)造

隧址區(qū)地層主要為侏羅系上統(tǒng)高基坪安山玢巖，后期受花崗巖侵入影響，洞身挖遇巖性主要為花崗巖，夾安山玢巖殘留俘虜體。根據(jù)工程地質(zhì)調(diào)繪資料，隧址區(qū)地層存在兩條電阻異常帶，具體分布情況如下。

（1）物探解譯成果綜合分析。①物探地層巖性。隧道基巖屬第四系覆蓋層，主要為粉質(zhì)黏土夾碎石，下伏基巖為安山玢巖，存在一個電阻率差異界面，上部一般為曖色調(diào)，即高阻層，數(shù)值區(qū)間為102～104Ωm；下部為冷色調(diào)，即低阻層，數(shù)值區(qū)間為103～104Ωm。②物探異常與地質(zhì)構(gòu)造。通過對高密度電法資料的分析，結(jié)合地質(zhì)調(diào)查情況，發(fā)現(xiàn)有兩處異常：第一，測區(qū)內(nèi)K89+055里程左右存在明顯低、高阻電性分界，異常傾向小里程端，可能為斷層的反映，異常編號為fw30；第二，測區(qū)內(nèi)89+237里程左右存在明顯低、高阻電性分界，異常傾向大里程端，可能為斷層的反映，異常編號為fw31。

（2）地質(zhì)調(diào)繪構(gòu)造情況。F4-2斷裂位于K89+200～K89+245段，為南磜隧道出口與鴻圖嶂隧道入口交界處，主要斷裂控制點為K8901～K8903以及鉆孔XSZK15等，斷裂總體產(chǎn)狀為230°～255°∠70°～85°，可見寬度＞3m，斷面清晰，平直光滑。發(fā)育褐鐵礦被膜，蝕變帶中巖石強(qiáng)黃鐵礦化、褐鐵礦化、綠泥（簾）石化，局部硅化，其中黃鐵礦晶型較差，蝕變碎裂巖，局部含構(gòu)造角礫，推測角礫原巖巖性為火山巖，后期石英脈順裂隙貫入，充填膠結(jié)，復(fù)又破碎，斷裂面閉合，顯示壓性特征。該斷裂有兩期活動跡象，早期切過中侏羅世火山巖，后期切過晚期花崗巖，早期導(dǎo)水?dāng)嗔烟卣魅鐖D1所示。

圖1 早期導(dǎo)水?dāng)嗔烟卣?/p>

2.3 地層巖性

按風(fēng)化帶由上至下對各巖土層分述如下。

（1）粉質(zhì)黏土：灰黃色，稍濕，可塑，黏性一般，不均勻含較多碎石，硬物質(zhì)約占30%，坡積成因；大范圍分布，厚度為0.5～1.0m，地層編號為10。

（2）粉質(zhì)黏土：磚紅色，硬塑，稍濕，局部夾少量石英顆粒，黏性一般，殘積成因；局部分布，厚度為1.8～7.0m，地層編號為11-1_1y。

（3）粉質(zhì)黏土：褐黃色，稍濕，可塑，土質(zhì)較均勻，含少量石英顆粒；零星分布，厚度為1.8～2.0m，地層編號為11-2_1k。

（4）粉質(zhì)黏土：灰黃色夾灰黃色，稍濕，硬塑，土質(zhì)較均勻，含少量石英、長石顆粒；局部分布，厚度為1.5～6.2m，地層編號為11-2_1y。

（5）斷層泥：鉆進(jìn)過程中24.5m處漏水，用機(jī)械破碎，無巖芯，有掉鉆情況；零星分布，厚度為0.9m，地層編號為15_46。

（6）全風(fēng)化花崗巖：灰黃色，結(jié)構(gòu)清晰，巖芯呈堅硬砂土狀，手捏易散，遇水易軟化；零星分布，厚度為3.7～4.2m，地層編號為15A_35。

（7）強(qiáng)風(fēng)化夾中風(fēng)化安山玢巖：灰褐色，中粗?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖芯多呈塊狀，少量短柱狀，巖質(zhì)硬，風(fēng)化不均勻。

（8）強(qiáng)風(fēng)化花崗巖：灰黃色，巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，巖心呈碎塊狀為主，巖質(zhì)極軟，錘擊易碎；局部分布，厚度為3.5～5.9m，地層編號為15B_35s。

（9）強(qiáng)風(fēng)化安山玢巖：21m以上灰黃色，21m以下灰褐色，結(jié)構(gòu)可辨，巖芯呈半巖半土狀夾少量碎塊狀，巖質(zhì)較軟。

（10）中風(fēng)化花崗巖：灰色，中粗?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙發(fā)育，見有一組裂隙呈縱向發(fā)育，巖芯破碎，裂隙寬度為4～15cm。

（11）中風(fēng)化夾強(qiáng)風(fēng)化花崗巖：部分呈短柱狀，巖體極破碎，巖質(zhì)較硬。

（12）微風(fēng)化花崗巖：青灰色，中粗?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙局部較發(fā)育，巖芯多呈短～長柱狀，其中41.7～43.5m、46.1～47.2m呈破碎塊狀。

（13）全風(fēng)化安山玢巖：灰黃色，巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，巖芯多呈堅硬狀，遇水易軟化，飽水崩解；局部巖石風(fēng)化不均，夾少量強(qiáng)風(fēng)化碎塊狀安山玢巖，錘擊易碎；局部分布，厚度為2.5～10.0m，地層編號為18A_51。

（14）強(qiáng)風(fēng)化安山玢巖：①灰黃色，巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，巖心多呈碎塊狀，錘擊易碎；局部風(fēng)化不均，夾少量半巖半土，15.5～15.8m為花崗巖侵入巖脈。②灰黃色，巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，巖芯呈半巖半土狀，不均勻夾少量碎塊，土狀飽水軟化；局部分布，厚度為2.50～7.20m，地層編號為18B_51t。

（15）中風(fēng)化夾強(qiáng)風(fēng)化碎裂巖：灰色，碎裂結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，裂隙發(fā)育，巖芯破碎呈塊狀，塊徑為2～8cm，裂面見較多鐵質(zhì)浸染。

（16）中風(fēng)化安山玢巖：青灰色，斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙，裂面有鐵錳質(zhì)浸染，巖芯呈短柱狀或塊狀，巖質(zhì)較硬，節(jié)長不少于10cm的巖芯約為45%。

（17）中風(fēng)化夾強(qiáng)風(fēng)化安山玢巖：灰黃色，斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙很發(fā)育，巖體破碎，有鐵錳質(zhì)浸染，風(fēng)化不均勻夾強(qiáng)風(fēng)化薄層。

2.4 水文地質(zhì)

隧址區(qū)地下水類型主要為基巖裂隙水，以潛水為主。

隧道地下水對砼結(jié)構(gòu)腐蝕作用等級及對砼結(jié)構(gòu)中的鋼筋腐蝕作用等級為微腐蝕，環(huán)境作用等級為B級。

3 隧道涌水量評價

通過穩(wěn)定流理論公式法計算得隧道涌水量約為32m3/d；通過降水入滲法計算得隧道涌水量約為353.5m3/d，兩種方法計算所得隧道涌水量差別較大，考慮到降水入滲法為粗略經(jīng)驗方法，建議隧道涌水量按32m3/d取值。同時，由于區(qū)內(nèi)地下水動態(tài)受降水影響，變化較大，在雨季以及先行施工的單洞，其隧道涌水量將有所增大；按限量排放的原則，采取注漿處理方法，使?fàn)I運(yùn)期間的涌水量大量減少。

4 地震及區(qū)域穩(wěn)定性

無區(qū)域性斷裂通過，預(yù)測未來一段時期內(nèi)該區(qū)地震活動仍較微弱。

5 隧道圍巖分級、分段及工程特性

巖土體強(qiáng)度低，遇水易軟化崩解；洞身為強(qiáng)～中風(fēng)化花崗巖，局部圍巖段為微風(fēng)化花崗巖，強(qiáng)度為軟～較硬，圍巖烘烤作用明顯，接觸帶圍巖破碎，夾安山玢巖熔余殘余巖體，褐鐵礦化作用強(qiáng)烈。全強(qiáng)風(fēng)化花崗巖風(fēng)化不均勻且形成孤石，應(yīng)及時加強(qiáng)噴錨支護(hù)，預(yù)防孤石引起超挖或坍塌及冒頂問題。

6 結(jié)論

（1）隧址區(qū)地層巖性主要由坡殘積土層、侏羅系上統(tǒng)高基坪組安山玢巖、燕山期花崗巖及其風(fēng)化層組成，屬于侵入接觸帶位置，花崗巖侵入安山玢巖體內(nèi)。物探結(jié)果揭示隧址區(qū)分別位于K89+020～K89+030洞身位置、K89+210～K89+220存在電阻異常帶；地質(zhì)調(diào)繪結(jié)果揭露斷裂F4-2出露，斷裂活動強(qiáng)烈，對應(yīng)路段圍巖破碎，穩(wěn)定性差，強(qiáng)度差別大；鉆孔揭露隧道圍巖分布斷層碎裂巖較發(fā)育，隧道開挖穩(wěn)定性較差。隧址區(qū)未發(fā)現(xiàn)有毒有害氣體、放射性等不良地質(zhì)存在，隧址區(qū)屬于較穩(wěn)定地塊，適宜隧道的修建。

（2）隧道圍巖級別為Ⅴ～Ⅳ級，隧道洞口為坡殘積粉質(zhì)黏土及全強(qiáng)風(fēng)化安山玢巖及花崗巖，強(qiáng)度低，遇水軟化，穩(wěn)定性差；隧道洞身圍巖為強(qiáng)～中風(fēng)化花崗巖，夾安山玢巖熔余殘留透鏡體，分布不均，強(qiáng)度差別較大，圍巖均勻性極差，工程地質(zhì)條件屬復(fù)雜類型。

（3）隧道主要水文地質(zhì)問題及工程措施建議：洞室開挖時，洞壁有基巖裂隙水滲出，呈滴水狀、滲流狀或涌水狀，裂隙發(fā)育帶，施工時應(yīng)做好超前預(yù)報及應(yīng)對措施；按照“排堵結(jié)合，限量排放”的原則，及時對裂隙水發(fā)育帶進(jìn)行注漿，避免疏干方式的排水對隧址區(qū)環(huán)境造成不利影響。

（4）根據(jù)所采水樣水質(zhì)分析成果環(huán)境作用等級為B級，下階段應(yīng)加強(qiáng)對腐蝕性的現(xiàn)場取樣復(fù)核。

（5）洞口仰坡、邊坡坡率建議值：坡積、殘積土為1∶1.5～1∶1.25，全風(fēng)化巖為1∶1.25～1∶1，強(qiáng)風(fēng)化巖為1∶1～1∶0.75，中風(fēng)化巖為1∶0.75～1∶0.5，微風(fēng)化巖為1∶0.5～1∶0.3。建議對＞10m的邊坡分臺階設(shè)置10m一級設(shè)平臺，并采取必要的防護(hù)措施，如漿砌片石防護(hù)或噴射混凝土。