滇中引水工程老尖山隧洞工程地质问题分析

滇中引水工程老尖山隧洞工程地质问题分析

魏啟杨樊艳云

云南省水利水电勘测设计研究院云南昆明650021

摘要：滇中引水工程老尖山隧洞由于地质条件复杂，存在多种工程地质问题，隧洞施工中易发生围岩变形、失稳，造成塌方、冒顶、地面塌陷，富水地带易发生涌水突泥等各种地质灾害。本次通过施工前期勘察技术成果的总结，提出了施工期可能存在的主要工程地质问题，并提出了相应的处理措施及建议。

关键词：隧洞；工程地质问题；建议处理措施

1工程概况

滇中引水工程玉溪段拟建老尖山隧洞，前接老尖山暗涵，后接小龙潭倒虹吸，进口位于玉溪市江川区大营街东部的老尖山北侧，设计引水流量30m³/s。起始桩号YX41+092.730；出口位于玉江公路（301县道）北侧的小龙潭村附近，出口桩号YX45+701.394；隧洞全长4608.664m。隧洞一般埋深60～140，最大埋深170m。

2输水隧洞地质条件简述

隧洞沿线地面高程1800～2030m，相对高差80～180m，属于构造侵蚀低中山地形。地形坡度一般25～40°，山顶多呈浑圆状。隧洞沿线出露震旦系：下统澄江组（Zac）、上统南沱组（Zbn）、上统陡山沱组（Zbd）以及第四系地层（Q）。主要为长石砂岩、长石石英砂岩、粉砂岩夹泥岩、砾岩、页岩以及白云岩。隧洞地处云南山字型构造前弧与青、藏、滇、缅、印尼歹字型构造体系东支中段复合部位，属滇东台褶带之昆明台褶束。区内构造复合以及联合现象普遍，各种构造形迹力学性质复杂。

3输水隧洞的主要工程地质问题

3.1高地震烈度抗震问题与穿越活动性断裂抗断问题

隧洞50年超越概率10%水平向的地震动加速度峰值为0.30g，相应地震烈度为Ⅷ度，属于高地震烈度区，存在工程抗震问题。

隧洞于YX44+476m～YX44+526m段穿越玉川断裂的主断带以及影响带，该断裂属于晚更世活动断裂，未来可能发生中强地震，断裂带宽15m，滑动速率1.0～1.5mm/a，未来百年的水平位移0.06m，垂直位移0.02m，蠕滑位移量水平0.03～0.036m，垂直0.01～0.012m。存在活动断裂抗剪问题。

3.2隧洞其他主要工程地质问题

（1）隧洞进、出口边坡稳定问题

隧洞进口为斜向坡，开挖坡高约27m，天然边坡基本稳定，开挖边坡基本稳定，局部稳定性差，右侧开挖边坡不稳定；隧洞进口为斜向坡，开挖坡高约21m，天然边坡基本稳定，开挖边坡基本稳定，局部稳定性差，右侧开挖边坡不稳定。

（2）浅埋洞段围岩稳定问题

隧洞在穿越进出口段和穿越玉江高速公路段时，隧洞顶板埋深8～30m，岩体多为强风化碎裂结构为主，围岩工程地质条件较差，地下水活动性较强，围岩极不稳定～不稳定为主，隧洞施工时极易塌方冒顶。

（3）隧洞轴向与岩层走向近平行洞段围岩稳定问题

隧洞YX45+026m~YX45+701.394m段，岩层产状103°~104°∠17°~37°，岩层走向与洞轴线走向夹角小于30°，易在边墙、特别是顺倾结构边墙产生片帮破坏、楔形体、掉块等围岩稳定问题。存在此类问题的洞段约675.394m，约占隧洞总长的14.65%。

（4）缓倾角岩层洞段围岩稳定问题

隧洞沿线岩层倾角17°~37°，大部岩层倾角小于30°，对隧洞顶拱围岩稳定不利，特别是软弱岩层、破碎岩体、陡倾角裂隙发育组合切割下的洞段极易产生顶拱掉块、坍顶及弯折内鼓大变形等变形破坏。存在此类问题的洞段约2233.664m，约占隧洞总长的48.47%。

（5）白云岩砂化问题

老尖山隧洞后段隧洞穿越Zbd白云岩洞段，白云岩风化具有强烈砂化的特征，尤其是以微晶、粉细晶晶粒结构为主的白云岩，在复杂的区域构造背景下，岩体以碎裂散体结构和薄层碎裂结构为主。

隧洞白云岩砂化程度可划分为中等砂化、强烈砂化、剧烈砂化三个等级，砂化深度达数十米至近百米。而中等砂化与强烈砂化表现出明显的不均匀性，在钻孔中两种砂化现象，往往以夹层的形式，交替出现。

老尖山隧洞涉及到的Zbd白云岩洞段顶、底板大部位于中等～强烈砂化层内，穿越玉川断裂附近位于剧烈砂化层内。地下水位埋藏普遍位于隧洞顶板附近，岩体透水率10～20Lu为主，少部分大于100Lu，中等～强透水。白云岩砂化导致岩体质量、强度显著降低，在地下水位以下的隧洞施工可能产生涌水、涌沙问题，成洞较困难。

（6）交叉建筑主要工程地质问题

老尖山隧洞隧洞在出口段（YX44+936）下穿玉溪—江川高速公路，交叉段公路路面高程1850m，总干渠底板高程1839.339m，洞顶埋深5.67m，交叉长度约40m。

该段隧洞地层岩性为Zbd剧烈～强烈砂化白云岩，薄层状、碎裂散体结构，构造复杂，产状凌乱，裂隙发育，岩体破碎，岩体透水性中等～强，地下水位位于隧洞顶板附近。

隧洞开挖过程中极易坍塌，发生“冒顶”的可能性较大，砂化剧烈且位于地下水位以下的白云岩洞段存在涌水、涌砂问题。对高速公路的正常运行存在较大隐患。

4主要工程地质问题的建议处理措施

（1）隧洞位于高地震烈度区，存在工程抗震问题。特别穿越玉江断裂时，应考虑专门的抗剪断措施。

（2）隧洞进、出口开挖边坡建议坡比取1：0.75~1：1，分台开挖，每台高度不超过10m，进行锚杆加钢筋网支护处理。

（3）隧洞下穿浅埋段时，应加强初期支护。特别是下穿玉江高速公路时，顶土层较厚，厚度一般50～23m，有效岩体厚度0～27m，成洞极困难，建议采用大管棚施工，并提前固结灌浆处理，强支护通过，使沉降变形满足高速公路要求。

（4）隧洞穿越断层带及影响带、强烈砂化白云岩洞段时，采取超前锚杆、管棚处理或专门研究支护措施。

（5）隧洞大部分洞段位于地下水位以下，存在施工涌水问题，建议做好排水措施。

参考文献：

[1]中国国家标准化管理委员会.中国地震动参数区划图（GB/18306—2015）[s].北京：中国标准出版社，2001.

[2]中华人民共和国水利部.《水利水电工程地质勘察规范》（GB50487-2008）[s].北京：中国计划出版社，2009.

[3]中华人民共和国水利部.《水利水电工程地质测绘规程》（SL299-2004替代SDJ15-78）[s].北京：中国水利水电出版社，2004.