張昌歡 ZHANG Chang-huan

（深圳市工勘巖土集團(tuán)有限公司，深圳 518000）

0 引言

隧道工程作為公路工程的重要組成部分，在建設(shè)期有諸多不確定且復(fù)雜的因素。因此在公路隧道建設(shè)階段進(jìn)行地質(zhì)勘查是十分必要的，專業(yè)的勘察人員能夠借助現(xiàn)代化的科學(xué)技術(shù)原理方法，通過實(shí)地考察調(diào)研，對(duì)將要修建的隧道進(jìn)行取證，再結(jié)合所需建設(shè)工程的實(shí)際要求，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析、驗(yàn)證及評(píng)價(jià)，了解擬修建隧道附近一定區(qū)域內(nèi)的地理環(huán)境特點(diǎn)、地形地勢(shì)、地質(zhì)狀況、巖土工程及力學(xué)性能等參數(shù)，并對(duì)工程勘察文件的編制及建設(shè)提出合理的意見及建議，便于科學(xué)地判斷隧道工程順利開展，并保障最終的工程質(zhì)量及應(yīng)用年限。

1 隧道概況

某隧道位于廣東省清遠(yuǎn)市境內(nèi)，全長(zhǎng)1481m。隧道區(qū)屬于丘陵地貌，山丘局部十分陡峭。隧道進(jìn)出口位置坡度減緩，覆有全、強(qiáng)風(fēng)化層，其余部分巖石裸露，隧道區(qū)域周邊的山坡富有大量叢生雜草植被，進(jìn)出口位置分別分布有水泥道路及泥濘小道，交通狀況全然相反。

勘察區(qū)地形較為簡(jiǎn)單。隧道進(jìn)出口段自然坡度51°～74°，植被發(fā)育。地面高程1366～1520m，相對(duì)高差約154m。在隧道經(jīng)過的地段，基巖裸露，隧道體穿過下三疊統(tǒng)大冶組第三段（T1d3）的白云巖，為堅(jiān)硬巖石。厚白云石段節(jié)理相對(duì)發(fā)育，巖層產(chǎn)狀相對(duì)緩慢。可能遇到較大的突水，容易形成崩塌塊體，對(duì)項(xiàng)目建設(shè)有一定影響?？碧絽^(qū)為出口端沿隧道軸線剖面布置在里程CYK63+400～CYK64+670 段、CYK63+500～CYK64+770 段。

隧道入口處的基巖裸露，地形陡峭?；鶐r為白云石。巖石產(chǎn)狀為N70°E/20°SE，向線路左側(cè)傾斜?；鶐r節(jié)理較發(fā)育，斜坡上有危巖和巖石。出口處基巖裸露，為淺埋段。

2 大斷面隧道地質(zhì)勘察方法

隧道地質(zhì)勘察方法主要有遙感、物探、調(diào)繪、鉆探及挖探等，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、環(huán)境條件及設(shè)計(jì)需要綜合考慮。該隧道地質(zhì)構(gòu)造方面，隧道測(cè)繪區(qū)域內(nèi)并未出現(xiàn)斷層，隧體位置黑云母花崗巖及凝灰熔巖的接觸點(diǎn)，該點(diǎn)附近存在大量地下水，巖體破碎狀況明顯；地震方面，測(cè)繪區(qū)域地震動(dòng)峰值加速度為0.10g，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期0.40s。針對(duì)隧道所經(jīng)地區(qū)的自然、地質(zhì)、地形狀況及施工條件等對(duì)象，應(yīng)用直接觀察、工程地質(zhì)調(diào)查、訪問群眾及工程地質(zhì)測(cè)繪等方法，了解隧道途經(jīng)線路的地理形貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、特殊地質(zhì)及不良表層、地層中水的流向，地震等狀況，并結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)及施工方法進(jìn)行勘探方法分析，該隧道地質(zhì)勘察方法主要采用地質(zhì)調(diào)繪、綜合物探及隧道鉆探。

2.1 地質(zhì)調(diào)繪

地質(zhì)調(diào)繪可以先使用小的比例尺，以1:5000 的比例，針對(duì)重點(diǎn)水文帶、構(gòu)造帶及巖性分解帶的巖土露出狀況及分布范圍進(jìn)行調(diào)查，應(yīng)用1:2000 的大比例尺，重點(diǎn)針對(duì)該隧道進(jìn)出口處進(jìn)行調(diào)查，同時(shí)結(jié)合使用地質(zhì)界限追蹤及剖面調(diào)查的綜合性方法，摸清隧道進(jìn)出口位置地層的地貌、巖性構(gòu)造及不良地質(zhì)狀況，設(shè)定的觀測(cè)點(diǎn)需要精準(zhǔn)把控隧道巖性狀況，并使用GPS 定位方法，明確重要巖性分界帶等觀測(cè)點(diǎn)（如圖1）。

圖1 隧道縱剖面

結(jié)合地質(zhì)調(diào)查測(cè)繪結(jié)果，可見隧道測(cè)區(qū)狀況簡(jiǎn)單，表層附有2m 以下堆積土壤，下浮基巖主要由黑云母花崗巖凝灰熔巖及風(fēng)化層構(gòu)成。全、強(qiáng)風(fēng)化層的進(jìn)口及出口位置附近的厚度差最大為25m 及14m，而花崗巖殘積層及全、強(qiáng)風(fēng)化層受水流沖刷，可能會(huì)出現(xiàn)崩塌，軟化及強(qiáng)度驟降的問題，再加上大斷面隧道進(jìn)出口位置貫穿花崗巖區(qū)域及全、強(qiáng)風(fēng)化層等，可見隧道的進(jìn)出口位置有相對(duì)較差的施工條件，而其余地段地質(zhì)狀況均為良好。

2.2 綜合物探

為使隧道探測(cè)具有更高精度，需要考慮隧道周邊地形、環(huán)境、數(shù)據(jù)采集等的限制，綜合應(yīng)用多種物探方法。該隧道進(jìn)行的探測(cè)應(yīng)用了高密度電法成像法、CSAMT 電磁法，通過電磁推斷巖石的電性參數(shù)，采集所需數(shù)據(jù)信息。但若測(cè)得的參數(shù)較為接近，就會(huì)影響探測(cè)結(jié)果的精確性。所以應(yīng)用物探方法，需要綜合對(duì)鉆探及地質(zhì)測(cè)繪等信息資料進(jìn)行分析，并且實(shí)地驗(yàn)測(cè)重點(diǎn)地下富水區(qū)、斷裂處及褶皺處，并輔助使用微動(dòng)探測(cè)法或是高密度電法等能夠快速適應(yīng)地形地貌、控制資金成本且具有良好探測(cè)效果的高密度探測(cè)方法，去探測(cè)隧道進(jìn)出口位置以及淺埋溝谷段。

2.3 隧道鉆探

為深入到隧道內(nèi)部進(jìn)行直觀而確切的探查，并且判斷隧道周邊地形的巖性及其構(gòu)造，可應(yīng)用鉆探方法，并進(jìn)行其余的孔內(nèi)測(cè)試。在依次經(jīng)過地質(zhì)調(diào)查測(cè)繪及綜合物探的前提條件下，該隧道的勘探可以結(jié)合之前繪制的隧道區(qū)域地形地貌特點(diǎn)，在隧道的進(jìn)出口位置、控制點(diǎn)、斷裂點(diǎn)以及物探反常區(qū)域進(jìn)行鉆探。比如可以將鉆孔打在隧道洞口處或隧身處，探尋水流在地下及地層表面的連通狀況。

王忠春說，2010年之后，江蘇新華邁入了新發(fā)展階段，實(shí)現(xiàn)了“五步走”：第一步，完成公司化改造、成立鳳凰新華印務(wù)，并購(gòu)多家印企成立子公司；第二步，重新定位，明確綠色印刷、數(shù)字化轉(zhuǎn)型、海外拓展三大板塊；第三步，進(jìn)行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整、鞏固主營(yíng)，增強(qiáng)“圖書報(bào)刊、商業(yè)包裝、金融票據(jù)”印刷業(yè)務(wù)競(jìng)爭(zhēng)力；第四步，進(jìn)行產(chǎn)業(yè)鏈延伸拓展，在主營(yíng)基礎(chǔ)上，引入“數(shù)字資產(chǎn)管理、云平臺(tái)服務(wù)、創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)發(fā)展、綠色檢測(cè)認(rèn)證和中外文化交流”等業(yè)務(wù)；第五步，進(jìn)行國(guó)際化拓展，進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)。正是因?yàn)檫@“五步走”，鳳凰新華印務(wù)脫胎換骨般實(shí)現(xiàn)了巨大改變。

3 地質(zhì)勘查成果分析

在詳細(xì)勘察階段，勘察人員注重針對(duì)隧道途經(jīng)地區(qū)兩旁的周邊地區(qū)的地形、地質(zhì)、環(huán)境及水文進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，并依據(jù)隧道的施工要求完成鉆探、物探等一系列的測(cè)試，而該隧道屬于大斷面特長(zhǎng)隧道，相應(yīng)的，其勘探范圍需進(jìn)一步擴(kuò)大，以獲取所需的設(shè)計(jì)及施工資料。

3.1 地質(zhì)調(diào)繪勘探成果

3.1.1 巖石松落

根據(jù)勘探結(jié)果，發(fā)現(xiàn)在隧道入口處丘坡存在大量松落的堆積石塊，石塊最大直徑為數(shù)10m，許多巖石表面被侵蝕切割成尖錐直立狀，一小部分巖石已與山丘脫離。一旦巖石崩落，將徑直砸向山丘下方的水泥路面。因此，在隧道公路工程施工特別是爆破施工時(shí)，需要做好巖石松落的預(yù)防保護(hù)工作，防止巖石突然落下，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)安全造成影響，特別是位于西方的進(jìn)口隧道的丘陵上堆積有大量搖搖欲墜但直徑可觀的碎石，狀況極不穩(wěn)定。而考慮到后續(xù)施工及應(yīng)用中的安全性，設(shè)計(jì)人員經(jīng)過分析探討，對(duì)隧道的洞口進(jìn)行了整改，使隧道入口與這一段危險(xiǎn)區(qū)域偏離，避免事故發(fā)生。

3.1.2 涌水現(xiàn)象

經(jīng)過以上勘察，發(fā)現(xiàn)隧道圍巖巖石材質(zhì)主要為花崗斑巖以及風(fēng)化后的熔結(jié)凝灰?guī)r。隧體主要不良地質(zhì)僅為隧道出入口處的松動(dòng)巖石。結(jié)合前文水文地質(zhì)情況調(diào)查及鉆孔水文試驗(yàn)結(jié)果，大略地估計(jì)隧道的涌水量，發(fā)現(xiàn)隧址區(qū)周邊的地質(zhì)狀況及水文情況都并不復(fù)雜，但需要格外關(guān)注的是基巖中風(fēng)化層出現(xiàn)的網(wǎng)狀裂隙積存的地下水，為防止隧道內(nèi)由此引發(fā)涌水現(xiàn)象，需提前進(jìn)行預(yù)防，做好排水防護(hù)。

計(jì)算隧道正常涌水量：

式中：

W：年均降水量；

X：日均降水量；

A：集水面積。

計(jì)算隧道最大涌水量Qmax：

Qmax=1.50Qs

應(yīng)用以上公式進(jìn)行估算，可獲得該隧道單洞的正常及最大涌水量。

3.2 綜合物探成果分析

在整個(gè)隧道工程中，為解決多項(xiàng)地質(zhì)問題，要靈活應(yīng)用基礎(chǔ)的物探方法，合理確定大多數(shù)勘探點(diǎn)，通過地質(zhì)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)地質(zhì)問題，再進(jìn)行鉆探。應(yīng)用物探方法時(shí)，勘查人員可以應(yīng)用瞬變電磁，貫通洞口及隧道的部分地段，并在隧道的進(jìn)出口位置及富水區(qū)域應(yīng)用CSAMT 探測(cè)法及高密度電法，多次對(duì)比觀察。物探結(jié)果表明，從隧道YK54+800～YK64+680 段的電阻率分布剖面來看，除局部斷裂帶和出口端電阻率較低外，總體電阻率較高，一般大于1000Ωm，最高大于2500Ωm，以YK62+000 附近為界，隧道入口端沿線路方向的圍巖電阻率高于出口端。斷裂帶圍巖電阻率為100～800Ωm，最低值小于50Ωm。

物探結(jié)果表明，隧道區(qū)發(fā)育有11 條具有一定規(guī)模的斷層。物探成果驗(yàn)證了專項(xiàng)地質(zhì)調(diào)查資料中的F5、F6 和F7 三條斷層。根據(jù)隧道圍巖電阻率分布及反演處理結(jié)果，參考地質(zhì)資料，結(jié)合地質(zhì)調(diào)查結(jié)果綜合分析，物探成果中新發(fā)現(xiàn)的8 條異常帶可能為斷層或構(gòu)造斷裂帶，編號(hào)為Fw1～Fw8。從電阻率分布和反演結(jié)果圖以及物理地質(zhì)剖面圖中可以清楚地看到這些斷層帶的位置、規(guī)模和影響深度。通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)資料的處理和解釋，結(jié)合地質(zhì)條件，得到結(jié)果見圖2-圖4。

圖2 隧道高密度剖面YK63+510～YK64+680 段電阻率分布剖面圖

圖4 隧道物探地質(zhì)解釋剖面圖

隧道電阻率分布剖面反映的隧道區(qū)地質(zhì)特征與原始數(shù)據(jù)吻合良好，同時(shí)增加了新的地質(zhì)內(nèi)容。

3.3 鉆孔地應(yīng)力測(cè)試結(jié)果

隧道區(qū)的水平地應(yīng)力以構(gòu)造應(yīng)力為主，這也表明地應(yīng)力場(chǎng)以水平應(yīng)力為主。在試驗(yàn)深度范圍內(nèi)，根據(jù)《廣東隧道鉆孔地應(yīng)力測(cè)試》的規(guī)定，本次試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 隧道圍巖可能發(fā)生巖爆的隧道埋深

從表1 可以看出，本工程試驗(yàn)成果的最大水平主應(yīng)力方向約為NW307°，最大和最小水平主應(yīng)力隨巖層深度的增加呈增加趨勢(shì)。預(yù)計(jì)最大水平主應(yīng)力為23.89MPa，最小水平主應(yīng)力為18.13MPa，自重應(yīng)力為22.92MPa。

4 結(jié)束語(yǔ)

在本次隧道勘探時(shí)，雖然屢次強(qiáng)調(diào)勘察中需要結(jié)合運(yùn)用水文地質(zhì)調(diào)查、鉆探、取樣及測(cè)試調(diào)查等物探方法，并針對(duì)隧道周邊地質(zhì)、地理形貌、水文、地質(zhì)構(gòu)造及隧道下方富水區(qū)、裂縫等風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)做好事先應(yīng)急防護(hù)及防爆防治工作。根據(jù)以上勘探方法的綜合應(yīng)用，可發(fā)現(xiàn)在諸如廣東隧道等大斷面公路隧道的綜合勘查時(shí)，不可采用單一式的勘探方法，而是綜合使用，彼此配合。在隧道地質(zhì)勘探前，需要勘察人員進(jìn)行調(diào)查或?qū)嵉刈咴L，了解隧道區(qū)域周邊的地質(zhì)狀況、環(huán)境狀況及水文狀況等信息資料，最后有效結(jié)合鉆探、物探及試驗(yàn)驗(yàn)證等勘察程序，綜合對(duì)物探方法的多元化解釋，對(duì)所得的成果進(jìn)行合理分析，在核查勘測(cè)結(jié)果的同時(shí)，也通過對(duì)鉆孔位置的有效布置，獲得更加詳細(xì)的地質(zhì)信息，使公路隧道工程保質(zhì)保量完成。