资源描述
凤凰山隧道出口右洞进洞方案
一、 工程概况
凤凰山隧道为上、下行分离的六车道高速公路隧道,线路方向大致为由西向东。隧道起点位于鱼沙坦村兰屋,终点位于天鹿南路黄陂附近,穿越一低山,相对高差约200米,山坡较陡峻,山顶地势较平缓。
右线隧道起迄桩号YK2+589~YK4+970,全长2381m,隧道平面线型进口为右偏圆线,出口为左偏圆曲线,曲线半径分别为R=2000m、R=2000m;纵面线型为+0.5%、+1.5%和-0.7%的人字坡。本隧道右洞出口YK4+896~YK4+970段左右线间距小于18m属分离式小净距。
二、 右洞出口洞口工程地形、地质条件
右洞出口地处山坡上,山坡陡峻,原经当地人工开挖坡度约750~800,由坡积土、全风化混合花岗岩组成,仰坡多为粉质粘土(Qd3)上覆人工开凿的全风化花岗岩,整体稳定性较差。
右洞出口隧道从山坡坡脚穿过,沿隧道轴线方向由于地表径流长期冲刷形成自然冲沟,桩号YK4+940~YK4+955段隧道拱顶高出原地面,存在偏压情况。
三、 施工图设计情况
1、YK4+955~YK4+970按明洞衬砌施工。
2、YK4+940~YK4+955按盖挖法施工。
3、YK4+925~YK4+955施做Φ108超前长管棚支护,暗洞按XS-Ⅳ施工。
四、 编制依据
1、《公路隧道施工技术规范》(JTG F60-2009)
2、《公路工程施工安全技术规范》(JTJ 076-95)
3、已批复的《凤凰山隧道实时性施工组织设计》
4、以往类似工程施工经验。
五、 右洞出口洞口(不含明洞)主要工程数量表
(详见下表1)
六、 右洞出口进洞总体施工顺序
洞口边仰坡危石清理→洞顶截水沟施工→YK4+930~YK4+970(40)线路左侧C20砼挡土墙施工→YK4+940~YK4+955(15m)拱顶高出原地面段初期支护施工→YK4+940~YK4+955(15m)回填施工→YK4+955暗洞口边仰坡施工→管棚施工→暗洞施工
右洞出口主要工程数量表(表1)
序号
项目
单位
数量
备注
1
开挖土石
m3
52987.01
2
M7.5浆砌片石
m3
129.56
长164m
3
C20喷射砼
m3
125.41
4
Φ22锚杆
Kg
9280.71
5
ф6钢筋网
Kg
2784.2
6
粉煤灰回填
m3
985.25
7
50cm厚隔水粘土层
m3
160.6
8
C30套拱砼
m3
46.7
9
Ⅰ20b工字钢
Kg
3939.61
10
ф127X4孔口管
Kg/m
1237.67/102.0
11
ф108X6钢花管
m
1470
M30水泥砂浆
m3
10.86
七、 施工方案、方法
1、截水沟施工
为确保隧道安全进洞,确保洞顶地表水不至冲刷即将开挖的洞口边仰坡和渗透到洞顶地表土内,产生不利因素,设计在洞顶开挖边线5米外设截水沟,截水沟施工断面见下图1:
(图1)
(1) 截水沟施工工艺流程图(详见附图2)
清理危石
施工放样
备 料
沟渠开挖
监理工程师验收合格
浆砌施工
拌制砂浆
沟侧回填整形
勾 缝
养护
截水沟施工工艺流程图2
(2)施工准备
①清除危石:利用人工栓安全绳将洞口上方不稳定的危石清除。
②做到施工用水、用电、便道均能满足本分项工程的需要,同时配备与其相适应的各种施工机械。
③进行洞口边仰坡开口线测量放样,然后确定截水沟的位置。
④开挖沟渠:采用人工挖掘,由上至下,按伸缩缝挖掘一段即时浆砌一段,以防雨水冲刷,石质地段需放小炮开挖,开挖成型后,先人工夯实整平基底,经监理工程师检验合格后,拌制M7.5号砂浆进行浆砌砌筑施工,石料采用人工背运的方法运到施工地点,石料选择必须符合规范要求。
⑤砂浆配合比为:水泥:砂:水= 1:7.6:0.95 采用砂浆搅拌机拌制,机械运至洞口,然后再由人工背送砂浆至作业点,砌筑时逐层错缝码压,座浆法施工,避免空洞、死缝和通缝,真正做到内实外美。
⑥砌体完成后,进行沟侧回填土,并夯实,以确保地表水顺利进入截水沟排出。
⑦砌体石块的砌缝采用同一标号砂浆勾凸缝,缝宽2cm。
⑧砌体砂浆达到终凝时开始洒水养护,保湿养护时间7天。
2、C20挡土墙施工
3、洞口土石方施工
首先完成施工测量放样工作,精确定出洞口开挖边线(即开口线),并形成了测量放样资料,必须通过监理工程师的审批。开挖边线放样时注意适当加宽20cm/侧,以方便明洞砼施工及确保各部位结构尺寸;在开挖仰坡上口后缘土体布设监控量测点,以便在施工过程中对其变形进行监测,保证施工安全。在开挖范围内清除杂草、树木等植物。
(1)土方施工
①施工方法
利用挖掘机施做便道到开挖区域,临时便道的修筑以能确保运输机械安全行走的宽度、坡度为原则,然后直接采用挖掘机刷坡、装土,15T自卸汽车运输至弃土场,当条件具备时采用装载机装车。当快到设计开挖坡面时,预留20cm(距坡面垂直距离)采用人工刷坡。
②洞口土方施工工序流程图(附图3)
图3 洞口开挖土方施工流程图
石方开挖
人工修整边坡
沉降、稳定观测
复测检查超欠挖
土方机械开挖
排 水
地表清理
测量放样
复测检查超欠挖
③施工技术及工艺
1)土方的挖方作业必须保证开挖尺寸的前提下,确保边坡平顺和稳定,不得大面积
扰动山体。开挖顺序自上而下,层层开挖,严禁掏心开挖。
2)开挖面高度每3m内在采用机械按设计坡率、坡形对坡面进行一次修整。施工中边开挖边由测量人员利用用全站仪复核已开挖边坡,确保开挖坡面平整,当距设计坡面20cm时,采用人工刷坡的方法确保坡面稳定及平整度。
3)根据现场地形断面测量情况来看,本分项工程的土方量较少。为确保坡面整体稳定,及时对洞口的边仰坡进行锚喷防护,做到开挖一层支护一层。施工中应妥善处理好各工序间的相互衔接。
(2)石方施工
土方开挖完成后,石方采用爆破开挖,其施工方法分述如下:
①施工方法
根据岩石级别、风化程度和节理发育程度等确定开挖方式,软石和强风化岩石,能用机械直接开挖的均采用机械开挖,也可用人工开挖,凡不能用机械或人工直接开挖的石方,则采用浅孔松动预裂爆破、光面爆破技术,用风钻小型爆破方法施工。挖掘机配合装载机装碴,自卸汽车出碴。
②洞口石方施工工艺流程图如图4所示。
平整
有关部门审批
爆破组织设计
监理检查合格
钻孔
警戒
装药填塞
起爆
处理危岩
处理瞎炮
整修边坡
布置安全警戒/安全执勤
网络联接
解除警戒
运渣
测量放样/布设炮眼
检查超欠挖
图4 洞口石方施工流程图
③施工技术及工艺
1) 采用预裂松动爆破和光面爆破,确保坡面的平整,用弱性装药结构、低爆速的炸药,减弱炸药爆炸时对孔壁冲击压力,保证边坡稳定和坡面平整,光面和预裂钻孔作业前
应沿边坡线将孔口松散覆盖层清除,开辟钻机运转工作面,准确测放孔底中心,偏离设计坡不应大于孔深的2%(垂直边坡方向)孔底均在同一底板平面上。
2)风动凿岩机钻孔,边坡宜打浅眼,放小炮结合人工清刷的方法施工,确保边坡的平整稳定及表面平整。钻孔孔深控制在0.5~3m,以避免对明洞边仰坡坡面后缘土体造成严重扰动,产生不稳定因素。
3)当开挖距坡面较近时,预留1.5m厚的光爆层,据现场查看石质均为中硬以上岩石,现场拟采用沿边坡方向加密打孔(即孔距等于三分之二最小抵抗线),隔孔装药的光面爆破法。
4) 光爆后清刷边坡,从开挖线往下分级清刷,对于软质岩石边坡采用人工或机械清刷,坚石和次坚石则使用炮眼法、裸露药包法爆破,边坡上不得有松石、危石,松动部分的岩石必须清除,对于探头、孤石,在评价其稳定性后或考虑景观设置或采取相应技术措施后,确保安全时可考虑保留,对因地质原因引起超挖形成的坑槽,用浆砌片石衬砌处理。
5)洞口路槽标高要符合设计图纸要求,过高以人工找平,过低以开挖的碎石屑或碎石填平并碾压密实,严禁用土整平。
④钻爆设计
1)爆破参数见下列表所示。
浅孔光面爆破参数表 表2
钻孔
直径
(mm)
光爆孔
孔距
(cm)
辅助孔
孔距
(cm)
辅助排距
(cm)
辅助孔
抵抗线
(cm)
光爆孔钻钻
孔深度(cm)
光爆孔装药线集中度(g/m)
辅助孔装药线集中度
(g/m)
装药不
耦合系数
38~42
40~50
120~130
70~80
120~140
200~250
180~245
345~450
2~2.48
浅孔松动爆破参数(D=42mm)表 表3
梯阶高度H
孔深h(m)
孔距
A(m)
抵抗线W(m)
爆破岩体体积(m3)
单孔装药量(Kg)
H=1.0
1.53
0.95
1.45
0.51
H=1.5
h=1.65
1.67
1.28
3.20
1.08
H=2.0
h=2.2
1.74
1.35
4.70
1.50
H=2.5
h=2.75
1.80
1.37
6.20
1.80
H=3.0
H=3.3
1.78
1.40
7.50
2.08
2)装药结构
A浅孔光面爆破
浅孔光面爆破采用“间隔不耦合柱状装药结构”,如图5所示。
B浅孔爆破
采用连装药结构,堵塞炮孔时要使用粘性黄土,边回填边捣实,确保堵塞长度和质量,如图6(b)所示。
C堵塞
采用保留装药段药卷与孔壁间的间隙,用可塑性粘土堵塞孔口未装药段,为防止堵塞物掉入装药段间隔,先将水侵泡后的炸药包装箱纸用竹杆送入药泥接触处,然后再堵塞,边回填边捣实。钻孔爆破中为了预防“管道效应”,一般采用反向起爆,即从孔底起爆,当孔底起爆药包起爆后,在炮孔中产生爆轰波和冲击波,冲击波会推动后边未传爆的药卷向孔外移动,当药卷之间的间隔较大时,可能造成传爆不稳定,所以应保证一定的堵塞长度,并确保炮孔不透气。
3)起爆系统
起爆系统采用导爆索起爆系统。
4)爆破网路
浅孔光面爆破采用导爆索非电微差网路,引爆采用8号工业火雷管引爆,如图6,边坡梯形爆破网路分别如图7所示。
三、施工进度计划
洞口开挖施工进度计划时间:2006年7月23日~2006年8月23日(详见附图8)。
明洞开挖施工进度计划横道图 附图8
日期
项目
2006年7月
2006年8月
10
15
20
25
31
5
10
15
20
25
31
施工准备
土方开挖
石方开挖
四、质保体系、质量控制指标
1.质保体系
为加强本分项工程质量管理,确保开工必优、一次成优,本项目部特成立质量管理领导小组,全方位对工程质量进行跟踪管理,使工程质量始终处于受控状态,质量管理组织机构见附图9。
2.质检方法及频率
该分项工程在实施过程中将严格按照《公路工程质量检验评定标准》(JTGF80/1—2004)中的有关要求进行质量检查,其质检方法及频率如下:
1) 洞口开挖土方施工质量检验方法按照土方路基施工质检方法及频率检查(详见附表1)。
土方路基实测项目 附表1
项次
检查项目
规定值或允许偏差
检验方法和频率
权值
1△
弯沉(0.01mm)
不大于设计要求值
按附录I检查
3
2
纵断面高程(mm)
+10,-15
水准仪:每200m测4断面
2
3
中线偏位(mm)
50
经纬仪:每200m测4点弯道加HY、YH两点
2
4
宽度(mm)
符合设计要求
米尺:每200m测4点
2
5
平整度(mm)
15
3m直尺:每200m测2处X10尺
2
6
横坡%
±0.3
水准仪:每200m测4个断面
1
7
边坡
符合设计要求
尺量:每200m测4处
1
2)洞口开挖石方施工质量检验方法按照土方路基施工质检方法及频率检查(详见附表2)。石方路基实测项目 附表2
项次
检查项目
规定值或允许偏差
检验方法和频率
权值
1
纵断面高程(mm)
+10,-20
查施工记录
2
2
中线偏位(mm)
50
经纬仪:每200m测4点,弯道加HY、YH两点
2
3
宽度(mm)
符合设计要求
米尺:每200m测4点
2
4
平整度(mm)
15
3m直尺:每200m测2处X10尺
2
横坡(%)
±0.3
水准仪:每200m测4个断面
1
5
边坡
坡度
符合设计要求
每200m抽查4处
1
平顺度
符合设计要求
3.质量控制指标
100%的单位工程得分在90分以上,95%的分部工程得分在90分以上,90%的分项工程得分在90分以上,交工验收前竣工资料完成。
五、施工技术措施
1.施工技术交底
严格执行施工技术交底制度,现场施工控制必须严格按照技术交底内容执行。技术交底内容包括:黑水2号隧道进口洞口开挖的施工图,包括设计高程、开挖的设计宽度、边仰坡高度、分层高度、施工工序流程、质量控制点、施工注意事项及确保工程质量的措施等,均应详细交底清楚(详见技术交底书)。技术负责人将交底书完成后及时组织作业班组进行集中交底,交底书中必须有交底日期、交底人和被交底人签字。
项目经理:吴怀林
常务副经理:谭德成
项目书记:陈自杰
项目总工:刘长贵
安质部部长:邬贤林
质量负责人:杨光亮
现场质量检查组
施工队长:邹贤明
现场施工技术人员un
专职质检员、专职试验员
施工班组
实现目标:确保无质量事故、创建优质工程
图9 质量管理组织机构图
2.确保土方开挖施工质量的措施
(1)测量放样准确无误。
(2)土方施工前,先施做好排水,避免冲刷已完成的边仰坡坡坡面。
(3)在刷边仰坡过程中必须边开挖边用全站仪检查超欠挖,及时正确指导施工。
(4)开挖分层高度控制在3m内,开挖一层,及时锚喷支护一层。
3.确保石方开挖施工质量的措施
(1)采用浅孔松动爆破和光面爆破相结合的施工方法来组织施工,分层厚度小于3m。
(2)浅孔松动爆破严格控制装药量,根据爆破效果和岩质情况及时调整爆破参数。
(3)当靠近边仰坡坡面时,必须留有不小于1.5m厚的光面爆坡层,一为减少爆破对围岩的扰动,超挖侵入坡面,形成较大凹陷,破坏坡面美观;二为采用光面爆破后使边、仰坡形成一个平整的坡面,提高自稳能力和抵抗后缘土体的主动压力。
(4)分层高度控制在3m内,开挖一层,及时锚喷支护一层。
六、安保体系、施工安全措施
1.安保体系
建立项目经理为第一责任者的安全生产领导小组,由安全工程师负责,自上而下形成安全生产监督、保障体系,对施工生产全过程进行安全监控。安全管理组织机构见附图10。
项目经理:吴怀林
常务副经理:谭德成
项目书记:陈自杰
项目总工:刘长贵
安质部部长:邬贤林
安全负责人:王从刚
现场安全检查组
施工队长:邹贤明
现场施工技术人员un
专职安全员、兼职安全员
施工班组
实现目标:确保无安全事故、创建平安工程
图10 安全管理组织机构图
2.施工安全措施
(1)所有参与洞口土石方开挖机械不准带病作业。
(2)所有参与作业人员必须持证上岗,必须按照有关要求配戴好安全帽等必须的安全防护用品才能进入施工现场。
(3)在危险源产生地方或地段设置醒目的安全警示标志(如当心车辆、当心触电、当心坠物、严禁烟火等)。
(4)开挖分层高度控制在3m内,开挖顺序必须自上而下,严禁掏心开挖。
(5)火工用品的使用管理严格执行“四有五定”制度。
(6)施工现场设有专职安全现场执勤,密切注视边坡稳定情况,一旦发现异常及时通知作业人员安全撤离。
(7)严格按照设计参数进行施工,这既是安全问题同时也实质量问题,现场管理人员高度重视,牢固树立安全重于一切的安全观念。
(8)石方爆破前,布置安全警戒线,重点在靠黑水镇黑水村一侧和业主提供临时便道一侧排专人站好防护,控制人员的出入;同时在爆破前先检查各类管线、机械设备是否在涉爆区内。
(9)当遇到哑炮时,不得擅自处理,必须由专业爆破员妥善处理好后,才能进入下一工序的施工,确保作业安全。
(10)本分项工程设置安全警戒距离起爆地点250m以外,爆破前先鸣口哨以示警示,爆破警戒解除时亦是如此。
七、环境保护措施
1.对施工人员进行“环保”法律、法规教育,使施工人员牢固树立“环保”意识,自觉地遵守“环保”规定。
2.施工期间不得随意占用道路施工,堆放物料,搭设建筑物,施工期间的废水、泥浆不得流出场外,建筑垃圾及时清运。
3.注意保护环境,采取措施不压缩,不侵占,按设计指定地点弃碴。运输道路,便道应洒水防尘,防止污染环境。
4.做到安全文明施工,标准化作业,努力保护环境,施工前先做好排水设施,避免造成水土的流失。
5.对弃土场的利用,做到先挡后弃,使用完成后表面覆土植草进行绿化。
5.本施工段靠近村民居住区,车辆,选用带净化装置的柴油机。
八、施工机械及人员配备表
1.主要施工机械配备表 附表5
序号
名称
规格型号
数量
技术状态
进场日期
备 注
1
挖掘机
XCG220LC-7A
1
完好
2006.3.18
徐工
2
装载机
ZL50G
1
完好
2006.3.27
徐工
3
运输车
东风
2
完好
2006.7.6
4
凿岩机
YT-28
6
完好
2006.7.6
天水
5
空压机
20m3
3
完好
2006.4.20
2.人员配备表 附表6
序号
姓名
本队职务
进场时间
备注
1
邹贤明
现场负责人
2006.3.25
2
王全勇
副队长
2006.3.25
3
周道国
现场技术负责人
2006.6.13
4
湛维东
测量主管
2006.3.25
5
申强
值班队长
2006.3.25
6
刘宗伟
专职安全员
2006.5.18
7
邹继荣
挖掘机司机
2006.5.25
8
王伟
装载机司机
2006.4.25
9
机电班
4人
2006.4.25
10
爆破班
10人
2006.7.6
11
运输班
7人
2006.7.6
九、现场施工平面布置图
八、
三、隧道区域
1、地形地貌
凤凰山隧道地处低山区,属低山地貌,相对高差约200米。山势较为陡峭,山顶地势较平缓,植被发育,有杂草、灌木和乔木,上部为厚层残坡积层(Q4el+dl),下伏基岩为震旦系(Z)混合花岗岩。
2、气象、水文
凤凰山隧道属南亚热带季风气候区,气候温暖湿润。区内年平均气温21.8℃,极端最低气温-0.3℃。极端最高气温39.1℃。年平均降水量约1680.5mm,日最大降水量284.9mm,时最大降水量101.1mm。雨季的开始期在4月初,结束期在9月底,降水量占年降水量的81%。年内暴雨较集中在5~9月份。年蒸发量1400~1600mm,年平均相对湿度为79%。本区风向季节性变化比较显著,从春季至初秋盛行偏南风,秋季至冬末盛行偏北或偏东风,年平均风速1.9m/s。线路所在地受台风影响,台风季节常出现在每年的5~9月,工程施工过程及运营期间可能遭受台风暴雨的影响和破坏。
3、区域地质构造、地震
区域资料显示,在隧道西侧,有一北西向断层F18,又名兰屋断层,属北西向逆断层,含水,北西走向,西北起于张屋,经兰屋、沙东新村,南西止于新屋,延长约4公里,下盘岩层为同和单元中细粒~中粒黑云母花岗岩和将军山单元中粒斑状黑云母二长花岗岩,上盘岩层以震旦系混合花岗岩为主,断层面倾向北东,倾角约70度。地质调查过程中,只是在Z(Y)K3+500附近发现一小的浅埋次生断裂,但露头显示延伸不长。
隧道所在区域主要受广州地震中心影响,地震活动多沿北东向广从断裂带及北西向断裂带分布,尤其是北东向断裂与北西向断裂的交汇处。据广东省地震局资料,广从断裂为本区主要发震断裂,挽近时期以来仍有较强活动性。广州地区地震历史记录中地震最大震级为4.74~5.0级,有感地震频繁,震级多为3~4级,无灾害性强震记载,地震最大烈度V~VI度,未造成破坏性灾害。
根据中华人民共和国国家标准《中国地震动参数区划图》(GB 18306—2001)和《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010),场地抗震设防烈度为Ⅶ度,地震动峰值加速度为0.10g。拟建凤凰山隧道抗震烈度宜按照Ⅷ度设防。
4、岩土分层及特性
隧址区第四系覆盖层为薄层坡积、残积粉质粘土,基底为震旦系混合花岗岩。隧道区地层情况如下:
(1)坡积(Qdl)粉质粘土:地层编号3,棕黄色,散体状,稍湿,粘性较差,土质较均一,遇水易软化崩解,含有植物根。层厚2.00~5.30米,平均3.31米,该层广泛分布于隧址区。
(2)残积(Qel)砂质黏性土:地层编号4,褐黄色,硬塑,稍湿,土质较均一,遇水易软化崩解。层厚2.20米,埋深2.50米。
(3)震旦系(Z)全风化混合花岗岩:地层编号7-1,褐黄色,花岗变晶结构,块状构造,土状,散体状,手捏易碎,具可塑性,遇水软化。层厚0.70~4.50米,平均2.79米,埋深2.00~18.00米,该层广泛分布于隧址区。
(4)震旦系(Z)强风化混合花岗岩:地层编号7-2,灰黄色,花岗变晶结构,块状构造,风化强烈,以碎石状为主,手可掰开。层厚0.80~21.70米,平均8.55米,埋深5.20~21.00米,该层广泛分布于隧址区。
(5)震旦系(Z)中风化混合花岗岩:地层编号7-3,灰色,花岗变晶结构,块状构造,岩质较新鲜,较坚硬,节理裂隙发育,岩芯碎块状,其次短柱状。层厚1.00~18.00米,平均6.56米,埋深2.00~20.00米,该层广泛分布于隧址区。RQD=15~40%。
(6)震旦系(Z)微风化混合花岗岩:地层编号7-4,灰色,花岗变晶结构,块状构造,岩质新鲜,坚硬,节理裂隙不甚发育,揭露层厚3.90~40.30米,平均20.70米,埋深5.10~28.60米,该层广泛分布于隧址区。RQD=90~95%。采取岩石样21组,测得其饱和单轴抗压强度为45.0~129.4MPa,平均79.59Mpa,标准值为69.95Mpa。
根据钻孔资料、土工试验以及现场调查结果,依照《公路隧道设计规范》JTG D70-2004“3.6 围岩分级”,隧道围岩各主要岩土层力学参数详见下表。
表3-1 各主要岩土层力学参数建议值
地层
编号
岩土名称
地层
时代
状态
重度γ
(kN/m3)
内摩擦
角φ(°)
粘聚
力C
(MPa)
容许承
载力[σ0](kPa)
饱和状态
单轴极限
抗压强度
Rc(MPa)
围岩
分级
3
粉质粘土
Qdl
硬塑
18.0
20
25
180
/
Ⅴ
4
砂质
黏性土
Qel
硬塑
18.0
22
28
200
/
Ⅴ
5-1
全风化混
合花岗岩
Z
硬土状
17.7
25
35
220
/
Ⅴ
5-2
强风化混
合花岗岩
Z
散体状
/
28
/
350
/
Ⅳ~Ⅴ
5-3
中风化混
合花岗岩
Z
较硬
27.0
/
/
2000
38
Ⅲ~Ⅳ
5-4
微风化混
合花岗岩
Z
坚硬
27.1
/
/
4000
70
Ⅱ~Ⅲ
5、围岩分级
隧道段岩性主要为第四系残坡积粉质粘土,震旦纪(Z)混合花岗岩,其风化层厚度变化较大,进口段全强风化层较厚,一般达到30米左右,而出口段全强风化层较薄,一般只有12~15米;隧道区为低山,地面自然坡角15°~35°,上覆残坡积粉质粘土和全风化混合花岗岩为相对隔水层,地下水主要为第四系松散层孔隙水和基岩裂隙水,接受大气降雨补给,排泄途径较短,水力梯度较大,从出口调查来看,主要以渗水为主,局部滴水,对围岩影响一般。
根据《公路隧道设计规范》(JTG D70-2004)和《公路工程地质勘察规范》(JTG C20-2011)中围岩分级标准,结合本次钻探、物探、土工试验和水文试验成果,将隧道围岩分为Ⅴ、Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ共四级。
其中BQ 和[BQ]值的计算公式如下:
围岩基本质量指标 BQ=90+3Rc+250Kv (当Rc>90Kv+30 时,以Rc=90Kv+30 代入计算;当Kv>0.04Rc+0.4 时,以Kv=0.04Rc+0.4 代入计算)。公式中Rc 为岩石的饱和抗压强度值;Kv 为岩体完整性系数,本次计算时采用了钻孔FCZK8声波测井实测的岩体、岩块弹性纵波进行计算,其公式如下:Kv=(Vpm/Vpr)2,其中Vpm 为岩体纵波速度,Vpr 为进行现场Vpm 测试同一地段的同类岩组中有代表性岩石试件的纵波速度。
围岩基本质量指标修正值 [BQ]=BQ-100(K1+K2+K3)
K1:地下水影响修正系数(本隧道根据规范(JTG D70-2004)附录A 中的表A.0.2-1 中的地下水出水状态并按BQ 值大小进行取值);
K2:主要软弱结构面产状影响修正系数,该隧道的围岩为混合花岗岩,K2 可取值为0.3;
K3:初始应力状态影响修正系数根据《公路隧道设计规范》(JTG D70-2004)附录A表A.0.3规定,本隧道围岩应力属高应力,K3取0.5。
隧道围岩分级详见表3-2和表3-3。
表3-2 BQ、[BQ]计算表
钻孔号
围岩名称
Rc
Kv
BQ
K1
K2
K3
[BQ]
围岩 级别
SZKSD03
微风化混合花岗岩(裂隙发育)
86.5
0.66
514.5
0.2
0.5
0.5
394.5
Ⅲ
微风化混合花岗岩
72
0.8
506
0.1
0.2
0.5
426
Ⅲ
SZKSD05
中风化混合花岗岩
56
0.42
363
0.2
0.3
0.5
263
Ⅳ
微风化混合花岗岩
95
0.66
497.2
0.1
0.2
0.5
427.2
Ⅲ
SZKSD06
微风化混合花岗岩
72
0.79
503.5
0.1
0.2
0.5
433.5
Ⅲ
表3-3 隧道围岩级别、长度及其评价表
路线
起止桩号
长度
(m)
[BQ]
主要工程地质特征
围岩
级别
左线(2363m)
ZK2+563~ZK2+840
277
<250
表层为残坡积土,下部为全、强风化混合花岗岩,多为硬土状和散体状,透水性一般,遇水软化崩解,易坍塌。显示为低波速,且为浅埋,应及时加强支护,预防坍塌冒顶问题。雨季潮湿或滴水。
Ⅴ
ZK2+840~ZK3+020
180
263
主要由中风化混合花岗岩组成,裂隙发育,岩石破碎~较破碎,且为浅埋。应预防掉块、坍塌冒顶问题。雨季滴水或淋雨状。
Ⅳ
ZK3+020~ZK3+960
940
394.5~426
由微风化混合花岗岩组成,裂隙较发育,岩石较完整,局部较破碎,岩质较硬,应预防掉块、坍塌问题。雨季滴水或淋雨状。
Ⅲ
ZK3+960~ZK4+520
560
505
由微风化混合花岗岩组成,裂隙稍发育,岩石完整,岩质坚硬,强度高。
Ⅱ
ZK4+520~ZK4+860
340
427.2
由微风化混合花岗岩组成,裂隙较发育,岩石较完整,局部较破碎,岩质坚硬,应预防掉块、坍塌问题。雨季滴水或淋雨状。
Ⅲ
ZK4+860~ZK4+926
66
263
由中、微风化混合花岗岩组成,裂隙较发育,岩石较完整,局部较破碎,岩质较硬,为浅埋,应预防掉块、坍塌问题。雨季滴水或淋雨状。
Ⅳ
右线(2348m)
YK2+584~YK2+970
386
<250
表层为残坡积土,下部为全、强风化混合花岗岩,多为硬土状和散体状,透水性一般,遇水软化崩解,易坍塌。显示为低波速,且为浅埋,应及时加强支护,预防坍塌冒顶问题。雨季潮湿或滴水。
Ⅴ
YK2+970~YK3+110
140
263
主要由中风化混合花岗岩组成,裂隙发育,岩石破碎~较破碎,且为浅埋。应预防掉块、坍塌冒顶问题。雨季滴水或淋雨状。
Ⅳ
YK3+110~YK3+960
850
394.5~426
由中风化混合花岗岩组成,裂隙较发育,岩石较完整,局部较破碎,岩质较硬,应预防掉块、坍塌问题。雨季滴水或淋雨状。
Ⅲ
YK3+960~YK4+480
520
505
由微风化混合花岗岩组成,裂隙稍发育,岩石完整,岩质坚硬,强度高。
Ⅱ
YK4+480~YK4+910
430
433.5
由微风化混合花岗岩组成,裂隙较发育,岩石较完整,局部较破碎,岩质坚硬,应预防掉块、坍塌问题。雨季滴水或淋雨状。
Ⅲ
YK4+910~YK4+937
27
263
由中风化混合花岗岩组成,裂隙较发育,岩石较完整,局部较破碎,岩质较硬,为浅埋,应预防掉块、坍塌问题。雨季滴水或淋雨状。
Ⅳ
表3-4 围岩分级统计表
序号
项目
围岩级别
Ⅱ级
Ⅲ级
Ⅳ级
Ⅴ级
1
左线
各级长度(m)
560
1280
243
277
分级比例(%)
23.7
54.2
10.3
11.8
2
右线
分级长度(m)
520
1280
170
416
各级比例(%)
21.8
53.7
7.1
17.4
6、工程地质评价
6.1区域地质稳定性评价
隧道区地貌属低山区,地形起伏大,起点处出露地层岩性较为简单,终点处稍微复杂,而且岩石遭受不同程度的风化,隧道洞身段岩层产状稳定,无大断层。
根据区域地质资料,本区地层中无有毒有害气体聚积;钻探过程中亦未发现有毒有害气体,故本隧道不存在有毒有害气体。
本次勘察取地表水1组,岩石1组做放射性试验,根据放射性试验成果,水质符合一级生活饮用水标准,隧道围岩可作为建筑主体材料,即隧道围岩放射性位于安全范围。放射性试验指标详见下表。
表3-5 隧道围岩放射性分析试验成果表
取样编号
40K
226Ra
232Th
内照射指数IRa
外照射指数Ir
结论
Bq/kg
FCZK8 Y1
1221.0
62.8
81.9
0.31
0.78
可作为建筑主体材料
备注:1、执行标准为GB 6566-2010;2、检测设备为HD-2001型低本底多道伽玛能谱仪。
表3-6 隧道水质放射性试验成果表
取样地点
总α
总β
222Rn
226Ra
结论
Bq/L
凤凰山隧道
0.081
0.077
1.5
<0.0068
符合一级生活饮用水标准
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