基于圍巖工程地質(zhì)的隧道位置選擇

【摘 要】在隧道工程勘測設(shè)計中，選擇合理的隧道位置不僅是選線的重要組成部分，同時也關(guān)系著施工難易、工期長短、造價大小、運營安全和運輸效率。隧道位置選擇時考慮的因素有很多。包括社會條件：政治、經(jīng)濟、國防、對自然環(huán)境的影響；自然條件：圍巖工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、地形、地貌等。圍巖工程地質(zhì)條件是控制線路方案取舍及位置選擇的主導(dǎo)因素。本文主主要論述圍巖工程地質(zhì)條件對隧道位置選擇的影響以及隧道位置選址時應(yīng)注意的事項。

【關(guān)鍵詞】隧道位置選擇；圍巖工程地質(zhì)條件；影響；注意事項

考慮圍巖工程地質(zhì)對隧道位置選擇的影響，選線的基本要求是應(yīng)力求選擇在地質(zhì)構(gòu)造簡單，巖性良好的穩(wěn)固地層中。對巖性差的地層、斷層破碎帶、含水層等嚴(yán)重不良地質(zhì)地段，應(yīng)避免穿越，若不能避讓而必須通過時，應(yīng)有充分的理由，并應(yīng)減短其穿越的長度，采取可靠的工程處理措施，以確保隧道施工及運營的安全。

1 單斜構(gòu)造與隧道位置的選擇

單斜構(gòu)造的層次大體平行而有同一傾角。常見的工程地質(zhì)問題為不均勻的地層壓力、偏壓、順層滑動等現(xiàn)象，故隧道中線以垂直走向穿越最為有利。

在單斜構(gòu)造的地質(zhì)條件下，必須事先把地層的構(gòu)造和傾角大小調(diào)查清楚，一定要盡可能避開軟弱結(jié)構(gòu)面。特別是不要把隧道中線設(shè)成與軟弱結(jié)構(gòu)面的走向一致或平行，至少要成一定的交角

1.1 水平或緩傾角巖層

當(dāng)隧道通過堅硬的厚層巖層時，較為穩(wěn)定。若通過很薄的巖層，則施工時頂部易產(chǎn)生掉塊現(xiàn)象，此時，以不透水的堅硬巖層作頂板為最好

1.2 陡傾角巖層

陡傾角巖層一般有偏壓和不均勻壓力存在，當(dāng)有軟弱夾層伴以有害節(jié)理切割時，易產(chǎn)生坍方和順層滑動；在此情況下，如以明洞通過時應(yīng)慎重對待

當(dāng)隧道中線可能沿兩種不同巖性的巖層走向通過時，地層滑動將使隧道結(jié)構(gòu)受到很大的剪力，以致把結(jié)構(gòu)物損壞。應(yīng)避免將隧道置于兩種不同的巖層軟弱構(gòu)造（破碎）帶，而宜將隧道置于巖性較好的單一巖層中；如果隧道恰在層間軟弱面的上方，地層滑動會使隧道的某一段發(fā)生橫向推移，而與鄰段斷開。因此一定要盡可能避開軟弱結(jié)構(gòu)面，特別是不要把隧道中線設(shè)成與軟弱結(jié)構(gòu)面的走向一致或平行，至少要成一定的交角。

1.3 直立巖層

指巖層層面與水平面直交或近于直交的巖層，即直立起來的巖層。在強烈構(gòu)造運動擠壓下，?？尚纬芍绷r層。

隧道通過直立巖層時，其中線宜垂直于巖層的走向穿過，在隧道開挖過程中，易產(chǎn)生坍塌，甚至?xí)?dǎo)致大的坍力，致使地面形成“天窗” 。

2 褶皺構(gòu)造與隧道位置的選擇

褶皺構(gòu)造有向斜和背斜兩種基本類型，當(dāng)隧道通過褶皺構(gòu)造時，應(yīng)盡量避免將隧道置于向斜或背斜的軸部，而應(yīng)將隧道置于翼部，則隧道所處的地質(zhì)條件類似單斜構(gòu)造

當(dāng)對隧道通過向斜和背斜軸部作比較時，則背斜較向斜略好，若向斜軸部處于含水層中，地下水積聚凹底，洞身開挖所出現(xiàn)的涌水及坍塌將比背斜嚴(yán)重，也將增加施工的困難。

3 斷裂構(gòu)造，接觸帶與隧道位置的選擇

在選擇隧道位置時，切忌沿著（或靠近平行）斷層帶或破碎帶修建隧道，特別是對于區(qū)域性大斷裂，尤應(yīng)注意繞避。當(dāng)隧道線路必須通過斷層帶時，應(yīng)盡量使線路與斷層走向正交，同時應(yīng)避開嚴(yán)重破碎帶，并應(yīng)使通過斷層的地段最短。

4 不良地質(zhì)的影響

大量工程實踐表明：不論是河谷線還是越嶺線。在具體選定隧道位置時都必須詳細(xì)研究地質(zhì)條件的影響，力求使隧道在較好的地質(zhì)條件下通過，盡量減少不良地質(zhì)條件的影響是極力重要的。

4.1 滑坡地區(qū)

在山區(qū)修建鐵路隧道時，經(jīng)常遇到滑坡，它給施工，運營可能造成極大危害，因此，當(dāng)隧道線路必須通過滑坡地段時，應(yīng)慎重對待。采用隧道避開滑坡時，應(yīng)使隧道洞身埋藏在滑床（可能的滑動面）以下一定厚度的穩(wěn)固地層中，以確保施工及運營過程中滑坡滑動時不致影響隧道安全。

4.2 巖堆、崩坍、錯落、堆積層以及危巖落石地區(qū)

巖石經(jīng)風(fēng)化作用，分解和剝離成為大小不一的塊體，從山坡上方滾下，或沖刷夾持而堆積在山坡坡腳處，形成松散堆積體。隧道通過這類地區(qū)，開挖時極易發(fā)生坍方，給施工帶來困難。這時宜把隧道位置放在巖堆以下的穩(wěn)定巖體之中。

選擇隧道位置時，應(yīng)查明工程地質(zhì)及水文地質(zhì)情況，原則上應(yīng)避免從不穩(wěn)定的巖堆、崩坍、錯落、堆積層地區(qū)中通過，應(yīng)將洞身置于穩(wěn)定的地層，當(dāng)隧道必須通過時，首先應(yīng)分析并確認(rèn)其具有穩(wěn)定性，且一定要采取有效可靠的工程措施，方得以在下圖所示位置通過。

4.2.1 泥石流

當(dāng)線路通過泥石流地區(qū)時，首先應(yīng)充分預(yù)計和判明泥石流的成因、規(guī)模、發(fā)展趨勢和沖、淤變化規(guī)律，論證以路基、橋梁通過或者以隧道等方式繞道的合理性，并判定工程安全度，以決定隧道方案的可行性。

當(dāng)隧道（明洞）洞口位置毗鄰泥石流溝時，應(yīng)注意適當(dāng)延長以避免泥石流可能擴散范圍的影響。

4.2.2 溶洞地區(qū)

當(dāng)隧道通過巖溶地區(qū)時，應(yīng)力求避免穿越巖溶嚴(yán)重發(fā)育的網(wǎng)狀洞穴區(qū)、巨大空洞區(qū)及有利于巖溶發(fā)育的構(gòu)造帶，盡量避開洞身置于碳酸鹽巖與非碳酸鹽巖（可溶巖與非可溶巖）的接觸帶。當(dāng)不可能時，應(yīng)選擇在較狹窄地段，以垂直或大角度穿過，使通過巖溶地段為最短。

4.2.3 瓦斯地區(qū)

隧道開挖時，有害氣體如甲烷（CH4）和二氧化碳（CO2）逸出；輕則致人窒息，重則引起爆炸，危害甚大。選擇隧道位置時，最好能避開。不得已時，應(yīng)做好通風(fēng)稀釋的措施。

4.2.4 黃土地區(qū)

黃土具有干燥時甚堅固，遇水容易剝落和遭受侵蝕的特征。選擇隧道時應(yīng)避開溝壑及地下水活動和地面陷穴密集的地區(qū)。

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