南磜隧道工程地质条件及评价建议*

余小辉，罗依珍，孙桂芬，成国文，刘维捷，李 鲒

1.广东省南粤交通投资建设有限公司，广东 广州 510101

2.广东金东建设工程公司，广东 广州 510010

3.中南大学土木工程学院，湖南 长沙 410075

1 工程概况

南磜隧道此次详勘共布置并完成钻孔7个，钻孔编号为XSZK11～XZK16、XSZK13-1；利用初勘钻孔2个，钻孔编号为CSZK4～CSZK5。按照规范要求，在充分利用初勘成果的基础上，详勘采用了工程地质调绘、钻探、简易勘探、钻孔声波测试、水文地质试验、岩土水及放射性试验等综合勘察手段，探明了隧道硐室围岩特征和两端洞门岩土层分布及水文地质条件。

2 工程地质条件

2.1 地形地貌

隧道穿过丘陵地貌区，地面标高为211～325m，相对高差约115m，山体植被发育，生长松树及阔叶林。两端洞口地形起伏较大，山势较陡峻，风化强烈，地表为厚层粉质黏土层。设计隧道底标高为232～238m。

2.2 地质构造

隧址区地层主要为侏罗系上统高基坪安山玢岩，后期受花岗岩侵入影响，洞身挖遇岩性主要为花岗岩，夹安山玢岩残留俘虏体。根据工程地质调绘资料，隧址区地层存在两条电阻异常带，具体分布情况如下。

（1）物探解译成果综合分析。①物探地层岩性。隧道基岩属第四系覆盖层，主要为粉质黏土夹碎石，下伏基岩为安山玢岩，存在一个电阻率差异界面，上部一般为暧色调，即高阻层，数值区间为102～104Ωm；下部为冷色调，即低阻层，数值区间为103～104Ωm。②物探异常与地质构造。通过对高密度电法资料的分析，结合地质调查情况，发现有两处异常：第一，测区内K89+055里程左右存在明显低、高阻电性分界，异常倾向小里程端，可能为断层的反映，异常编号为fw30；第二，测区内89+237里程左右存在明显低、高阻电性分界，异常倾向大里程端，可能为断层的反映，异常编号为fw31。

（2）地质调绘构造情况。F4-2断裂位于K89+200～K89+245段，为南磜隧道出口与鸿图嶂隧道入口交界处，主要断裂控制点为K8901～K8903以及钻孔XSZK15等，断裂总体产状为230°～255°∠70°～85°，可见宽度＞3m，断面清晰，平直光滑。发育褐铁矿被膜，蚀变带中岩石强黄铁矿化、褐铁矿化、绿泥（帘）石化，局部硅化，其中黄铁矿晶型较差，蚀变碎裂岩，局部含构造角砾，推测角砾原岩岩性为火山岩，后期石英脉顺裂隙贯入，充填胶结，复又破碎，断裂面闭合，显示压性特征。该断裂有两期活动迹象，早期切过中侏罗世火山岩，后期切过晚期花岗岩，早期导水断裂特征如图1所示。

图1 早期导水断裂特征

2.3 地层岩性

按风化带由上至下对各岩土层分述如下。

（1）粉质黏土：灰黄色，稍湿，可塑，黏性一般，不均匀含较多碎石，硬物质约占30%，坡积成因；大范围分布，厚度为0.5～1.0m，地层编号为10。

（2）粉质黏土：砖红色，硬塑，稍湿，局部夹少量石英颗粒，黏性一般，残积成因；局部分布，厚度为1.8～7.0m，地层编号为11-1_1y。

（3）粉质黏土：褐黄色，稍湿，可塑，土质较均匀，含少量石英颗粒；零星分布，厚度为1.8～2.0m，地层编号为11-2_1k。

（4）粉质黏土：灰黄色夹灰黄色，稍湿，硬塑，土质较均匀，含少量石英、长石颗粒；局部分布，厚度为1.5～6.2m，地层编号为11-2_1y。

（5）断层泥：钻进过程中24.5m处漏水，用机械破碎，无岩芯，有掉钻情况；零星分布，厚度为0.9m，地层编号为15_46。

（6）全风化花岗岩：灰黄色，结构清晰，岩芯呈坚硬砂土状，手捏易散，遇水易软化；零星分布，厚度为3.7～4.2m，地层编号为15A_35。

（7）强风化夹中风化安山玢岩：灰褐色，中粗粒花岗结构，块状构造，节理裂隙发育，岩芯多呈块状，少量短柱状，岩质硬，风化不均匀。

（8）强风化花岗岩：灰黄色，岩石风化强烈，岩心呈碎块状为主，岩质极软，锤击易碎；局部分布，厚度为3.5～5.9m，地层编号为15B_35s。

（9）强风化安山玢岩：21m以上灰黄色，21m以下灰褐色，结构可辨，岩芯呈半岩半土状夹少量碎块状，岩质较软。

（10）中风化花岗岩：灰色，中粗粒花岗结构，块状构造，节理裂隙发育，见有一组裂隙呈纵向发育，岩芯破碎，裂隙宽度为4～15cm。

（11）中风化夹强风化花岗岩：部分呈短柱状，岩体极破碎，岩质较硬。

（12）微风化花岗岩：青灰色，中粗粒花岗结构，块状构造，节理裂隙局部较发育，岩芯多呈短～长柱状，其中41.7～43.5m、46.1～47.2m呈破碎块状。

（13）全风化安山玢岩：灰黄色，岩石风化强烈，岩芯多呈坚硬状，遇水易软化，饱水崩解；局部岩石风化不均，夹少量强风化碎块状安山玢岩，锤击易碎；局部分布，厚度为2.5～10.0m，地层编号为18A_51。

（14）强风化安山玢岩：①灰黄色，岩石风化强烈，岩心多呈碎块状，锤击易碎；局部风化不均，夹少量半岩半土，15.5～15.8m为花岗岩侵入岩脉。②灰黄色，岩石风化强烈，岩芯呈半岩半土状，不均匀夹少量碎块，土状饱水软化；局部分布，厚度为2.50～7.20m，地层编号为18B_51t。

（15）中风化夹强风化碎裂岩：灰色，碎裂结构，块状构造，裂隙发育，岩芯破碎呈块状，块径为2～8cm，裂面见较多铁质浸染。

（16）中风化安山玢岩：青灰色，斑状结构，块状构造，节理裂隙，裂面有铁锰质浸染，岩芯呈短柱状或块状，岩质较硬，节长不少于10cm的岩芯约为45%。

（17）中风化夹强风化安山玢岩：灰黄色，斑状结构，块状构造，节理裂隙很发育，岩体破碎，有铁锰质浸染，风化不均匀夹强风化薄层。

2.4 水文地质

隧址区地下水类型主要为基岩裂隙水，以潜水为主。

隧道地下水对砼结构腐蚀作用等级及对砼结构中的钢筋腐蚀作用等级为微腐蚀，环境作用等级为B级。

3 隧道涌水量评价

通过稳定流理论公式法计算得隧道涌水量约为32m3/d；通过降水入渗法计算得隧道涌水量约为353.5m3/d，两种方法计算所得隧道涌水量差别较大，考虑到降水入渗法为粗略经验方法，建议隧道涌水量按32m3/d取值。同时，由于区内地下水动态受降水影响，变化较大，在雨季以及先行施工的单洞，其隧道涌水量将有所增大；按限量排放的原则，采取注浆处理方法，使营运期间的涌水量大量减少。

4 地震及区域稳定性

无区域性断裂通过，预测未来一段时期内该区地震活动仍较微弱。

5 隧道围岩分级、分段及工程特性

岩土体强度低，遇水易软化崩解；洞身为强～中风化花岗岩，局部围岩段为微风化花岗岩，强度为软～较硬，围岩烘烤作用明显，接触带围岩破碎，夹安山玢岩熔余残余岩体，褐铁矿化作用强烈。全强风化花岗岩风化不均匀且形成孤石，应及时加强喷锚支护，预防孤石引起超挖或坍塌及冒顶问题。

6 结论

（1）隧址区地层岩性主要由坡残积土层、侏罗系上统高基坪组安山玢岩、燕山期花岗岩及其风化层组成，属于侵入接触带位置，花岗岩侵入安山玢岩体内。物探结果揭示隧址区分别位于K89+020～K89+030洞身位置、K89+210～K89+220存在电阻异常带；地质调绘结果揭露断裂F4-2出露，断裂活动强烈，对应路段围岩破碎，稳定性差，强度差别大；钻孔揭露隧道围岩分布断层碎裂岩较发育，隧道开挖稳定性较差。隧址区未发现有毒有害气体、放射性等不良地质存在，隧址区属于较稳定地块，适宜隧道的修建。

（2）隧道围岩级别为Ⅴ～Ⅳ级，隧道洞口为坡残积粉质黏土及全强风化安山玢岩及花岗岩，强度低，遇水软化，稳定性差；隧道洞身围岩为强～中风化花岗岩，夹安山玢岩熔余残留透镜体，分布不均，强度差别较大，围岩均匀性极差，工程地质条件属复杂类型。

（3）隧道主要水文地质问题及工程措施建议：洞室开挖时，洞壁有基岩裂隙水渗出，呈滴水状、渗流状或涌水状，裂隙发育带，施工时应做好超前预报及应对措施；按照“排堵结合，限量排放”的原则，及时对裂隙水发育带进行注浆，避免疏干方式的排水对隧址区环境造成不利影响。

（4）根据所采水样水质分析成果环境作用等级为B级，下阶段应加强对腐蚀性的现场取样复核。

（5）洞口仰坡、边坡坡率建议值：坡积、残积土为1∶1.5～1∶1.25，全风化岩为1∶1.25～1∶1，强风化岩为1∶1～1∶0.75，中风化岩为1∶0.75～1∶0.5，微风化岩为1∶0.5～1∶0.3。建议对＞10m的边坡分台阶设置10m一级设平台，并采取必要的防护措施，如浆砌片石防护或喷射混凝土。