朱保坤 茍聯(lián)盟 張建濤 顧紅偉

（中設(shè)設(shè)計集團股份有限公司， 江蘇 南京 210014）

蘇錫常南部高速公路太湖隧道工程工程地質(zhì)綜述

朱保坤 茍聯(lián)盟 張建濤 顧紅偉

（中設(shè)設(shè)計集團股份有限公司， 江蘇 南京 210014）

蘇錫常南部高速公路太湖隧道項目為國內(nèi)最長水下長大隧道，涉及專業(yè)領(lǐng)域廣、地貌類型復(fù)雜。采用水上鉆探、原位測試、室內(nèi)試驗、高密度電法、水文地質(zhì)試驗等多種手段相結(jié)合的綜合勘察技術(shù)，為設(shè)計和施工提供了完整、可靠的地質(zhì)基礎(chǔ)資料。針對不同區(qū)段、不同地質(zhì)特征提供了不同的支護建議方案。

太湖隧道；工程地質(zhì)；水文地質(zhì)；綜合勘察

0 引 言

蘇錫常南部高速公路太湖隧道工程起于無錫市馬山鎮(zhèn)，向東穿越太湖梅梁湖湖域，在無錫市南泉鎮(zhèn)附近上岸，隧道全長約10.79km，兩側(cè)敞開段長度共0.79km，中間暗埋段長約 10.00km，其中湖中段長約 9.20km。太湖隧道按雙向六車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，設(shè)計速度為100km/h，隧道設(shè)計使用年限不小于100年。根據(jù)前期方案比選和地質(zhì)條件，太湖隧道擬采用圍堰擋水明挖法施工，隧道底板最大埋深約 15m，隧道橫斷面寬約 43m。本項目勘察工作范圍包括太湖隧道主體工程、水中風(fēng)亭風(fēng)塔、地面設(shè)備用房、臨時及恢復(fù)大堤等。該項目工程地質(zhì)有這幾個主要特點：

（1）地貌類型多，水域面積大，場地地貌類型有湖蕩平原、湖域、山間平原，湖西高程-0.6～1.0m，為湖蕩平原，湖東高程 1.9～2.7m，為山間平原，中間湖底高程-2.67～0.21m。

（2）本項目特殊性巖土之一為軟土，主要分布在湖蕩平原和湖域西部，其余路段零星揭示，厚度變化較大。

（3）隧道影響深度內(nèi)揭示有兩層承壓水，承壓水頭較高，對基坑降水要求較高。

（4）湖東陸域勘察揭示泥盆系砂巖，差異風(fēng)化強烈，巖面起伏較大，對隧道樁基礎(chǔ)持力層入巖深度的確定增加了難度。

針對不同的地貌類型及構(gòu)造物特點，采用水上鉆探、原位測試、室內(nèi)試驗、高密度電法、水文地質(zhì)試驗等多種手段相結(jié)合的綜合勘察技術(shù)[1]，查明了隧址區(qū)的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，為設(shè)計和施工提供了完整、可靠的地質(zhì)基礎(chǔ)資料[2]。本文主要介紹隧道主體工程的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件及評價。

1 工程地質(zhì)分區(qū)

K23+900～K24+460為太湖湖蕩平原區(qū)，地勢低洼，地面一般標(biāo)高為-0.6～1.0m，十里明珠大堤頂標(biāo)高約4.0m，K24+460～K33+860為湖域，湖底標(biāo)高為-2.67～0.21m；K33+860～K34+690為山間平原區(qū)，地面一般標(biāo)高為1.9～2.7m，太湖大堤頂標(biāo)高約為5.0m，本段路線南北分布有零星山丘，標(biāo)高約為5.7～41.5。

2 工程地質(zhì)條件及評價

2.1 區(qū)段一（K23+890～K25+560）

本區(qū)段表層局部1-2層軟土，上部為2-1層可～硬塑狀粉質(zhì)黏土，下為2-2層可塑狀粉質(zhì)黏土，中上部分布2-3層稍密狀粉土，中部連續(xù)分布2-4層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，高孔隙比，高壓縮性，層頂埋深7.20～16.20m，層底埋深12.00～27.60m，勘察揭示層厚2.50～14.40m。其下依次主要為3-1層硬塑狀粉質(zhì)黏土、3-2層軟可塑狀粉質(zhì)黏土、4-1層硬塑狀黏土。其中K23+980～K24+010、K24+030～K24+310、K24+580～K24+620段表層分布 1-2層軟土，層頂埋深 0.00～2.80m，層底埋深0.20～5.30m，勘察揭示層厚0.20～4.00m。

（1）K23+890～K24+170：本段為岸邊淺埋段，挖深1.0～6.0m，隧道底板位于2-3層之上黏性土層之中，主要控制層位為1-2層軟土、2-3層粉土和2-4層軟土，1-2層軟土主要為魚蟹塘，應(yīng)清淤處理；2-3層粉土為中等透水層，其承壓水頭約-0.933m，設(shè)計時應(yīng)進行抗?jié)B和抗隆起驗算，施工時應(yīng)采取適當(dāng)?shù)闹顾?、降壓降水措施，以防受其影響產(chǎn)生的透水事故。

基坑挖深較小，對 1-2層清淤處理后，建議采用放坡法施工，坡率建議值為1:1.5～1:2.0。建議在承載力和抗浮驗算的基礎(chǔ)上，選擇隧道主體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)形式，建議采用樁基礎(chǔ)，樁型可選擇鉆孔灌注樁或預(yù)制樁，4-1層硬塑黏土和4-1c層中密狀粉土為合適的基礎(chǔ)持力層。

（2）K24+170～K24+650：本段為深埋段，挖深一般為 6.0～11.5m，其中K24+400～K24+480在太湖大堤段挖深11.5～18.0m。隧道底板大部分位于2-4層上部，主要控制層位為1b層填土、1-2層軟土、2-3層粉土和2-4層軟土，大堤處有填土，表層50cm為路面結(jié)構(gòu)，下部為素填土，迎水面為塊石防波堤；1-2層軟土零星分布，可挖除處理；2-3層粉土為中等透水層，其承壓水頭約-0.933m，設(shè)計時應(yīng)進行抗?jié)B和抗隆起驗算，施工時應(yīng)采取適當(dāng)?shù)闹顾?、降壓降水措施，以防受其影響產(chǎn)生的透水事故。

基坑挖深較大，建議對上部的填土和軟土挖除處理，可采用放坡法、工法樁、鉆孔灌注樁相結(jié)合的支護方案。建議在承載力和抗浮驗算的基礎(chǔ)上，選擇隧道主體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)形式，建議采用樁基礎(chǔ)，樁型可選擇鉆孔灌注樁或預(yù)制樁，4-1層硬塑黏土和4-1c層中密狀粉土為合適的基礎(chǔ)持力層。

（3）K24+650～K25+560：本段為深埋段，挖深一般為10.0～13.1m，隧道底板位于2-3層之中，1-2層在該段缺失，主要控制層位為2-3層粉土和2-4層軟土；2-3層粉土為中等透水層，其承壓水頭約 1.254m，設(shè)計時應(yīng)進行抗?jié)B和抗隆起驗算，施工時應(yīng)采取適當(dāng)?shù)闹顾?、降壓降水措施，以防受其影響產(chǎn)生的透水事故。

基坑挖深較大，淺部軟土缺失，可采用放坡法、工法樁、鉆孔灌注樁相結(jié)合的支護方案。建議在承載力和抗浮驗算的基礎(chǔ)上，選擇隧道主體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)形式，建議采用樁基礎(chǔ)，樁型可選擇鉆孔灌注樁或預(yù)制樁，4-1層硬塑狀黏土為合適的基礎(chǔ)持力層。

2.2 區(qū)段二（K25+550～K27+010）

本區(qū)段表層連續(xù)分布厚層1-2層軟土，勘察揭示層厚0.60～10.50m，上部為2-1層可～硬塑狀粉質(zhì)黏土，下為2-2層可塑狀粉質(zhì)黏土，中上部分布2-3層稍密狀粉土，K25+680～K26+520段該層缺失，中部在K25+560～K25+920、K25+980～K26+010、K26+090～K26+190、K26+240～K26+310段揭示2-4層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，高孔隙比，高壓縮性，層頂埋深7.60～15.60m，層頂標(biāo)高-16.30～-9.27m，層底埋深12.60～25.60m，勘察揭示層厚1.10～12.70m。其下依次主要為3-1層硬塑狀粉質(zhì)黏土、3-2層軟可塑狀粉質(zhì)黏土、4-1層硬塑狀黏土。

（1）K25+560～K25+680：本段挖深一般為 9.5～10.0m，隧道底板位于 2-3層之中，主要控制層位為1-2層軟土、2-3層粉土和2-4層軟土；表層1-2層軟土自西向東逐漸加深，層厚約0.5～7.0m，2-3層粉土為中等透水層，其承壓水頭約1.254m，設(shè)計時應(yīng)進行抗?jié)B和抗隆起驗算，施工時應(yīng)采取適當(dāng)?shù)闹顾?、降壓降水措施，以防受其影響產(chǎn)生的透水事故?；油谏钶^大，軟土厚度逐漸變大，可采用工法樁、鉆孔灌注樁的支護方案。建議在承載力和抗浮驗算的基礎(chǔ)上，選擇隧道主體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)形式，建議采用樁基礎(chǔ)，樁型可選擇鉆孔灌注樁或預(yù)制樁，4-1層硬塑狀黏土為合適的基礎(chǔ)持力層。

（2）K25+680～K26+520：本段挖深一般為 9.5～11.8m，隧道底板位于 2-1層之中，主要控制層位為1-2層軟土和2-4層軟土，2-3層缺失；表層1-2層軟土連續(xù)分布，厚度約6.2～10.5m；2-4層局部缺失，揭示層厚1.10～12.70m，軟土厚度較大，強度低，以樁基穿過該層。基坑挖深較大，軟土厚度大，可采用工法樁、鉆孔灌注樁的支護方案。建議在承載力和抗浮驗算的基礎(chǔ)上，選擇隧道主體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)形式，建議采用樁基礎(chǔ)，樁型可選擇鉆孔灌注樁或預(yù)制樁，在承載力和沉降計算的基礎(chǔ)上確定樁徑樁長，4-1層硬塑狀黏土為合適的基礎(chǔ)持力層。

（3）K26+520～K27+010：本段挖深為 11.3～12.1m，隧道底板位于 2-3層之中，主要控制層位為1-2層軟土、2-3層粉土；表層1-2層軟土自西向東逐漸變薄，厚度約2.4～6.2m，2-3層粉土為中等透水層，其承壓水頭約1.254m，設(shè)計時應(yīng)進行抗?jié)B和抗隆起驗算，施工時應(yīng)采取適當(dāng)?shù)闹顾?、降壓降水措施，以防受其影響產(chǎn)生的透水事故?；油谏钶^大，軟土厚度較大，可采用工法樁、鉆孔灌注樁的支護方案。建議在承載力和抗浮驗算的基礎(chǔ)上，選擇隧道主體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)形式，建議采用樁基礎(chǔ)，樁型可選擇鉆孔灌注樁或預(yù)制樁，4-1層硬塑狀黏土為合適的基礎(chǔ)持力層。

2.3 區(qū)段三（K27+010～K32+900）

本區(qū)段表層零星分布1-2層軟土，主要揭示于K31+930～K32+150、K32+380～K32+900，勘察揭示層厚0.70～5.00m，上部為2-1層可～硬塑狀粉質(zhì)黏土，下為2-2層可塑狀粉質(zhì)黏土，中上部分布 2-3層稍密狀粉土，K30+150～K30+200、K31+770～K31+930段該層出露地表，中部在 K27+220～K27+290、K27+500～K27+560、K31+250～K31+670段揭示2-4層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，高孔隙比，高壓縮性，勘察揭示層厚1.60～6.60m。其下依次主要為3-1層硬塑狀粉質(zhì)黏土、3-2層軟可塑狀粉質(zhì)黏土、4-1層硬塑狀黏土。

（1）K27+010～K29+600：本段為挖深為9.5～12.3m，隧道底板位于2-3層之中，主要控制層位為2-3層粉土，局部揭示3-1c層透鏡體粉土；2-3層粉土為中等透水層，其承壓水頭約2.66m,3-1c層粉土為中等透水層，其承壓水頭約1.25m，設(shè)計時應(yīng)進行抗?jié)B和抗隆起驗算，施工時應(yīng)采取適當(dāng)?shù)闹顾⒔祲航邓胧?，以防受其影響產(chǎn)生的透水事故?；油谏钶^大，本段整體地質(zhì)條件較好，可采用放坡法、工法樁、鉆孔灌注樁的支護方案，若采用放坡法，建議邊坡坡率為1:1.5～2.0。建議在承載力和抗浮驗算的基礎(chǔ)上，選擇隧道主體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)形式，建議采用樁基礎(chǔ)，樁型可選擇鉆孔灌注樁或預(yù)制樁，4-1層硬塑狀黏土為合適的基礎(chǔ)持力層。

（2）K29+600～K32+900：本段為挖深為 9.4～12.7m，隧道底板位于 2-3層之中，主要控制層位為1-2層零星分布的軟土、2-3層粉土，局部揭示3-1c層透鏡體粉土；1-2層軟土揭示層厚0.70～5.00m。2-3層粉土為中等透水層，K30+150～K30+200、K31+770～K31+930段該層出露地表，其承壓水頭約2.66m，3-1c層粉土為中等透水層，其承壓水頭約-0.88m，設(shè)計時應(yīng)進行抗?jié)B和抗隆起驗算，施工時應(yīng)采取適當(dāng)?shù)闹顾?、降壓降水措施，以防受其影響產(chǎn)生的透水事故?；油谏钶^大，本段整體地質(zhì)條件較復(fù)雜，可采用放坡法、工法樁、鉆孔灌注樁的支護方案，除表層軟土段外，可采用放坡法，建議邊坡坡率為1:1.5～2.0。建議在承載力和抗浮驗算的基礎(chǔ)上，選擇隧道主體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)形式，建議采用樁基礎(chǔ)，樁型可選擇鉆孔灌注樁或預(yù)制樁，4-1層硬塑狀黏土為合適的基礎(chǔ)持力層。

2.4 區(qū)段四（K32+900～K34+680）

本區(qū)段表層零星分布1-2層軟土，主要揭示于K32+900～K33+160、K33+670～K33+880、K34+050～K34+500，勘察揭示層厚0.30～4.70m，上部為2-1層硬塑狀粉質(zhì)黏土，下為2-2層可塑狀粉質(zhì)黏土，局部缺失。其下依次主要為3-1層硬塑狀粉質(zhì)黏土、3-2層軟可塑狀粉質(zhì)黏土、4-1層硬塑狀黏土、5-1層殘積土，下部揭示泥盆系五通組砂巖，巖面有起伏，揭示埋深最淺為15.2m。

（1）K32+900～K33+800：本段為挖深為 9.8～12.2m，隧道底板位于 3-1層之中，主要控制層位為1-2層零星分布的軟土、局部揭示3-1c層透鏡體粉土；1-2層軟土揭示層厚0.30～3.10m。3-1c層粉土為中等透水層，其承壓水頭約-0.88m，設(shè)計時應(yīng)進行抗?jié)B和抗隆起驗算，施工時應(yīng)采取適當(dāng)?shù)闹顾?、降壓降水措施，以防受其影響產(chǎn)生的透水事故。基坑挖深較大，本段整體地質(zhì)條件較好，可采用放坡法、工法樁、鉆孔灌注樁的支護方案，若采用放坡法，建議邊坡坡率為1:1.5～2.0。建議在承載力和抗浮驗算的基礎(chǔ)上，選擇隧道主體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)形式，建議采用樁基礎(chǔ)，樁型可選擇鉆孔灌注樁或預(yù)制樁，在承載力和沉降計算的基礎(chǔ)上確定樁徑樁長，4-1層硬塑狀黏土為合適的基礎(chǔ)持力層。

（2）K33+800～K34+680：K33+800～K34+180挖深為9.8～15.1m，K34+180～K34+180挖深為1.0～9.8m ，隧道底板位于2-1或3-1層之中，主要控制層位為1-2層局部分布的軟土。1-2層軟土揭示層厚0.70～4.70m。基坑挖深逐漸變淺，本段整體地質(zhì)條件較好，可采用放坡法、工法樁、鉆孔灌注樁的支護方案，若采用放坡法，建議邊坡坡率為1:1.5～2.0，其中K33+710～K34+000位于海事搜救中心，不具備放坡條件，建議采用工法樁或鉆孔灌注樁。建議在承載力和抗浮驗算的基礎(chǔ)上，選擇隧道主體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)形式，建議采用樁基礎(chǔ)，樁型可選擇鉆孔灌注樁或預(yù)制樁，3-1層硬塑狀黏土及以下地層為合適的基礎(chǔ)持力層，下部巖面起伏較大，樁基施工時應(yīng)注意其風(fēng)化不均問題。

3 水文地質(zhì)條件

3.1 地表水

項目區(qū)屬太湖水系，本標(biāo)段主要地表水體為太湖、東環(huán)堤河、橫大江等。太湖是流域洪水和水資源的主要調(diào)蓄湖泊。本標(biāo)段隧道穿越梅梁湖段湖底標(biāo)高在-2.67～0.21m左右，勘察期間隧道穿越段太湖水位標(biāo)高一般在1.46～3.03m，水深為1.60～5.20m，是一個典型的平原淺水型湖泊。地表水主要接受大氣降水和地表徑流補給，排泄途徑主要為蒸發(fā)和下滲。

3.2 地下水

項目受影響深度內(nèi)主要地下水為孔隙潛水、弱承壓水及基巖裂隙水，潛水主要賦存與淺部松散地層中，局部區(qū)域以上層滯水形式存在，其主要補給源為大氣降水、地表逕流，主要以人工用水、蒸騰作用排泄；弱承壓水主要分布于中下部砂性土層中，其上下均分布有黏性土隔水層，主要接受地表水及上層潛水下滲?？辈炱陂g在太湖隧道段對2-3層、3-1c層進行5組抽水試驗和水位觀測，數(shù)據(jù)分析后得到：2-3層滲透系數(shù)約為 4.0×10-4～4.8×10-3cm/s，靜止水位標(biāo)高約為-0.93～2.66m；3-1c層滲透系數(shù)約為2.1×10-3～7.3×10-3cm/s，靜止水位標(biāo)高約為-0.88～1.25m；基巖裂隙水主要見于隧道出口段低山丘陵區(qū)泥盆系砂巖裂隙水含水巖組。

3.3 水腐蝕性分析

本項目選擇代表性地段取地下水及地表水進行水質(zhì)分析試驗，依據(jù)試驗成果地表水水化學(xué)類型為Cl SO4—Na型水，地下水水化學(xué)類型為HCO3SO4—Na Ca型水。根據(jù)《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（JTG C20-2011）相關(guān)規(guī)定，按Ⅱ類環(huán)境評價標(biāo)準(zhǔn)判別：地表水及地下水對鋼筋混凝土具微腐蝕性，處于長期浸水環(huán)境中對鋼筋混凝土中的鋼筋具微腐蝕性，地表水處于干濕交替環(huán)境中對鋼筋混凝土中的鋼筋具微腐蝕性，地下水處于干濕交替環(huán)境中對鋼筋混凝土中的鋼筋具微腐蝕性。

3.4 抗浮與降水

建議隧道區(qū)抗浮水位計算采用百年一遇洪水位（3.25m）。當(dāng)使用抗浮樁時，建議采用鉆孔灌注樁或預(yù)制樁，樁底進入下部3-1粉質(zhì)黏土層、4-1層黏土或下部巖層。

建議施工采用止水帷幕結(jié)合疏干降水的方式，止水帷幕采用三軸水泥攪拌樁，樁底穿透2-3層粉土進入3-1層粉質(zhì)粘土不小于1.0m，設(shè)置于基坑坡頂外側(cè)；疏干降水采用管井降水方案，降水主要目的是為保證基坑內(nèi)干燥作業(yè)，降水水位控制值為基坑底面下0.5m。井點布設(shè)于邊坡坡頂及開挖平臺處。施工前建議進行現(xiàn)場抽水試驗，既要達到降水效果，保證基坑工程安全，又要較好地控制坑外地基變形。基坑內(nèi)外需設(shè)置適量的水位監(jiān)測孔，以監(jiān)測基坑范圍內(nèi)的地下水位，并可檢測降水對周圍水位的影響，控制周圍地面的沉降。

4 隧道開挖土方的綜合利用研究

本工程勘察期間做了太湖隧道開挖土方綜合利用專題研究，根據(jù)隧道主體工程勘察成果，15m開挖深度之內(nèi)共分為5個主要層位：1-2層、2-1層、2-3層、2-4層、3-1層，對其分層取土試驗研究，其中1-2層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土劃為C類土，不建議使用，若必須使用時，應(yīng)剔除淺部浮淤后，在專門試驗研究指導(dǎo)下進行特殊處理后使用；2-1層、3-1層為A類土，推薦使用，土性有高液限黏土和低液限黏土；2-3層為D類土，水穩(wěn)性較差；2-4層為B類土，不推薦使用，若需使用，需經(jīng)充分晾曬、摻灰處理后可用。

5 結(jié)語

（1）項目針對不同的地貌類型及構(gòu)造物特點，采用綜合勘察技術(shù)，查明了隧址區(qū)的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，為設(shè)計和施工提供了完整、可靠的地質(zhì)基礎(chǔ)資料。

（2）通過對隧址區(qū)沿線的地質(zhì)條件分析，對不同區(qū)段、不同地質(zhì)特征提供了不同的支護建議方案。

（3）建議采用百年一遇洪水位進行抗浮水位計算，針對地下水問題，施工時應(yīng)采取適當(dāng)?shù)闹顾?、降壓降水措施?/p>

[1]接道波,徐春明,唐善普,吳家銘.南京市祿口國際機場二期建設(shè)工程工程地質(zhì)綜述[J].西南公路，2016，（3）：90-93.

[2]陳志輝.綜合勘察技術(shù)在巖土工程勘察中的應(yīng)用[J].江西建材，2017，（4）：228-229

U452.1+1

A

1007-6344（2017）10-0073-02

朱保坤（1986-），男，河南固始人，碩士，工程師，主要從事巖土工程工作。