聞喜縣石門河隧洞引水工程地質(zhì)評(píng)價(jià)及處理措施

王月愛

（平陸縣部官揚(yáng)水工程管理處，山西 平陸 044300）

1 工程概況

石門河隧洞位于聞喜縣境東南部、中條山脈中部，隧洞長(zhǎng)3.1 km，設(shè)計(jì)凈斷面尺寸1.6 m×2.0 m。工程主要任務(wù)是解決聞喜縣城及周邊地區(qū)工業(yè)生產(chǎn)與居民生活用水問題。該輸水隧洞穿過中條山區(qū)，出露的地層有太古代涑水雜巖，元古代震旦系絳縣群、中條群，所處大地構(gòu)造單元位于秦嶺東西向褶帶、新華夏太行山隆起帶及祁呂賀山字型構(gòu)造東翼邊緣胡弧的交接地帶。

2 地質(zhì)條件評(píng)價(jià)

本隧道工程地質(zhì)條件可分兩大類：第一類是輸水涵洞，長(zhǎng)164 m，涵基為河床；第二類是輸水隧洞，長(zhǎng)2936 m，隧洞穿過圍巖。

2.1 涵基地質(zhì)條件

樁號(hào)0+000—0+164段為輸水涵洞，分為0+000—0+109段和0+109—0+164段，涵基地質(zhì)條件各有差別。0+000—0+109段為河床，河床表層露出人工新近堆積的礦渣，松散狀態(tài)，下部為第四系全新統(tǒng)稍密狀態(tài)的混合土卵石層，涵基位于新近堆積的礦渣（0+000—0+050段）及混合土卵石中（0+050—0+109段），該段涵基全部位于水位以下，存在不均勻沉降及施工排水的問題。0+109—0+164段涵基坐落于基巖全、強(qiáng)風(fēng)化層中，基巖全風(fēng)化層厚1～2 m，基巖強(qiáng)風(fēng)化層厚2～5 m，基巖巖性為上元古界呂梁期花崗巖，塊狀構(gòu)造，全晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，成份以石英、長(zhǎng)石為主。

涵基位于礦渣、混合土卵石、基巖上等不同的巖性上，存在不均勻沉降的問題。

2.2 涵洞圍巖地質(zhì)條件

本隧洞圍巖地質(zhì)條件分為七段。

第一段樁號(hào)0+164—0+419，該段巖性為上元古代呂梁期花崗巖，塊狀構(gòu)造，粒狀結(jié)構(gòu)。地表基巖裸露，坡度較陡，隧洞上覆圍巖厚度12～82 m左右，大于開挖洞徑的3倍以上。洞身位于地下水位以下，有可能產(chǎn)生滴水、線流、涌水等情況，局部穩(wěn)定性差。根據(jù)《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》進(jìn)行圍巖工程地質(zhì)分類，評(píng)價(jià)圍巖類別為Ⅲ類。

第二段樁號(hào)0+419—0+756，該段洞身巖性為太古代絳縣群片巖，片狀構(gòu)造，變晶結(jié)構(gòu)。地表基巖巖體裸露地層產(chǎn)狀為N15°E/NW∠50°。隧洞上覆圍巖厚度165 m，大于開挖洞徑的3倍以上。洞身位于地下水位以下，局部穩(wěn)定性差。根據(jù)《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》進(jìn)行圍巖工程地質(zhì)分類，評(píng)價(jià)圍巖類別為Ⅲ類。

第三段樁號(hào)0+756—1+036，該段洞身巖性為下元古代絳縣群橫梁關(guān)組石英巖，塊狀構(gòu)造，粒狀結(jié)構(gòu)。產(chǎn)狀為N15°E/NW∠50°。地表巖體裸露，植被發(fā)育，地形陡峭，巖體坡度75°左右。隧洞上覆圍巖厚度123～165 m，大于開挖洞徑的3倍以上。洞身位于地下水位以下，局部穩(wěn)定性差。根據(jù)《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》進(jìn)行圍巖工程地質(zhì)分類，評(píng)價(jià)圍巖類別為Ⅲ類。

第四段樁號(hào)1+036—2+187，該段洞身巖性為下元古代中條群余元下組大理巖，塊狀構(gòu)造，變晶結(jié)構(gòu)。上部基巖巖體裸露，表層為第四系殘積土覆蓋，植被發(fā)育，地形陡峭。其中樁號(hào)1+178—1+648段位于向斜的核部，產(chǎn)狀為N15°E/NW∠50°，1+648段后產(chǎn)狀為N55°E/SE∠35°。隧洞上覆圍巖厚度 67～97 m，大于開挖洞徑的3倍以上。洞身位于地下水位以下，局部穩(wěn)定性差。根據(jù)《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》進(jìn)行圍巖工程地質(zhì)分類，評(píng)價(jià)圍巖類別為Ⅲ類。

第五段樁號(hào)2+187—2+394，該段洞身巖性為下元古代中條群界牌梁組石英巖，塊狀構(gòu)造，粒狀結(jié)構(gòu)。上部基巖巖體裸露，表層為殘積土覆蓋，植被發(fā)育，地形陡峭。產(chǎn)狀為 N55°E/SE∠35°，在 2+394處產(chǎn)狀變?yōu)镹13°W/NE∠37°。隧洞上覆圍巖厚度 30～74 m，大于開挖洞徑的3倍以上，洞身位于地下水位以下，局部穩(wěn)定性差。根據(jù)《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》進(jìn)行圍巖工程地質(zhì)分類，評(píng)價(jià)圍巖類別為Ⅲ類。

第六段樁號(hào)2+394—2+796，該段巖性為太古代絳縣群橫梁關(guān)組石英巖，塊狀構(gòu)造，粒狀結(jié)構(gòu)。產(chǎn)狀為N13°W/NE∠37°。上部基巖巖體裸露，表層為殘積土覆蓋，植被發(fā)育，地形陡峭。隧洞上覆圍巖厚度6～70 m，大于開挖洞徑的3倍以上。洞身位于地下水位以下，有可能產(chǎn)生滴水、線流、涌水等情況，局部穩(wěn)定性差。根據(jù)《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》進(jìn)行圍巖工程地質(zhì)分類，評(píng)價(jià)圍巖類別為Ⅲ類。

第七段樁號(hào)2+796—3+100，該段巖性為太古代涑水群衛(wèi)家池組片麻巖，片麻狀構(gòu)造，粒狀變晶結(jié)構(gòu)。上部基巖巖體裸露，表層為殘積土覆蓋，植被發(fā)育，地形陡峭。產(chǎn)狀為N13°W/NE∠37°。隧洞上覆圍巖厚度25～73 m，大于開挖洞徑的3倍以上。洞身位于地下水位以下，局部穩(wěn)定性差。根據(jù)《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》進(jìn)行圍巖工程地質(zhì)分類，評(píng)價(jià)圍巖類別為Ⅲ類，出口段為Ⅳ類。

3 處理措施

3.1 涵基

涵基位于礦渣、混合土卵石、基巖上等不同的巖性上，存在不均勻沉降問題，建議采取防止不均勻沉降措施。涵基位于礦渣上，建議采取清渣換基措施?；旌贤谅咽瘜娱_挖邊坡坡度在水上為 1∶1.2～1∶1.5，水下為 1∶1.5～1∶2.0。

3.2 隧洞

石門河隧洞處中條山區(qū)中部，穿過的地層巖性為太古代及下元古代變質(zhì)巖區(qū)，上覆圍巖厚度大，多屬Ⅲ類圍巖，隧洞進(jìn)出口及通過斷裂帶處屬Ⅳ～Ⅴ類圍巖，穩(wěn)定性差，受節(jié)理裂隙切割以及其他因素影響，局部易產(chǎn)生變形、掉塊或坍塌現(xiàn)象，大部分位于地下水位以下，施工開挖時(shí)建議采取噴錨支護(hù)措施和施工降水措施。

用作錨桿或錨索的鋼筋、鋼絲，必須符合有關(guān)規(guī)范規(guī)定，錨桿孔施工時(shí)應(yīng)遵守下列規(guī)定：

一是根據(jù)設(shè)計(jì)要求和圍巖情況確定孔位，做好標(biāo)記，開孔偏差小于10 cm。二是系統(tǒng)加固錨桿的孔軸方向垂直于洞室的開挖輪廓線，局部加固錨桿的孔軸方向一般與可能滑動(dòng)面的傾向相反并約成45°交角。各種錨桿的偏差角應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。三是打孔前選好鉆頭尺寸。若采用“先注漿、后安錨桿”的程序，鉆頭直徑比錨桿直徑大15 mm以上；若采用“先安錨桿、后注漿”的程序，鉆頭直徑比錨桿直徑大25 mm以上。四是錨孔深度必須達(dá)到設(shè)計(jì)要求，孔深偏差值不大于5 cm。五是孔內(nèi)的巖粉和積水必須清除干凈。噴射前安排好施工場(chǎng)地，縮短混合料的運(yùn)輸距離，噴射機(jī)與受噴面之間的距離應(yīng)適當(dāng)，漏水或滲水現(xiàn)象嚴(yán)重的地段，噴混凝土施工前應(yīng)做好止水工作。鋼筋網(wǎng)應(yīng)沿開挖面鋪設(shè)，與巖面距離3～5 cm。捆扎要牢固，在有錨桿的部位利用焊接法把鋼筋網(wǎng)與錨桿聯(lián)結(jié)在一起，噴射混凝土必須填滿鋼筋與巖面之間的空隙，并與鋼筋粘結(jié)良好。噴射后，鋼筋網(wǎng)上的噴層厚度應(yīng)滿足保護(hù)層的尺寸要求，認(rèn)真搞好現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)，根據(jù)圍巖變形情況及時(shí)調(diào)整支護(hù)方案或支護(hù)參數(shù)，圍巖自穩(wěn)能力較差時(shí)，錨噴支護(hù)應(yīng)緊跟掌子面進(jìn)行，并采取早強(qiáng)措施。必要時(shí)，采取用噴層封閉掌子面、“超前錨固”、底拱錨桿或封閉抑拱等措施。對(duì)可能出現(xiàn)“巖爆”現(xiàn)象的圍巖，開挖后應(yīng)及早噴一層速凝早強(qiáng)混凝土，然后再進(jìn)行常規(guī)的錨噴支護(hù)施工。

錨噴支護(hù)施工完成后，對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行檢查，每300～400根支護(hù)錨桿中至少選一組（3根）測(cè)定其抗拔力。試件中應(yīng)包括邊墻和頂拱錨桿。同組錨桿的抗拔力平均值應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，任意一根錨桿的抗拔力不得低于設(shè)計(jì)值的90%。