鐘育霞

（深圳市水務工程檢測有限公司，廣東深圳，518000）

1 工程地質概況

1.1 地形地貌

應人石-九圍生態(tài)排水隧洞穿越環(huán)鐵崗水庫北側三處庫尾，將應人石河口生態(tài)庫與九圍河口生態(tài)庫連通。推薦方案的連通管（涵）線路總長為5.123 km，結構內底標高20.0～22.0 m，穿庫尾段為箱涵段。穿庫尾間山地段擬采用盾構法施工連通隧洞。

隧洞沿線原始為低丘陵地貌，局部跨越了山間谷地地貌（庫尾）。隧洞沿線地面高程21.4～68.8 m，總體地勢較平坦，地形起伏不大，僅高爾夫球場內地形起伏較大。樁號YPD0+000-YPD3+260段現(xiàn)狀地面植被發(fā)育，樹木茂密，為鐵崗水庫一級水源保護區(qū)，樁號YPD3+260-YPD5+123.16段為高爾夫球場。

圖1 連通隧洞沿線地形地貌照片F(xiàn)ig.1 Topography and landform along the tunnel

1.2 地層巖性

連通隧洞地層自上而下分別為：

（1）第四系人工填土（Q4ml）：廣泛分布于隧洞全段，局部缺失，一般呈紅褐色，干-稍濕，松散或稍壓實，主要由花崗巖風化土回填，該層層厚0.2～6.8 m，平均層厚2.35 m，層底高程-6.79～46.89 m。

（2）第四系沖洪積層（Q4al+pl）：以粉質黏土（礫質、砂質）、中粗砂和礫砂等為主，零星分布少量淤泥質土層。

（3）第四系殘積土層（Qel）：廣泛連續(xù)分布，所有鉆孔均有揭露，紅褐色，稍濕-濕，可塑-硬塑，由花崗巖風化殘積而成，為礫質黏性土。該層野外標準貫入試驗擊數(shù)為9～39擊，平均26.5擊。該層層厚1.20～34.10 m，平均層厚13.38 m，層底高程-33.49～55.30 m。

（4）白堊系燕山四期侵入巖（γβ3K1）：巖性為粗中粒黑云母花崗巖，基巖多已風化為全風化巖、強風化巖、弱風化巖。

1.3 地質構造

區(qū)域地質構造亦以斷裂構造為主，可歸并為應人石斷裂組，它由應人石斷裂和鐵崗水庫東斷裂組成，斷裂走向北西320°，傾向北東，傾角65°，延伸小于2 km，寬0.5～1.0 m，表現(xiàn)為擠壓破碎帶，構造巖為蝕變花崗巖，具壓碎構造，蝕變?yōu)榫G泥石。節(jié)理發(fā)育，并見石英脈充填。根據隧洞沿線地質測繪和鉆孔揭露，沿線無地質構造發(fā)育跡象。

1.4 水文地質

1.4.1 地下水類型、補徑排特征及賦水性特征

基巖裂隙水主要賦存于下部強風化巖（塊狀）-弱風化花崗巖風化裂隙和部分張開的斷裂構造裂隙內，接受上覆孔隙潛水越流補給和地下側向徑流補給，陸地區(qū)域突出地面的裸露巖體直接接受降雨補給。

根據隧洞沿線勘探期間鉆孔水位的觀測結果，隧洞沿線地下水位高于庫水位，水位變化幅度小，在0.5～1.0 m范圍內，主要受降雨影響，總體上地下水位較穩(wěn)定。

1.4.2 巖土層滲透性

根據室內外滲透試驗和相關工程資料分析，中粗砂、礫砂層為中等-強透水地層，微風化花崗巖為微透水地層，其余大都為弱透水性地層。

1.4.3 環(huán)境水（土）腐蝕性評價

本次勘察共采集了2組場地內地下水和1組鐵崗水庫水進行水質檢測。

場地地下水對混凝土結構具一般酸性型和碳酸性型強腐蝕性（右岸），對鋼筋混凝土中的鋼筋無腐蝕性，對鋼結構具有弱腐蝕性。

2 隧洞工程地質條件評價

2.1 箱涵及隧洞工程地質條件評價

（1）箱涵第一段（樁號YPD0+000-YPD0+146.4）為連通管涵的進水箱涵，為無壓箱涵。該段箱涵基槽開挖深6～9 m，局部深約12 m，場地內地下水位高于基坑開挖面（與水庫水連通），具強透水性，基坑開挖時涌水量大，需加強地下水截排措施，建議采用咬合鋼板樁或高壓旋噴樁等措施進行止水，坑內采用水泵進行抽排。

（2）箱涵第二段（樁號YPD0+413.12-YPD0+934.42），位于2號檢查井和3號檢查井之間，穿越了鐵崗水庫與石巖水庫連通渠的庫尾段及多條由鐵崗水庫向石巖水庫供水的供水管道。該段箱涵地面高程21.0～30.0 m，箱涵基礎底板主要位于素填土、粉質（礫質、砂質）黏土層、殘積土層。素填土為新近堆積土，需挖出換填處理。在粉質黏土層下部分布有薄層淤泥質土，建議進行弱軟下臥地層穩(wěn)定性驗算，確定是否進行處理。該段箱涵基槽開挖深1～10 m，一般3～5 m，建議采用咬合鋼板樁+內撐進行基槽支護。此外，場地內地下水位高于基坑開挖面（與水庫水連通），建議采用咬合鋼板樁或高壓旋噴樁等措施進行止水，坑內采用水泵進行抽排。

（3）箱涵第三段（樁號YPD3+009.36-YPD3+222.36）位于6號檢查井和7號檢查井之間，穿越了黃麻布河入鐵崗水庫庫尾段。該段箱涵基槽開挖深5～7 m，因基坑深度大，整體放坡條件較差，不宜單獨采用放坡開挖，建議采用咬合鋼板樁+內撐進行基槽支護。此外，場地內地下水位高于基坑開挖面（與水庫水連通），建議采用咬合鋼板樁或高壓旋噴樁等措施進行止水，坑內采用水泵進行抽排。

（4）箱涵第四段（樁號YPD5+002.19-YPD5+123.16）為連通管涵的出口段，穿越了九圍河入鐵崗水庫庫尾段。該段箱涵基槽開挖深1.2～12.0 m，建議采用咬合鋼板樁+內撐進行基槽支護。此外，場地內地下水位高于基坑開挖面（與水庫水連通），基坑底部有薄層中粗砂層，具承壓性，設計應考慮基坑隆起和突涌等工程地質問題。

2.2 工作井工程地質條件評價

2.2.1 1 號、2號工作井

1號、2號工作井位于第一段隧洞起始和終端，結構尺寸為11.5 m×15.0 m，矩形，基底高程約為18.0 m，地面高程為33.01 m和30.2 m，基坑深約15.0 m和12.0 m?，F(xiàn)狀場地為水源保護區(qū)的林地內，樹木茂密，兩井間距266.7 m。工作井基底殘積土，主要工程地質問題為基坑穩(wěn)定、基坑涌水問題?；娱_挖坑壁揭露地層自上至下為礫質黏土和殘積土，基坑不具備放坡條件，建議采用灌注樁+內撐進行基坑支護，具體深度由設計經嵌固穩(wěn)定性驗算后確定。

2.2.2 3 號、4號工作井

3號、4號工作井位于第二段隧洞起始端和中段，結構尺寸為9.4 m×11.5 m，矩形，基底高程約為18.5 m，地面高程為30.5 m和32.8 m，基坑深約12.0～14.5 m?，F(xiàn)狀場地為水源保護區(qū)的林地內，樹木茂密，兩井間距944 m。基坑開挖坑壁揭露地層自上至下為礫質黏土和殘積土，基坑不具備放坡條件，建議采用灌注樁+內撐進行基坑支護，具體深度由設計經嵌固穩(wěn)定性驗算后確定。場地內地下水位較高，但水量貧乏，采用坑內抽水即可。

2.2.3 5 號、6號工作井

5號、6號工作井位于第二段隧洞的中段和終端，結構尺寸為9.4 m×11.5 m，矩形，基底高程約為17.5～18.0 m，地面高程為35.0 m和26.5 m，基坑深約9.0～17.0 m?，F(xiàn)狀場地為水源保護區(qū)的林地內，樹木茂密。工作井基底殘積土，基坑開挖坑壁揭露地層自上至下為礫質黏土和殘積土，基坑不具備放坡條件，建議采用灌注樁+內撐進行基坑支護，具體深度由設計經嵌固穩(wěn)定性驗算后確定。

2.2.4 7 號、8號工作井

7號、8號工作井位于第三段隧洞的起點和終點，結構尺寸為11.5 m×15.4 m，矩形，基底高程約為17.0～17.5 m，地面高程為23.8 m和31.1 m，基坑深約8.7～14.2 m?，F(xiàn)狀場地為水源保護區(qū)的林地內，樹木茂密。工作井基底殘積土，主要工程地質問題為基坑穩(wěn)定、基坑涌水問題?；娱_挖坑壁揭露地層自上至下為礫質黏土和殘積土，基坑不具備放坡條件，建議采用灌注樁+內撐進行基坑支護，具體深度由設計經嵌固穩(wěn)定性驗算后確定。7號工作井場地內地下水位較高，水量豐富，宜加強截水措施。

3 隧洞工法比選

根據場地沿線工程地質條件及各隧洞施工工法的特點，對盾構法、礦山法和TMB法的適宜性進行評價。

3.1 盾構法

該工法主要適宜于相對均質的松軟地層（土層），具有快速、安全、經濟、環(huán)境影響小等優(yōu)點，但對于局部障礙物（樁基礎、孤石等）、基巖凸起帶（上軟下硬或全部為硬巖），較難處理。鐵崗九圍生態(tài)排水隧洞基巖面起伏大，隧洞洞身多位于基巖面附近或基巖內?；鶐r部分堅硬，弱風化花崗巖（上段）飽和單軸抗壓強度12.4～38.9 MPa，平均23.1 MPa，弱風化花崗巖（下段）飽和單軸抗壓強度30.7～59.5 MPa，平均44.0 MPa。隧洞洞身絕大部分橫跨土巖混合地層（土體強度0～15 MPa，巖石部分強度大于60 MPa）或位于堅硬巖石內，隧洞洞身段地層極其軟硬不均或地層堅硬，盾構工法適宜性差。應人石-九圍生態(tài)排水隧洞基巖面埋深較大，隧洞洞身多位于殘積土-強風化花崗巖地層，僅在高爾夫球場段基巖面埋深淺。

3.2 礦山法

礦山法可適應各種地質條件，施工方法、洞徑變化靈活，但施工質量、效率一般較低，作業(yè)條件差，風險高。本場地基巖面起伏大，隧洞洞身多位于基巖面附近或基巖內。圍巖經常邊挖邊塌或自穩(wěn)時間很短，一般均需要超前支護或支護緊跟開挖。此外，洞身所在層位多為水量豐富的基巖面段，基巖裂隙水還存在承壓性，隧洞施工前多需要超前全斷面止水，并進行不良地質超前預報。隧洞工程地質條件和水文地質條件復雜，礦山工法施工不可預見性因素較多（塌方、突泥、涌砂、涌水、斷層、地面沉降或塌陷），對施工質量要求高，工程投資大，該工法適宜性較差。

3.3 TBM法

TBM工法是在穩(wěn)定的硬巖長隧洞快速施工的工法，具有快速、優(yōu)質、安全和經濟等優(yōu)點，也具有一次性投資成本較高、前期制造和安裝周期長、一次施工只能施工一個洞徑、對地質比較敏感（不同地質應選擇不同掘進機型）等缺點。鐵崗九圍生態(tài)排水隧洞推薦方案Ⅴ類圍巖占54%，應人石-九圍生態(tài)排水隧洞推薦方案Ⅴ類圍巖約占91%。因此，當前埋深的隧洞采用TBM施工總體上適宜性差。

3.4 工法比選

綜上所述，盾構工法對于洞身絕大部分位于上部松軟土、下部堅硬巖或全部為堅硬巖的地層結構，不適宜；礦山法可使用于任何地層結構，但工程造價、施工技術要求高，風險大；TBM法在大部分為V類圍巖的地層中適宜性差，且隧洞長度小，TBM法也很不經濟。由于地處板塊沖擊區(qū)，地質復雜多變且地下水極為豐沛，以TBM鉆掘施工皆極易發(fā)生災變，斷面愈大愈危險。此外，根據地質測繪和鉆探結果，區(qū)域內多發(fā)育花崗巖孤石，大小不均，分布無規(guī)律，不適宜盾構工法和TBM法。用礦山法時宜對孤石區(qū)加強支護，避免塌方。從地質因素比較，各工法適宜性由好到差為：礦山法、盾構法、TBM法，由于各工法各有利弊，建議設計綜合工程造價、施工工期、風險、工程質量等因素確定最優(yōu)工法。

4 隧洞場地環(huán)境影響分析與評價

4.1 地下構筑物

鐵崗九圍生態(tài)排水隧洞：根據地表觀察和收集資料，排水隧洞沿線分布的規(guī)模較大的構筑物有高壓走廊塔基、廣深高速、鐵崗水庫2號副壩和鐵崗水庫路。根據地形圖位置比對，排水隧洞洞身線路上無高壓走廊塔基，線路距離廣深高速和鐵崗水庫2號副壩均有一定距離，對隧洞和豎井施工均無影響；排水隧洞箱涵段位于鐵崗水庫路下，箱涵段擬采用明挖施工工藝，鐵崗水庫路對箱涵施工無影響。

應人石-九圍生態(tài)庫連通管涵：根據地表觀察和收集資料，連通管涵沿線分布的規(guī)模較大的構筑物有鐵崗-長流陂支線供水工程供水管道、廣深高速、南光高速。根據地形圖位置比對，連通管涵洞身線路與供水管道交叉，且高程有交叉；線路距離高速有一定距離，對隧洞和豎井施工均無影響。

4.2 地下管線

鐵崗九圍生態(tài)排水隧洞：根據現(xiàn)場觀察和場地管線探測資料，隧洞段沿線地下管線較少，僅在鉆孔2PSZK15和2PSZK17距離西氣東輸高壓燃氣管道較近，其余段無地下管線分布；排水隧洞箱涵段位于鐵崗水庫路下，地下管線較復雜，尤其是與西鄉(xiāng)河交匯的位置，管線錯綜復雜，對箱涵開挖有一定影響。

應人石-九圍生態(tài)庫連通管涵：連通管涵段大多位于水源保護區(qū)和高爾夫球場內，地下管線分布相對較少，僅在與鐵崗-長流陂支線供水工程供水管道交叉位置、深圳市中波轉播（633）臺位置存在供水管道和通信光纜，隧洞（箱涵）施工時應注意。建議采取合理的設計與施工方案，做好監(jiān)測工作，必要時可采取預加固處理措施，確保地下管線的安全。

4.3 地下水

鐵崗九圍生態(tài)排水隧洞：排水隧洞埋深較大，洞身穿越的含水層大多為基巖裂隙水，僅在穿越鐵崗水庫2號副壩的沖溝內揭露第四系孔隙潛水。根據鉆孔壓水試驗和抽（提）水試驗，該隧洞段基巖裂隙水富水性為一般～貧乏，主要接受上層孔隙潛水的越流補給和基巖裸露區(qū)的降雨補給。根據工程地質縱斷面圖，孔隙潛水與基巖裂隙水間有較厚的花崗巖殘積土和全-強風化巖分隔，場地的基巖裂隙水與孔隙潛水聯(lián)系不密切。

綜上所述，除穿越鐵崗水庫2號副壩沖溝的隧洞施工有較大的涌水量外，其余段隧洞施工涌水量較小，臨時、短時間、小方量的降水對周邊環(huán)境影響不明顯，但如長期降水，則很大程度上會引起周邊地面下沉、塌陷、構（建）筑物和管線破壞等不良環(huán)境問題。

5 結語

隧洞主要工程地質問題為隧洞塌方、涌水、流沙和突泥等。隧洞洞身地層多為上軟下硬地層，大部分洞頂為極不穩(wěn)定的V類圍巖，隧洞施工工法適宜性由高到低為：礦山法、盾構法、TBM法，應綜合比較后確定最優(yōu)方案。根據不同地質構造及不同圍巖條件提出了隧洞圍巖支護建議：IV類圍巖采用噴混凝土+鋼筋網+錨桿進行支護，V類圍巖建議采用超前錨桿（管棚）進行支護，并緊跟鋼筋混凝土襯砌，嚴格控制掘進長度。山體淺溝段和斷裂段易發(fā)生塌方、突泥、涌水等問題，建議加強該部分的支護和止水措施，建議超前進行固結灌漿，并設置管棚+鋼架超前支護。