胡絞臍

（山西省水利水電勘測設(shè)計研究院 山西太原 030024）

1 工程地質(zhì)條件概述

東山供水工程1#隧洞進(jìn)口位于左權(quán)縣遼陽鎮(zhèn)西河義村西北的清漳西源右岸坡腳，出口位于榆社縣箕城鎮(zhèn)梁峪村東右岸一沖溝溝口。隧洞進(jìn)口底高程1 105 m，出口底高程1 095 m，全長30.1 km。

沿線河流及沖溝發(fā)育，沿線經(jīng)過的河流自東向西有馬廄河（石柳線）、程家莊河、赤土河等；較大的沖溝有東長義溝、冀家溝、廟溝、川腦溝、馬池溝等。隧洞進(jìn)口處地面高程1 106 m，沿線二蘭山山頂最高高程為1 471 m，隧洞出口處地面高程1 093 m，相對高差約378 m，為低中山區(qū)。

沿線地層巖性為二疊系下統(tǒng)下石盒子組（P1x）泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖、中細(xì)砂巖為主，夾鋁質(zhì)泥巖；二疊系上統(tǒng)上石盒子組（P2s）砂巖、頁巖、砂質(zhì)泥巖夾砂質(zhì)頁巖，夾燧石層；二疊系上統(tǒng)石千峰組（∏2ση）紫紅色泥巖、砂質(zhì)泥巖夾中細(xì)粒長石砂巖，頂部為厚層中細(xì)粒長石砂巖夾紫紅色泥巖；三疊系下統(tǒng)劉家溝組（T11）淺灰、紫紅色、淺紫色薄～中厚層細(xì)粒長石砂巖夾紫紅色泥巖間礫巖數(shù)層；三疊系下統(tǒng)和尚溝組（T1η）紫紅、磚紅色泥巖，砂質(zhì)泥巖夾薄層細(xì)粒長石砂巖；三疊系中統(tǒng)二馬營組第一亞組（T2e1）厚、中薄層中細(xì)粒長石砂巖夾紫紅色泥巖及灰綠色頁巖；第四系中更新統(tǒng)（Q2p1）淡紅色低液限黏土。第四系全新統(tǒng)洪沖積（ Θ4παλ）卵石混合土、級配不良礫（ 砂）夾低液限粉土。

該段引水線路斷裂構(gòu)造不發(fā)育，發(fā)育寬緩的相間褶皺，主要有任家莊背斜，背斜軸部位于任家莊附近，軸向N20～30°E，延伸長度為32～35 km。主要發(fā)育兩組節(jié)理裂隙：①N20～40°E/NW或SE∠75～88°，裂隙面平直，寬度1～5 mm，多無充填，延伸一般3～8 m，裂隙間距為0.5～2 m；②N40～55°W/NE或SW∠75～85°，裂隙面較粗糙，寬度0.5～1 mm，有少量泥質(zhì)充填，裂隙間距為1.2～3 m。

地下水類型主要為二疊、三疊系砂巖裂隙水、第四系松散巖類孔隙水。砂巖節(jié)理裂隙發(fā)育，為主要含水巖層，富水性中等一般。泥巖為相對隔水層，砂巖和泥巖相間，砂巖各含水層間的垂向水力聯(lián)系較弱。松散巖類孔隙水主要分布于清漳河西源、濁漳河以及云竹河兩岸及溝谷中。含水層主要為卵石混合土、級配不良砂、級配不良礫等。富水性較好。地下水主要接受大氣降水補(bǔ)給。一般情況下，二疊三疊系砂巖裂隙水補(bǔ)給第四系松散巖類孔隙水。隧洞段巖體透水率為1.0～9.0 Lu，為弱透水性。

隧洞段環(huán)境水水化學(xué)分析：pH值為7.34～7.69，侵蝕性CO2含量為0，水化學(xué)類型為HCO3-Ca型、HCO3-SO4-Ca型。環(huán)境水對混凝土無腐蝕性，對混凝土中的鋼筋無腐蝕性，對鋼結(jié)構(gòu)具弱腐蝕性。

砂巖單軸干抗壓強(qiáng)度為68.1～122.7 MPa，飽和抗壓強(qiáng)度為58.6～102 MPa，抗剪斷強(qiáng)度凝聚力（C）為5.54～14.5 MPa、內(nèi)摩擦角（ φ）為33.2～43.7°。 泥巖單軸干抗壓強(qiáng)度為48.9～49.4 MPa，飽和抗壓強(qiáng)度為23.0～39.9 MPa，抗剪斷強(qiáng)度凝聚力（C）為1.72～5.98 MPa、內(nèi)摩擦角（ φ）為34.1～49.3°。

2 過馬廄寬河谷淺埋洞段存在的工程地質(zhì)問題及評價

1#隧洞過馬廄寬河谷淺埋洞段位于左權(quán)縣石匣鎮(zhèn)馬廄村南，起點(diǎn)樁號4+000，終點(diǎn)樁號4+600，全長約600 m。該段隧洞洞底高程1 103.51～1 103.64 m，洞頂高程1 107.41～1 107.54 m，洞高約3.9 m，隧洞斷面呈馬蹄型。1#隧洞過馬廄寬河谷淺埋洞段工程地質(zhì)剖面見圖1。

圖1 1#隧洞過馬廄寬河谷淺埋洞段工程地質(zhì)剖面圖

1#隧洞過馬廄寬河谷淺埋洞段地處清漳河西源支流中，河谷平緩寬闊，谷底寬600～800 m，主河床靠右岸，為長年有水河流，主河床處地面高程1 124 m，左、右兩岸坡腳處地面高程1 130 m，隧洞依次下穿主河床、石柳線，河床部位洞頂以上巖土層最薄約為16.5 m，向左、右兩岸坡腳處最厚約為22.5 m。

據(jù)鉆探資料，馬廄寬河谷淺埋洞段上覆地層巖性為第四系全新統(tǒng)洪沖積（），表層為淡黃色低液限粉土，其下為卵石混合土、級配不良礫、級配不良砂層，覆蓋層總厚15.5～19.9 m，其平均滲透系數(shù)在10～20 m/d之間，屬強(qiáng)透水層。下伏地層巖性為二疊系上統(tǒng)上石盒子組（P2s）紫紅、灰綠、杏黃色泥巖為主夾薄層淺灰紫色粉、細(xì)砂巖，其透水率在1.48～8.90 Lu之間，屬弱透水巖體。巖層產(chǎn)狀N20～30°E/NW∠10～15°。巖體中主要發(fā)育N30～40°E和N45～50°W兩組高傾角節(jié)理裂隙?；鶐r強(qiáng)風(fēng)化層厚1～3 m。地下水位埋深1～5 m。

馬廄寬河谷淺埋洞段基巖面高程1 107.69～1 110.30 m，地下水位標(biāo)高1 123.65～1 126.25 m，洞頂高程1 107.41～1 107.54 m，洞頂以上巖體厚度約為0.28～2.76 m，其上土層厚度為15.5～19.9 m，河谷中部洞頂圍巖較薄，向左右兩岸洞頂圍巖逐漸變厚。綜合分析，該段圍巖類別為Ⅴ類。

馬廄寬河谷淺埋洞段的地質(zhì)條件及成洞條件極差，主要表現(xiàn)在：一是洞頂基巖太薄，洞頂高程略低于基巖面高程，且多為泥巖類軟弱巖層和強(qiáng)風(fēng)化層，巖體強(qiáng)度極差；二是洞頂以上第四系覆蓋層較薄，且多為松散的卵石混合土、級配不良礫、級配不良砂層；三是第四系覆蓋層中地下水位高，屬強(qiáng)透水層，地下水富水性強(qiáng)；四是該段隧洞從常年有水的河流下穿過，另外還從石柳線下穿過。由此帶來的主要工程地質(zhì)問題有兩個：一是洞頂圍巖太薄，其上為松散覆蓋層，且在地下水作用下，從洞頂薄弱部位處上覆飽水卵石混合土、級配不良礫、級配不良砂極易流入隧洞內(nèi)，施工時極易發(fā)生冒頂、坍塌，并造成地面塌陷；二是隧洞位于地下水位之下，洞頂以上第四系松散層富水性強(qiáng)，屬強(qiáng)透水層，施工時存在滲水或涌水問題，特別是下穿主河床段時。

3 建議處理措施

針對馬廄寬河谷淺埋洞段存在的工程地質(zhì)問題，建議施工時采取以下工程措施。

洞內(nèi)處理措施：一是建議采用鋼支撐并澆筑混凝土襯砌，并噴混凝土、系統(tǒng)錨桿加鋼筋網(wǎng)，這是《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)分類對Ⅴ類圍巖支護(hù)類型的常規(guī)要求。二是考慮到該段隧洞地質(zhì)條件的復(fù)雜性，對該段隧洞還應(yīng)采用超前錨桿、超前小導(dǎo)管注漿措施，做好超前預(yù)支護(hù)。在施工過程中一定要按照“管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、勤量測、早封閉”的原則進(jìn)行。

洞外處理措施：一是沿該段隧洞兩側(cè)布置適量抽水井，對洞頂以上松散層中地下水進(jìn)行抽排，降低隧洞沿線的地下水位，減少地下水對隧洞施工的不利影響，同時對松散層也起到了一定的固結(jié)壓密作用，其強(qiáng)度也有一定程度的提高。二是對隧洞沿線洞頂以上的松散層進(jìn)行高壓旋噴注漿，增大松散層土的摩擦力及凝聚力，提高洞頂以上部位松散層的強(qiáng)度。

在隧洞具體施工時，洞內(nèi)處理措施是必要的和必不可少的；洞外處理措施視隧洞開挖情況可任選一種方法即可（對其處理效果、投資等比較后確定），如洞內(nèi)處理措施效果良好，則洞外處理措施也可不予考慮。