王 翀,陳寶玉

(河北省水利水電勘測設計研究院,天津 300250)

引青濟秦降云頂隧洞不良地質段的處理措施

王 翀,陳寶玉

(河北省水利水電勘測設計研究院,天津 300250)

引青濟秦東西線對接工程降云頂隧洞全長3.487 km,于2006年8月3日開工,至2007年10月14日全線貫通,歷時15個月。隧洞洞身穿越硬質安山巖、安山角礫巖、灰?guī)r及石英砂巖,遇到了斷層破碎帶、泥化火成巖段、軟弱夾層段3種類型9處不良地質段,采取了超前鉆探、超前支護、短進尺、弱爆破、早封閉等手段,及時加強支護,嚴格進行變形監(jiān)測,采用鋼格柵跟進外加混凝土噴層的加強支護,后期按Ⅳ類圍巖進行了混凝土全斷面襯砌,結構內、外層環(huán)向鋼筋由原來的16@20 cm調整為18@15 cm?；炷烈r砌完成后,對該洞段進行了回填和固結灌漿。通過以上處理措施,確保了圍巖穩(wěn)定和工程安全及施工安全,取得了良好效果,工程運行以來未發(fā)現(xiàn)任何異常。

降云頂隧洞;不良地質段;處理措施

1 工程概況

引青東西線對接工程是引青西線和東線的連接工程,位于秦皇島市盧龍縣和撫寧縣境內,線路總長16.176 km,分為管道工程和隧洞工程兩部分。

隧洞位于降云頂附近(隧洞以下稱為降云頂),由進口段、洞身段及出口段3部分組成,起點樁號為7+181,終止樁號為10+668,長3.487 km,設計流量8m3/s,為馬蹄形有壓隧洞,洞徑3.2m。降云頂隧洞工程于2006年8月3日開工,至2008年1月30日完成了隧洞掘進及襯砌工作。

降云頂隧洞地貌屬低山區(qū),山體最高414.2m(降云頂),相對高差330～350 m,山勢陡立,溝谷發(fā)育。洞身段出露的地層巖性主要有安山巖(J3z)、安山角礫巖(J3z)、灰?guī)r(∈1f)、石英砂巖(Qn j),圍巖巖體多呈弱風化,均為較好的硬質巖,穩(wěn)定性較好,零星分布有泥巖、頁巖、凝灰?guī)r,圍巖巖體多呈全強風化,為中硬巖—軟質巖,在地下水的浸泡下易坍塌,穩(wěn)定性很差。場區(qū)地下水主要為基巖裂隙水,賦存于灰?guī)r、安山巖、安山角礫巖的溶蝕裂隙和構造裂隙中,巖體多具微、弱透水性,僅灰?guī)r巖溶發(fā)育段和斷層破碎帶等不良地質段巖體滲透性較強。勘察及施工中降云頂隧洞共揭露大小斷層13條,其中對洞室圍巖影響較大的有3條。

前期地質勘察工作,隧洞進出口進行了鉆探工作,洞身段進行了1∶5 000詳細的地質測繪工作,初步查明了進出口及洞身段的工程地質條件。

2 洞室開挖施工方法[1]

降云頂隧洞初期進出口同時施工,后來由于1#、3#支洞掘進難度大、速度慢,為加快施工進度,縮短工期,又增加了2#、4#支洞,共6個工作面同時施工。根據(jù)洞室圍巖的實際情況,掘進方法采用全斷面預裂爆破或光面爆破,不良地質段又采用超前預測、超前支護、短進尺、弱爆破、少擾動、早封閉等技術手段。

3 圍巖工程地質分類[2]

初步設計階段劃分Ⅳ類圍巖長600 m,Ⅲ類圍巖長1 950m,Ⅱ類圍巖長690m。開挖調整后由于地質條件變化,將Ⅳ類圍巖(含不良地質段331m,占Ⅳ類圍巖的40.27%)調整為822 m,Ⅲ類圍巖調整為2 099m,Ⅱ類圍巖調整為294m。

4 不良地質段的處理措施[3,4]

施工過程中遇到的不良地質段有斷層破碎帶、泥化火成巖段和軟弱夾層段3種類型共9處。

4.1 斷層破碎帶

隧洞開挖過程中,樁號9+123處揭露F2斷層,走向NE30°,傾向SE,傾角80°,與洞軸線夾角81°。斷層破碎帶寬1.6m,可見灰色斷層泥、斷層角礫,沿斷層面有地下水呈股流涌出,流量約40m3/h。該斷層規(guī)模較小,洞室內影響范圍9+120～9+126,影響范圍內巖體節(jié)理發(fā)育,節(jié)理面多夾泥,巖體破碎。

樁號8+975處揭露f6斷層,產狀走向NE20°,傾向NW,傾角34°,與洞軸線夾角71°。斷層泥厚約0.3～0.5 m,上盤安山巖比較破碎,下盤安山角礫巖比較完整,沿斷層面地下水呈線流涌出。該斷層為巖性接觸面斷層,規(guī)模較小,洞室內影響范圍8+970～8+975,影響范圍內巖體破碎,節(jié)理發(fā)育,且節(jié)理面夾有粘泥。

樁號9+579處揭露f1斷層,走向NE45°,傾向SE,傾角70°,與洞軸線夾角84°。斷層破碎帶寬2.5 m,可見黃色斷層泥和斷層角礫,沿斷層面有地下水涌出,涌水量約800m3。該斷層為巖性接觸面斷層,火成巖和沉積巖過渡帶,巖性比較復雜,有泥巖、頁巖、灰?guī)r、砂巖及安山巖,規(guī)模較大,影響范圍9+550～9+620,影響范圍內巖體破碎,節(jié)理發(fā)育,且節(jié)理面和層面夾有粘泥。

上述斷層破碎帶洞段采用超前鉆探、超前支護、短進尺、弱爆破、早封閉,及時加強支護,并嚴格進行變形監(jiān)測,以確保圍巖穩(wěn)定。具體措施采用鋼格柵跟進支護,外加混凝土噴層,并預留排水孔,將地下水集中引至集水坑用泵排出洞外,后期按Ⅳ類圍巖進行混凝土全斷面襯砌,結構內、外層環(huán)向鋼筋由原來的16@20 cm調整為18@15 cm?；炷烈r砌完成后,對該洞段進行了回填和固結灌漿。

4.2 泥化火成巖段

樁號7+510～7+565、7+945～8+005全、強風化凝灰?guī)r、凝灰質角礫巖,多處滴水,局部有股流、線流,巖體在地下水長期作用下多數(shù)已呈泥狀,不穩(wěn)定;樁號9+172～9+184強風化凝灰質角礫巖,節(jié)理裂隙發(fā)育,裂隙面多夾泥,地下水集中出露,多呈線流、股流,圍巖不穩(wěn)定。

為確保施工安全,上述各洞段采用了弱爆破施工,局部采用了人工掘進,臨時支護采用鋼格柵加混凝土噴層的強化支護,對地下水出露點采取了堵引結合的方法,將面滲的地下水進行封堵集中到一處用管引到排水溝,線流、股流等出露點直接用管引到排水溝,然后將排水溝的水引到集水坑用泵排出洞外。后期按Ⅳ類圍巖進行混凝土全斷面襯砌,結構內、外層環(huán)向鋼筋由原來的16@20 cm調整為18@15 cm?；炷烈r砌完成后,對該洞段進行了回填和固結灌漿。

4.3 軟弱夾層段

樁號9+490～9+550的弱風化安山巖,節(jié)理裂隙發(fā)育,裂隙面多夾泥,發(fā)育一組灰綠色軟弱夾層,走向NW 300°,傾向SE,傾角10°,與洞軸線夾角11°,單層厚約10～25 cm。該層遇水易軟化,呈泥狀,對圍巖穩(wěn)定極為不利。

樁號10+292～10+305的強、弱風化灰?guī)r,裂隙夾泥和層間夾泥發(fā)育,走向NE40°,傾向NW,傾角18°,局部發(fā)育小柔皺,巖層傾角近水平,圍巖不穩(wěn)定。

樁號10+460～10+510的弱風化灰?guī)r,裂隙夾泥和層間夾泥發(fā)育,走向NE60°,傾向NW,傾角18°～22°,沿層面多有地下水滴滲,局部有線流,圍巖不穩(wěn)定。

上述各洞段采用超前支護、短進尺、弱爆破,加強臨時支護,并嚴格進行變形監(jiān)測。具體措施采用鋼格柵加混凝土噴層跟進支護,后期按Ⅳ類圍巖進行混凝土全斷面襯砌,結構內、外層環(huán)向鋼筋由原來的16@20 cm調整為18@15 cm。混凝土襯砌完成后,對該洞段進行了回填和固結灌漿。

5 結語

降云頂隧洞局部地段揭露的斷層破碎帶、泥化火成巖及軟弱夾層等不良地質條件,針對上述問題適時采取不同方法和措施進行了加固處理,取得了良好效果。工程實踐說明,洞室跨度不大,山巖壓力不大的情況下,對不良地質段采取常規(guī)保守的前期支護方法都會安全通過,能夠保證工程的安全和施工安全。

[1] 鐵道部第二設計院.隧道[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1999.

[2] GB50487—2008.水利水電工程地質勘察規(guī)范[S].

[3] 常士驃,張?zhí)K民,項勃,等.工程地質手冊[S].第三版.北京:中國建筑工業(yè)出版社,1992.

[4] GB50086—2001.錨桿噴射混凝土支護技術規(guī)范[S].

(責任編輯:胡立智)

Trea tm en tM easure for Bad Geologica l Section of Jiangyund ing Tunnel in Q ing-q in W a ter Tran sfer Project

WANG Chong,CHEN Baoyu
(HebeiResearch Institu te of Investiga tion&D esign ofW a terConservacy&Hydropow er,Tianjin 300250)

Fu ll length of Jiangyund ing Tunnelw hich connec ts east line and w est line ofQ ing-qin w ater transferp ro jec t is 3.487 km,the construction begun on August3 rd,2006,the transfixion of thewho le line ison October 14 th,2007,which lasts fo r fifteenmonths.The tunnelpasses through hard andesite,andesitic b reccia,lim estone and quartz sandstone,there are 9 bad geo logical sections inc luding shattered fau lt zone,m udding igneous segm en t and weak intercalated layer,treatm entm easures such asadvance exp loratory d rilling,advanced support,short foo tage,weak b lastetc have been carried out,deform ationmonitoring has been done also.Steel grid and concrete sp ray layerwere adop t,fu ll-section lining of concrete isused by the standard ofⅣsurrounding rock,steel barshave been converted16@20 cm into18@15 cm.Backfilling and conso lidation grouting are used after concrete lining.The treatm entm easures ensure the stability of surround ing rock and the safety of engineering and construction,and up until now no abnorm al conditions have been discovered.

Jiangyunding tunnel;bad geo logical section;treatm entm easure

TV 554

A

1671-1211(2010)05-0552-02

2010-07-18;改回日期:2010-09-03

王翀(1975-),男,工程師,地質專業(yè),從事工程地質與水文地質勘察工作。E-m ail:wangchong-2@163.com