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福仁山隧道工程地質(zhì)研究

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福仁山隧道工程地質(zhì)研究

【摘要】福仁山隧道是中國(guó)水電十四局承建的西成鐵路西安至江油段(陜西境內(nèi))站前工程XCZQ-5標(biāo)段的一座典型隧道工程。該隧道地處秦嶺南麓低中山區(qū),位于商丹斷裂帶和勉略-巴山弧形斷裂構(gòu)造帶夾持的南秦嶺構(gòu)造帶,內(nèi)部組成與構(gòu)造變形十分復(fù)雜,工程地質(zhì)現(xiàn)象較為特殊,具有一定的研究意義。

【關(guān)鍵詞】福仁山隧道;工程地質(zhì)特征;地質(zhì)構(gòu)造

1福仁山隧道工程概述

目前在建的西成客運(yùn)專線按國(guó)鐵Ⅰ級(jí)、雙線建設(shè),設(shè)計(jì)時(shí)速250公里每小時(shí),功能以客運(yùn)為主,從西安出發(fā),穿越秦嶺經(jīng)陜西漢中、翻越米倉(cāng)山進(jìn)入四川境內(nèi),經(jīng)四川廣元至江油與綿成樂(lè)客運(yùn)專線相接直抵成都,預(yù)計(jì)線路通車后,將大大縮短西安到成都的直線距離。從西安到漢中僅需1小時(shí)、到成都需3小時(shí)。該項(xiàng)目由西安至四川江油段和成綿樂(lè)城際鐵路兩段組成,全長(zhǎng)660公里,項(xiàng)目投資估算總額約為688億元。西成客專陜西段全長(zhǎng)342.9公里,建設(shè)工期5年。中國(guó)水電十四局負(fù)責(zé)西成鐵路西安至江油段(陜西境內(nèi))站前工程XCZQ-5標(biāo)段,正線全長(zhǎng)31.81Km。該標(biāo)段主要包括:羅曲隧道進(jìn)出口路基工程94.7m,隧道工程4座(包括部分得利隧道6330m、福仁山隧道、羅曲隧道、范家咀隧道)總長(zhǎng)度30.47Km,橋梁3座(金水河特大橋、酉水河大橋、金龍河大橋)總長(zhǎng)度1.2457Km。福仁山隧道地處秦嶺南麓低中山區(qū),隧道范圍平均海拔1200m,最高海拔為1634.1m,洞身地表起伏較大,地表自然坡度為30°~40°,分布有眾多基巖“V”形侵蝕谷,多為南北展布,隧道區(qū)域山高坡陡,基巖裸露,溝壑縱橫,地形復(fù)雜,植被茂密。隧道起訖里程為DK159+625.95~DK172+725.5。進(jìn)口位于金水河牛角壩,出口位于酉水河宋家堰,最大埋深929m,最小埋深46m,洞身均位于直線以上,隧道以3‰上坡進(jìn)洞至DK162+900后以8‰下坡出洞。進(jìn)口位于金水河右岸坡地上,隧道中含有一座斜井,為本標(biāo)段重點(diǎn)控制隧道。本隧道建筑限界采用《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》(TB10621—2009)中規(guī)定的限界尺寸,隧道內(nèi)采用“通隧(2008)0201”中的襯砌內(nèi)輪廓,軌面有效面積為92m2,隧道內(nèi)線間距為4.6m.曲線上隧道襯砌內(nèi)輪廓不加寬,施工針對(duì)圍巖情況采取短進(jìn)尺、分部開(kāi)挖和初期支護(hù),二次襯砌及時(shí)跟進(jìn),以確保施工安全。

2沿線氣候條件

本區(qū)域?yàn)閬啛釒駶?rùn)季風(fēng)氣候,特點(diǎn)是溫暖濕潤(rùn),四季分明,降水量多集中在夏秋季節(jié),常有暴雨災(zāi)害,年平均氣溫15.2℃,極端最高氣溫38.4℃,極端最低氣溫-5.9℃,年平均降水量785.5mm,年平均蒸發(fā)量1160.5mm,最大積雪厚度4cm。

3工程地質(zhì)特征

3.1地層巖性

隧道通過(guò)的地層主要有第四系全新統(tǒng)(Q4),志留系下統(tǒng)(S1),元古界中上統(tǒng)(Pt2-3)及太古界(Ar)的構(gòu)造巖類。(1)第四系全新統(tǒng)(Q4)主要包括:膨脹土(Q4d19)、卵石土(Q4d17)、碎石土(Q4d17、p17)、塊石土(Q4d18),多為灰黃色,粒徑小于或等于2-60mm的約占10%,大于60-100mm的約占25%,大于200mm的約占55%。(2)志留系下統(tǒng)(S1):片巖夾大理巖(S1Sc+Mb),大理巖(S1Mb)、片巖(S1Sc)、主要為灰黃青灰色變晶結(jié)構(gòu),片狀塊狀構(gòu)造。(3)元古界中上統(tǒng)(Pt2-3):變粒巖夾大理巖(Pt2-3Gr+Mb),大理巖夾片麻巖(Pt2-3Mb+Mb)。多為灰褐色,淺灰色,風(fēng)化厚度約為1-10mm。(4)太古界(Ar):片麻巖夾大理巖(Pt2-3Gr+Mb),灰褐色,淺灰色粒狀變晶結(jié)構(gòu),塊狀結(jié)構(gòu),風(fēng)化厚度2-8mm。(5)構(gòu)造巖類主要包括:碎裂巖,多為青灰色、灰褐色,寬度約20-65m,工程地質(zhì)較差。

3.2地質(zhì)構(gòu)造

福仁山隧道位于商丹斷裂帶和勉略-巴山弧形斷裂構(gòu)造帶夾持的南秦嶺構(gòu)造帶,相當(dāng)于秦嶺造山帶的蜂腰部位,隧道主體位于佛坪窟窿的南半部,歷經(jīng)多次地質(zhì)構(gòu)造活動(dòng)的影響,其內(nèi)部組成與構(gòu)造變形十分復(fù)雜。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的主要斷層包括:f66、f67、f68、f69、f70、f70-1、f71、f71-1、f71-2,其中f66為逆斷層,產(chǎn)狀N65°-N80°W(65°-N75°),破碎帶寬約為10-30m,斷層帶物質(zhì)成分為碎裂巖,局部夾斷層角礫巖,斷裂帶內(nèi)部巖體較為破碎,隧道洞身通過(guò)地段為DK159+856~DK159+878.4。f67為逆斷層,產(chǎn)狀N60°-N80°W(50°-N65°),斷裂帶寬30~40m,內(nèi)部成分為斷層角礫,洞身通過(guò)地段為DK160+281~DK160+318。另外,隧道段還發(fā)育兩處背斜及一處向斜,背斜核部洞身中心里程為DK165+543~DK169+062,巖體破碎,節(jié)理發(fā)育,向斜核部未穿過(guò)洞身,富水,巖體破碎,節(jié)理發(fā)育,由于隧道區(qū)各地質(zhì)體的發(fā)育時(shí)代,構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈,區(qū)域性大斷裂貫穿東西,發(fā)育數(shù)條低序次斷裂,巖石節(jié)理裂隙較發(fā)育,分布較多節(jié)理密節(jié)帶,巖體較破碎-較完整。

3.3不良地質(zhì)及特殊巖土

(1)隧道范圍內(nèi)不良地質(zhì)為隧道進(jìn)口處左側(cè)分布的大理巖巖溶,巖溶現(xiàn)象主要發(fā)育在隧道進(jìn)口左側(cè)金水河右岸的大理巖中,以溶洞形式發(fā)育,溶洞直徑約1-3m,可見(jiàn)延伸深度大于10m,不完全填充,充填物為角礫及雜砂土。(2)隧道范圍內(nèi)的特殊巖土為膨脹土,具弱-中等膨脹性。

4工程設(shè)計(jì)情況

針對(duì)福仁山隧道地層巖性多樣、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、不良地質(zhì)現(xiàn)象多發(fā)的工程地質(zhì)特點(diǎn),施工單位在詳細(xì)的實(shí)地勘察和室內(nèi)研究的基礎(chǔ)上,制定了較為科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方案:(1)洞口工程采用斜切式洞門,并設(shè)置明洞段,出口采用倒斜切式洞口邊仰坡設(shè)置截水天溝,邊坡采用錨網(wǎng)噴支護(hù)。(2)洞身工程隧道內(nèi)部采用“通隧(2008)0201”中的襯砌內(nèi)輪廓,軌面有效面積為92m2,隧道采用復(fù)合式襯砌,初期支護(hù)采用噴錨支護(hù)設(shè)置噴混凝土,錨桿,鋼筋網(wǎng),鋼架,二次襯砌等,各襯砌類型預(yù)留變形量,特殊地形地質(zhì)地段對(duì)支護(hù)措施采用管棚,小導(dǎo)管等措施進(jìn)行了加強(qiáng)。

參考文獻(xiàn):

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[3]張咸恭.工程地質(zhì)學(xué)[M].北京.地質(zhì)出版社,1983.

[4]高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范(TB10621—2009)[S].2009.

作者:高熙賀 單位:楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院

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