淺析厄瓜多爾米拉多銅礦南礦建設(shè)工程隧道圍巖分級(jí)

葉捷先

（銅陵有色金屬集團(tuán)控股有限公司，安徽 銅陵 244000）

隧道圍巖分級(jí)是正確進(jìn)行隧道設(shè)計(jì)與施工的基礎(chǔ)，是評(píng)定圍巖性質(zhì)、判斷隧道圍巖穩(wěn)定性，作為選擇隧道位置、支護(hù)類型的依據(jù)和安全施工指導(dǎo)。一個(gè)合理的、符合地下工程實(shí)際情況的圍巖分級(jí)，對(duì)于改善地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、發(fā)展新的隧道施工工藝、降低工程造價(jià)、多快好省地修建隧道有著十分重要的意義。

圍巖分類是選擇施工方法的依據(jù)、是進(jìn)行科學(xué)管理及正確評(píng)價(jià)經(jīng)濟(jì)效益、確定結(jié)構(gòu)上的荷載（松散荷載）、確定襯砌結(jié)構(gòu)的類型及尺寸、制定勞動(dòng)定額、材料消耗標(biāo)準(zhǔn)等的基礎(chǔ)，同時(shí)也是安全指導(dǎo)施工的有力保障。隧道開挖過程中如何快速、科學(xué)的進(jìn)行隧道圍巖分類、分級(jí)，從而確保施工安全、進(jìn)度、降低投資成本，一直是我們關(guān)心、研究的課題，特別是中資企業(yè)在海外的投資礦山，這一點(diǎn)尤為重要。

1 概況

厄瓜多爾米拉多銅礦南礦2000萬噸/年采選項(xiàng)目 是由中鐵建銅冠投資有限公司下屬子公司“厄瓜多爾科里安特公司”（EcuacorrienteS.A.）（簡稱ECSA公司）投資興建，由中國恩菲工程技術(shù)有限公司設(shè)計(jì)，是一座由中方投資、中方設(shè)計(jì)、中方施工建設(shè)完成的厄瓜多爾第一個(gè)大型現(xiàn)代化固體礦山。其尾礦設(shè)施建設(shè)涉及導(dǎo)流洞、排洪隧洞、清污分流隧洞、廢石膠帶隧洞等隧洞，累計(jì)隧洞長度超過8公里。

2 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

礦區(qū)基巖主要為侏羅系花崗巖類侵入巖，隧道涉及地層主要為第四系、坡洪積粉質(zhì)粘土夾礫石層，殘積砂質(zhì)粘性土層、全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化花崗閃長巖。

礦區(qū)水系發(fā)育，補(bǔ)給來源主要是大氣降水。地下水分為孔隙水和基巖裂隙水?？紫端饕x存在第四次覆蓋層及部分全風(fēng)化巖中，大氣降水和地表水滲入是其主要的補(bǔ)給來源，受當(dāng)?shù)丶竟?jié)氣候影響較大，其排泄方式主要以蒸發(fā)為主?；鶐r裂隙水主要賦存在強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化巖中，大氣降水滲入和基巖裂隙水是其主要補(bǔ)給來源，總體上 由地勢較高的東部向西部地勢較低的方向徑流和排泄。影響隧道施工的主要是基巖裂隙水。

3 隧道圍巖分級(jí)

本礦區(qū)隧道圍巖的分級(jí)主要指中風(fēng)化閃長巖，全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化閃長巖均為Ⅴ類。圍巖判定采用定性和定量相結(jié)合的方法，按兩步判定圍巖分級(jí)：

3.1 基本分級(jí)判斷方法

1）隧道開挖或放炮后，清渣、排險(xiǎn)等工序后，在確保安全的狀況下，掌子面拍照、測結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀、地質(zhì)素描。2）確定巖性組合、觀察巖石風(fēng)化程度、直接或間接測量巖石堅(jiān)硬程度。

3）測Jv巖體體積節(jié)理數(shù)，確定巖體完整程度，判斷巖體完整性。根據(jù)巖石堅(jiān)硬程度和巖體的完整性計(jì)算得到巖體基本質(zhì)量指標(biāo)BQ，BQ=90+3Rc+250Kv。在使用上式時(shí)，應(yīng)遵守以下限制條件：當(dāng)Rc＞90Kv+30時(shí)，應(yīng)以Rc=90Kv+30代入上式計(jì)算BQ值；？當(dāng)Kv＞0.04Rc+0.4時(shí)，應(yīng)以Kv=0.04Rc+0.4代入上式計(jì)算BQ值。本區(qū)隧道中風(fēng)化花崗閃長巖巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值frk=63.2Mpa，巖體完整度較破碎、破碎狀態(tài)，巖體完整性系數(shù)Kv介于0.2～0.53之間。BQ值介于329.6～412.1之間。

3.2 隧道圍巖綜合分級(jí)判斷方法

按照國家標(biāo)準(zhǔn)《工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50218-2014）4.2.2條和附錄D規(guī)定計(jì)算巖體基本質(zhì)量指標(biāo)BQ及其修正值，［BQ］ =BQ-100（K1+K2+K3）。

1）地下水修正：勘察結(jié)果表明，本區(qū)隧洞預(yù)測估算得出隧洞單位長度涌水量：Q=47.45m3/d，隧洞開挖測量亦表明隧洞大部分地段一直處于涌水狀態(tài)，K1值在0.4～0.9之間。

2）主要軟弱結(jié)構(gòu)面修正：觀察重點(diǎn)為隧道中心至拱頂150度范圍的扇形區(qū)域。掌子面頂拱出現(xiàn)近水平貫通結(jié)構(gòu)面（結(jié)構(gòu)面傾角小于20°）、結(jié)構(gòu)面走向與隧洞軸向夾角小于30°且結(jié)構(gòu)面傾角30°～75°，K2值在0.4～0.6之間 。

3）地應(yīng)力修正：本礦區(qū)隧道在勘察及施工過程中未發(fā)現(xiàn)巖爆和巖芯餅化現(xiàn)象 工程最大埋深為288.60m根據(jù)《工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50218-2014）附錄C，其 強(qiáng)度應(yīng)力比max/Rc＞7，開挖時(shí)圍巖分級(jí)可不做地應(yīng)力修正，K3等于0。［BQ］值在229.6～372.1之間，對(duì)應(yīng)巖體分級(jí)為Ⅲ～Ⅳ～Ⅴ類。根據(jù) 《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（GB50487-2008）附 錄N圍巖工程地質(zhì)分類第N.0.7～第N.0.9條，圍巖總評(píng)分T=A+B+C+D+E?；疽蛩卦u(píng)分T'=A+B+C。本區(qū)A等于20.8，B值在8～21.2，C值在6～27，D值在-10～-18，E值在0～-12。T'值34.8～62之間，T值4.8～55。圍巖類別Ⅲ～Ⅳ～Ⅴ類。

以上兩種定量計(jì)算方式，其得出的結(jié)果大致相當(dāng)：

1）當(dāng)巖體Jv值10～20，巖體較破碎，Kv值0.35～0.53，BQ值367.1～412.1，T'值49.8～62，地下水、結(jié)構(gòu)面對(duì)隧洞工程影響小時(shí)， ［BQ］值350～412.1，T值45～62，對(duì)應(yīng)巖體分級(jí)為Ⅲ類。

2）當(dāng)巖體Jv值10～15，巖體較破碎，Kv值0.45～0.53，BQ值392.1～412.1，T'值57.8～62，考慮地下水處于常涌水狀態(tài)、結(jié)構(gòu)面對(duì)隧洞工程影響小時(shí)，［BQ］值350～412.1，T值45～62，對(duì)應(yīng)巖體分級(jí)為Ⅲ類。

3）當(dāng)巖體Jv值16～20，巖體較破碎，Kv值0.35～0.45，BQ值367.1～392.1，T'值49.8～57.8，考慮地下水處于常涌水狀態(tài)、結(jié)構(gòu)面對(duì)隧洞工程影響小時(shí)， ［BQ］值317.5～350，T值39.8～45，對(duì)應(yīng)巖體分級(jí)為Ⅳ類。

4）當(dāng)巖體Jv值20～35，巖體破碎，Kv值0.20～0.35，BQ值329.6～367.1，T'值34.8～43.8，地下水、結(jié)構(gòu)面對(duì)隧洞工程影響小時(shí)，［BQ］值250～350，T值25～45，對(duì)應(yīng)巖體分級(jí)為Ⅳ類?？紤]地下水處于常涌水狀態(tài)、結(jié)構(gòu)面對(duì)隧洞工程影響小時(shí)，［BQ］值250～297.1，T值25～45，對(duì)應(yīng)巖體分級(jí)為Ⅳ類。

5）在上述判斷的基礎(chǔ)上，當(dāng)掌子面頂拱出現(xiàn)近水平貫通結(jié)構(gòu)面（結(jié)構(gòu)面傾角小于20°）、結(jié)構(gòu)面走向與隧洞軸向夾角小于30°且結(jié)構(gòu)面傾角30°～75°，泥化夾層、斷層破碎帶等圍巖等級(jí)降半級(jí)，遇組合降一級(jí)，遇組合斷層圍巖等級(jí)降一級(jí)。

4 結(jié)語

米拉多南礦隧道工程的建設(shè)已接近尾聲，通過南礦隧道工程圍巖分級(jí)的特征總結(jié)，為即將到來的北礦工程及本地區(qū)其他隧道工程的建設(shè)提供經(jīng)驗(yàn)及借鑒。