慈母山2 号隧道断层及其影响带对围岩分级的影响

涂定贵

重庆市市政设计研究院，重庆 400020

慈母山隧道及连接道（峡江路）市政工程位于重庆市东南部，东西走向，距朝天门长江大桥1.8km，处于弹子石CBD 区域。隧道起点位于南岸区鸡冠石镇纳溪沟，向东穿越慈母山山脉（南山风景区），在峡口镇白杨湾附近出洞。隧道是单向双洞分离式隧道，轴线方向为136°，单洞净宽14m，单洞净高5m，左右洞相距30.5m，隧道路幅总宽度58.5m；进洞口设计高程236.778m，出洞口设计高程221.988m，全长2.465km，双向六车道，属于公路长隧道。

1 隧址区工程地质条件

（1）地形地貌：2 号隧道进口位于重庆市南岸区鸡冠石镇纳溪沟内，穿越的地貌区为构造剥蚀条形低山地貌，以背斜构造为骨架，发育成长条形低山，山脊线与构造线一致。该地貌区的主要山脉为慈母山，呈北北东向展布，隧道穿过地带最高点小垭口高程526.90m，低点隧道进口高程约240.61m，出口高程225.8m，隧道穿过地带相对高差达300m。隧道最大埋深约298m。小垭口山脊两侧山坡地形较陡，北西地形坡角13°～21°，局部达到30°，南东面地形坡角14°～16°。2 号隧道位于风景优美的南山风景区，以森林覆盖为主，人口、房屋较少。隧道修建应考虑对风景区的保护，避免大开挖，尽量减少对山体的破坏。

（2）地层：隧道穿越的主要岩性为侏罗系下-中统自流井组（J1-2z）黑灰色页岩、灰黄色薄至中厚层状生物碎屑灰岩。侏罗系下统珍珠冲组（J1z）：主要分布在背斜的两翼，呈条带状展布。上部以紫色、暗紫红色泥岩为主，间有灰绿色、黄灰色等杂色泥岩夹少量浅灰色、黄灰色薄至中层状细至中粒长石石英砂岩及泥质粉砂岩。下部为紫红色、灰黄色泥岩、灰白色石英砂岩，和灰绿色、灰黄色泥质粉砂岩互层。三叠系上统须家河组（T3xj）：①六段（T3xj6），长石石英砂岩为灰色厚层状中-粗粒长石石英砂岩为主，顶部有少量石英砂岩，主要由长石、石英组成，中-粗粒结构，钙质胶结，巨厚层状。在中部夹深灰色泥岩，泥岩厚3 ～5m。第六段北西翼厚98m，南东翼厚110m。②五段（T3xj5），泥岩，深灰色，泥质结构和含粉砂泥质结构，薄-中层状。钻孔ZK134、ZK135、ZK136 揭露该层，厚2.5 ～8.9m。③四段（T3xj4），长石石英砂岩为灰色，主要由长石、石英组成，中-粗粒结构，钙质胶结，巨厚层状。分布于背斜核部，钻孔ZK134 和ZK135 揭露该层，未见底，厚度大于28m。

（3）构造。隧道穿越的地质构造有铜锣峡背斜和新房子断层。铜锣峡背斜：北东向展布，不对称，呈箱状。轴部地层为须家河组，两翼为珍珠冲组和自流井井组。北西翼倾角32°～67°、南东翼倾角18°～39°。2 号隧道起于该背斜北西翼珍珠冲组顶部，经背斜轴部以后从南东翼自流井组底部穿出。新房子断层（F）:该断层位于铜锣峡背斜南倾没端，走向N65°E，倾向SE，倾角70°，断开地层T3xj2～J1z1。该断层长5.5km，为压扭性斜冲逆断层。断层破碎带由珍珠冲组石英砂岩、泥岩和断层泥组成，宽度39m。通过地面调查，在断层破碎带两侧伴生大量的构造节理，比较显著的有①58°∠51°，节理面擦痕清晰，附黄褐色硅质膜，为压扭性节理；②152°∠40°～164°∠63°，大型构造节理，节理面檫痕清晰，侧伏角38°，节理面有阶部，阶部指示下盘下降。③295°∠68°～272°∠81°，节理面粗糙不平整，呈锯齿状，为张性节理。以上节理特征显示该断层为压扭性斜冲逆断层，断层在该处采用倾角63°与区域资料比较吻合。该断层破碎带以碎裂状砂体为主，破碎岩体裂隙发育，为地下水的运移提供了通道，为导水断层。

（4）隧道围岩分级。隧道围岩分级按照《公路隧道设计规范》（JTGD 70—2004）执行，对隧道围岩进行BQ 值计算，同时考虑到隧道的埋置深度以及地下水对围岩的危害性作围岩综合分类，2 号隧道围岩分级见表1。

2 断层破碎带特征、围岩分级及出水状态

新房子断层位于铜锣峡背斜南倾没端的东翼，靠近背斜的核部，处于构造应力的集中挤压区，为压扭性斜冲逆断层，断层对围岩体揉搓现象显著，断层带由紫红色黏土和角砾组成，黏土硬塑状，角砾大小1 ～1.5cm，含量约占6%，成分为长石石英砂岩，次圆状，扁圆形。断层泥和岩体中可见密集的光滑的镜状擦痕，在砂岩中的擦痕可见阶步。该破碎带宽度39m。围岩分级为Ⅴ级，出水状态为涌流状。

3 断层影响带的特征及围岩分级

断层带由于岩体呈碎裂状、断层泥以及造成地层缺失或重复等标志的存在，同时借助区域地质图等前人资料，在勘察时易于判断，断层一般为导水构造，勘察单位非常重视，围岩分级划分为Ⅴ级，而且设计单位也非常重视，在施工中采用地质雷达等加强了超前预报，通常采用管棚进行超前支护，一般情况下，不容易发生塌陷等施工事故。由于长隧道、特长隧道一般穿越背斜等大型构造带，属于区域应力集中部位，除了断层破碎带，在背斜的两翼伴生次级断层和大型构造节理发育，对围岩的完整性破坏严重，其显著标志为围岩中发育密集的擦痕，擦痕呈光滑的镜面，如果围岩为砂岩和泥岩呈软硬互层时，泥岩夹层呈黏土状，结构面的结合很差。对于砂岩等较硬岩体，如果没有断层的影响，岩体较完整，一般划分为Ⅲ级围岩。但位于断层影响带的砂岩，其围岩分级的划分应更多考虑岩体的完整性对围岩分级的影响，同时，由于岩体中地下水比较丰富，一般呈雨淋状-股状涌水，其围岩分级应划分为Ⅳ～Ⅴ级围岩。对于泥岩等软岩，断层影响带的岩体，由于发育密集的擦痕，其结合很差，且岩体强度由于挤压破坏，显著降低，一般应划分为Ⅴ级围岩。慈母山2 号隧道施工完毕后对断层影响带上盘和下盘两侧的影响宽度的统计，上盘达到124m 左右，下盘达到106m 左右（见表1），对岩体围岩分级影响重大，因此在工程勘察中，应加强对断层破碎带两侧影响带的研究，其对隧道的工程造价和施工安全影响重大。

表1 隧道围岩级别及分布里程一览表

4 结束语

（1）慈母山2 号隧道穿越铜锣峡背斜，在背斜临近核部的西翼伴生新房子断层，该断层为压扭形断层。（2）新房子断层破碎带标志明显，主要分布断层泥，断层泥中夹杂石质成分为砂岩、粉砂岩亚圆形、圆形角砾，破碎带宽度39m，围岩分级为Ⅴ级。（3）新房子断层上下盘的两翼，次级小断层、大型构造节理发育，其显著标志为较硬岩岩体破碎呈碎裂状。软岩中发育密集的擦痕，呈光滑的镜面，结合很差。长石石英砂岩等较硬岩体围岩分级应以Ⅳ级为主，部分地下水丰富的段落应划分为Ⅴ级，泥岩、粉砂岩、页岩等软岩应划分为Ⅴ级围岩。（4）由于断层影响带分布的范围较宽，对工程的造价影响大，工程勘察时应加强对断层影响带标志的识别和对围岩分级的研究。