上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司 上海市 200000
摘要：依托重庆市花溪河综合整治项目七星水库—巴国天潭调水工程，对隧址区工程地质条件进行调查和分析，并对主洞隧道的围岩进行分级，采用综合分析方法对隧道进出口工程地质进行评价和分析，提出相应的施工措施，研究成果可为类似工程的设计和施工提供借鉴。
关键词：河道整治；输水隧洞；工程地质评价
花溪河综合整治项目七星水库—巴国天潭调水工程位于重庆市巴南区，本项目为长隧洞，项目起于巴南区南彭街道鸳鸯村南彭高速收费站附近八国天潭，于距起点约5.3km处南彭街道天台山村的窑子台附近下穿在建渝黔高速复线，经兴隆场北西侧的凤行湾，终于南彭街道、惠明街道及天星寺镇交界处的二圣河（规划七星水库）。地理座标在东经106°39′～106°45′，北纬29°19′～29°23′之间。路线呈西～东走向。为无压力单洞隧洞。隧洞全长9.817KM。设计隧洞建筑限界为宽2.5m，净空高2.8m，设计坡比为0.1%。
1 隧址区工程地质条件
1.1 地形地貌
隧址区沿线地形属构造剥蚀浅丘低山地貌和河流侵蚀堆积地貌[1] [2]。
构造剥蚀浅丘低山地貌：丘包多呈浑园状，丘顶平缓，切割深度一般较小，30～40m居多,大者可达65m，斜坡坡度15～30°，丘包间发育宽缓小冲沟，宽度30-80m，纵坡平缓，多2-10°，分布较多水田。距线路起点约2.44km处附近是线路区的最高点，高程约537.5m，最低点为起点处的巴国天潭，高程约303.0m，高差234.5m。砂岩可形成高15～25m的陡崖，由于裂隙切割及差异风化，陡崖下常常分布有崩塌的砂岩孤石、块石。
河流侵蚀堆积地貌：线路终点连接二圣河，河道宽约10～30m；二圣河的阶地不发育，岸坡基岩裸露，岸坡坡角38～55°，呈V字型河谷。
1.2 地层岩性
根据实地调查及收集有关地质资料，测区出露的地层为线路区表层零星覆盖第四系人工填筑土层（Q4s）、冲、洪积层（Q4alp）、崩坡积层（Q4col）及残坡积层（Q4eld），基岩为侏罗系上统遂宁组（J3s）及中统沙溪庙组（J2s）。
2 隧址区隧道围岩分级
根据《水利水电工程地质勘察规范》（GB50487-2008）[3]附录N，砂岩为中硬岩，泥岩为软岩，岩石强度评分A砂岩20分，泥岩5分；岩体完整性为较完整，岩体完整性评分B砂岩为30，泥岩为19；结构面为平直粗糙状，无充填，场地为砂岩泥岩互层，综合评价结构面评分取17；基本评分砂岩为67，泥岩为41。根据岩石的岩性、强度、裂隙发育程度结合地方经验，泥岩多为渗水到滴水状态，其地下水评分D为-2，砂岩孔隙率较大，多呈滴水或线状流水，砂岩地下水评分为-8。综合各条件，根据隧洞围岩分类及分段统计成果，主洞共分为3类56段。其中：Ⅲ类围岩共27段，总长4559.00m，占比约46.44%；Ⅳ类围岩共28段，总长5225.00m，占比约53.22%；Ⅴ类围岩共1段，总长33.00m，占比约0.34%。四个支洞共分为3类14段。其中：Ⅲ类围岩共7段，总长694.55m，占比约51.73%；Ⅳ类围岩共6段，总长622.00m，占比约46.33%；Ⅴ类围岩共1段，总长26.00m，占比约1.94%。
3 隧址区主洞隧道工程地质评价
3.1 主洞进洞口工程地质评价
隧洞进口位于斜坡处，斜坡呈南北向带状分布，斜坡倾向约34°，现状为自然斜坡，地面坡度角约31°。地层产状：110°∠41°，岩层走向20°，该边坡为切向坡，岩层走向与隧洞轴线呈近垂直相交。交角在70°，边坡上部见基岩出露，出露基岩岩性为侏罗系中统沙溪庙组（J2S）灰白色砂岩，坡底高程约312m，坡顶高程392m，高差80m，自然斜坡现状基本稳定，沿坡脚堆积有规模较小的阶地堆积物及残坡积物，以粉质粘土为主，土层较薄，一般厚度0.4～3.0m。按照设计方案，进洞口设计高程310m，洞脸将形成高45m的人工边坡，边坡下部采用直立开挖，上部放坡坡率1：0.50～1：1.75。边坡开挖后由中厚层状砂岩组成，未见断裂发育，岩体较完整，局部较破碎。该边坡为岩土质混合边坡，因浅部岩体强风化厚度较大，裂隙发育，洞脸边坡开挖时稳定性较差，直立切坡后，土层及基岩强风化层自稳能力差。基岩弱风化层稳定性根据主要结构面倾向与边坡坡向组合关系作极射赤平投影图（图2）分析：根据赤平投影图可知：裂隙L1的倾向与边坡倾向呈小角度斜交，且倾角小于坡脚，为一组外倾不利结构面，边坡易产生沿结构面的滑移破坏，裂隙L2与层面两组结构面组合交线的倾向与坡向呈小角度斜交，倾角小于坡脚，为结构面的不利组合，边坡可能发生两组结构面相互切割的锲形块体向坡外滑移崩塌破坏的可能。依据《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013），边坡岩体类型为Ⅲ类。边坡岩体等效内摩擦角标准值取58°使用，安全等级为一级。
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图2 隧洞进口段赤平投影图
建议按设计坡率放坡后，采用锚杆挡墙进行支挡。并在坡顶设置排水沟，并对坡面进行防护处理。洞口前部覆盖层厚度较薄，可采用明挖进洞。
3.2 主洞出洞口工程地质评价
隧洞出口位于陡崖底部，陡崖呈南北向带状分布，斜坡倾向约207°，现状为自然陡坡，地面坡度角约7～78°。地层产状：31°∠19°，岩层走向121°，该边坡为反向坡，岩层走向与隧洞轴线呈近反向。交角在20°，边坡上部为陡崖，出露基岩岩性为侏罗系中统沙溪庙组（J2S）灰白色砂岩，坡底高程约300m，坡顶高程340m，高差40m，沿坡脚堆积有规模较小的崩坡积物，以块石土为主，土层一般厚度0~4.5m。按照设计方案，出洞口将开挖崩坡积块石土，洞脸边坡开挖时稳定性较差，直立切坡后，土层自稳能力差。上部陡崖稳定性根据主要结构面倾向与边坡坡向组合关系作极射赤平投影图（图3）分析：根据赤平投影图可知：裂隙L2的倾向与边坡倾向基本一致，陡崖岩体基本为沿裂隙L2发生垮塌，由于陡崖下部局部已形成岩腔，岩腔上部岩体可能沿裂隙发生垮塌。依据《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013），边坡岩体类型为Ⅲ类。边坡岩体等效内摩擦角标准值取58°使用，安全等级为二级。
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图3 隧洞出口段赤平投影图
出洞口直立切坡后，建议采用坡率法放坡处理，土层放坡坡比值：1：1.50，放坡后再对上部土层采用支挡措施。对陡崖岩体建议采用挂设主动防护网进行防护或采用锚杆挡墙支护，在坡顶设置排水沟。洞口前部覆盖层厚度较薄，可采用明挖进洞。
4 结论
（1）根据隧洞围岩分类及分段统计成果，主洞共分为3类56段。其中：Ⅲ类围岩共27段，总长4559.00m，占比约46.44%；Ⅳ类围岩共28段，总长5225.00m，占比约53.22%；Ⅴ类围岩共1段，总长33.00m，占比约0.34%。四个支洞共分为3类14段。其中：Ⅲ类围岩共7段，总长694.55m，占比约51.73%；Ⅳ类围岩共6段，总长622.00m，占比约46.33%；Ⅴ类围岩共1段，总长26.00m，占比约1.94%；
（2）隧洞进、出口施工应尽量避免破坏原始地形地貌，并加强洞口边坡的防护措施。隧洞进出洞口建议将洞口提前，尽量避免对坡体的开挖，采用明洞出洞。出洞口洞口前崩坡积体先采用小导管注浆，再采取大管棚超前支护方式进洞。进洞后侧壁局部可能失稳，顶部无支护时可能产生小坍塌，开挖成洞后应及时采取封闭措施，并采用砼衬砌。施工时应严格控制爆破强度。洞身段采用光面爆破，全断面开挖，在洞身施工中应注意破碎岩体可能造成的洞顶坍塌。成洞后应及时进行支护，并做好排水设施。
参考文献：
[1]杜严飞,杨乐,廖云平,等.重庆市隧道工程地质环境问题时空分布规律研究[J].工程地质学报,2015,23(s1)： 368-371.
[2]贝史成.浅谈隧道工程地质勘察与评价[J].四川水泥,2014,7： 36-37.
[3]中华人民共和国国家标准《水利水电工程地质勘察规范》GB50487-2008[S].北京：中国计划出版社,2008.