中山三角鎮(zhèn)福源路下沉式隧道工程地質(zhì)特征研究

王炭之

[摘要]福源路下沉式隧道為明挖淺埋式隧道，結(jié)構(gòu)形式采用左右線整體式框架結(jié)構(gòu)。隧址區(qū)工程地質(zhì)條件及水文地質(zhì)條件較復(fù)雜；為查明含水層的滲透系數(shù)、涌水量等水文地質(zhì)條件，進(jìn)行了專門的水文地質(zhì)勘察和試驗(yàn)。

[關(guān)鍵詞]下沉式隧道 軟土 滲透系數(shù) 涌水量

[中圖分類號(hào)] U45 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號(hào)] 1000-405X（2015）-8-8-2

1工程概況

擬建隧道位于三角鎮(zhèn)鎮(zhèn)中心，車流量大。為省道S364改造的重要部分。采用明挖淺埋式隧道，結(jié)構(gòu)形式采用左右線整體式框架結(jié)構(gòu)。為排出隧道范圍內(nèi)匯集的雨水，在K7+280右側(cè)設(shè)雨水泵房一座。采用雙向四車道，主體結(jié)構(gòu)寬度21.6m～22.0m。

為查明擬建隧道區(qū)的工程水文地質(zhì)情況，按規(guī)范要求進(jìn)行兩次勘察，采用“工程地質(zhì)調(diào)繪、鉆探、原位測(cè)試（標(biāo)準(zhǔn)貫入等）、取樣試驗(yàn)、內(nèi)業(yè)綜合對(duì)比分析等”綜合勘察方法和手段，詳細(xì)探明了下沉隧道巖土層分布及其工程地質(zhì)特征。

2工程地質(zhì)條件

2.1地形地貌

本隧道位于沖積平原，地形平坦，陸地地面標(biāo)高約1.7～2.4m，位于三角鎮(zhèn)中心繁華地段，橫穿福源路，民房、工廠、公共設(shè)施集中分布。

2.2地質(zhì)構(gòu)造

根據(jù)地質(zhì)調(diào)繪及鉆探成果，下沉隧址區(qū)未發(fā)現(xiàn)斷裂構(gòu)造形跡，屬于穩(wěn)定地塊，適宜隧道的建設(shè)。

2.3地層巖性

根據(jù)勘察資料，隧址區(qū)地層覆蓋層由素填土、第四系海陸交互相淤泥砂層、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，以及沖積相粉質(zhì)粘土、砂層等組成。

3工程地質(zhì)條件

3.1軟土

隧道區(qū)全分布軟土，組成為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)砂層等組成，厚度較大，埋深深。由于本隧道埋深淺，主體結(jié)構(gòu)頂?shù)装寰挥谲浲翆?。軟土?qiáng)度低，易壓縮變形和失穩(wěn)，隧道或基坑開(kāi)挖排水易產(chǎn)生地面沉降和引起地面建筑物變形。

3.2砂土

隧道區(qū)砂土普遍分布，埋深及影響深度范圍內(nèi)，存在的砂土為淤泥質(zhì)砂層。地下水以孔隙水形式賦存，受側(cè)向徑流及越流補(bǔ)給。飽和砂土對(duì)基坑壁的穩(wěn)定及基底的穩(wěn)定有影響，挖遇砂土段地下水的涌水量較大，砂土層易產(chǎn)生流土、流砂、管涌等，引起側(cè)壁垮塌。

3.3人工填土

隧道區(qū)廣泛分布人工填土，厚度較小，主要成分為砂礫、粘土、碎石，為省道S364舊筑路填土。

3.4土石可挖性分級(jí)及隧道圍巖分級(jí)

3.4.1土石可挖性分級(jí)

根據(jù)《地下鐵道、輕軌交通巖土工程勘察規(guī)范》（GB5037-1999）附錄B，隧址的場(chǎng)地土石分級(jí)如下：

Ⅰ級(jí)松土：機(jī)械能全部直接鏟挖滿載。淤泥質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)砂層屬此級(jí)別土。

Ⅱ級(jí)普通土：機(jī)械需部分刨松方能鏟挖滿載，或可直接鏟挖但不能滿載。人工填土非路面砼部分屬此級(jí)別土。

3.4.2隧道圍巖分級(jí)

按《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D70-2004）要求，將本隧道圍巖均劃分Ⅵ級(jí)圍巖：主要由素填土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)砂層組成，極易坍塌變形，有水時(shí)，土、砂常與水一齊涌出。

4水文地質(zhì)條件

隧址區(qū)位于沖積平原，地形平坦，周邊分布小河涌，受潮汐、上游河流的影響，為地下水滲入補(bǔ)給提供了充足水源。地下水位埋深較淺，水位高程在0.03米至1.53米之間，平均高程為0.99米；水位埋深在0.50米至2.00米之間，平均埋深為1.00米。地下水類型主要為第四系松散層孔隙潛水，砂層為主要含水層，主要通過(guò)大氣降水、側(cè)向徑流方式接受補(bǔ)給，以蒸發(fā)、側(cè)向徑流方式排泄。

本隧道區(qū)域取得SZK4孔內(nèi)水樣1組，根據(jù)水質(zhì)分析試驗(yàn)成果按《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（JTJ C20-2011）附錄K及《公路工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范》（JTG/T B07-01-2006）地下水腐蝕性及環(huán)境作用等級(jí)進(jìn)行判別。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地理位置情況，于SZK4號(hào)鉆孔處進(jìn)行了一組抽水試驗(yàn)。抽水試驗(yàn)成果如圖1～3。

5隧道涌水量預(yù)測(cè)

（1）（隧道）涌水量預(yù)測(cè)模型

擬建隧道區(qū)工程地質(zhì)條件較為簡(jiǎn)單，大致可分為兩層，第一層為素填土，第二層為淤泥質(zhì)砂層，不同地層，其隧道涌水量是不同的，根據(jù)所劃分的巖土工程分段分別估算基坑涌水量（見(jiàn)表4）。

根據(jù)抽水試驗(yàn)成果結(jié)合土工試驗(yàn)，計(jì)算得滲透系數(shù)K=1.61m/d，隧道涌水量Q=964.46m3/d。

6結(jié)語(yǔ)

（1）福源路下沉式隧道采用“工程地質(zhì)調(diào)繪、鉆探、原位測(cè)試（標(biāo)準(zhǔn)貫入等）、取樣試驗(yàn)、內(nèi)業(yè)綜合對(duì)比分析等”綜合勘察方法和手段，詳細(xì)探明了下沉隧道巖土層分布及其工程地質(zhì)特征。

（2）根據(jù)地質(zhì)調(diào)繪及鉆探成果，下沉隧址區(qū)未發(fā)現(xiàn)斷裂構(gòu)造形跡，屬于穩(wěn)定地塊，適宜擬建隧道的建設(shè)。

（3）地表水、地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕性級(jí)別為微腐蝕性，地下水對(duì)砼結(jié)構(gòu)中的鋼筋腐蝕作用等級(jí)為微腐蝕性，環(huán)境作用等級(jí)為C。

（4）根據(jù)抽水試驗(yàn)成果結(jié)合土工試驗(yàn)，建議滲透系數(shù)K=1.61m/d，建議隧道涌水量取值為964.46m3/d。

（5）擬建隧道區(qū)地層巖性主要為第四系海陸交互相淤泥質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)砂層。此套地層在珠三角地區(qū)具有代表性，相似地質(zhì)情況下可以參考建設(shè)。下沉隧道減少因紅綠燈所造成的等待時(shí)間，為以后交通設(shè)施（橋梁）的建設(shè)預(yù)留了空間，緩解交通壓力。下層隧道具有提高地面利用率、安全系數(shù)高、減少公路噪音污染、有效疏導(dǎo)車流等優(yōu)點(diǎn)；下層隧道主要的難題是排水相對(duì)較難，應(yīng)與城市的污水收集系統(tǒng)相結(jié)合，有效利用收集來(lái)的雨水。

參考文獻(xiàn)

[1]省道S364線南三公路（三角至黃圃段）改建工程施工圖設(shè)計(jì)階段 工程地質(zhì)勘察報(bào)告.廣州：廣東省公路勘察規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，2013.

[2]王碩，周巍，張素情.九尾嶺下沉式隧道水文地質(zhì)研究[J] 硅谷 2011（7）

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[4]公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范（JTG C20-2011）.北京. 人民交通出版社，2011.