隧道口工程地質問題

A. 關於路基，橋梁，隧道工程地質問題的案例

存在

B. 修建隧道常遇到哪些工程地質問題

隧道工程的重大工程地質問題主要有高地應力岩爆、圍岩大變形、岩溶涌突水、有害氣體等。
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C. 公路隧道工程質量控制的幾點問題

摘要：本文根據公路隧道建設的實踐，提出了公路隧道建設中工程質量控制的幾個關鍵問題：重視隧道前期地質工作；注意軟弱地層隧道設計結構型式；改進施工方法與工藝；應採用先進的隧道質量檢測技術與方法等。希望在今後的公路隧道建設中對這些問題引起重視。 引言 近十多年來，隨著四川省高速公路和地方高等級公路的建設，隧道工程進入高速發展的時期。二郎山隧道、華鎣山隧道是在復雜地質環境條件下建成的兩座長大隧道，鷓鴣山隧道是目前在建的一座高海拔高地應力長大公路隧道，這些公路隧道的建設為四川公路隧道建設積累了經驗。目前，在建的西（昌）攀（枝花）高速公路，在路線長度163Km范圍內有隧道20座，其中長度2000m以上的3座，1000m以上的有9座；都（江堰）汶（川）高等級公路，在路線長度82.5Km的路線上有隧道12座，總長度14817m，其中長、特長隧道5座。在公路隧道建設過程中曾經出現一些問題，如高速公路的一些短隧道以及地方公路隧道不同程度存在一些病害或質量問題，以及特長隧道引道工程出現一些地質病害等。本文根據四川省公路隧道建設的實踐並結合國內其它公路隧道建設的現狀，提出了公路隧道建設應重視的幾個問題，希望在今後公路隧道建設中引起重視。 1、隧道勘察設計階段重視的問題 1.1 隧道前期地質勘察的深度問題 隧道工程幾乎處處依附於所處的地質環境和圍岩工程地質特性，前期工程地質勘察對地質條件的認識的深度，對隧道的合理設計、順利施工和避免地質災害的發生有著重要的影響。在前期勘察階段對地質認識不足或地質勘察深度不足往往造成大量工程變更，有的會導致隧道地質災害的發生。例如，位於達州市境內的鐵山公路隧道（全長2099m），在前期地質勘察中，對煤礦采空區的分布狀況認識有誤，認為采空區位於隧道頂上方40m以上，據此，隧道設計及施工過程未採取相應的措施，隧道完工後出現襯砌開裂。經過進一步的工程地質勘探，發現隧道底部的多層煤已基本采空或部分采空，采空區的岩體變形導致隧道襯砌開裂。該隧道在剛試通車不久，不得不進行封閉，繼後採取注漿和壓漿充填采空區架空結構，增強圍岩強度，再輔以隧道襯砌補強等措施進行了處置。 廣（安）鄰（水）高速公路馮家埡口隧道是對隧道軸線未進行勘察而出現隧道地質病害隱患的例子。該隧道為全長191m的短隧道，原設計為間距40m的分離式隧道，後進行路線優化設計，將其改為雙連拱隧道，並將隧道軸線選在一埡口部位。隧道軸線改變後未對隧道的新軸線進行進一步地質勘察，僅利用旁側鑽孔資料對比推測地質狀況。該隧道在施工過程出現嚴重的坍方直到地面，後經過詳細的補充地質勘察，發現隧道通過部位為裂隙極發育的岩溶坍陷帶，並且在隧道中牆下部還存在溶洞。對此，不得不採取底部注漿加固，以及隧道頂部、地面注漿的方式進行處治。 1.2 隧道重大工程地質問題的認識 隧道工程的重大工程地質問題主要有高地應力岩爆、圍岩大變形、岩溶涌突水、有害氣體等。我省公路隧道建設中均不同程度遇到上述問題，對於重大地質問題處理有成功的經驗也有值得總結教訓。 川藏公路二郎山隧道的前期地質勘察階段，對隧道軸線進行了地質調查、測繪、深孔鑽探、水壓致裂地應力測試等地質工作，查清了該隧道的重大工程地質問題，為隧道特殊地段防止地質災害設計提供了依據；國道317線鷓鴣山隧道在勘察階段對隧道軟岩段的大變形問題採取了積極預防措施，使隧道施工得以較為正常的進行。 值得總結教訓也是深刻的，例如二郎山隧道引道的地質工作重視不夠，引道沿線幾乎未進行詳細的地質勘察工作，有些重大工程地質問題未能及早發現，導致引道工程質病害不斷。隧道東、西洞口溝谷爆發泥石流，西引道出現了諸如榛子林、別托等多處大滑坡，工程後期不得不投入大量的力量和費用進行整治。華鎣山隧道建設中對岩溶涌突水問題認識不足，特別是對岩溶涌突水的水量、危害程度、以及對隧道的長期影響不足，以致在施工過程也未對岩溶水問題進行專題研究，導致對突然發生的大量涌突水應對不及，岩溶水對隧道防排水體系的影響也造成隧道營運期間的出現的日益增加的滲漏水問題。 1.2 關注橋隧銜接處的不良地質問題 橋、隧銜接處往往是橋梁地質勘察、隧道地質勘察的薄弱段，都（江堰）汶（川）路廟子坪大橋與董家山隧道的結合部位新發現的較大型滑坡就是一個深刻的教訓。大橋先行選址、施工，導致隧道的出口不得不在滑坡部位通過，隧道開工幾個月仍然進行滑坡處治，使得增加工程建設投資和工期的延誤。因此，在隧道、橋梁的結合部位必須橋隧聯合進行選址論證。 1.3 關注隧道建設的環境效應問題 隧道建設產生的一系列工程環境效應和問題在我國鐵路、公路隧道建設史上屢見不鮮。例如，我國已建成運營的大瑤山雙線鐵路隧道曾因隧道涌水（Qmax=50000m3/d）在地表斑古坳地區誘導出200多個塌洞和陷坑，泉水斷流，農作物枯萎和減產，造成了嚴重的工程環境問題；我省廣（安）臨（水）高速公路華鎣山隧道工程穿越岩溶水發育的石灰岩地層，一方面由於建設過程中大量涌（排）地下水引起地表水源枯竭等嚴重的環境效應，另一方面由於隧址區岩溶地下水的高度不確定性和含水介質的非均質各向異性導致部分隧道防排水系統的失效，產生了嚴重的隧道滲漏水問題，以致開始危及隧道中的行車安全，在隧道竣工運營後幾年就不得不採取大規模滲漏水整治措施進行補救。研究隧道工程的環境效應和相應的控制對策，已引起當前國內外隧道工程界的高度關注。然而，迄今為止，隧道工程建設過程中及建成運營後出現的工程環境負效應等問題仍很嚴重，主要表現在：（1）地下水資源大量流失，天然供水水源枯竭；劣質地層水入侵，水污染加劇；水文循環平衡破壞，岩土失穩，誘發諸如地面沉陷、岩溶塌陷、土壤流失等工程環境問題；（2）局部水壓力增大，襯砌破壞，滲漏水加劇，危及行車安全等。在岩溶發育地區修建的公路隧道也存在類似的問題，例如重慶南山隧道地下水排放引發的環境問題與當地的法律糾紛；成渝高速公路縉雲山隧道、廣（安）臨（水）高速公路華鎣山隧道等地下水排放引起的環境問題和隧道嚴重的滲漏水問題。 1.4 施工過程的動態設計 強調重視隧道的前期地質工作，是要在選線階段查清對工程產生影響的主要工程地質問題，以便選擇一個最佳的隧道路線位置，防止出現大的地質病害。但隧道工程的地質狀況，不可能在前期工作中全部查清，因此隧道設計稱為預設計。在施工過程要根據開挖的地質情況和量測數據，不斷地修改設計，選用較為合理的施工方法合理的支護形式，這也稱為信息化施工。但有的設計人員為了維護原設計的「正確性」，不願面對變化了的地質情況修改設計，這其中有幾方面的原因：一是設計人員傳統的觀念和維護自身利益的思想使得這一理念的實施變得困難，，設計方不願修改設計，認為設計一貫正確，施工方擔心圍岩失穩要求變更；二是技術管理部門還沒有認識到隧道設計施工是動態設計、信息化施工，管理者的一些管理辦法不適應這一理念的實現；因此，在隧道施工過程中出現地質情況與原設計明顯不符時，在業主的及時協調下，設計單位施工過程的及時的服務與及時動態設計，業主及時組織的專家咨詢論證、監理對現場的認定，從而實現施工過程動態設計、信息化施工。 2、隧道施工過程質量控制 2.1 施工方法與工藝 一些公路的中、短隧道建設，一些施工單位投入的技術和設備不足，出現開挖效果差、二次襯砌砼採用人工澆注、襯砌背後回填未按規范要求施作，二次襯砌拱部厚度不足和襯砌背後大量空洞，有的襯砌砼強度不足等問題，留下了質量隱患。因此，隧道建設不論隧道長短，均應選擇有實力的承包人保證施工技術力量和設備的投入，是確保工程質量的重要前提。 2.2 施工監控量測 隧道施工沒有量測信息反饋，常導致圍岩松馳，塑性區擴展，給襯砌帶來病害。洞室在掘進過程中，由於受到開挖面的約束，使開挖面附近的圍岩不能立即釋放其全部變形位移。如果這種位移全部釋放再支護，圍岩就會產一定的塑性變形。所以隧道施工中，圍岩的監控量測工作是一項很重要的內容。 2.3 作好初期支護 採用噴錨支護是把圍岩和支護作為一個體系，圍岩是承載的主體，支護是加固和穩定圍岩的手段。由於錨噴支護具有及時、粘貼、柔性、密封的特點，這也是構成錨噴支護的作用原理的基本要素，使圍岩內二向應力狀態變為三向應力狀態。因此，必須重視初期支護，錨桿的方位、噴射混凝土厚度應得到保證。 2.4 隧道各結構層之間應密貼 發揮圍岩和支護系統的共同作用，只有與圍岩同支護系統緊密貼合時才有可能。因此，控制光面爆破的效果，噴射砼後使其表面平整。防水板必須有一定的延展性，二次襯砌背後必須回填密實，從而使初期支護與二次襯砌之間充分密貼，不留貯水空間，防止地下水的積聚並導致襯砌的滲水。 3、採用檢測技術進行過程式控制制 由於隧道工程是在復雜地質條件和施工環境相對惡劣的條件下進行，隧道襯砌厚度不足、襯砌與圍岩不密實，出現空洞、襯砌滲水等問題是隧道工程的主要質量問題。地質雷達是一種通過電磁波探測特體介質特性的一種物探檢測方法，不同物質有著不同的電磁反射特性。地質雷達在探測襯砌厚度、襯砌層背後存在空洞或回填不密實以及襯砌存在裂縫等方面有著顯著的優勢。進行地質雷達探測、襯砌強度檢測，對襯砌厚度不足、拱部襯砌背後存在空洞或不密實或強度不足的隧道段進行及時監控和及時處治，這對控制工程質量發揮了重要的作用。 4、結語 面對四川省公路隧道工程建設的高速發展的形勢，隧道工程質量控制是隧道建設的核心。目前，四川省在建的公路隧道共10座，總長度6084m。正在施工的西（昌）攀（枝花）高速公路，在路線長度163Km范圍內有隧道20座，其中長度2000m以上的3座，1000m以上的有9座。正在施工的都（江堰）汶（川）高等級公路，在路線長度82.5Km的路線上有隧道12座，總長度14817m，其中長、特長隧道5座。因此，加強隧道工程質量控制、防止隧道病害將是隧道建設中的十分重要問題。

D. 常見的工程地質問題和對工程危害程度的評述

一、常見的工程地質問題

深圳地區常見的工程地質問題有軟土地基不均勻沉降，岩溶地面塌陷，砂頁岩互層軟弱地層的崩塌、滑坡和對工程樁的影響，中生代晚期花崗岩中北西向斷裂對工程樁的影響，北東向斷裂對工程的影響。

二、對工程危害程度的評述

（一）軟土地基不均勻沉降對工程的影響

深圳灣沿岸、珠江口東岸的沙井-媽灣、鹽田港區、壩光西岸等地廣泛分布著淺海相或海-陸交互相淤泥、淤泥質黏性土、泥炭、泥炭質土等，一般厚度為5～10m，部分為10～16m，最厚達22 m，加上填海造地時填土為5～10m，總厚度為15～25m。軟土的特點是含水量高，壓縮性高、強度低、透水性差，具有流變性和不均勻性，其工程特性遠不能滿足建築物的變形和承載力及地面使用要求，必須進行加固處理。深圳地區近十多年來進行了皇崗口岸、福田保稅區、深港西部通道口岸、後海填海區、濱海大道及其北部填海區、前海灣填海區、銅鼓航道填海區、深圳國際機場、鹽田港填海區、壩光化工基地等大面積的填海造地，已經或將要填海總面積60km²以上，必須對厚5～22m的淤泥或淤泥質土進行加固處理，否則將會出現地基沉降或不均勻沉降，總變形量達軟土總厚度的20%～30%。目前填海造陸普遍採用的方法是先拋石擠淤或爆破擠淤形成海堤或隔堤，然後抽排海水，晾曬淤泥、鋪砂墊層、插塑料排水板，堆載預壓或強夯加固等方法處理。

工程實例一福田保稅區的賽意法（超大）廠區軟土地基不均勻沉降對工程的影響

該廠位於福田保稅區西部，地貌單元為海積平原，軟土厚度10～15m。在進行保稅區大面積軟基處理時，未對該廠區的軟基進行插塑料排水板，堆載預壓或強夯加固處理，直接進行樁基礎和上部建築物施工，建築物竣工後出現室內外地面不均勻沉降，造成室內隔牆嚴重變形開裂、設備傾斜下陷、室外道路嚴重下沉，管線變形斷裂，無法按期交付使用。經國內外岩土專家論證分析，認為是因樁間軟土未進行加固處理引起地面不均勻沉降。

工程實例二益田中學軟土地基不均勻沉降對工程的影響

益田中學位於益田村東側，地貌單元為海積平原、軟土厚度5～10m。設計建築地面採用攪拌樁處理，設計樁長均為14m，上部建築基礎採用樁基礎，以殘積土中下部或強風化岩為持力層。建築物竣工後，在使用的初期，禮堂、部分教室及連廊地面出現不均勻下沉、傾斜、開裂，無法按期提供使用。經檢測，部分攪拌樁未穿過淤泥層，樁底殘留淤泥1～3m，因淤泥的沉降變形引發部分地面下沉。

（二）岩溶及岩溶地面塌陷對工程的影響

深圳市龍崗區的橫崗、龍崗、坪地、坪山、坑梓、葵涌等地面覆蓋層下，廣泛分布有石炭系下統石磴子組灰岩、白雲質灰岩、大理岩，多為厚層狀、質純。分布面積100km²以上。可分為覆蓋型和埋藏型兩種，覆蓋型岩溶分布於橫崗-龍崗-坪地河谷平原，碧嶺-坪山-坑梓河谷平原和葵涌盆地中，覆蓋層厚度一般10～25m，部分5～10m，覆蓋層上部為第四系沖洪積粉質黏土，厚度8～20m，下部為含卵石礫砂，厚度1.0～5.0m。埋藏型岩溶分布於上述河谷平原的兩側及葵涌盆地周邊，埋藏於石炭系下統測水組砂頁岩的下部，多呈假整合接觸，即石磴子組海相灰岩形成後，地殼上升，灰岩露出地表，接受風化剝蝕，地表水的沖刷溶蝕，形成溶溝、溶槽、石芽、石筍和石柱等岩溶地貌，並在溝槽中堆積了坡積物。地殼又緩慢下降形成淺海，接受淺海相砂泥質沉積，形成測水組砂岩、頁岩、炭質頁岩、泥岩等互層。埋藏深度一般大於30 m。據大量工程場地岩土工程勘察資料，鑽孔見溶洞率為40%～80%，溶洞高度一般為0.5～3.0m，個別大於20m，可分為3～5層，上部溶洞大多為開口型，多被沖洪積或坡洪積含碎石粉質黏土全充填，分析可能屬溶溝或溶槽堆積。下部溶洞較小，多為閉合型，半充填，深部溶洞為無充填。沿斷裂帶溶洞更為發育，溶洞和溶蝕裂隙中含豐富的岩溶裂隙水，且一般連通性好，與地表水聯系密切。據志聯佳、龍躍大夏場地群孔抽水試驗，水位降深1.58～11.90m時，單井涌水量173.15～4968.00m³/d，滲透系數28.3～83.1m/d。

強岩溶發育區因地下岩溶和土層內土洞的不斷發育和抽取地下水，引發地面塌陷。從1990年起該區發生多起地面塌陷災害。例如：1990年冬在坑梓鎮深汕公路兩側約10km范圍陸續發生10餘處大小不一的突發性地面塌坑；人民大道塌陷約10m²，深5m，造成一輛正在行駛的汽車掉入坑內；田心村在建的四層民居的中心柱下突然塌陷，陷坑面積30 m ²，深度4 m。1992年3月4日晚，龍崗鎮巫屋村商業一條街剛封頂不到一個月的一棟三層樓的一角牆基突然塌陷，陷坑直徑3 m，1994年6月龍崗鎮盛平村一棟施工到三層的宿舍樓，突然倒塌，造成數十人傷亡。

上述強岩溶發育區為建設用地適宜性差區，被判定為不適宜建高層、超高層建築區，如要興建高層建築則地基處理難度大，處理費用相當高。

工程實例一 龍崗中心城志聯佳大廈岩溶塌陷對工程的影響

志聯佳大廈原設計地上27層，地下2層，採用挖孔樁基礎，先挖兩層地下室基坑，再進行挖孔樁施工，基坑挖至沖洪積含卵石礫砂層時涌水量並不大，可用明溝及集水井和常用水泵排除。當各挖孔樁至灰岩頂板時則涌水，水頭高約4m，一般涌水量5～20m³/h，最大50m³/h，整個基坑總涌水量大於3000 m ³/d，基坑很快被水淹，深約4 m。後採用封閉式降水井方案，在基坑周邊布置18口大口徑降水井，19個觀測井，先進行試驗性抽水試驗，最大水位降深7.5m，觀測井水位降低1.58～4.96m，平均3.72m，涌水量4968.0m³/d，降落漏斗半徑約40m。然後選5口降水井，採用大排量水泵同時抽水，21個觀測井，水位降低5.9～11.9m，平均8.28m，觀測井水位降低1.71～7.58m，平均5.95m，總涌水量10841m³/d，平均單井涌水量2168.26m³/d，降落漏斗半徑50m。數天後，基坑底及降水井周圍出現5處地面塌陷，塌陷面積0.84～14.8m²，體積0.72～36.0m³。為了將地下水位降下去，滿足挖孔樁施工要求，持續降水近一個月，每天排水量保持在11000m ³/d左右，後來引發場地南部800m處的西瓜鋪村中道路突然塌陷，直徑約15m，深度大於3m，四周30～40m范圍內的房屋出現不同程度裂縫和傾斜。在村民集體向龍崗區政府強烈要求下，區建設局下令志聯佳大廈停止降水。就此宣告志聯佳大廈人工挖孔樁失敗，直接經濟損失400多萬元人民幣，間接經濟損失難於估量，延誤工期1年多。此後龍崗區政府一直未批准過在龍崗中心區（強岩溶發育區）超過20層的建築物。

工程實例二 深圳市東部供水地下干線橫崗西坑段地面塌陷對工程的影響

深圳市東部供水網格干線工程用於統籌解決深圳市的缺水問題，是深圳市城市供水系統的重要組成部分。取水點設在東江的惠州市東部水口鎮，經惠陽縣的馬安、永湖、秋長、至龍崗區坑梓，引入松子坑水庫。干線起點在松子坑水庫11號壩下部，終點為南山區的西麗水庫和寶安區的鐵崗水庫。輸水建築以隧洞為主，全線採用重力流輸水方式。一號隧洞從碧嶺谷地南緣湯坑村附近進洞，在深圳水庫沙灣大望橋北側出洞，全長17958m。隧洞斷面凈寬4.2m，凈高5.3m。隧洞穿越橫崗鎮西坑村北側，該段地面標高82.0m，設計隧洞底板標高40.2m，埋深42.0m。隧洞頂部地層自上而下為第四系全新統沖洪積砂卵石層，厚度1.3～11.2m；上更新統沖洪積含礫粉質黏土，厚度2.9～23.8m；石炭系下統測水組絹雲母片岩、泥質粉砂岩風化殘積土；石炭系下統石磴子組大理岩化灰岩或大理岩，西坑段隧洞位於灰岩部位。一號隧洞由東向西掘進至西坑村東北部F₃₈斷裂破碎帶時（2000年5月3日）洞內突然涌水，涌水量約200 m ³/h。因大量地下水被排出地表，引起西坑老屋村水井水位大幅下降或乾枯，大面積地面下沉開裂，民居牆壁傾斜開裂，一處民居突然倒塌，地面塌陷、陷坑直徑大於4m，深度不詳，總變形面積約7.3×10⁴m²，地面普遍下沉2～5cm。塌陷出現在晚上，「轟」的一聲巨響，振動新老屋村幾平方公里范圍，當地居民以為是發生地震。村、鎮領導立即將老屋村村民緊急疏散，撤離到高處空曠地帶，涌水事件震動了省、市政府各部門及大、小報媒體。市領導責令市水務局邀請在深圳的地質專家，研討涌水原因和處理方法。並請深圳市勘察研究院對西坑盆地隧道段和老屋村受影響范圍進行詳勘，布置鑽孔46個，群孔抽水試驗2組，隧道段鑽孔結合跨孔CT進行探測。請深圳市地質建設工程公司進行地表地質測繪和地面物探。總勘察費用80多萬元人民幣，隧洞停止施工長達半年以上，後採用徑向全斷面小導管超前注漿加固的堵水方法，逐段掘進，獲得成功。直接經濟損失近千萬元人民幣，延誤工期近一年。

（三）軟弱地層的崩塌、滑坡對工程的影響

深圳市龍崗區的橫崗、平湖、龍崗、坪地、坪山、坑梓及葵涌鎮等廣泛分布的石炭系下統測水組泥質粉砂岩、石英砂岩、泥岩、頁岩、炭質頁岩互層。地貌單元一般為低丘陵或殘丘谷地。當道路建設和開發建設用地的削坡坡度大於30°時則極容易出現崩塌或滑坡，多為順層（順層面或裂隙面）崩塌或滑坡，支護治理很困難，工程費用高，且難於根治，在台風暴雨季節極易復發。

工程實例 深圳市龍崗區坑梓街道北通道市政工程的主道和匝道路塹邊坡，分東西兩側邊坡，坡長180m，坡高12～42m，分3～5級，每級高約8m，坡角45°～60°。除坡頂有薄層坡殘積土層外，均為強-中風化泥質粉砂岩、泥岩、頁岩、炭質頁岩互層。在道路建設中已採用漿砌石格構梁+植草進行支護。在交付使用前又出現多處崩塌及滑坡（圖2-2-17至圖2-2-20）。崩塌及滑坡長15～24m，高10～15m，厚2～3m，總體積300～500m³，多為順層或順裂隙面滑動或崩塌。

圖2-2-17 北通道匝道區東側邊坡崩塌

圖2-2-18 北通道匝道區西側邊坡崩塌

圖2-2-19 北通道匝道區東側邊坡順節理面崩塌

圖2-2-20 北通道主道路塹北段沿炭質岩崩塌

（四）石炭系下統測水組砂頁岩對工程樁的影響

深圳市龍崗區大面積分布石炭系下統測水組石英砂岩、泥質粉砂岩、泥岩、頁岩和炭質頁岩互層。因各種岩性的礦物成分不同，其風化程度相差懸殊。石英砂岩難於風化，一般呈中風化狀態，泥質粉砂岩呈強風化狀態；泥岩、頁岩、炭質頁岩容易風化，多呈泥狀、土狀軟弱夾層，相互組成軟硬互層。軟岩風化深度大，深達百米，硬夾層難於風化，呈中等風化夾層。有的場地地表就見到中風化石英砂岩，但鑽穿後數米，甚至上百米見不到中風化地層，造成一棟建築物的樁長相差很大，甚至找不到穩定的中風化地層。

工程實例 深圳市龍崗區歐景花園三期10、11號樓石炭系下統測水組砂頁岩對工程樁的影響

歐景花園三期10、11號樓位於龍崗區中心城，龍崗區人民醫院與婦幼保健院之間，建築物高度為地上17～28層，地下3層的商住樓。場地原始地貌為殘丘坡地。地層岩性：①第四系殘積粉質黏土，層厚3.05～36.00m，由炭質粉砂岩、頁岩風化殘積而成，普遍夾強—中風化石英砂岩；②石炭系下統測水組炭質粉砂岩、頁岩全風化帶，厚度4.00～15.70m，夾較多強—中風化石英砂岩薄層；③強風化炭質粉砂岩、頁岩，厚度3.20～36.00m，夾中風化石英砂岩；④中風化炭質粉砂岩，厚度2.30～20.10m，層頂埋深0.00～39.00m；⑤微風化炭質粉砂岩，揭露厚度1.74～13.30m，頂板埋深3.20～40.80m；⑥石炭系下統石磴子組灰岩，層頂埋深14.00～55.00m。場地處於構造小背斜的軸部，背斜軸為北東向。場地屬埋藏型岩溶區，其軸部埋藏淺，場地東西兩側（兩翼）埋藏深，由軸部向兩翼逐漸加深，深達55.00m以下。兩翼岩層傾角約75°，且地層撓曲現象明顯。灰岩中岩溶發育，其中有13個鑽孔見溶洞，洞高0.60～5.40m，大部分為無充填溶洞。

該工程採用沖孔樁基礎，以微風化灰岩或微風化炭質粉砂岩作持力層，施工前進行了施工勘察，基本上採用一樁一孔，復雜部位為一樁2～3個超前鑽孔。發現同一根樁各超前孔見微風化灰岩頂板埋深一般相差1～3m，多者相差5.0～7.2m；見微風化炭質粉砂岩頂板埋深相差12.6～13.4m。說明同一根樁的微風化灰岩或微風化炭質粉砂岩頂板埋深相差懸殊，起伏變化很大，極難將樁端嵌入穩定完整的微風化基岩中。各樁在終樁時均檢驗岩樣後才下鋼筋和澆灌混凝土。達到規范規定的齡期後才進行鑽心法抽心檢測，檢查結果發現樁身混凝土質量完好，但有40多根樁的樁底持力層沒有達到設計持力層（微風化灰岩或微風化炭質粉砂岩）要求，甚至部分樁底基岩仍為強風化或全風化炭質粉砂岩。後採用補樁處理，基本上是一根不合格樁補二根樁，增加基礎費用200多萬元人民幣。綜上所述，證實在石炭系下統測水組砂頁岩分布區不適宜採用端承樁和以微風化砂岩夾層為持力層，宜採用摩擦樁或摩擦端承樁，應盡量採用天然地基基礎或復合地基，以避開下伏灰岩強岩溶發育帶對基礎的影響。

（五）中生代晚期花崗岩中的北西向斷裂對工程樁的影響

中生代晚期花崗岩中的北西向斷裂一般規模較小，且多被第四系掩蓋，地表很難見到露頭，但對山間溪谷有較明顯的控製作用。斷裂走向多為北西30°～50°，大部分傾向北東，個別傾向南西，傾角60°～75°。該組斷裂形成於晚中生世以後和喜馬拉雅期，幾乎切截了北東向和東西向斷裂，水平斷距一般50～200m，多屬張扭性斷裂，構造岩為壓碎岩、碎裂岩、角礫岩夾薄層糜棱岩，視厚度10～35m，為富水斷裂。構造岩風化強烈，上部為土狀，中部為砂礫狀，下部為碎石狀。斷裂破碎帶部位中、微風化岩埋深比斷裂兩側正常基岩埋深大10～35m，對高層建築工程樁持力層選取造成很大困難，且施工難度大，造價高。

工程實例一 深圳市國通大廈（原名無線大廈）北西向斷裂對工程樁的影響

國通大廈位於深圳市福田區濱河大道與新洲二路交匯處的西南側。設計建築為四足鼎立的單體塔樓，主塔樓43層（其中地下3層），正方形、邊長45m×45m，框架結構，基礎砌置深度10m，單位荷重7500kN，屬一級建築物，對差異沉降敏感；副樓9層，矩形，框架結構，基礎砌置深度5m，單位荷重180kN。場地地貌為殘丘坡地，地面標高7.10～10.10m，下伏基岩為中生代晚期粗粒花崗岩。據詳勘資料，主樓微風化花崗岩頂板埋深大部分地段為32.5～46.9m，標高-22.17～-38.3m。主樓的西南角見北西向斷裂破碎帶，斷裂傾向南西，傾角約65°，構造岩為壓碎岩，角礫岩夾薄層糜棱岩，厚度11.0～17.3m，鉛直厚度24.3～38.2m，構造岩中可見綠泥石化和擠壓現象，構造岩自上而下可分為土狀、礫狀和塊狀。主樓基礎設計為人工挖孔樁，90%樁端以微風化岩作持力層，有效樁長23.0～36.5m，西南角位於斷裂破碎帶之上，完整基岩埋深81.0m，地下室底板以下埋深為71.0m，無法採用人工挖孔樁。經勘察、設計單位論證，借鑒已建成高層建築在構造岩中的成樁處理經驗，將西南角的樁端置於礫狀構造岩之上，樁長40.0～45.0m，礫狀構造岩的樁端承載力標准值取3700kPa。主樓西南角可節約樁長25～30 m，節約基礎投資數百萬元人民幣。建築物早已建成，安全使用近10年，主樓四角沉降量12.0～15.0mm，相差3.0mm，核心筒沉降量13.8～19.7mm，相差5.9mm，絕對沉降量及沉降差均滿足規范要求。

工程實例二 深圳市福田區賽格群星廣場北西向斷裂對工程樁的影響

賽格群星廣場位於深圳市華強北商業街北部，華強北路與紅荔路交匯處的東南側，建築物由一棟40層寫字樓及兩棟32層商住樓組成，裙樓4層，局部8層，設3層地下室，基礎埋深14.5m，建築結構採用框剪-核心筒結構。建築結構荷載大且差異大，單柱單樁荷載10000～152500 kN。場地地貌為殘丘坡地，地面標高13.1～14.5m，下伏基岩為中生代晚期粗粒花崗岩、微風化基岩頂板埋深一般為27.5～38.8m，標高-14.0～-34.8m。寫字樓西側受北西向斷裂影響，微風化基岩頂板埋深50.8～60.5m，標高-36.9～-46.6m，微風化基岩面與一般地段微風化基岩面相差22.9～11.8m，構造岩厚度10.0～14.2m。設計採用人工挖孔樁基礎，一般樁端以微風化岩作持力層，寫字樓西側樁端以礫狀構造岩帶作持力層，取樁端承載力標准值3500kPa，經設計計算可滿足單樁承載力及布樁要求，縮短了樁長，節約了基礎投資400萬元人民幣。建築物已建成使用7年，沉降量20～32mm，建築物東西端沉降差6mm，絕對沉降量及沉降量差均滿足規范要求。

E. 隧道工程地質調查的內容有哪些

1查明隧道通過地段的地形、地貌、地層、岩性、構造。岩質隧道應著重查明岩層層理、片理、節理等軟弱結構面的產狀及組合形式，斷層、褶皺的性質、產狀、寬度及破碎程度；土質隧道應著重查明土的成因類型、結構、物質成分、密實程度等。傍山隧道，當外側洞壁較薄時，應預測偏壓帶來的各種危害。
2查明隧道是否通過煤層、膨脹性地層及有害礦體等。對含有這些地層的地段，應預測地層膨脹對洞身的影響，並對有害氣體或放射性物質的含量作出評價。
3查明不良地質、特殊地質對隧道通過的影響，特別是對洞口位置及邊坡、
仰坡的影響，提出工程措施意見。
4查明隧道附近井、泉的分布情況，分析隧道地區的水文地質條件，判明地下水的類型、水質及補給來源，預測地下水的侵蝕性和洞身分段涌水量。在岩溶地區，應分析涌水及填充物是否有突然湧出的危險。
並充分估計隧道開挖引起地表塌陷及地表水漏失的問題，提出相應的工程措施意見。
5對於深埋隧道，應做隧道地溫升溫預測。對岩層堅硬、緻密、性脆、構造應力集中的地段，應考慮發生岩爆的可能性。
6綜合分析岩性、構造、地下水等有關地質測繪、勘探、測試成果，分段確定隧道圍岩級別。
7在隧道洞口需要接長明洞的地段，應查明明洞基底的工程地質條件。
8查明橫洞、平行導航、斜井、豎井等的工程地質條件。

F. 地下建築的主要工程地質問題有哪幾個方面

工程地來質條件是指工程建築物自所在地區地質環境各項因素的綜合。
這些因素包括: (1) 地層的岩性：是最基本的工程地質因素，包括它們的成因、時代、岩性 相關書籍、產狀、成岩作用特點、變質程度、風化特徵、軟弱夾層和接觸帶以及物理力學性質等。

G. 修築山嶺隧道會遇到哪些工程地質問題該如何防治

首先，地震，這個在選址上就要避開地震帶
其次，基岩穩定性，如鬆散、柔性的岩性要加固
第三，水文情況，地下水含水層、隔水層及涌水情況

H. 常見的工程地質問題有哪些

風化、破碎岩層。風化一般在地基表層，可以挖除。破碎岩層有的較淺，可以挖除。有的埋藏較深，如斷層破碎帶，可以用水泥漿灌漿加固或防滲；風化、破碎處於邊坡影響穩定的，可根據情況採用噴混凝土或掛網噴混凝土罩面，必要時配合注漿和錨桿加固。

斷層、泥化軟弱夾層。對充填膠結差，影響承載力或抗滲要求的斷層，淺埋的盡可能清除回填，深埋的注水泥漿處理；淺埋的泥化夾層可能影響承載能力，盡可能清除回填，深埋的一般不影響承載能力。斷層、泥化軟弱夾層可能是基礎或邊坡的滑動控制面。

鬆散、軟弱土層。對不滿足承載力要求的鬆散土層，如砂和砂礫石地層等，可挖除，也可採用固結灌漿、預制樁或灌注樁、地下連續牆或沉井等加固；對不滿足抗滲要求的，可灌水泥漿或水泥黏土漿，或地下連續牆防滲；對於影響邊坡穩定的，可噴射混凝土或用土釘支護。

滑坡體。斜坡內可能沿滑動面下滑的岩體稱為滑坡體。滑坡發生往往與水有很大關系，滲水降低滑坡體尤其是滑動控制面的摩擦系數和黏聚力，要注重在滑坡體上方修築截水設施，在滑坡體下方築好排水設施。防止滑坡，經過論證可以在滑坡體的上部刷方減重，未經論證不要輕易擾動滑坡體。

地下水發育地層。當地下水發育影響到邊坡或圍岩穩定時，要及時採用洞、井、溝等措施導水、排水，降低地下水位。

對結構面不利交匯切割和岩體軟弱破碎的地下工程圍岩，地下工程開挖後，要及時採用支撐、支護和襯砌。支撐多採用柱體、鋼管排架、鋼筋或型鋼拱架，拱架的間距根據圍岩破碎的程度決定。

岩溶與土洞。當建築工程不可能避開時，可挖除洞內軟弱充填物後回填石料或混凝土。不方便挖填的，可採用長梁式、桁架式基礎或大平板等方案跨越洞頂，也可對岩溶進行裂隙鑽孔注漿，對土洞進行頂板打孔充砂、砂礫，或做樁基處理。

I. 簡述隧洞設計中應注意哪些工程地質問題

隧道支護結構的設計應根據圍岩條件（圍岩的強度特性、初始應地力場等）
和設計條件（隧版道斷面形狀、隧道周邊地權形條件、環境條件等）選擇合適的設計
方法。
根據隧道支護結構的特點，在預設計中採用以下方法:
(1) 標准支護模式的設計方法（簡稱標准設計）
；
(2) 類似條件的設計方法（簡稱類比設計或經驗設計）
；
(3) 解析的設計方法（簡稱解析設計）
。
隧道支護結構設計，在有標准支護模式時以標准設計為主要的設計方法。
在沒有標准支護模式時，
則要根據圍岩條件、
結構特點等選擇類比設計或解析設
計的方法進行設計。
目前，
我國鐵路隧道主要是採用標准設計方法進行設計的，
而公路隧道還處
在類比設計的階段，
但有的設計單位也逐漸向採用標准設計的方向演變。
國外在
絕大多數場合，公路隧道是採用標准設計模式的。

J. 地鐵隧道施工過程中常見地質問題與解決方法

在城市中修建地下鐵道，其施工方法受到地面建築物、道路、城市交通、水文地質、環境保護、施工機具以及資金條件等因素的影響較大，因此各自所採用的施工方法也不盡相同。下面將就城市地下鐵道施工方法分別加以介紹。施工方法的選擇應根據工程的性質、規模、地質和水文條件、以及地面和地下障礙物、施工設備、環保和工期要求等因素，全面比較後確定。
1明挖法
明挖法是指挖開地面，由上向下開挖土石方至設計標高後，自基底由下向上順序施工，完成隧道主體結構，最後回填基坑或恢復地面的施工方法。
明挖法是各國地下鐵道施工的首選方法，在地面交通和環境允許的地方通常採用明挖法施工。淺埋地鐵車站和區間隧道經常採用明挖法，明挖法施工屬於深基坑工程技術。由於地鐵工程一般位於建築物密集的城區，因此深基坑工程的主要技術難點在於對基坑周圍原狀十的保護，防止地表沉降，減少對既有建築物的影響。明挖法的優點是施工技術簡單、快速、經濟，常被作為首選方案。但其缺點也是明顯的，如阻斷交通時間較長，雜訊與震動等對環境的影響。
明挖法施工程序一般可以分為4大步:維護結構施工→內部土方開挖→工程結構施工→管線恢復及覆土
2蓋挖法
蓋挖法是由地面向下開挖至一定深度後，將頂部封閉，其餘的下部工程在封閉的頂蓋下進行施工。主體結構可以順作，也可以逆作。
在城市繁忙地帶修建地鐵車站時，往往佔用道路，影響交通當地鐵車站設在主幹道上，而交通不能中斷，且需要確保一定交通流量要求時，可選用蓋挖法。
2.1蓋挖順作法
蓋挖順作法是在地表作業完成擋土結構後，以定型的預制標准覆蕭結構(包括縱、橫梁和路面板)置於擋土結構上維持交通，往下反復進行開挖和加設橫撐，直至設計標高。依序由下而上，施工主體結構和防水措施，回填土並恢復管線路或埋設新的管線路。最後，視需要拆除擋上結構外露部分並恢復道路。在道路交通不能長期中斷的情況下修建車站主體時，可考慮採用蓋挖順作法。
2.2蓋挖逆作法
蓋挖逆作法是先在地表面向下做基坑的維護結構和中間樁柱，和蓋挖順作法一樣，基坑維護結構多採用地下連續牆或帷幕樁，中間支撐多利用主體結構本身的中間立柱以降低工程造價。隨後即可開挖表層土體至主體結構頂板地面標高，利用未開挖的土體作為土模澆築頂板。頂板可以作為一道強有力的橫撐，以防止維護結構向基坑內變形，待回填土後將道路復原，恢復交通。以後的工作都是在頂板覆蓋下進行，即自上而下逐層開挖並建造主體結構直至底板。
如果開挖面積較大、覆土較淺、周圍沿線建築物過於靠近，為盡量防止因開挖基坑而引起臨近建築物的沉陷，或需及早恢復路面交通，但又缺乏定型覆蓋結構，常採用蓋挖逆作法施工。
2.3蓋挖半逆作法
蓋挖半逆作法與逆作法的區別僅在於頂板完成及恢復路面後，向下挖土至設計標高後先澆築底板，再依次向上逐層澆築側牆、樓板。在半逆作法施工中，一般都必須設置橫撐並施加預應力。3暗挖法
暗挖法是在特定條件下，不挖開地面，全部在地下進行開挖和修築襯砌結構的隧道施工力一法。暗挖法主要包括:鑽爆法、盾構法、掘進機法、淺埋暗挖法、頂管法、沉管法等。其中尤以淺埋暗挖法和盾構法應用較為廣泛，因此，本文著重介紹這兩種方法。
3.1淺埋暗挖法(淺埋礦山法)
淺埋暗挖法即鬆散地層的新奧法施工，新奧法是充分利用圍岩的自承能力和開挖面的空間約束作用，採用錨桿和噴射混凝土為主要支護手段，對圍岩進行加固，約束 圍岩的鬆弛和變形，並通過對圍岩和支護的量測、監控，指導地下工程的設計施工。淺埋暗挖法是針對埋置深度較淺、鬆散不穩定的上層和軟弱破碎岩層施工而提出 來的，如深圳地鐵區間隧道大部分採用了淺埋暗挖法施工。
淺埋暗挖法的施工技術特點:圍岩變形波及地表;要求剛性支護或地層改良;通過試驗段來指導設計和施工。
淺埋暗挖法施工隧道時，應根據工程特點、圍岩情況、環境要求以及施工單位的自身條件等，選擇適宜的開挖方法及掘進方式。施工中區間隧道常用的開挖方法是台 階法、CRD工法、眼鏡工法等;城市地鐵車站、地下停車場等多跨隧道多採用柱洞法測洞法或中洞法等工法施工。
地下鐵道是在城市區域內施工，對地表沉降的控制要求比較嚴格，所以更要強調地層的預支護和預加固，所採用的施工方法有超前小導管預注漿、開挖面深孔注漿、 管棚超前支護。淺埋暗挖法的施工工藝可以概括為「管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、快封閉、勤量測」18個字。
3.2盾構法修建地鐵隧道
盾構法施工是以盾構這種施工機械在地面以下暗挖隧道的一種施工方法。盾構(shield )是一個既可以支承地層壓力又可以在地層中推進的活動鋼筒結構。鋼筒的前端設置有支撐和開挖土體的裝置，鋼筒的中段安裝有頂進所需的千斤頂;鋼筒的尾部可 以拼裝預制或現澆隧道襯砌環。盾構每推進一環距離，就在盾尾支護下拼裝(或現澆)一環襯砌，並向襯砌環外圍的空隙中壓注水泥砂漿，以防止隧道及地面下沉。 盾構推進的反力由襯砌環承擔。盾構施工前應先修建一豎井，在豎井內安裝盾構，盾構開挖出的土體由豎井通道送出地面。按盾構斷面形狀不同可將其分為:圓形、拱形、矩形、馬蹄形4種。圓形因其抵抗地層中的土壓力和水壓力較好，襯砌拼裝簡便，可採用通用構件，易於更換，因而應 用較為廣泛;按開挖方式不同可將盾構分為:手工挖掘式、半機械挖掘式和機械挖掘式3種;按盾構前部構造不同可將盾構分為:敞胸式和閉胸式2種;按排除地下 水與穩定開挖面的方式不同可將盾構分為:人工井點降水、泥水加壓、土壓平衡式，局部氣壓盾構，全氣壓盾構等。
盾構法的主要優點:除豎井施工外，施工作業均在地下進行，既不影響地面交通，又可減少對附近居民的雜訊和振動影響;盾構推進、出土、拼裝襯砌等主要工序循 環進行，施T易於管理，施工人員也比較少;土方量少;穿越河道時不影響航運;施工不受風雨等氣候條件的影響;在地質條件差、地下水位高的地方建設埋深較大 的隧道，盾構法有較高的技術經濟優越性。
工程實例:北京地鐵五號線即採用了盾構法施工地鐵五號線是一條貫穿北京市中心的南北向地下交通大動脈。南起豐台區宋家莊，向北經蒲黃榆、祟文門、東單、東 四、雍和宮止於昌平區太平庄北站，全長27.7 km。由於該路段地上大型建築物密集，交通流量大，地下管網復雜，為減少對城市經濟和市民生活的影響，經專家論證，決定在雍和宮至北新橋約700 m長的試驗段率先採用盾構施工方法。該盾構為大直徑土壓平衡盾構機。
4沉管法
沉管法是將隧道管段分段預制，分段兩端設臨時止水頭部，然後浮運至隧道軸線處，沉放在預先挖好的地槽內，完成管段間的水下連接，移去臨時止水頭部，回填基槽保護沉管，鋪設隧道內部設施，從而形成一個完整的水下通道。
沉管隧道對地基要求較低，特別適用於軟土地基、河床或海岸較淺，易於水上疏浚設施進行基槽開外的工程特點。由於其埋深小，包括連接段在內的隧道線路總長較 採用暗挖法和盾構法修建的隧道明顯縮短。沉管斷面形狀可圓可方，選擇靈活。基槽開挖、管段預制、浮運沉放和內部鋪裝等各工序可平行作業，彼此干擾相對較 少，並且管段預制質量容易控制。基於上述的優點，在大江、大河等寬闊水域下構築隧道，沉管法稱為最經濟的水下穿越方案。
按照管身材料，沉管隧道可分為2類:鋼殼沉管隧道(有可分為單層鋼殼隧道和雙層鋼殼隧道)和鋼筋餛凝土沉管隧道。鋼殼沉管隧道在北美採用的較多，而鋼筋混凝土沉管隧道則在歐亞採用較多。
沉管隧道施工主要工序:管節預制→基槽開挖→管段浮運和沉放→對接作業→內部裝飾。
上程實例:廣州珠江隧道是我國第一條公路與地鐵合用的越江隧道，公路隧道全長1 238.5 m。河中段隧道埋置在河床下.不影響水面通航，河中沉管段全長457 m。該沉管為多孔矩形鋼筋混凝土結構，其中包括兩個雙車道機動車孔、一個地鐵孔、一個電纜管廊。沉管斷面為典型矩形斷面，外形尺寸為33 mx7.956 m(寬x高)，底板厚1.2 m、頂板厚1.0 m，兩外側牆分別為0.7 m和0.55 m、最長管節的混凝土量達12 000砰。管段的基底坐落在河床的風化花崗岩層上。開槽時採用了炸礁施工。基礎處理採用灌砂法。
5混合法
可以根據地鐵隧道的實際情況，在地鐵隧道的施工過程中採用以上2種或2種以上的方法同時使用，稱其為混合法。
工程實例:北京地鐵東四站位於朝陽門內大街與東四南大街交叉日上，處於繁華的市中心，有多路公交車經過。車站主體順東四南大街，呈南北走向，東四南大街規 劃道路紅線寬70 m，現狀路寬為22 m，朝內大街已改造完，道路紅線寬60 m，兩方向客流均衡，交通十分繁忙;且遠期六號線順朝內大街，呈東西走向，在此站換乘。本車站兩端為明挖段，結構形式為3層三跨框架結構;中間為暗挖段， 結構形式為單層三拱兩柱結構。車站總長度197 m，暗挖段長為96.80 m，明挖段長為100. 20m。
隨著我國地下鐵道建設事業的發展，原有的施工技術不斷地發展與提高的同時，新的施工方法也被應用到施工當中，施工技術水平得到不斷提升，其中有些施工技術 已經達到世界先進水平。另外，由於城市交通流量的增加導致城市道路已擁擠不堪，加上城市環境的要求越來越嚴格，城市內封路施工已不現實了。因此，暗挖技 術，如盾構法、淺埋暗挖法將是今後研究和實踐的主攻方向。