特长铁路隧道东茗隧道综合勘察

朱江

（中铁第五勘察设计院集团有限公司，北京102600）

在山区铁路勘察过程中，特长隧道一直都是铁路勘察工作的重点、难点。在杭绍台铁路东茗隧道勘察过程中，运用了综合勘察手段对隧道洞身范围内的地质体进行详细研究。查明了隧道通过区的地形地貌、地层岩性、地质构造特征。查明了隧道通过区岩土层的类型、分布范围、深度及各层物理力学性质，分析和评价了围岩稳定性。根据场地工程地质和水文地质条件，合理划分围岩级别。

1 概况

1.1 工程概况

东茗隧道位于浙江新昌县东茗乡境内，其进口端里程为DK95+910，出口端里程为DK114+139，全长18229m。隧道最大埋深约262m。隧道采用“人”字坡，本隧道设置3 个斜井做为施工辅助坑道。是中国华东地区最长的高铁隧道。

1.2 工程自然地理特征

东茗隧道穿行于剥蚀丘陵区和低山区，地形起伏，多呈“V”字型冲沟发育，海拔高程50～425m，相对高差30～425m，自然坡度25°～60°。隧道通过段内山体多陡峻，沟谷及斜坡缓坡分布第四系土层。

2 勘察概况与方法

2.1 勘察概况

采用地质调绘、综合物探、室内试验、原位测试等方法，对隧道洞身范围内的地质体进行详细研究。

2.2 资料收集分析

在野外勘察前，充分收集了本区域1:20 万区域地质图、水文地质图、1:5 万工程地质图、卫片、周边工程勘察报告等资料，在室内进行了初步分析，为后面的遥感解译及地质调绘提供了工作依据。

2.3 遥感解译

在充分应用区域地质资料和既有前期勘察资料的基础上进行了遥感解译工作，从宏观角度对区域地质构造发育的形态、位置、规模进行了解译，为现场地质调绘及钻探提供了较好的指导作用，遥感解译在山区工程地质勘察工作中有着特殊的优势。

2.4 地质调绘

按有关规范、规程内容，结合工程设置采用远近观察、由面到点、点面结合的方法开展了1:2000 地质调绘，对进出口、浅埋段、构造与隧道相交位置进行了1:500 的针对地质调绘，进一步查明线路通过地段的地形、地貌、地层、岩性、结构面特征和地质构造之间的关系对工程的影响。预测工程设置、施工可能出现的工程地质问题。

2.5 物探

根据本隧道的工程地质特征、地形地貌，本次物探工作采用了大地电磁、高密度电法，大地电磁主要用于隧道洞身，高密度电法主要应用于隧道进出口及浅埋段。

2.6 钻探

结合前期资料分析、调绘及物探结果，针对隧道的控制段落，对进出口、浅埋段、构造发于等地段布置了勘探点，达到对地层岩性、地质构造进行更准确的勘探，对地质调绘、物探等成果进行验证。

3 隧道工程地质特征

3.1 地层岩性

依据工程地质调绘及地质钻探，工点内地层岩性主要为：第四系全新统人工填筑素填土，残坡积粉质黏土、粗圆砾土、碎石土，基岩为白垩系下统粉砂岩、砂砾岩、凝灰岩、凝灰质角砾岩、断层角砾。本文未展开详细描述。

3.2 地质构造

隧址区构造单元属于我国东部新华夏系第一隆起带，在漫长的地质历史时期，经受了多次复杂的构造运动，以断裂构造为主，褶皱构造平缓且不发育，主要构造形迹以新华夏系北东向和华夏系北东向一系列压性、压扭性断裂或纵张断裂、挤压带、劈理带，并伴有北西向张性或张扭性断裂组成，断裂一般延伸长，规模巨大，断裂构造纵横交错。隧址区及周边主要构造特征见图1。工点内内地层主要为白垩系下统沉积岩系。本区的山麓、沟谷、山间盆地形成的陆相第四系松散沉积亦为本区地层的组成部分。工点内地质构造叙述如下：

图1 构造纲要图

3.2.1 断层：隧道主要断层根据物探报告及勘探资料（见图2），推测断层见表1。

表1 隧道场地内断层产状及特性一览表

图2 物探、勘探推测断层Fdm1、Fdm3 示意图

3.2.2 节理裂隙：工点内洞身基岩发育有多组节理，砂砾岩节理裂隙较发育～很发育，节理裂隙少量泥质充填，在接触带附近，往往发育密集的网状节理，节理裂隙内多为泥质充填，节理发育会降低围岩强度，且易发育成为地下水运移通道，对节理密集带，隧道设计及施工时需加强防护措施。

4 隧道水文地质特征

4.1 水文地质特征

隧道主要穿越沟谷组成的第四纪松散堆积层分布区和丘陵组成的白垩系沉积碎屑岩基岩山区，受地质构造及岩性影响，地下水蕴含能力较强，地下水的形成受地形地貌、地层岩性、地质构造、降水等多种因素的影响，区内地下水主要为第四系孔隙潜水、基岩裂隙水，主要接收大气降水和水库构造裂隙通道补给，通过孔隙、节理裂隙由上向下联通形成排泄通道，多数补给谷地等低洼处地层地下水。

4.2 环境水对混凝土等建筑材料的侵蚀性

通过采取隧址区地表水和地下水水样进行分析，根据《铁路混凝土结构耐久性设计规范》TB10005-2010 环境水、土对混凝土的侵蚀性判定标准，判定工点内地表水对混凝土结构无侵蚀 性，DK95+910～DK100+500、DK101+370～DK114+140 段 内 地下水对混凝土结构无侵蚀性，DK100+500～DK101+370 段内地下水对混凝土结构有侵蚀性，侵蚀等级为H1，侵蚀类型为CO2侵蚀。

4.3 预测隧道涌水量的计算方法和成果

预测隧道涌水量的计算方法采用降水入渗法、地下水径流模数法。上述两种方法计算结果，地下水径流模数法较降水入渗法偏小，推荐使用降水入渗法。推荐隧道正常涌水量按Q正常=23192.19m3/d，雨季可能最大涌水量Q最大=56594.96 m3/d。隧道涌水量的计算，只是针对岩层含水特征一般规律。由于岩体破碎程度不同，渗透系数亦有很大的变化，局部侵入接触带、断层挤压破碎带，岩体裂隙水较发育，可能会出现股状涌水现象，设计及施工中应采取相应预防和处理措施。

5 隧道工程地质评价

5.1 围岩级别

通过综合勘察手段，判断围岩级别为：Ⅴ级围岩长度555m，约占3.05%，Ⅳ级围岩长度2665m，约占14.64%，Ⅲ级围岩长度5110m，约占28.07%，Ⅱ级围岩长度9875m，约占54.24%。本文未分段展开详细描述。

5.2 隧道进出口工程地质条件评价

5.2.1 隧道进口：进口地形较陡，无偏压现象，为残坡积粉质黏土，强、弱风化粉砂岩、砂砾岩，岩体较破碎，工程地质条件较差，易坍塌、掉块，应加强超前支护，衬砌紧跟，做好防止地表水下渗等措施。建议边、仰坡开挖坡率为强风化粉砂岩：1：1～1：1.5；强风化砂砾岩：1：1.5；弱风化粉砂岩：1：0.5～1：0.75；弱风化砂砾岩：1：0.75～1：1；边坡坡面需防护。

5.2.2 隧道出口：出口地形较陡，无偏压现象，为残坡积细角砾土，全、弱风化粉砂岩、砂砾岩，岩体较破碎，工程地质条件较差，易坍塌、掉块，应加强超前支护，衬砌紧跟，做好防止地表水下渗等措施。建议边、仰坡开挖坡率为强风化粉砂岩：1：1～1：1.5；强风化砂砾岩：1：1.5；弱风化粉砂岩：1：0.5～1：0.75；弱风化砂砾岩：1：0.75～1：1；边坡坡面需防护。

5.2.3 隧道洞身：洞身穿越弱风化粉砂岩、砂砾岩、凝灰岩、凝灰质角砾岩，DK95+910～DK101+000 段，岩体节理裂隙发育，围岩稳定性差，DK101+000～DK106+000 段，岩体节理裂隙较发育，围岩稳定性一般，DK106+000～DK113+000 段，岩体节理裂隙发育程度低，围岩稳定性相对较好，DK11 3+000～DK114+140 段，岩体节理裂隙发育，围岩稳定性较差。其中部分段围岩稳定性差，需加强初期支护，及时衬砌。

6 结论

扎实的勘察工作为隧道的设计及施工提供了强有力的依据。东茗隧道在施工过程中，开挖揭示工程地质条件与勘察成果基本吻合，在地质引起变更极少的情况下，我国华东地区最长高铁隧道——长达18.2 公里的杭绍台高铁东茗隧道于2020 年7 月27 日安全贯通。本文可为日趋增多的特长隧道综合地质勘察提供可以借鉴的模式和方法。