鐘 鳴

在公路工程山區(qū)隧道勘察中，受場(chǎng)地因素影響鉆孔間距一般較大，且靠單一的鉆探手段無法全面查明隧道區(qū)地質(zhì)、水文條件，而工程地質(zhì)測(cè)繪可以較全面的體現(xiàn)隧道區(qū)的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件，但測(cè)繪的范圍、內(nèi)容、精度等關(guān)系到資料綜合分析的準(zhǔn)確性和勘察成果質(zhì)量。因此隧道工作之前，應(yīng)先進(jìn)行工程地質(zhì)測(cè)繪后，再布置物探、鉆孔、室內(nèi)試驗(yàn)等手段進(jìn)行綜合勘察。

本論文主要介紹了福建泉州某隧道工程地質(zhì)測(cè)繪的案例，通過工程地質(zhì)測(cè)繪結(jié)合鉆探、物探等成果，查明了隧道區(qū)工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件，完成了隧道區(qū)的基本圍巖劃分，提供隧道涌水量等重要工程參數(shù)，為隧道設(shè)計(jì)及施工提供了必要的地質(zhì)資料，解決了隧道穿越地質(zhì)構(gòu)造破碎帶圍巖影響和地下水影響及不利因素，其工程實(shí)例可供其它類似項(xiàng)目借鑒。

1 工程地質(zhì)測(cè)繪概念

工程地質(zhì)測(cè)繪是巖土工程勘察中一項(xiàng)最重要最基本的勘察方法，它是運(yùn)用地質(zhì)、工程地質(zhì)理論對(duì)與工程建設(shè)有關(guān)的各種地質(zhì)現(xiàn)象進(jìn)行詳細(xì)觀察和描述，并按照精度要求將它們?nèi)鐚?shí)地反映在一定比例尺的地形圖上；對(duì)巖石出露或地貌、地質(zhì)條件較復(fù)雜或有特殊要求的工程項(xiàng)目場(chǎng)地，應(yīng)進(jìn)行工程地質(zhì)測(cè)繪。測(cè)繪目的是為了研究擬建場(chǎng)地的地層、巖性、構(gòu)造、地貌、水文地質(zhì)條件和不良地質(zhì)作用的空間分布和各要素之間的內(nèi)在聯(lián)系，為場(chǎng)址選擇和勘察方案的布置提供依據(jù)?！豆饭こ痰刭|(zhì)勘察規(guī)范》JTG C20-2011中“工程地質(zhì)測(cè)繪”的概念是通過現(xiàn)場(chǎng)觀察、量測(cè)和描述，對(duì)工程建設(shè)場(chǎng)地的工程地質(zhì)條件進(jìn)行調(diào)查研究，并將有關(guān)的地質(zhì)要素以圖例、符號(hào)表示在一形圖上的勘察方法。

實(shí)際地質(zhì)測(cè)繪工作中受地形地貌、地表植被等場(chǎng)地條件限制，工程地質(zhì)測(cè)繪難度很大，會(huì)造成測(cè)繪的范圍達(dá)不足、內(nèi)容不全、精度低等問題，從而影響勘察成果綜合的準(zhǔn)確性。

2 工程實(shí)踐

2.1 工程概況

華表山2號(hào)隧道位于泉州市環(huán)城高速公路晉江至石獅段內(nèi)，隧道設(shè)計(jì)為雙洞雙線隧道，位于晉江市社店華表山，左洞里程ZK9+922～ZK11+400，全長1478m，右洞里程YK9+927～YK11+448，全長1521m，隧道軸線北西至南東走向，進(jìn)口左右線洞底標(biāo)高分別75.149m和75.167m，出口左右線洞底標(biāo)高分別58.709米和58.470米，擬采用削竹式洞門。隧道穿越于一北東向伸展的殘丘之下，植被發(fā)育，沿線最高點(diǎn)海拔236.3米，左線進(jìn)出口段地形較緩，自然斜坡坡度均約15～20°；右線進(jìn)出口段地形均較陡，自然斜坡坡度：進(jìn)口段約20～25°，出口段約25～30°，總體地形起伏較大，線路經(jīng)過區(qū)局部為巖質(zhì)陡崖。本項(xiàng)目完成1：2000精度地質(zhì)測(cè)繪1.5kM2,鉆探18孔及物探淺層地震折射10條。本項(xiàng)目勘察時(shí)間為2008年9月至2009年6月。隧道區(qū)地質(zhì)剖面成果如圖1。

圖1 隧道區(qū)地質(zhì)剖面圖

2.2 測(cè)繪過程

2.2.1 收集區(qū)域地質(zhì)成果

通過收集福建省地質(zhì)局完成的《區(qū)域地質(zhì)調(diào)整報(bào)告》（1:20萬泉州/廈門幅，1977年版)，初步了解隧址區(qū)及其附近地區(qū)地層出露情況，主要有第四系全新統(tǒng)、上三疊～侏羅系（T3-J）條痕狀混合巖、混合巖及燕山期混合花崗巖。區(qū)內(nèi)構(gòu)造以NE、NNE向新華夏系構(gòu)造體系為主，線路橫穿新華夏系晉江—靈源山斷裂帶。

圖2 隧址區(qū)域地質(zhì)圖

圖3 裂隙密集帶照片

圖4 巖性分界處照片

圖5 代表性鉆孔巖芯照片

2.2.2 編制大綱并現(xiàn)場(chǎng)調(diào)繪

首先查明劃分地貌單元，分析各地貌單元的形成過程及其與地層、構(gòu)造、場(chǎng)地穩(wěn)定性的因果關(guān)系。查明沿線地層分布情況，確定其成因、時(shí)代、巖性，對(duì)基巖風(fēng)化帶分層。覆土厚度＜3m時(shí)平面圖按基巖(或基巖風(fēng)化帶)的出露帶處理。

其次查明巖土相應(yīng)的接觸關(guān)系和軟弱夾層的分布及產(chǎn)狀。查明巖層的產(chǎn)狀。對(duì)隧道口基巖裸露邊坡要進(jìn)行代表性的巖體節(jié)理裂隙統(tǒng)計(jì)。

再次確定地質(zhì)構(gòu)造類型。核查沿線斷層分布位置，弄清其產(chǎn)狀、斷距、破碎帶寬度、充填物、膠結(jié)程度等。查明沿線井、泉分布，弄清地下水補(bǔ)給區(qū)、排泄區(qū)、地下逕流、流量等狀況。查明沿線各類不良地質(zhì)現(xiàn)象及其特征，測(cè)量其規(guī)模，分析其危害性。最后對(duì)各典型地質(zhì)現(xiàn)象應(yīng)拍照并編入報(bào)告。

2.2.3 現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)繪及鉆探、物探驗(yàn)證情況

結(jié)合區(qū)域工程地質(zhì)圖基礎(chǔ)上，對(duì)沿線地質(zhì)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)地復(fù)核，進(jìn)一步對(duì)沿線地質(zhì)情況作詳細(xì)的工程地質(zhì)測(cè)繪，測(cè)繪范圍為沿線左右各250m，對(duì)影響線路的構(gòu)造及不良地質(zhì)現(xiàn)象，則擴(kuò)大面積進(jìn)行調(diào)繪。測(cè)繪精度1:4000，成果以1:2000比例出圖。測(cè)繪路線一般間距50.0～100.0m，點(diǎn)距50.0～150.0m，重點(diǎn)地段加密點(diǎn)距，對(duì)于地質(zhì)條件相對(duì)簡(jiǎn)單的第四系地段地質(zhì)點(diǎn)的間距適當(dāng)放寬。

測(cè)繪工作首先根據(jù)測(cè)區(qū)已收集地質(zhì)資料成果，采用穿越與追索相結(jié)合的方法，測(cè)繪路線結(jié)合場(chǎng)地的地形地貌，最大限度地垂直構(gòu)造走向或巖層走向方向并呈“S”形前進(jìn)，當(dāng)遇到巖性分界線或地質(zhì)構(gòu)造等重要地質(zhì)現(xiàn)象即進(jìn)行追索。測(cè)繪過程中觀察點(diǎn)的布置盡量利用天然露頭，觀測(cè)點(diǎn)采用半儀器法定點(diǎn)，一般觀察點(diǎn)定在：（1）不同地層接觸線、巖性分界線；（2）地質(zhì)構(gòu)造線；（3）不同地貌單元分界線；（4）巖石露頭處；（5）地下水露頭處；（6）不良地質(zhì)分布地段。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查成果初步分析，在本隧道區(qū)分布有3條裂隙密集帶、巖脈等，產(chǎn)狀基本為115°～130°∠60°～75°。為了驗(yàn)證裂隙密集帶、巖脈在隧道穿越區(qū)對(duì)圍巖的影響，并驗(yàn)證地表調(diào)繪的成果，沿隧道縱、橫斷面布置10條淺層地震勘探進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)合物探成果在隧道洞身處布置12個(gè)鉆孔進(jìn)行驗(yàn)證。

3 工程地質(zhì)測(cè)繪在勘察中的應(yīng)用

測(cè)繪成果及時(shí)標(biāo)明了各類勘探點(diǎn)位、不良地質(zhì)、軟基（埋藏軟基）及其它地質(zhì)界限，水文地質(zhì)（井、泉、濕地等地下水露頭）點(diǎn)，地貌點(diǎn)及地層與地質(zhì)構(gòu)造界線（含隱伏構(gòu)造），特殊性巖土層界限、巖層產(chǎn)狀、節(jié)理產(chǎn)狀、節(jié)理統(tǒng)計(jì)點(diǎn)等。對(duì)于工程性質(zhì)迥異且地表出露寬度滿足上圖要求的巖性層予以勾繪；有特殊控制意義的巖性層夸大表示。對(duì)于常規(guī)簡(jiǎn)易勘探工作難以查明不良地質(zhì)區(qū)地質(zhì)條件時(shí)，及時(shí)申請(qǐng)專項(xiàng)地質(zhì)勘察。工程地質(zhì)測(cè)繪基本做到第一手資料準(zhǔn)確、可靠，作好現(xiàn)場(chǎng)編錄工作，邊測(cè)繪邊整理，指導(dǎo)鉆探及其他勘察工作，并用勘探資料驗(yàn)證、補(bǔ)充、修改測(cè)繪成果。

3.1 查明了隧道區(qū)地層巖性

通過收集資料結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)繪，查明隧道區(qū)上覆殘坡積層厚度一般小于3.00m（局部厚度＞3m），覆蓋層以粉質(zhì)粘土為主，局部基巖裸露，巖層為上三疊～侏羅系（T3-J）條痕狀混合巖、混合巖及燕山期混合花崗巖，左線ZK11+229、右線YK11+209附近為兩種巖性接觸帶。隧道區(qū)巖層主要為上三疊～侏羅系（T3-J）條痕狀混合巖、混合巖及燕山期混合花崗巖，地層時(shí)代較老，歷經(jīng)多次區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，區(qū)內(nèi)構(gòu)造發(fā)育，巖層裂隙普遍較

發(fā)育，完整性較差，混合巖片麻理較發(fā)育，片麻理在地下深處一般膠結(jié)較緊密，但暴露地表后易風(fēng)化開裂形成裂隙。

3.2 查明隧道區(qū)構(gòu)造裂隙分布情況

經(jīng)本次工程地質(zhì)測(cè)繪、鉆探，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料，隧道區(qū)發(fā)育有3條裂隙密集帶，其中L1分布于里程樁號(hào)ZK10+551～ ZK10+561、YK10+548 ～ YK10+558處，寬約10～15m裂隙密集帶，實(shí)測(cè)產(chǎn)狀約為110～120°∠70～75°，該密集帶通過物探實(shí)測(cè)為低波速帶，巖面波速約為Vp=2532～2972m/s,鉆孔揭示巖體破碎，差異風(fēng)化顯著，部分泥化、角礫巖化，巖石破碎，見有后期輝綠巖脈沿?cái)嗔亚秩耄c隧道大角度相交，對(duì)隧道圍巖完整性影響較大。

L2分布于里程樁號(hào)ZK10+835.6、YK10+839處，寬約3～5m裂隙密集帶，實(shí)測(cè)產(chǎn)狀約為125～130°∠70～72°，該密集帶通過物探實(shí)測(cè)為低波速帶，巖面波速約為Vp=2814～3139m/s,鉆孔揭示巖體破碎，差異風(fēng)化顯著，巖性主要為條痕狀混合巖，沿片理方向裂隙很發(fā)育，局部間距僅30～50mm，巖石被切割成塊狀，見有輝綠巖脈侵入。與隧道大角度相交，對(duì)隧道圍巖完整性影響較大。

L3分布于里程樁號(hào)ZK11+003～ ZK11+015、YK11+007～ YK11+019處，寬約12m裂隙密集帶，實(shí)測(cè)產(chǎn)狀約為125～130°∠70～72°，該密集帶通過物探實(shí)測(cè)為低波速帶，巖面波速約為Vp=2558～2916m/s,鉆孔揭示巖體破碎，差異風(fēng)化顯著，帶內(nèi)巖石片理化很強(qiáng)，巖性為條痕狀混合巖，沿片理方向裂隙很發(fā)育，間距僅20～50mm，巖石被切割成塊狀。與隧道大角度相交，對(duì)隧道圍巖完整性影響較大。

3.3 查明不良地質(zhì)現(xiàn)象

隧道區(qū)未見采空區(qū)、泥石流和崩塌、滑坡等斜坡失穩(wěn)等不良地質(zhì)作用，主要不良地質(zhì)作用為ZK11+110右24m處的人工采石坑和ZK11+229、YK11+209之后出口側(cè)洞口上方斜坡上的危石。進(jìn)洞口處的人工采石坑深度小，對(duì)隧道影響有限，ZK11+110右24m處的采石坑深度大，形成高約24～28m的陡崖，但該處隧道埋深較大，對(duì)隧道影響較小；ZK11+229、YK11+209之后的斜坡風(fēng)化層厚度較大，局部分布有小沖溝，加上后期人工開挖取石取土較頻繁，地形地貌受到較大破壞，整體地形較陡峭，坡面多見大滾石、危石，部分滾石在降雨條件下可能滾落，成為危石，對(duì)洞口施工安全有一定影響，建議采取一定措施加強(qiáng)防護(hù)，必要時(shí)對(duì)洞口上部一定范圍內(nèi)的危石進(jìn)行清除。

3.4 查明隧道區(qū)水文地質(zhì)條件,為隧道涌水量預(yù)測(cè)奠定了基礎(chǔ)

隧道區(qū)地形起伏較大，隧道位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以上，隧道區(qū)地表未見常年性水流，局部見有下降泉點(diǎn)及人工開挖水井，其流量一般小30T/d；雨季山坡匯水沿坡、順溝沖泄；地下水主要為上部殘坡積層和強(qiáng)風(fēng)化層中的孔隙潛水及下部基巖裂隙水，主要受大氣降水垂向補(bǔ)給，隧道匯水面積較大,地下水類型主要為基巖裂隙水和構(gòu)造裂隙密集帶裂隙水，大氣降水沿裂隙入滲，裂隙密集帶及巖性接觸帶附近及向斜核部地帶也易形成大型的富水構(gòu)造。實(shí)測(cè)地下水位均位于設(shè)計(jì)洞身之上。地下水對(duì)圍巖有滲透作用，使圍巖級(jí)別降低，不利于穩(wěn)定。隧道開挖時(shí)在地下水相對(duì)較富集地段易發(fā)生地下水滲漏、涌水，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)地下水位及涌水量變化的監(jiān)測(cè)，做好截、排水和洞身防滲漏工作。

3.5 評(píng)價(jià)洞口穩(wěn)定性

根據(jù)隧道進(jìn)、出洞口查明的工程地質(zhì)條件，對(duì)洞口穩(wěn)定性展開評(píng)價(jià)，分別圍繞著進(jìn)洞口和出洞口的情況進(jìn)行分析，能夠發(fā)現(xiàn)進(jìn)洞口中：隧道左線進(jìn)口段地形較緩，自然斜坡坡度均約15°，圍巖主要為中風(fēng)化條痕狀混合巖，地下水位高于洞頂板，成洞條件良好。右線進(jìn)口地形較陡，自然斜坡坡度均約20～25°，表層為坡殘積粉質(zhì)粘土，圍巖主要為強(qiáng)風(fēng)化～中風(fēng)化條痕狀混合巖，地下水位高于洞頂板，建議采取適當(dāng)?shù)呐潘胧?，成洞條件較好。洞口邊坡放坡建議1：0.75～1：1.00，結(jié)合必要的防護(hù)措施。

在出洞口處隧道出口段巖性為燕山期混合花崗巖，粗粒變晶結(jié)構(gòu)，該段風(fēng)化層整體厚度巨大，沖溝發(fā)育，加上后期人工開挖取石取土較頻繁，地形地貌受到較大破壞，坡面多見大滾石、危石，對(duì)洞門施工不利，建議采取一定措施加強(qiáng)防護(hù)，必要時(shí)對(duì)洞口上部一定范圍內(nèi)的危石進(jìn)行清除。左線出口段地形較緩，自然斜坡坡度均約15°，橫向地形變化較大，隧洞整體偏壓較大。洞頂板主要為殘坡積粘性土，圍巖主要為強(qiáng)風(fēng)化混合花崗巖，裂隙很發(fā)育，散體～碎裂結(jié)構(gòu)，濕水易軟化，地下水低于洞頂板，拱部、側(cè)壁不穩(wěn)定，易坍塌，成洞條件較差，應(yīng)加強(qiáng)洞門支護(hù)措施。右線進(jìn)口地形較陡，自然斜坡坡度均約25～26°，橫向地形變化較大，隧洞整體偏壓較大。洞項(xiàng)板及圍巖主要為全～強(qiáng)風(fēng)化混合花崗巖，裂隙很發(fā)育，散體～碎裂結(jié)構(gòu)，濕水易軟化，地下水位高于洞頂板，洞門處、拱部易塌，側(cè)壁不穩(wěn)定，成洞條件較差，建議采取降、排水措施，加強(qiáng)洞門支護(hù)措施。洞口邊坡放坡坡率建議1：0.75～1：1.0，結(jié)合必要的防護(hù)措施。

4 施工情況說明

本隧道施工于2010年8月開始動(dòng)，于2012年3月全洞完成施工。隧道地質(zhì)剖面揭示L1～L3構(gòu)造裂隙密集帶處巖層圍巖級(jí)別為多為IV～V級(jí)，施工開挖時(shí)會(huì)出現(xiàn)巖體穩(wěn)定性差、圍巖不穩(wěn)定、拱部易坍塌的情況；構(gòu)造破碎帶地下水富水和導(dǎo)水性較好，開挖中多以淋雨?duì)罨螯c(diǎn)狀涌流出水。設(shè)計(jì)施工方案中對(duì)圍巖IV～V級(jí)部位采用超前支護(hù)（超前錨桿采用Φ25×5mm先錨后灌式中空注漿錨桿），超前支護(hù)結(jié)構(gòu)具備一定強(qiáng)度后，再進(jìn)行開挖；此外，施工時(shí)控制開挖掌子面長度，開挖后及時(shí)進(jìn)行初期襯砌。其余III級(jí)圍巖段采用全斷面開挖，開挖一循環(huán)進(jìn)尺在3米左右。根據(jù)施工情況表明：開挖的掌子面情況與勘察報(bào)告提供情況基本一致，由于設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)進(jìn)洞口、出洞口及洞身裂隙密集帶處設(shè)計(jì)采用合理的支護(hù)措施、方案，施工過程很順利。

施工結(jié)果證明了工程地質(zhì)測(cè)繪結(jié)合物探、鉆探的勘察方法在本隧道勘察方案中是確實(shí)可行的。

5 結(jié)束語

在山區(qū)隧道勘察中，工程地質(zhì)測(cè)繪對(duì)確定的測(cè)繪區(qū)域內(nèi)的地層、巖性、構(gòu)造、地貌、水文地質(zhì)以及區(qū)域地質(zhì)的現(xiàn)象進(jìn)行分析研究，并對(duì)相關(guān)工程的地質(zhì)條件作出初步的判斷與評(píng)價(jià)，這些資料能夠?yàn)楣こ踢x址的地質(zhì)、水文勘察、隧道位置等施工勘探方案提供相對(duì)可靠的參考資料，有利于技術(shù)人員制定相關(guān)的施工方案，提高施工方案的安全性，因此山區(qū)隧道區(qū)進(jìn)行工程地質(zhì)測(cè)繪工作具有不可或缺作用。當(dāng)然如工程地質(zhì)測(cè)的局限性造成繪資料漏項(xiàng)甚至錯(cuò)誤，將給勘察、設(shè)計(jì)、施工帶來負(fù)面影響，甚至造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。因此工程地質(zhì)測(cè)繪工作在山區(qū)隧道勘察中不可替代，但地質(zhì)測(cè)繪工作應(yīng)作為其勘察重要手段之一，并結(jié)合鉆探以及合適的物探手段等綜合勘察，以彌補(bǔ)工程地質(zhì)測(cè)繪工作的不足。