文∕張艷、陳清泉、陳華

1 前言

筠連至巡司快速通道觀音巖隧道位于四川省筠連縣境內(nèi)，隧道為分離式隧道，進(jìn)口在筠連鎮(zhèn)龍懷壩，出口在古樓鄉(xiāng)龍洞灣。工程區(qū)處在四川盆地中亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，氣候溫暖、降水充沛、四季分明、冬暖春早、夏長秋短、霜雪較少。

2 工程地質(zhì)條件

2.1 地形地貌

工程區(qū)位于四川盆地南部邊緣與云貴高原的過渡地帶，隧址區(qū)為構(gòu)造剝蝕—溶蝕低山地貌，山體渾厚，地表植被茂密，洞身地形中部高，進(jìn)、出口地段地形較低，地形起伏較大，局部地形呈鋸齒狀，海拔高程478～702m，相對高差約224m，局部成陡崖狀，隧道最大埋深220m，因此此隧道為越嶺隧道[1]。

2.2 地層巖性

2.2.1 紅粘土

黃色；可塑狀；廣泛分布于隧道附近的斜坡以及沖溝內(nèi)；在巖溶發(fā)育地段，溶蝕裂隙中常常有殘積的紅粘土充填。

2.2.2 二疊系下統(tǒng)（P1）

灰?guī)r：灰黑色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，中～厚層狀構(gòu)造，巖質(zhì)堅(jiān)硬。巖體的風(fēng)化程度主要受溶蝕裂隙發(fā)育控制，在溶蝕裂隙發(fā)育地段常常形成囊狀風(fēng)化帶，而在基巖裸露且溶蝕裂隙不發(fā)育的地段，一般都是中風(fēng)化。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造

隧址區(qū)位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺上揚(yáng)子臺坳的川東南陷褶束，且為北東向構(gòu)造與南北向構(gòu)造的復(fù)合部位，工程區(qū)內(nèi)未見有斷層，主要為褶皺構(gòu)造，工程區(qū)內(nèi)未見有斷裂通過。工程區(qū)巖層產(chǎn)狀為320°∠43°，主要發(fā)育2 組裂隙。

2.4 新構(gòu)造及地震

工程區(qū)內(nèi)新構(gòu)造運(yùn)動不明顯，且以間歇性抬升為主，測區(qū)地震動峰值加速度為0.05g；地震動反應(yīng)譜特征周期為0.45s，地震基本烈度為VI 度。

3 水文地質(zhì)條件

3.1 地表水

隧道進(jìn)口附近出露溶洞，常年有水，測時(shí)流量約3L/s。洞口為鄉(xiāng)村公路，水流通過涵管排泄到泄洪渠內(nèi)，再通過泄洪渠排泄到定水河。據(jù)向當(dāng)?shù)卮迕裾{(diào)查，暴雨時(shí)該處流量暴漲，所修涵管不能滿足其泄洪，流水溢出鄉(xiāng)村公路路面。該溶洞主要由石灰坳漏斗所匯集的雨水補(bǔ)給，由小龍懷方向的溶洞向該洞口延伸，其地板高程和隧道大致相當(dāng)。

3.2 地下水

隧址區(qū)地下水可分為第四系松散覆蓋層孔隙水和巖溶裂隙水。

第四系覆蓋層孔隙水主要分布于殘坡積、殘積的紅粘土之中，受大氣降水補(bǔ)給影響，就近排泄，局部可能形成上層滯水，且該類地下水的水量總體上欠豐富。

巖溶水分布于灰?guī)r裂隙之中，該區(qū)域巖溶非常發(fā)育，地表發(fā)育了大量的峰叢及巖溶洼地，地下發(fā)育豐富的溶洞及溶管。溶洞、溶管中在枯季時(shí)絕大多數(shù)干枯，雨季暴雨出現(xiàn)后，大量地表水由落水洞灌入地下進(jìn)入巖溶管道，再由溶管排出形成洪流。此外，在隧址區(qū)發(fā)現(xiàn)大量的水平干溶洞，在隧道底板以上高程的水平溶洞較為發(fā)育，在古樓壩西側(cè)小灣龍洞坡立谷陡壁上可見大量的垂向溶管，分布高程為510～540m，因此推測隧址區(qū)巖溶垂向溶管也較為發(fā)育[2]。在雨季施工時(shí)，施工單位應(yīng)該做好超前預(yù)報(bào)和支護(hù)措施，防止發(fā)生突水突泥事故。

觀音巖隧道穿越定水河和巡司河兩個(gè)一級巖溶水文地質(zhì)單元，隧道前段位于定水河巖溶水文地質(zhì)單元I 中，后段位于古樓壩-小魚洞巖溶水文地質(zhì)單元II-1 范圍內(nèi)。以牛背上-石灰垇-羊參包為地下水分水嶺，西側(cè)以定水河為排泄基準(zhǔn)面，高程約為445m；東側(cè)以巡司河為排泄基準(zhǔn)面，排泄高程為431m。區(qū)內(nèi)巖溶呈現(xiàn)出顯著的臺階狀洼地分布詳見圖1和圖2。

觀音巖隧道的進(jìn)口至石灰垇段地下巖溶管道發(fā)育，且管道順層發(fā)育，因此推測隧道線與該巖溶管道在進(jìn)口處斜交，故此段在雨季發(fā)生涌水事故的可能性較大。隧道中間段穿越定水河水文地質(zhì)單元和巡司河水文地質(zhì)單元之間的分水嶺，通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)分水嶺部位地下巖溶并不是很發(fā)育。隧道此段主要是防止發(fā)生涌水事故。隧道的出口端510～540m 高程處出露大量的垂向溶管，出口端高程在497m 左右，處于垂向溶管的下方，枯季發(fā)生涌突水危險(xiǎn)性較小，但雨季容易發(fā)生集中式的涌突水。暴雨后地表水通過負(fù)地形的匯聚進(jìn)入落水洞，進(jìn)而進(jìn)入地下巖溶管道，原本有粘土充填的垂向溶管可能因?yàn)樗能浕爸亓ψ饔枚l(fā)生坍塌，巖溶管道得以疏通，進(jìn)而誘發(fā)突水、突泥事故。

圖1 觀音巖隧道與巖溶地下水關(guān)系

圖2 K 線觀音巖隧道剖面投影

4 巖溶發(fā)育情況及對隧道影響

隧道區(qū)出露基巖為灰?guī)r，巖溶主要發(fā)育為溶溝、石芽、溶孔、溶洞和溶管。溶溝和石芽發(fā)育于地表，在基巖出露地方均十分發(fā)育，溶溝寬度一般約2～3m，深度3～5m，底部一般為殘積紅粘土充填。

隧道區(qū)內(nèi)發(fā)育大量溶洞（局部為溶洞群）、溶孔及溶管。溶孔直徑約10cm，溶洞直徑約0.5～4m。在隧道進(jìn)口處，多為溶洞群，底板高程約478～495m，溶洞形狀均不規(guī)則，大多為半充填，個(gè)別為全充填，充填物為紅粘土，個(gè)別溶洞頂部與落水洞相連。溶洞在枯季時(shí)絕大多數(shù)干枯，除進(jìn)口處一溶洞有常年流水溢出。雨季暴雨后，大量地表水由落水洞灌入地下進(jìn)入巖溶管道，再由溶管排出形成洪流，此類情形在隧道進(jìn)出口處尤其突出。在隧道底板附近的水平溶洞較為發(fā)育，而這些溶洞均高于隧道線，因此在隧道開挖時(shí)要注意盡量選擇大角度通過。在古樓壩西側(cè)小灣龍洞坡隧道出口附近立谷陡壁上可見大量的垂向溶管，分布高程為510～540m，由此推測隧址區(qū)巖溶垂向溶管也較為發(fā)育。在雨季施工應(yīng)該做好支護(hù)措施，防止發(fā)生突水突泥事故[3]。

5 瓦斯對隧道影響

隧道位于筠連背斜與雙河背斜的復(fù)合部位，圍巖為二疊系下統(tǒng)灰?guī)r，其下伏地層為銅溪礦組，巖性為黑色炭質(zhì)頁巖夾砂巖及煤線，炭質(zhì)頁巖和煤層均具有一定的生烴可能性，同時(shí)是可能產(chǎn)生瓦斯的地層；除此之外，還可能沿背斜核部的張裂隙上升，然后通過巖溶管道形成瓦斯氣體的深部補(bǔ)給。另外，在二疊系上統(tǒng)龍?zhí)睹合档貙?，存在的瓦斯氣體會沿背斜核部的垂直向張裂隙或背斜翼部巖層與巖層之間的“虛脫”空間上升到隧道附近，通過巖溶管道連通至隧道內(nèi)，形成瓦斯深部或遠(yuǎn)程補(bǔ)給。

隧道中巖溶發(fā)育具有隨機(jī)性，因此不論是銅礦溪組還是龍?zhí)睹合档貙拥耐咚寡a(bǔ)給，在隧道附近的補(bǔ)給通道仍然是巖溶管道。由于巖溶發(fā)育具有隨機(jī)性，即瓦斯補(bǔ)給通道具有隨機(jī)性，在鉆孔中也未能揭露瓦斯，只能對瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行定性判斷，因此該隧道仍然存在發(fā)生微瓦斯的可能，那么在施工中就要加強(qiáng)監(jiān)測和通風(fēng)。

6 結(jié)語

6.1 工程區(qū)內(nèi)隧道進(jìn)口附近一溶洞有常年流水溢出，其補(bǔ)給源主要為石灰坳，小龍懷方向亦有部分補(bǔ)給；特別在夏季天降暴雨時(shí)，流量較大，隧道的設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮該因素。

6.2 溶洞多有紅粘土填充，且隧道洞身段亦有空溶洞或充土溶洞發(fā)育的可能，在溶洞發(fā)育段在施工過程中遇到涌突泥的可能性較大，應(yīng)提前做好安全施工應(yīng)急預(yù)案，并加強(qiáng)施工超前地質(zhì)預(yù)報(bào)及其他施工地質(zhì)工作，制定一套嚴(yán)密的預(yù)防措施及危險(xiǎn)發(fā)生時(shí)的應(yīng)急預(yù)案，從而有效預(yù)防突水、突泥的發(fā)生對人員、工程結(jié)構(gòu)的危害。

6.3 隧道圍巖為二疊系下統(tǒng)灰?guī)r，其下伏地層為銅溪礦組，是可能產(chǎn)生瓦斯的地層；此外，二疊系上統(tǒng)龍?zhí)睹合档貙樱嬖诘耐咚箽怏w通過巖溶管道連通至隧道內(nèi)，形成瓦斯深部或遠(yuǎn)程補(bǔ)給。因此，隧道可能產(chǎn)生微瓦斯，建議在施工過程中加強(qiáng)通風(fēng)、杜絕火源，并制定一套嚴(yán)密的預(yù)防措施及危險(xiǎn)發(fā)生時(shí)的應(yīng)急預(yù)案。