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文章编号:100926825(2009)1820334202浅析木寨岭特长隧道综合勘察技术的应用收稿日期:2009202213作者简介:黄 勇(19832),男,助理工程师,中铁第一勘察设计院集团有限公司地路处,陕西西安 710043黄 勇摘 要:针对兰渝铁路木寨岭特长隧道埋深较大、高地应力、构造发育、板岩夹炭质板岩大面积分布的特点,阐述了综合勘察技术在该隧道的应用,即发挥遥感的宏观控制作用,以地质调绘为基础,利用综合物探的解译,辅以钻孔加以验证,以积累隧道勘察经验。
关键词:特长隧道,遥感,物探,钻探,试验中图分类号:U452.1文献标识码:A 兰渝铁路西始西北重要交通枢纽兰州,穿越甘、川、陕、渝三省一市,抵达西南重镇重庆,是国家《中长期铁路规划》西北西南区际间的新通道,在全国路网中有重要的骨干作用。
其中木寨岭隧道位于线路D K173+350～D K192+395段,全长19045m ,为兰渝铁路的控制性重点工程。
1 工程概况1.1 地形地貌木寨岭隧道位于西秦岭中山区,穿越漳河与洮河的分水岭木寨岭,隧道进出口高程分别为2549.88m 和2390.94m ,最大埋深约600m 。
地面高程一般为2390m ～3214m ,自然坡度约30°～70°,沟谷深切呈“V ”形,与线路大角度相交,坡脚多斜坡堆积层、崩塌堆积层,沿线村庄多位于山梁、沟底等缓坡地带,泥石流普遍发育。
1.2 地质概况隧道测区属于秦岭—昆仑纬向构造体系,后期被祁吕贺兰山字形构造体系改造、复合、归并,并在茶固滩一带又被茶固滩帚状构造体系改造,由于多期次构造复合叠加作用,形成了形态各异极其复杂的褶曲与断层束构造。
2 地质勘察的重点与难点1)查明沿线板岩、炭质板岩及泥岩等软质岩分布范围及特征。
2)越岭区断裂及褶皱极其发育,查明其分布范围及特征,并对富水性作出准确的评价,为隧道围岩的分级提供依据。
3)由于高地应力,软质岩大面积分布,构造极其发育,岩体多破碎,是否存在发生隧道围岩大变形的可能。
兰海高速木寨岭隧道主要工程地质问题及勘察对策作者简介：章卫卫（１９８４－），男，陕西西安人，硕士，水工环地质工程师，主要从事公路㊁工民建勘察，地质灾害勘察设计㊂章卫卫，张小翠（西安地质矿产勘查开发院，陕西西安７１０１００）摘㊀要：兰海高速木寨岭隧道为深埋特长隧道，全长１５．２ｋｍ，最大埋深约６２９ｍ，为渭武高速的控制性工程，因其工程艰巨，地质条件复杂的特点引起工程地质界瞩目㊂本文根据隧道初步勘察资料及兰渝铁路木寨岭隧道施工开挖情况，对兰海高速木寨岭隧道存在的主要工程地质问题进行分析和探讨，并对隧道的详细工程地质勘察提出建议㊂关键词：工程地质；勘察对策；木寨岭隧道中图分类号：ＴＵ１９５文献标识码：Ａ文章编号：２０９６－２３３９（２０１８）０２－０１５５－０２１㊀工程概况拟建木寨岭隧道为兰海高速渭源（路园）至武都（两水）段的控制性工程，位于甘肃省岷县与漳县的交界地段，穿越渭河一级支流漳河与黄河一级支流洮河的分水岭木寨岭㊂隧道采用分离式单斜设计，全长约１５．２ｋｍ，洞身最大埋深约６２９ｍ㊂２㊀隧址区工程地质特征２．１㊀地形地貌隧道位于西秦岭低中山区，穿越漳河与洮河的分水岭木寨岭㊂隧址区海拔较高，山势陡峻，沟谷深切呈 Ｖ 字型㊂地面高程２４１６ ３１３３ｍ，相对高差７１７ｍ㊂山脊岩体裸露，风化严重，节理发育，山坡覆盖层薄，水土流失严重㊂２．２㊀地层岩性隧址区地层岩性复杂，主要有第四系全新统坡洪积碎石土，古近系砂砾岩，二叠系砂岩㊁炭质板岩和石炭系砂岩㊁砾岩㊁炭质板岩，断层压碎岩等㊂其中炭质板岩分布占全段约８０％㊂２．３㊀地质构造隧址区位于秦岭 昆仑纬向构造体系，属西秦岭地槽褶皱系的中支秦岭海西 印支褶皱带㊂区内褶皱带活动强烈，走向断层发育，地质构造极为复杂㊂木寨岭隧道位于大草滩复背斜南翼，隧址区发育有多个褶皱构造和十余条断层构造㊂这些断层按其展布方向以北西西向为主，大多数被第四系松散层覆盖，但地貌上比较明显㊂２．４㊀水文地质特征本区地下水类型主要有第四系孔隙潜水和基岩裂隙水㊂由于区域构造发育，断层破碎带㊁褶皱带㊁节理密集带等为地下水的贮存运移创造了良好的内部条件，因此，构造裂隙水分布较广泛，富水性较好㊂３㊀隧道区主要工程地质问题分析隧址区地形地貌多样，地层岩性变化大，地质构造复杂，工程地质条件较差㊂根据隧道长大深埋的特点及隧址区特有的工程地质条件，对隧道影响较大的工程地质问题主要有以下几方面：（１）构造复杂性及隧道围岩稳定性问题㊂隧址区地质构造极其复杂，隧道穿越段发育有６个向斜㊁背斜构造和１２条断层破碎带㊂这些褶皱和断层破碎带直接导致隧道穿越地层岩体破碎，洞身稳定性差，且断层带的导水作用造成隧道涌水量大，易发生涌水事故㊂因此，查明隧址区构造带的性质和特征及其对隧道围岩稳定性的影响是本隧道勘察的重要任务之一㊂（２）水文地质及隧道涌水量预测㊂隧址区地表沟谷发育，隧道穿越地层变化较大，且发育多条断层破碎带，水文地质条件复杂㊂查明隧址区的水文地质条件并准确地预测隧道涌水量也是本隧道勘察的重要任务之一㊂（３）高地应力问题㊂根据区域地质资料分析，并参考兰渝铁路木寨岭隧道实测地应力资料，木寨岭穿越区属高地应力⁃极高应力状态㊂高地应力对硬质岩易产生岩爆，影响施工安全；对软质岩易造成洞身围岩大变形，影响隧道施工安全和施工质量㊂因此，查明隧址区地应力分布状态及分布特征也是本隧道勘察的重要任务之一㊂（４）软岩大变形问题㊂根据兰渝铁路木寨岭隧道及Ｇ２１２国道木寨岭隧道开挖调查情况来看，隧址区最主要的工程地质问题就是软岩大变形问题㊂通过工程地质类比法可知，软岩变形问题也是本隧道最主要的工程地质问题之一㊂４㊀初步勘察对主要工程地质问题的认识及存在的问题４．１㊀构造复杂性及隧道围岩稳定性问题根据初步勘察，１２条断层破碎带总宽度约１９６０ｍ，占隧道总长度的１２．９％㊂破碎带由断层角砾㊁断层泥和压碎岩组成，岩体破碎㊂受断层影响，隧道围岩主要为Ⅴ５５１级围岩，整体稳定性差㊂存在的问题：由于钻探工作量较少，各断层带性质主要根据资料分析㊁工程地质调绘和工程物探综合确定，且工程物探勘探深度不足，不能查明断层深部特征㊂仅少量断层进行了钻探验证和水文地质试验，其他断层带未能查明其深部特征及赋水情况㊂４．２㊀水文地质及隧道涌水量预测隧址区地下水主要可分为基岩裂隙水和第四系松散岩类孔隙水两大类㊂其中基岩裂隙水与裂隙的性质和发育程度与岩性关系密切㊂古近系半胶结岩中节理裂隙不发育，以紧闭型裂隙为主，张性裂隙中也经常被粘土物质充填，因此这类岩石分布区基岩裂隙水不发育㊂石炭系㊁二叠系地层及断层压碎岩等岩体中的节理裂隙比较发育，大部分裂隙没有充填，裂隙连通性好，地下水赋存性较好㊂初步勘察采用了地下水径流模数法㊁水平巷道法㊁大气降水入渗法等多种方法对隧道涌水量进行了预测，综合推荐单洞正常涌水量为１５８５６ｍ３／ｄ，最大涌水量为３５０４６ｍ３／ｄ㊂存在的问题：根据兰渝铁路木寨岭隧道开挖情况，地下水整体不发育，隧道涌水量较小，仅局部有线状出水，与初步勘察预测结果相差较大㊂４．３㊀高地应力问题根据‘甘肃省区域地质志“等区域地质资料进行分析，区域构造线总体呈北西西向或近东西向展布㊂结合隧址区的主要断裂㊁褶皱构造走向（８７ʎ １２６ʎ）综合分析，认为区域地应力方向应为北北东向㊂根据附近兰渝铁路木寨岭隧道共取得了两个钻孔的实测地应力资料，测得地应力方向为Ｎ２９ʎＥ Ｎ３９ʎＥ，最大水平主应力分别为２７．１６ＭＰａ和１０．４７ＭＰａ，最小水平主应力值为４．５３ ７．５２ＭＰａ㊂隧道洞身段各岩石抗压强度平均值Ｒｃ为４ ３５ＭＰａ，岩石强度应力比Ｒｃ／σｍａｘ为０．１５ ５．１７，隧道通过区属于高地应力⁃极高地应力状态㊂存在的问题：初步勘察由于钻孔内岩体破碎，未能取得实测地应力资料，仅参考兰渝铁路地应力实测资料对地应力进行了定性评价，未进行定量评价㊂４．４㊀软岩大变形问题根据兰渝铁路木寨岭隧道开挖调查情况，前期斜井施工，变形以水平收敛为主，主要发生在边墙㊁拱腰部位，最大变形量达１３００ｍｍ，累计拆换拱１０１１ｍ；正洞变形以水平收敛为主，最大变形量达９５２ｍｍ，累计拆换拱５７６ｍ；横通道施工因岩层走向平行洞轴线，加之局部应力集中，发生较大变形，持续时间长，多次二衬开裂㊂存在的问题：通过工程地质类比法可知，本隧道在施工过程中亦可能出现较严重软岩大变形问题㊂初步勘察仅对大变形问题进行了定性评价分析，未能进行定量评价㊂５㊀勘察对策结合以上初步勘察存在的问题及施工图阶段对勘察精度的要求，详细工程地质勘察阶段拟采取有针对性的勘察对策如下：（１）加强工程地质或水文地质调绘工作㊂对各断层带进行追踪调查，必要时对覆盖层较薄地段进行槽探工作，以精确查明各断层带的位置㊁宽度㊁产状㊁地表出露情况及断层性质㊂对隧址区各支沟流水及出露泉点进行补充调查和流量观测，并在有条件时对兰渝铁路木寨岭隧道洞室涌水情况进行入洞调查㊂（２）加强工程物探勘察㊂拟新增布设了一条可控源音频大地电磁法勘探侧线，总长１２．５ｋｍ㊂该方法具有信号稳定㊁信噪比高㊁穿透能力强㊁探测深度大等特点，是目前探测深埋长大隧道的隐伏地质构造㊁地层划分等方面最先进的物探方法，近几年已在探测深埋长大隧道勘察中广泛应用，取得了良好的应用效果㊂（３）加强深部钻探勘察㊂对代表性较强的断层带进行钻探工作，一方面可对物探成果进行验证，同时进行声波测井和水文地质试验，以对隧道穿越断层带处围岩完整性和赋水性进行定量评价，并获取隧道洞身段不同含水地层的水文地质参数，对隧道涌水量进行精确预测㊂（４）拟布设两眼以上钻孔，采用水压致裂法进行地应力测试㊂根据测量结果深入分析测孔的地应力分布特征以及地应力在深度上的分布变化规律，以定量评价隧址区地应力分布特征及其可能造成的隧道洞身围岩大变形情况㊂参考文献：［１］㊀巨小强．木寨岭隧道越岭区区域地应力特征分析及应用［Ｊ］．西部探矿工程，２０１０（２）：３３－３５．［２］㊀武建广．木寨岭隧道软岩段大变形原因分析及对策［Ｊ］．西部探矿工程，２０１１（２）：１９９－２０２．６５１。
渭武高速公路木寨岭特长隧道监控量测监理工作简介摘要：本文首先介绍了渭武高速公路木寨岭特长隧道的基本情况后，紧接着详细介绍了该隧道监控量测监理工作的具体情况，然后总结了监控量测监理工作中的成就、遗憾和改进目标。
关键词：特长隧道、监控量测监理工作一、工程简介公司于2016年初组建了现场监理机构—渭武土建第三驻地监理办（以下简称“驻地办”），为建设单位提供兰州至海口国家高速公路（G75）渭源至武都建设项目第WWJL3监理合同段的施工监理服务，监理范围主要是：木寨岭特长隧道。
渭武高速公路是甘肃省迄今为止投资规模最大、建设难度最高的高速公路项目，其中控制性工程——木寨岭隧道，是高地应力软岩大变形分离式深埋特长隧道，全长15.226公里，洞身最大埋深629.1m，是迄今为止甘肃公路建设史上隧道里程最长，位居全国前列的高速公路隧道，项目自2016年5月6日开工建设以来，木寨岭隧道陆续出现了量级较大的高地应力、大变形、涌水等地下工程普遍关注的各类施工难题，故被业内称为世界级难题工程。
接下来我具体举例向大家汇报介绍木寨岭隧道的大变形情况。
2018年3月，木寨岭隧道2#斜井XK1+525～XK1+564段施工开挖揭示围岩主要为薄层状炭质板岩和中厚层状砂质板岩互层,左侧出现股状水，出水量为54m3/h。
3月13日～3月26日监控量测分析最终结果：累计下沉量240～565mm，累计收敛值637～3145mm；最大变形收敛速率831mm/d，初支砼开裂破坏严重，钢架扭曲，初支变形侵限拆换段长达39米，该段最大侵线2795mm。
如图1：图12021年7月，木寨岭隧道YK219+611~YK219+649，该段施工揭示围岩主要为薄层状炭质板岩，局部砂质板岩。
初支采用锚索支护体系，依次为：（1）YK219+611～629，5m、10m预应力锚索，间距100cm(环向)×160cm（纵向），上、中台阶布置，每环19根，纵向间隔布置；拱架采用I20a钢架，纵向间距为80cm（仰拱封闭成环）；（2）YK219+629～644，5m、10m预应力锚索，间距100cm(环向)×160cm（纵向），上、中台阶布置，每环19根，纵向间隔布置；拱架采用HW175型钢，纵向间距为80cm；（3）YK219+644～649，5m、10m预应力锚索，间距100cm(环向)×120cm（纵向），全环布置，每环25根，纵向间隔布置；拱架采用HW175型钢，纵向间距为60cm（仰拱钢架封闭成环）。
高地应力软岩大变形隧道施工技术摘要：根据国内外隧道施工的实践总结，在一定高地应力条件下的软弱围岩，在施工过程中发生大变形现象，是必然的。
目前对于围岩大变形的控制研究主要集中于地质情况较差地段的施工工艺和支护方法上。
对于围岩大变形比较轻微的情况，可以在一定程度上增大支护体的刚度或者强度，增大隧道预留的变形位移，同时及时地施工二衬以承担荷载，这样可以达到预防和控制围岩大变形的发生与发展。
因此，本文对高地应力软岩大变形隧道施工技术进行简要的分析，希望可以为相关人提供参考。
关键词：高地应力；软岩大变形；隧道施工技术1木寨岭隧道工程概况木寨岭隧道位于甘肃省定西市漳县和岷县交界处，为双洞单线分离式特长隧道，全长19.02km，洞身地质条件非常复杂，隧道洞身共发育11个断裂带，穿过3个背斜及2个向斜构造，属高地应力区，极易变形。
隧道洞身穿越的板岩及炭质板岩区，占全隧的46.53%，总计各类软岩段长约16.1km，占隧道长度84.47%，极易发生围岩滑坍，施工难度很高。
2木寨岭隧道围岩及变形情况2.1开挖揭示围岩情况大部分围岩开挖揭示地层岩性为二叠系板岩夹炭质板岩，围岩受地质构造影响严重，节理极发育，岩体极破碎，层间结合差，整体稳定性差。
2.2变形情况受围岩地质的影响，自隧道施工至F14-1断层带时围岩极其破碎，现场每循环开挖进尺不大于0.7m，采用人工进行开挖，1d只能施作1循环；当初期支护完成后经常出现喷射混凝土开裂、掉块、拱架扭曲变形等情况，量测数据显示拱顶下沉速率平均能达到90mm/d，累计平均能达到800mm，收敛速率平均能达到160mm/d，单侧收敛累计值能达到1800mm；当二次衬砌施作后，部分地方还出现开裂、甚至出现砼脱落、钢筋扭曲等现象。
3高地应力释放设计理念根据“先柔后刚、先放后抗”的指导思想，我们必须要将围岩本身蕴藏的高地应力进行释放，可怎么释放，释放到何种程度，是关键所在。
目前有2种理论的施工，国内外都获得了比较成功的案例，一种是先行释放理论，意思就是采用先行导坑法释放部分围岩应力，释放稳定后扩挖成型，进行抵抗；另外一种就是边放边抗理论，意思就是预留适当预留变形量，让围岩应力得到相应释放，但在释放一定程度时，即预留变形量可控范围之内，开始加强支护，抵抗剩余围岩应力，使支护结构趋于平衡。
