张茅隧道施工图设计说明书

洛阳至三门峡（豫陕界）段改扩建工程施工图设计（No.12）工程地质勘察说明书河南省交通规划勘察设计院有限责任公司张茅隧道工程地质勘察说明书一前言河南省交通规划勘察设计院有限责任公司岩土勘察分院承担了洛阳至三门峡高速公路改扩建工程张茅隧道的工程地质勘察工作，外业勘察于2009年4月到6月进行，采用150型钻机，回转钻进，泥浆护壁，完成钻孔14个。物探线路勘察使用反射法，2次覆盖，采用炸药震源，12道接收，沿中线RK96+800~RK99+000布设物探纵剖面1条，并分别在RK97+015，RK97+840，RK98+275，RK98+840处布设横剖面4条，采取岩样及土样做常规项目试验，为设计与施工提供必要的地质资料。本次勘察执行《公路工程地质勘察规范》（JTJ064-98）、《公路隧道设计规范》（JTGD70-2004）、《公路隧道勘测规程》（JTJ063-85）标准。二工程地质条件1地形地貌拟建隧道处于陕县硖石乡与张茅乡的交界处，区域地貌属豫西低山区，地形起伏变化较大，区内沟谷发育，岩石裸露，地势由东向西逐渐升高。场区地势由东向西倾斜，洞顶最高海拔825米，覆盖层厚度1.0～2.5米。2地质构造与地震在大地构造单元上，张茅隧道所处地质构造以断裂为主，虽有高倾角和小褶产出，亦为断裂活动所致，大部分属深层已稳定性断裂，自中、上更新世以来未见明显活动，应为相对稳定的断裂。本区地震活动较弱，以小、微震为主，中、强震较少。自有地震史料记载以来，历史地震频繁，其中对拟建隧道影响较大的地震见历史地震一览表:历史地震一览表编号发震时间北纬东经参考地名震级震中烈度影响烈度11847.0334°08′111°08′渑池5Ⅵ21820.1034°08′111°02′陕县5ⅥⅤ编号发震时间北纬东经参考地名震级震中烈度影响烈度31640.0434°42′112°30′洛阳5Ⅵ41675.0634°08′111°01′平陆4.7ⅥⅤ51954.0634°09′111°03′平陆4.5Ⅵ61964.22.2434°113°03′宝丰北2.071789.134°06′110°03′潼关5Ⅵ81971.11.0734°08′112°33′河南汝阳2.1场区在勘探深度未发现切穿第四系地层的活动性断裂。据《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001)，路区地震动峰值加速度为0.15g，抗震设防为7°，相当于地震基本烈度Ⅶ度区，应按有关规定作相应设防。3地层岩性根据勘探资料并结合区域地层岩性划分，隧址区地层岩性简述如下：（1）中更新统残坡积层（Q2el+dl）岩性主要为杂色粉质黏土含大量根系及碎石，为全风化安山岩，表层草皮覆盖，含岩石碎块，土石混杂，该层厚度0.7-13.4米左右。弹性波波速Vp=250～500m/s。（2）震旦系（Z）安山岩深灰色，上部7.0-18.0米强风化，微晶结构，厚层状构造，主要矿物成分为长石，岩质较硬，锤击不易碎，锤击声不清脆；18.0米以下为中风化安山岩，岩质新鲜，岩芯多呈短柱状。上部强风化层弹性波速1900～2400m/s，下部中风化层弹性波速约2400～3200m/s。4水文地质隧道场地位于山岭高地，安山岩裂隙发育，透水较性好，地下水位埋深较大，达数十米乃至上百米，隧道洞底位于地下水位以上。5气象拟建场区属亚热带和温带的过渡地带，是大陆性季风气候区。年平均气温12.4℃，极端最高气温41.6℃，极端最低气温-18.7℃，最低年平均气温-2.0℃。受季风影响，降雨量年内不均，冬春降雨较少，夏秋较为集中，一般6-9月份降雨量可达全年降雨量的63-80％。平均降雨量656.9毫米。最大冻深20-34厘米，每年10月至次年3月为冻结期，全年霜期为9月至次年4月底，有霜期为180-240天。洛阳至三门峡（豫陕界）段改扩建工程初步设计（No.1）工程地质勘察说明书河南省交通规划勘察设计院有限责任公司6水文拟建隧道所在区域属黄河流域，观音堂以西主要河流直接入黄河，其他多为季节性山区河流，平时干枯无水，遇暴雨时洪水泛滥。三工程地质评价1围岩级别划分1.1根据岩石的坚硬程度和岩体完整程度两个基本因素的定性特征和定量的岩体基本质量指标BQ，综合进行初步分级。⑴RC取值：根据岩石饱和单轴抗压强度并考虑地震纵波波速以及岩体风化程度，对岩石坚硬程度RC进行取值。其中根据地震勘察资料，RK97+050～RK97+098存在异常，推断此处围岩破碎，洞身强度按强风化计算。RC取值见下表围岩坚硬程度一览表起讫桩号长度（m）洞身风化程度抗压强度RC(Mpa)RK96+830～RK96+88555全－强15.0RK96+885～RK97+115230强－中28.3RK97+115～RK98+1371022中38.6RK98+137～RK98+17538强－中28.3RK98+175～RK98+23459全－强19.5RK98+234～RK98+28551强－中28.5RK98+285～RK98+727442中34.5RK98+727～RK98+79871强－中28.5RK98+798～RK98+85759强－全16.8起讫桩号长度（m）洞身风化程度抗压强度RC(Mpa)DK96+924～DK96+97652全－强15.0DK96+976～DK97+06791强-中28.3DK97+067～DK97+09124全－强18.5DK97+091～DK97+17281强-中27.9DK97+172～DK98+134962中38.6DK98+134～DK98+16329强-中26.8DK98+163～DK98+21552全－强19.5DK98+215～DK98+26853强－中18.5DK98+268～RK98+724456中34.5DK98+724～DK98+77955强－中28.5DK98+779～DK98+84061强－全16.8⑵根据岩芯采取率、岩芯形状及完整程度、地面岩石结构面发育情况，判定强风化安山岩较破碎，KV=0.3；中风化安山岩层较完整，KV=0.7。⑶围岩分级：围岩基本质量指标BQ根据上述围岩分级因素的定量指标坚硬程度RC值、岩石完整性KV值按下式计算：BQ=90+3RC+250KV式中RC——岩石单轴饱和抗压强度KV——岩石完整程度定量指标依据《公路隧道设计规范》（JTGD70-2004）附录A表A.0.2-1和表A.0.2-2，该隧道降水期洞体在局部破碎岩体段有滴水出现，地下水影响修正系数K1根据相应BQ值变化进行确定；围岩为安山岩，主要软弱结构面产状影响修正系数不需要修正，因此K2取0；该隧道钻探岩芯无饼化现象，可不考虑初始应力，则K3取0。则围岩基本质量指标修正值[BQ]计算如下：[BQ]=BQ-100(K1+K2+K3)按照《公路隧道设计规范》（JTGD70-2004）中3.6节围岩分级执行。具体分段长度及其里程桩号见围岩情况一览表：洛阳至三门峡（豫陕界）段改扩建工程初步设计（No.1）工程地质勘察说明书河南省交通规划勘察设计院有限责任公司围岩类别一览表起讫桩号长度（m）BQK1[BQ]综合判定围岩级别RK96+830～RK96+88555210.00.4170.0ⅤRK96+885～RK97+115230349.90.2329.9ⅣRK97+115～RK98+1371022380.80.1370.8ⅢRK98+137～RK98+17538349.90.2329.9ⅣRK98+175～RK98+23459223.50.4183.5ⅤRK98+234～RK98+28551350.50.1340.5ⅣRK98+285～RK98+727442368.50.1358.5ⅢRK98+727～RK98+79871350.50.1340.5ⅣRK98+798～RK98+85759215.40.4175.4Ⅴ起讫桩号长度（m）BQK1[BQ]综合判定围岩级别DK96+924～DK96+97652210.00.4170.0ⅤDK96+976～DK97+06791349.90.2329.9ⅣDK97+067～DK97+09124220.50.4180.5ⅤDK97+091～DK97+17281348.70.2328.7ⅣDK97+172～DK98+134962380.80.1370.8ⅢDK98+134～DK98+16329345.40.2325.4ⅣDK98+163～DK98+21552223.50.4183.5ⅤDK98+215～DK98+26853320.50.2300.5ⅣDK98+268～RK98+724456368.50.1358.5ⅢDK98+724～DK98+77955350.50.1340.5ⅣDK98+779～DK98+84061215.40.4175.4Ⅴ2洞体评价2.1进口稳定性评价RK线进口段起讫桩号RK96+830～RK96+885，段长55米，DK线进口段起讫桩号DK96+924～DK96+976，段长52米，围岩定为Ⅴ级，表层为薄层残坡积土，以粉质黏土及碎石土为主，为全风化坡积物，结构松散，中下部为全－强风化安山岩，岩体裂隙较发育，洞口仰坡稳定性差，建议放缓边坡，如放坡不能满足设计要求时，可采用锚杆喷射混凝土加固防护。2.2出口稳定性评价出口段起讫桩号RK98+798～RK98+857，段长59米，DK线出口段起讫桩号DK98+779～DK98+840，段长61米，围岩定为Ⅴ级，表层为薄层残坡积土，含岩石碎块，为全风化坡积物，结构松散，中下部为强风化安山岩，岩体裂隙稍发育，洞口仰坡稳定性差建议放缓边坡，如放坡不能满足设计要求时，可采用锚杆喷射混凝土加固防护。2.3洞身稳定性评价RK洞身段RK97+115～RK98+137、RK98+285～RK98+727段围岩主要为中风化安山岩，岩质新鲜，岩芯较完整，采取率大于80％，围岩定为Ⅲ级；RK96+885～RK97+115、RK98+137～RK98+175、RK98+234～RK98+285、RK98+727～RK98+798段围岩主要为强－中风化安山岩，岩质较为新鲜，岩芯采取率大于65%，围岩定为Ⅳ级；RK98+175～RK98+234段洞身埋深较浅，最浅埋深约4米，且在物探测线上发现此处有异常，推断此段围岩破碎较严重，围岩定级定为Ⅴ级，并在钻孔RK98+220左78米揭露11.0-13.7米围岩破碎很严重，推断此处有破碎带，但未见附近其他钻孔揭露，无法控制其走向，并且此段夹在两山之间，雨季雨水在此段汇集，应做好防水工作。洞身整体稳定性较好，对雨季的洞体滴水状况做好防护，尤其是围岩破碎段应引起足够重视。DK洞身段DK97+172～DK98+134、DK98+268～RK98+724段围岩主要为中风化安山岩，岩质新鲜，岩芯较完整，采取率大于80％，围岩定为Ⅲ级；DK96+976～DK97+067、DK97+091～DK97+172、DK98+134～DK98+163、DK98+215～DK98+268、DK98+724～DK98+779段围岩主要为强－中风化安山岩，岩质较为新鲜，岩芯采取率大于65%，围岩定为Ⅳ级；DK97+067～DK97+091、DK98+163～DK98+215段洞身埋深较浅，最浅埋深约8米，DK98+163～DK98+215段依据RK线物探测试结果发现此处有异常，推断此段围岩破碎较严重，围岩定级定为Ⅴ级，洞身整体稳定性较好，对雨季的洞体滴水状况做好防护，尤其是围岩破碎段应引起足够重视。四结论与建议1拟建隧道所在区域，构造断裂自中、上更新世以来未见明显活动，属整体相对稳定区域。2隧址区处于豫西山区，区域性断裂近期无活动迹象。基于上述，依《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）4.1.7条，可不考虑断裂构造对隧道工程场地的稳定性影响。洛阳至三门峡（豫陕界）段改扩建工程初步设计（No.1）工程地质勘察说明书河南省交通规划勘察设计院有限责任公司3隧道洞体围岩多为中风化安山岩，且处于地下水位以上，水文地质条件简单。基于上述，判定该隧道洞体在雨期