隧道口工程地质问题

A. 关于路基，桥梁，隧道工程地质问题的案例

存在

B. 修建隧道常遇到哪些工程地质问题

隧道工程的重大工程地质问题主要有高地应力岩爆、围岩大变形、岩溶涌突水、有害气体等。
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C. 公路隧道工程质量控制的几点问题

摘要：本文根据公路隧道建设的实践，提出了公路隧道建设中工程质量控制的几个关键问题：重视隧道前期地质工作；注意软弱地层隧道设计结构型式；改进施工方法与工艺；应采用先进的隧道质量检测技术与方法等。希望在今后的公路隧道建设中对这些问题引起重视。 引言 近十多年来，随着四川省高速公路和地方高等级公路的建设，隧道工程进入高速发展的时期。二郎山隧道、华蓥山隧道是在复杂地质环境条件下建成的两座长大隧道，鹧鸪山隧道是目前在建的一座高海拔高地应力长大公路隧道，这些公路隧道的建设为四川公路隧道建设积累了经验。目前，在建的西（昌）攀（枝花）高速公路，在路线长度163Km范围内有隧道20座，其中长度2000m以上的3座，1000m以上的有9座；都（江堰）汶（川）高等级公路，在路线长度82.5Km的路线上有隧道12座，总长度14817m，其中长、特长隧道5座。在公路隧道建设过程中曾经出现一些问题，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质量问题，以及特长隧道引道工程出现一些地质病害等。本文根据四川省公路隧道建设的实践并结合国内其它公路隧道建设的现状，提出了公路隧道建设应重视的几个问题，希望在今后公路隧道建设中引起重视。 1、隧道勘察设计阶段重视的问题 1.1 隧道前期地质勘察的深度问题 隧道工程几乎处处依附于所处的地质环境和围岩工程地质特性，前期工程地质勘察对地质条件的认识的深度，对隧道的合理设计、顺利施工和避免地质灾害的发生有着重要的影响。在前期勘察阶段对地质认识不足或地质勘察深度不足往往造成大量工程变更，有的会导致隧道地质灾害的发生。例如，位于达州市境内的铁山公路隧道（全长2099m），在前期地质勘察中，对煤矿采空区的分布状况认识有误，认为采空区位于隧道顶上方40m以上，据此，隧道设计及施工过程未采取相应的措施，隧道完工后出现衬砌开裂。经过进一步的工程地质勘探，发现隧道底部的多层煤已基本采空或部分采空，采空区的岩体变形导致隧道衬砌开裂。该隧道在刚试通车不久，不得不进行封闭，继后采取注浆和压浆充填采空区架空结构，增强围岩强度，再辅以隧道衬砌补强等措施进行了处置。 广（安）邻（水）高速公路冯家垭口隧道是对隧道轴线未进行勘察而出现隧道地质病害隐患的例子。该隧道为全长191m的短隧道，原设计为间距40m的分离式隧道，后进行路线优化设计，将其改为双连拱隧道，并将隧道轴线选在一垭口部位。隧道轴线改变后未对隧道的新轴线进行进一步地质勘察，仅利用旁侧钻孔资料对比推测地质状况。该隧道在施工过程出现严重的坍方直到地面，后经过详细的补充地质勘察，发现隧道通过部位为裂隙极发育的岩溶坍陷带，并且在隧道中墙下部还存在溶洞。对此，不得不采取底部注浆加固，以及隧道顶部、地面注浆的方式进行处治。 1.2 隧道重大工程地质问题的认识 隧道工程的重大工程地质问题主要有高地应力岩爆、围岩大变形、岩溶涌突水、有害气体等。我省公路隧道建设中均不同程度遇到上述问题，对于重大地质问题处理有成功的经验也有值得总结教训。 川藏公路二郎山隧道的前期地质勘察阶段，对隧道轴线进行了地质调查、测绘、深孔钻探、水压致裂地应力测试等地质工作，查清了该隧道的重大工程地质问题，为隧道特殊地段防止地质灾害设计提供了依据；国道317线鹧鸪山隧道在勘察阶段对隧道软岩段的大变形问题采取了积极预防措施，使隧道施工得以较为正常的进行。 值得总结教训也是深刻的，例如二郎山隧道引道的地质工作重视不够，引道沿线几乎未进行详细的地质勘察工作，有些重大工程地质问题未能及早发现，导致引道工程质病害不断。隧道东、西洞口沟谷爆发泥石流，西引道出现了诸如榛子林、别托等多处大滑坡，工程后期不得不投入大量的力量和费用进行整治。华蓥山隧道建设中对岩溶涌突水问题认识不足，特别是对岩溶涌突水的水量、危害程度、以及对隧道的长期影响不足，以致在施工过程也未对岩溶水问题进行专题研究，导致对突然发生的大量涌突水应对不及，岩溶水对隧道防排水体系的影响也造成隧道营运期间的出现的日益增加的渗漏水问题。 1.2 关注桥隧衔接处的不良地质问题 桥、隧衔接处往往是桥梁地质勘察、隧道地质勘察的薄弱段，都（江堰）汶（川）路庙子坪大桥与董家山隧道的结合部位新发现的较大型滑坡就是一个深刻的教训。大桥先行选址、施工，导致隧道的出口不得不在滑坡部位通过，隧道开工几个月仍然进行滑坡处治，使得增加工程建设投资和工期的延误。因此，在隧道、桥梁的结合部位必须桥隧联合进行选址论证。 1.3 关注隧道建设的环境效应问题 隧道建设产生的一系列工程环境效应和问题在我国铁路、公路隧道建设史上屡见不鲜。例如，我国已建成运营的大瑶山双线铁路隧道曾因隧道涌水（Qmax=50000m3/d）在地表斑古坳地区诱导出200多个塌洞和陷坑，泉水断流，农作物枯萎和减产，造成了严重的工程环境问题；我省广（安）临（水）高速公路华蓥山隧道工程穿越岩溶水发育的石灰岩地层，一方面由于建设过程中大量涌（排）地下水引起地表水源枯竭等严重的环境效应，另一方面由于隧址区岩溶地下水的高度不确定性和含水介质的非均质各向异性导致部分隧道防排水系统的失效，产生了严重的隧道渗漏水问题，以致开始危及隧道中的行车安全，在隧道竣工运营后几年就不得不采取大规模渗漏水整治措施进行补救。研究隧道工程的环境效应和相应的控制对策，已引起当前国内外隧道工程界的高度关注。然而，迄今为止，隧道工程建设过程中及建成运营后出现的工程环境负效应等问题仍很严重，主要表现在：（1）地下水资源大量流失，天然供水水源枯竭；劣质地层水入侵，水污染加剧；水文循环平衡破坏，岩土失稳，诱发诸如地面沉陷、岩溶塌陷、土壤流失等工程环境问题；（2）局部水压力增大，衬砌破坏，渗漏水加剧，危及行车安全等。在岩溶发育地区修建的公路隧道也存在类似的问题，例如重庆南山隧道地下水排放引发的环境问题与当地的法律纠纷；成渝高速公路缙云山隧道、广（安）临（水）高速公路华蓥山隧道等地下水排放引起的环境问题和隧道严重的渗漏水问题。 1.4 施工过程的动态设计 强调重视隧道的前期地质工作，是要在选线阶段查清对工程产生影响的主要工程地质问题，以便选择一个最佳的隧道路线位置，防止出现大的地质病害。但隧道工程的地质状况，不可能在前期工作中全部查清，因此隧道设计称为预设计。在施工过程要根据开挖的地质情况和量测数据，不断地修改设计，选用较为合理的施工方法合理的支护形式，这也称为信息化施工。但有的设计人员为了维护原设计的“正确性”，不愿面对变化了的地质情况修改设计，这其中有几方面的原因：一是设计人员传统的观念和维护自身利益的思想使得这一理念的实施变得困难，，设计方不愿修改设计，认为设计一贯正确，施工方担心围岩失稳要求变更；二是技术管理部门还没有认识到隧道设计施工是动态设计、信息化施工，管理者的一些管理办法不适应这一理念的实现；因此，在隧道施工过程中出现地质情况与原设计明显不符时，在业主的及时协调下，设计单位施工过程的及时的服务与及时动态设计，业主及时组织的专家咨询论证、监理对现场的认定，从而实现施工过程动态设计、信息化施工。 2、隧道施工过程质量控制 2.1 施工方法与工艺 一些公路的中、短隧道建设，一些施工单位投入的技术和设备不足，出现开挖效果差、二次衬砌砼采用人工浇注、衬砌背后回填未按规范要求施作，二次衬砌拱部厚度不足和衬砌背后大量空洞，有的衬砌砼强度不足等问题，留下了质量隐患。因此，隧道建设不论隧道长短，均应选择有实力的承包人保证施工技术力量和设备的投入，是确保工程质量的重要前提。 2.2 施工监控量测 隧道施工没有量测信息反馈，常导致围岩松驰，塑性区扩展，给衬砌带来病害。洞室在掘进过程中，由于受到开挖面的约束，使开挖面附近的围岩不能立即释放其全部变形位移。如果这种位移全部释放再支护，围岩就会产一定的塑性变形。所以隧道施工中，围岩的监控量测工作是一项很重要的内容。 2.3 作好初期支护 采用喷锚支护是把围岩和支护作为一个体系，围岩是承载的主体，支护是加固和稳定围岩的手段。由于锚喷支护具有及时、粘贴、柔性、密封的特点，这也是构成锚喷支护的作用原理的基本要素，使围岩内二向应力状态变为三向应力状态。因此，必须重视初期支护，锚杆的方位、喷射混凝土厚度应得到保证。 2.4 隧道各结构层之间应密贴 发挥围岩和支护系统的共同作用，只有与围岩同支护系统紧密贴合时才有可能。因此，控制光面爆破的效果，喷射砼后使其表面平整。防水板必须有一定的延展性，二次衬砌背后必须回填密实，从而使初期支护与二次衬砌之间充分密贴，不留贮水空间，防止地下水的积聚并导致衬砌的渗水。 3、采用检测技术进行过程控制 由于隧道工程是在复杂地质条件和施工环境相对恶劣的条件下进行，隧道衬砌厚度不足、衬砌与围岩不密实，出现空洞、衬砌渗水等问题是隧道工程的主要质量问题。地质雷达是一种通过电磁波探测特体介质特性的一种物探检测方法，不同物质有着不同的电磁反射特性。地质雷达在探测衬砌厚度、衬砌层背后存在空洞或回填不密实以及衬砌存在裂缝等方面有着显著的优势。进行地质雷达探测、衬砌强度检测，对衬砌厚度不足、拱部衬砌背后存在空洞或不密实或强度不足的隧道段进行及时监控和及时处治，这对控制工程质量发挥了重要的作用。 4、结语 面对四川省公路隧道工程建设的高速发展的形势，隧道工程质量控制是隧道建设的核心。目前，四川省在建的公路隧道共10座，总长度6084m。正在施工的西（昌）攀（枝花）高速公路，在路线长度163Km范围内有隧道20座，其中长度2000m以上的3座，1000m以上的有9座。正在施工的都（江堰）汶（川）高等级公路，在路线长度82.5Km的路线上有隧道12座，总长度14817m，其中长、特长隧道5座。因此，加强隧道工程质量控制、防止隧道病害将是隧道建设中的十分重要问题。

D. 常见的工程地质问题和对工程危害程度的评述

一、常见的工程地质问题

深圳地区常见的工程地质问题有软土地基不均匀沉降，岩溶地面塌陷，砂页岩互层软弱地层的崩塌、滑坡和对工程桩的影响，中生代晚期花岗岩中北西向断裂对工程桩的影响，北东向断裂对工程的影响。

二、对工程危害程度的评述

（一）软土地基不均匀沉降对工程的影响

深圳湾沿岸、珠江口东岸的沙井-妈湾、盐田港区、坝光西岸等地广泛分布着浅海相或海-陆交互相淤泥、淤泥质黏性土、泥炭、泥炭质土等，一般厚度为5～10m，部分为10～16m，最厚达22 m，加上填海造地时填土为5～10m，总厚度为15～25m。软土的特点是含水量高，压缩性高、强度低、透水性差，具有流变性和不均匀性，其工程特性远不能满足建筑物的变形和承载力及地面使用要求，必须进行加固处理。深圳地区近十多年来进行了皇岗口岸、福田保税区、深港西部通道口岸、后海填海区、滨海大道及其北部填海区、前海湾填海区、铜鼓航道填海区、深圳国际机场、盐田港填海区、坝光化工基地等大面积的填海造地，已经或将要填海总面积60km²以上，必须对厚5～22m的淤泥或淤泥质土进行加固处理，否则将会出现地基沉降或不均匀沉降，总变形量达软土总厚度的20%～30%。目前填海造陆普遍采用的方法是先抛石挤淤或爆破挤淤形成海堤或隔堤，然后抽排海水，晾晒淤泥、铺砂垫层、插塑料排水板，堆载预压或强夯加固等方法处理。

工程实例一福田保税区的赛意法（超大）厂区软土地基不均匀沉降对工程的影响

该厂位于福田保税区西部，地貌单元为海积平原，软土厚度10～15m。在进行保税区大面积软基处理时，未对该厂区的软基进行插塑料排水板，堆载预压或强夯加固处理，直接进行桩基础和上部建筑物施工，建筑物竣工后出现室内外地面不均匀沉降，造成室内隔墙严重变形开裂、设备倾斜下陷、室外道路严重下沉，管线变形断裂，无法按期交付使用。经国内外岩土专家论证分析，认为是因桩间软土未进行加固处理引起地面不均匀沉降。

工程实例二益田中学软土地基不均匀沉降对工程的影响

益田中学位于益田村东侧，地貌单元为海积平原、软土厚度5～10m。设计建筑地面采用搅拌桩处理，设计桩长均为14m，上部建筑基础采用桩基础，以残积土中下部或强风化岩为持力层。建筑物竣工后，在使用的初期，礼堂、部分教室及连廊地面出现不均匀下沉、倾斜、开裂，无法按期提供使用。经检测，部分搅拌桩未穿过淤泥层，桩底残留淤泥1～3m，因淤泥的沉降变形引发部分地面下沉。

（二）岩溶及岩溶地面塌陷对工程的影响

深圳市龙岗区的横岗、龙岗、坪地、坪山、坑梓、葵涌等地面覆盖层下，广泛分布有石炭系下统石磴子组灰岩、白云质灰岩、大理岩，多为厚层状、质纯。分布面积100km²以上。可分为覆盖型和埋藏型两种，覆盖型岩溶分布于横岗-龙岗-坪地河谷平原，碧岭-坪山-坑梓河谷平原和葵涌盆地中，覆盖层厚度一般10～25m，部分5～10m，覆盖层上部为第四系冲洪积粉质黏土，厚度8～20m，下部为含卵石砾砂，厚度1.0～5.0m。埋藏型岩溶分布于上述河谷平原的两侧及葵涌盆地周边，埋藏于石炭系下统测水组砂页岩的下部，多呈假整合接触，即石磴子组海相灰岩形成后，地壳上升，灰岩露出地表，接受风化剥蚀，地表水的冲刷溶蚀，形成溶沟、溶槽、石芽、石笋和石柱等岩溶地貌，并在沟槽中堆积了坡积物。地壳又缓慢下降形成浅海，接受浅海相砂泥质沉积，形成测水组砂岩、页岩、炭质页岩、泥岩等互层。埋藏深度一般大于30 m。据大量工程场地岩土工程勘察资料，钻孔见溶洞率为40%～80%，溶洞高度一般为0.5～3.0m，个别大于20m，可分为3～5层，上部溶洞大多为开口型，多被冲洪积或坡洪积含碎石粉质黏土全充填，分析可能属溶沟或溶槽堆积。下部溶洞较小，多为闭合型，半充填，深部溶洞为无充填。沿断裂带溶洞更为发育，溶洞和溶蚀裂隙中含丰富的岩溶裂隙水，且一般连通性好，与地表水联系密切。据志联佳、龙跃大夏场地群孔抽水试验，水位降深1.58～11.90m时，单井涌水量173.15～4968.00m³/d，渗透系数28.3～83.1m/d。

强岩溶发育区因地下岩溶和土层内土洞的不断发育和抽取地下水，引发地面塌陷。从1990年起该区发生多起地面塌陷灾害。例如：1990年冬在坑梓镇深汕公路两侧约10km范围陆续发生10余处大小不一的突发性地面塌坑；人民大道塌陷约10m²，深5m，造成一辆正在行驶的汽车掉入坑内；田心村在建的四层民居的中心柱下突然塌陷，陷坑面积30 m ²，深度4 m。1992年3月4日晚，龙岗镇巫屋村商业一条街刚封顶不到一个月的一栋三层楼的一角墙基突然塌陷，陷坑直径3 m，1994年6月龙岗镇盛平村一栋施工到三层的宿舍楼，突然倒塌，造成数十人伤亡。

上述强岩溶发育区为建设用地适宜性差区，被判定为不适宜建高层、超高层建筑区，如要兴建高层建筑则地基处理难度大，处理费用相当高。

工程实例一 龙岗中心城志联佳大厦岩溶塌陷对工程的影响

志联佳大厦原设计地上27层，地下2层，采用挖孔桩基础，先挖两层地下室基坑，再进行挖孔桩施工，基坑挖至冲洪积含卵石砾砂层时涌水量并不大，可用明沟及集水井和常用水泵排除。当各挖孔桩至灰岩顶板时则涌水，水头高约4m，一般涌水量5～20m³/h，最大50m³/h，整个基坑总涌水量大于3000 m ³/d，基坑很快被水淹，深约4 m。后采用封闭式降水井方案，在基坑周边布置18口大口径降水井，19个观测井，先进行试验性抽水试验，最大水位降深7.5m，观测井水位降低1.58～4.96m，平均3.72m，涌水量4968.0m³/d，降落漏斗半径约40m。然后选5口降水井，采用大排量水泵同时抽水，21个观测井，水位降低5.9～11.9m，平均8.28m，观测井水位降低1.71～7.58m，平均5.95m，总涌水量10841m³/d，平均单井涌水量2168.26m³/d，降落漏斗半径50m。数天后，基坑底及降水井周围出现5处地面塌陷，塌陷面积0.84～14.8m²，体积0.72～36.0m³。为了将地下水位降下去，满足挖孔桩施工要求，持续降水近一个月，每天排水量保持在11000m ³/d左右，后来引发场地南部800m处的西瓜铺村中道路突然塌陷，直径约15m，深度大于3m，四周30～40m范围内的房屋出现不同程度裂缝和倾斜。在村民集体向龙岗区政府强烈要求下，区建设局下令志联佳大厦停止降水。就此宣告志联佳大厦人工挖孔桩失败，直接经济损失400多万元人民币，间接经济损失难于估量，延误工期1年多。此后龙岗区政府一直未批准过在龙岗中心区（强岩溶发育区）超过20层的建筑物。

工程实例二 深圳市东部供水地下干线横岗西坑段地面塌陷对工程的影响

深圳市东部供水网格干线工程用于统筹解决深圳市的缺水问题，是深圳市城市供水系统的重要组成部分。取水点设在东江的惠州市东部水口镇，经惠阳县的马安、永湖、秋长、至龙岗区坑梓，引入松子坑水库。干线起点在松子坑水库11号坝下部，终点为南山区的西丽水库和宝安区的铁岗水库。输水建筑以隧洞为主，全线采用重力流输水方式。一号隧洞从碧岭谷地南缘汤坑村附近进洞，在深圳水库沙湾大望桥北侧出洞，全长17958m。隧洞断面净宽4.2m，净高5.3m。隧洞穿越横岗镇西坑村北侧，该段地面标高82.0m，设计隧洞底板标高40.2m，埋深42.0m。隧洞顶部地层自上而下为第四系全新统冲洪积砂卵石层，厚度1.3～11.2m；上更新统冲洪积含砾粉质黏土，厚度2.9～23.8m；石炭系下统测水组绢云母片岩、泥质粉砂岩风化残积土；石炭系下统石磴子组大理岩化灰岩或大理岩，西坑段隧洞位于灰岩部位。一号隧洞由东向西掘进至西坑村东北部F₃₈断裂破碎带时（2000年5月3日）洞内突然涌水，涌水量约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干枯，大面积地面下沉开裂，民居墙壁倾斜开裂，一处民居突然倒塌，地面塌陷、陷坑直径大于4m，深度不详，总变形面积约7.3×10⁴m²，地面普遍下沉2～5cm。塌陷出现在晚上，“轰”的一声巨响，振动新老屋村几平方公里范围，当地居民以为是发生地震。村、镇领导立即将老屋村村民紧急疏散，撤离到高处空旷地带，涌水事件震动了省、市政府各部门及大、小报媒体。市领导责令市水务局邀请在深圳的地质专家，研讨涌水原因和处理方法。并请深圳市勘察研究院对西坑盆地隧道段和老屋村受影响范围进行详勘，布置钻孔46个，群孔抽水试验2组，隧道段钻孔结合跨孔CT进行探测。请深圳市地质建设工程公司进行地表地质测绘和地面物探。总勘察费用80多万元人民币，隧洞停止施工长达半年以上，后采用径向全断面小导管超前注浆加固的堵水方法，逐段掘进，获得成功。直接经济损失近千万元人民币，延误工期近一年。

（三）软弱地层的崩塌、滑坡对工程的影响

深圳市龙岗区的横岗、平湖、龙岗、坪地、坪山、坑梓及葵涌镇等广泛分布的石炭系下统测水组泥质粉砂岩、石英砂岩、泥岩、页岩、炭质页岩互层。地貌单元一般为低丘陵或残丘谷地。当道路建设和开发建设用地的削坡坡度大于30°时则极容易出现崩塌或滑坡，多为顺层（顺层面或裂隙面）崩塌或滑坡，支护治理很困难，工程费用高，且难于根治，在台风暴雨季节极易复发。

工程实例 深圳市龙岗区坑梓街道北通道市政工程的主道和匝道路堑边坡，分东西两侧边坡，坡长180m，坡高12～42m，分3～5级，每级高约8m，坡角45°～60°。除坡顶有薄层坡残积土层外，均为强-中风化泥质粉砂岩、泥岩、页岩、炭质页岩互层。在道路建设中已采用浆砌石格构梁+植草进行支护。在交付使用前又出现多处崩塌及滑坡（图2-2-17至图2-2-20）。崩塌及滑坡长15～24m，高10～15m，厚2～3m，总体积300～500m³，多为顺层或顺裂隙面滑动或崩塌。

图2-2-17 北通道匝道区东侧边坡崩塌

图2-2-18 北通道匝道区西侧边坡崩塌

图2-2-19 北通道匝道区东侧边坡顺节理面崩塌

图2-2-20 北通道主道路堑北段沿炭质岩崩塌

（四）石炭系下统测水组砂页岩对工程桩的影响

深圳市龙岗区大面积分布石炭系下统测水组石英砂岩、泥质粉砂岩、泥岩、页岩和炭质页岩互层。因各种岩性的矿物成分不同，其风化程度相差悬殊。石英砂岩难于风化，一般呈中风化状态，泥质粉砂岩呈强风化状态；泥岩、页岩、炭质页岩容易风化，多呈泥状、土状软弱夹层，相互组成软硬互层。软岩风化深度大，深达百米，硬夹层难于风化，呈中等风化夹层。有的场地地表就见到中风化石英砂岩，但钻穿后数米，甚至上百米见不到中风化地层，造成一栋建筑物的桩长相差很大，甚至找不到稳定的中风化地层。

工程实例 深圳市龙岗区欧景花园三期10、11号楼石炭系下统测水组砂页岩对工程桩的影响

欧景花园三期10、11号楼位于龙岗区中心城，龙岗区人民医院与妇幼保健院之间，建筑物高度为地上17～28层，地下3层的商住楼。场地原始地貌为残丘坡地。地层岩性：①第四系残积粉质黏土，层厚3.05～36.00m，由炭质粉砂岩、页岩风化残积而成，普遍夹强—中风化石英砂岩；②石炭系下统测水组炭质粉砂岩、页岩全风化带，厚度4.00～15.70m，夹较多强—中风化石英砂岩薄层；③强风化炭质粉砂岩、页岩，厚度3.20～36.00m，夹中风化石英砂岩；④中风化炭质粉砂岩，厚度2.30～20.10m，层顶埋深0.00～39.00m；⑤微风化炭质粉砂岩，揭露厚度1.74～13.30m，顶板埋深3.20～40.80m；⑥石炭系下统石磴子组灰岩，层顶埋深14.00～55.00m。场地处于构造小背斜的轴部，背斜轴为北东向。场地属埋藏型岩溶区，其轴部埋藏浅，场地东西两侧（两翼）埋藏深，由轴部向两翼逐渐加深，深达55.00m以下。两翼岩层倾角约75°，且地层挠曲现象明显。灰岩中岩溶发育，其中有13个钻孔见溶洞，洞高0.60～5.40m，大部分为无充填溶洞。

该工程采用冲孔桩基础，以微风化灰岩或微风化炭质粉砂岩作持力层，施工前进行了施工勘察，基本上采用一桩一孔，复杂部位为一桩2～3个超前钻孔。发现同一根桩各超前孔见微风化灰岩顶板埋深一般相差1～3m，多者相差5.0～7.2m；见微风化炭质粉砂岩顶板埋深相差12.6～13.4m。说明同一根桩的微风化灰岩或微风化炭质粉砂岩顶板埋深相差悬殊，起伏变化很大，极难将桩端嵌入稳定完整的微风化基岩中。各桩在终桩时均检验岩样后才下钢筋和浇灌混凝土。达到规范规定的龄期后才进行钻心法抽心检测，检查结果发现桩身混凝土质量完好，但有40多根桩的桩底持力层没有达到设计持力层（微风化灰岩或微风化炭质粉砂岩）要求，甚至部分桩底基岩仍为强风化或全风化炭质粉砂岩。后采用补桩处理，基本上是一根不合格桩补二根桩，增加基础费用200多万元人民币。综上所述，证实在石炭系下统测水组砂页岩分布区不适宜采用端承桩和以微风化砂岩夹层为持力层，宜采用摩擦桩或摩擦端承桩，应尽量采用天然地基基础或复合地基，以避开下伏灰岩强岩溶发育带对基础的影响。

（五）中生代晚期花岗岩中的北西向断裂对工程桩的影响

中生代晚期花岗岩中的北西向断裂一般规模较小，且多被第四系掩盖，地表很难见到露头，但对山间溪谷有较明显的控制作用。断裂走向多为北西30°～50°，大部分倾向北东，个别倾向南西，倾角60°～75°。该组断裂形成于晚中生世以后和喜马拉雅期，几乎切截了北东向和东西向断裂，水平断距一般50～200m，多属张扭性断裂，构造岩为压碎岩、碎裂岩、角砾岩夹薄层糜棱岩，视厚度10～35m，为富水断裂。构造岩风化强烈，上部为土状，中部为砂砾状，下部为碎石状。断裂破碎带部位中、微风化岩埋深比断裂两侧正常基岩埋深大10～35m，对高层建筑工程桩持力层选取造成很大困难，且施工难度大，造价高。

工程实例一 深圳市国通大厦（原名无线大厦）北西向断裂对工程桩的影响

国通大厦位于深圳市福田区滨河大道与新洲二路交汇处的西南侧。设计建筑为四足鼎立的单体塔楼，主塔楼43层（其中地下3层），正方形、边长45m×45m，框架结构，基础砌置深度10m，单位荷重7500kN，属一级建筑物，对差异沉降敏感；副楼9层，矩形，框架结构，基础砌置深度5m，单位荷重180kN。场地地貌为残丘坡地，地面标高7.10～10.10m，下伏基岩为中生代晚期粗粒花岗岩。据详勘资料，主楼微风化花岗岩顶板埋深大部分地段为32.5～46.9m，标高-22.17～-38.3m。主楼的西南角见北西向断裂破碎带，断裂倾向南西，倾角约65°，构造岩为压碎岩，角砾岩夹薄层糜棱岩，厚度11.0～17.3m，铅直厚度24.3～38.2m，构造岩中可见绿泥石化和挤压现象，构造岩自上而下可分为土状、砾状和块状。主楼基础设计为人工挖孔桩，90%桩端以微风化岩作持力层，有效桩长23.0～36.5m，西南角位于断裂破碎带之上，完整基岩埋深81.0m，地下室底板以下埋深为71.0m，无法采用人工挖孔桩。经勘察、设计单位论证，借鉴已建成高层建筑在构造岩中的成桩处理经验，将西南角的桩端置于砾状构造岩之上，桩长40.0～45.0m，砾状构造岩的桩端承载力标准值取3700kPa。主楼西南角可节约桩长25～30 m，节约基础投资数百万元人民币。建筑物早已建成，安全使用近10年，主楼四角沉降量12.0～15.0mm，相差3.0mm，核心筒沉降量13.8～19.7mm，相差5.9mm，绝对沉降量及沉降差均满足规范要求。

工程实例二 深圳市福田区赛格群星广场北西向断裂对工程桩的影响

赛格群星广场位于深圳市华强北商业街北部，华强北路与红荔路交汇处的东南侧，建筑物由一栋40层写字楼及两栋32层商住楼组成，裙楼4层，局部8层，设3层地下室，基础埋深14.5m，建筑结构采用框剪-核心筒结构。建筑结构荷载大且差异大，单柱单桩荷载10000～152500 kN。场地地貌为残丘坡地，地面标高13.1～14.5m，下伏基岩为中生代晚期粗粒花岗岩、微风化基岩顶板埋深一般为27.5～38.8m，标高-14.0～-34.8m。写字楼西侧受北西向断裂影响，微风化基岩顶板埋深50.8～60.5m，标高-36.9～-46.6m，微风化基岩面与一般地段微风化基岩面相差22.9～11.8m，构造岩厚度10.0～14.2m。设计采用人工挖孔桩基础，一般桩端以微风化岩作持力层，写字楼西侧桩端以砾状构造岩带作持力层，取桩端承载力标准值3500kPa，经设计计算可满足单桩承载力及布桩要求，缩短了桩长，节约了基础投资400万元人民币。建筑物已建成使用7年，沉降量20～32mm，建筑物东西端沉降差6mm，绝对沉降量及沉降量差均满足规范要求。

E. 隧道工程地质调查的内容有哪些

1查明隧道通过地段的地形、地貌、地层、岩性、构造。岩质隧道应着重查明岩层层理、片理、节理等软弱结构面的产状及组合形式，断层、褶皱的性质、产状、宽度及破碎程度；土质隧道应着重查明土的成因类型、结构、物质成分、密实程度等。傍山隧道，当外侧洞壁较薄时，应预测偏压带来的各种危害。
2查明隧道是否通过煤层、膨胀性地层及有害矿体等。对含有这些地层的地段，应预测地层膨胀对洞身的影响，并对有害气体或放射性物质的含量作出评价。
3查明不良地质、特殊地质对隧道通过的影响，特别是对洞口位置及边坡、
仰坡的影响，提出工程措施意见。
4查明隧道附近井、泉的分布情况，分析隧道地区的水文地质条件，判明地下水的类型、水质及补给来源，预测地下水的侵蚀性和洞身分段涌水量。在岩溶地区，应分析涌水及填充物是否有突然涌出的危险。
并充分估计隧道开挖引起地表塌陷及地表水漏失的问题，提出相应的工程措施意见。
5对于深埋隧道，应做隧道地温升温预测。对岩层坚硬、致密、性脆、构造应力集中的地段，应考虑发生岩爆的可能性。
6综合分析岩性、构造、地下水等有关地质测绘、勘探、测试成果，分段确定隧道围岩级别。
7在隧道洞口需要接长明洞的地段，应查明明洞基底的工程地质条件。
8查明横洞、平行导航、斜井、竖井等的工程地质条件。

F. 地下建筑的主要工程地质问题有哪几个方面

工程地来质条件是指工程建筑物自所在地区地质环境各项因素的综合。
这些因素包括: (1) 地层的岩性：是最基本的工程地质因素，包括它们的成因、时代、岩性 相关书籍、产状、成岩作用特点、变质程度、风化特征、软弱夹层和接触带以及物理力学性质等。

G. 修筑山岭隧道会遇到哪些工程地质问题该如何防治

首先，地震，这个在选址上就要避开地震带
其次，基岩稳定性，如松散、柔性的岩性要加固
第三，水文情况，地下水含水层、隔水层及涌水情况

H. 常见的工程地质问题有哪些

风化、破碎岩层。风化一般在地基表层，可以挖除。破碎岩层有的较浅，可以挖除。有的埋藏较深，如断层破碎带，可以用水泥浆灌浆加固或防渗；风化、破碎处于边坡影响稳定的，可根据情况采用喷混凝土或挂网喷混凝土罩面，必要时配合注浆和锚杆加固。

断层、泥化软弱夹层。对充填胶结差，影响承载力或抗渗要求的断层，浅埋的尽可能清除回填，深埋的注水泥浆处理；浅埋的泥化夹层可能影响承载能力，尽可能清除回填，深埋的一般不影响承载能力。断层、泥化软弱夹层可能是基础或边坡的滑动控制面。

松散、软弱土层。对不满足承载力要求的松散土层，如砂和砂砾石地层等，可挖除，也可采用固结灌浆、预制桩或灌注桩、地下连续墙或沉井等加固；对不满足抗渗要求的，可灌水泥浆或水泥黏土浆，或地下连续墙防渗；对于影响边坡稳定的，可喷射混凝土或用土钉支护。

滑坡体。斜坡内可能沿滑动面下滑的岩体称为滑坡体。滑坡发生往往与水有很大关系，渗水降低滑坡体尤其是滑动控制面的摩擦系数和黏聚力，要注重在滑坡体上方修筑截水设施，在滑坡体下方筑好排水设施。防止滑坡，经过论证可以在滑坡体的上部刷方减重，未经论证不要轻易扰动滑坡体。

地下水发育地层。当地下水发育影响到边坡或围岩稳定时，要及时采用洞、井、沟等措施导水、排水，降低地下水位。

对结构面不利交汇切割和岩体软弱破碎的地下工程围岩，地下工程开挖后，要及时采用支撑、支护和衬砌。支撑多采用柱体、钢管排架、钢筋或型钢拱架，拱架的间距根据围岩破碎的程度决定。

岩溶与土洞。当建筑工程不可能避开时，可挖除洞内软弱充填物后回填石料或混凝土。不方便挖填的，可采用长梁式、桁架式基础或大平板等方案跨越洞顶，也可对岩溶进行裂隙钻孔注浆，对土洞进行顶板打孔充砂、砂砾，或做桩基处理。

I. 简述隧洞设计中应注意哪些工程地质问题

隧道支护结构的设计应根据围岩条件（围岩的强度特性、初始应地力场等）
和设计条件（隧版道断面形状、隧道周边地权形条件、环境条件等）选择合适的设计
方法。
根据隧道支护结构的特点，在预设计中采用以下方法:
(1) 标准支护模式的设计方法（简称标准设计）
；
(2) 类似条件的设计方法（简称类比设计或经验设计）
；
(3) 解析的设计方法（简称解析设计）
。
隧道支护结构设计，在有标准支护模式时以标准设计为主要的设计方法。
在没有标准支护模式时，
则要根据围岩条件、
结构特点等选择类比设计或解析设
计的方法进行设计。
目前，
我国铁路隧道主要是采用标准设计方法进行设计的，
而公路隧道还处
在类比设计的阶段，
但有的设计单位也逐渐向采用标准设计的方向演变。
国外在
绝大多数场合，公路隧道是采用标准设计模式的。

J. 地铁隧道施工过程中常见地质问题与解决方法

在城市中修建地下铁道，其施工方法受到地面建筑物、道路、城市交通、水文地质、环境保护、施工机具以及资金条件等因素的影响较大，因此各自所采用的施工方法也不尽相同。下面将就城市地下铁道施工方法分别加以介绍。施工方法的选择应根据工程的性质、规模、地质和水文条件、以及地面和地下障碍物、施工设备、环保和工期要求等因素，全面比较后确定。
1明挖法
明挖法是指挖开地面，由上向下开挖土石方至设计标高后，自基底由下向上顺序施工，完成隧道主体结构，最后回填基坑或恢复地面的施工方法。
明挖法是各国地下铁道施工的首选方法，在地面交通和环境允许的地方通常采用明挖法施工。浅埋地铁车站和区间隧道经常采用明挖法，明挖法施工属于深基坑工程技术。由于地铁工程一般位于建筑物密集的城区，因此深基坑工程的主要技术难点在于对基坑周围原状十的保护，防止地表沉降，减少对既有建筑物的影响。明挖法的优点是施工技术简单、快速、经济，常被作为首选方案。但其缺点也是明显的，如阻断交通时间较长，噪声与震动等对环境的影响。
明挖法施工程序一般可以分为4大步:维护结构施工→内部土方开挖→工程结构施工→管线恢复及覆土
2盖挖法
盖挖法是由地面向下开挖至一定深度后，将顶部封闭，其余的下部工程在封闭的顶盖下进行施工。主体结构可以顺作，也可以逆作。
在城市繁忙地带修建地铁车站时，往往占用道路，影响交通当地铁车站设在主干道上，而交通不能中断，且需要确保一定交通流量要求时，可选用盖挖法。
2.1盖挖顺作法
盖挖顺作法是在地表作业完成挡土结构后，以定型的预制标准覆萧结构(包括纵、横梁和路面板)置于挡土结构上维持交通，往下反复进行开挖和加设横撑，直至设计标高。依序由下而上，施工主体结构和防水措施，回填土并恢复管线路或埋设新的管线路。最后，视需要拆除挡上结构外露部分并恢复道路。在道路交通不能长期中断的情况下修建车站主体时，可考虑采用盖挖顺作法。
2.2盖挖逆作法
盖挖逆作法是先在地表面向下做基坑的维护结构和中间桩柱，和盖挖顺作法一样，基坑维护结构多采用地下连续墙或帷幕桩，中间支撑多利用主体结构本身的中间立柱以降低工程造价。随后即可开挖表层土体至主体结构顶板地面标高，利用未开挖的土体作为土模浇筑顶板。顶板可以作为一道强有力的横撑，以防止维护结构向基坑内变形，待回填土后将道路复原，恢复交通。以后的工作都是在顶板覆盖下进行，即自上而下逐层开挖并建造主体结构直至底板。
如果开挖面积较大、覆土较浅、周围沿线建筑物过于靠近，为尽量防止因开挖基坑而引起临近建筑物的沉陷，或需及早恢复路面交通，但又缺乏定型覆盖结构，常采用盖挖逆作法施工。
2.3盖挖半逆作法
盖挖半逆作法与逆作法的区别仅在于顶板完成及恢复路面后，向下挖土至设计标高后先浇筑底板，再依次向上逐层浇筑侧墙、楼板。在半逆作法施工中，一般都必须设置横撑并施加预应力。3暗挖法
暗挖法是在特定条件下，不挖开地面，全部在地下进行开挖和修筑衬砌结构的隧道施工力一法。暗挖法主要包括:钻爆法、盾构法、掘进机法、浅埋暗挖法、顶管法、沉管法等。其中尤以浅埋暗挖法和盾构法应用较为广泛，因此，本文着重介绍这两种方法。
3.1浅埋暗挖法(浅埋矿山法)
浅埋暗挖法即松散地层的新奥法施工，新奥法是充分利用围岩的自承能力和开挖面的空间约束作用，采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段，对围岩进行加固，约束 围岩的松弛和变形，并通过对围岩和支护的量测、监控，指导地下工程的设计施工。浅埋暗挖法是针对埋置深度较浅、松散不稳定的上层和软弱破碎岩层施工而提出 来的，如深圳地铁区间隧道大部分采用了浅埋暗挖法施工。
浅埋暗挖法的施工技术特点:围岩变形波及地表;要求刚性支护或地层改良;通过试验段来指导设计和施工。
浅埋暗挖法施工隧道时，应根据工程特点、围岩情况、环境要求以及施工单位的自身条件等，选择适宜的开挖方法及掘进方式。施工中区间隧道常用的开挖方法是台 阶法、CRD工法、眼镜工法等;城市地铁车站、地下停车场等多跨隧道多采用柱洞法测洞法或中洞法等工法施工。
地下铁道是在城市区域内施工，对地表沉降的控制要求比较严格，所以更要强调地层的预支护和预加固，所采用的施工方法有超前小导管预注浆、开挖面深孔注浆、 管棚超前支护。浅埋暗挖法的施工工艺可以概括为“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”18个字。
3.2盾构法修建地铁隧道
盾构法施工是以盾构这种施工机械在地面以下暗挖隧道的一种施工方法。盾构(shield )是一个既可以支承地层压力又可以在地层中推进的活动钢筒结构。钢筒的前端设置有支撑和开挖土体的装置，钢筒的中段安装有顶进所需的千斤顶;钢筒的尾部可 以拼装预制或现浇隧道衬砌环。盾构每推进一环距离，就在盾尾支护下拼装(或现浇)一环衬砌，并向衬砌环外围的空隙中压注水泥砂浆，以防止隧道及地面下沉。 盾构推进的反力由衬砌环承担。盾构施工前应先修建一竖井，在竖井内安装盾构，盾构开挖出的土体由竖井通道送出地面。按盾构断面形状不同可将其分为:圆形、拱形、矩形、马蹄形4种。圆形因其抵抗地层中的土压力和水压力较好，衬砌拼装简便，可采用通用构件，易于更换，因而应 用较为广泛;按开挖方式不同可将盾构分为:手工挖掘式、半机械挖掘式和机械挖掘式3种;按盾构前部构造不同可将盾构分为:敞胸式和闭胸式2种;按排除地下 水与稳定开挖面的方式不同可将盾构分为:人工井点降水、泥水加压、土压平衡式，局部气压盾构，全气压盾构等。
盾构法的主要优点:除竖井施工外，施工作业均在地下进行，既不影响地面交通，又可减少对附近居民的噪声和振动影响;盾构推进、出土、拼装衬砌等主要工序循 环进行，施T易于管理，施工人员也比较少;土方量少;穿越河道时不影响航运;施工不受风雨等气候条件的影响;在地质条件差、地下水位高的地方建设埋深较大 的隧道，盾构法有较高的技术经济优越性。
工程实例:北京地铁五号线即采用了盾构法施工地铁五号线是一条贯穿北京市中心的南北向地下交通大动脉。南起丰台区宋家庄，向北经蒲黄榆、祟文门、东单、东 四、雍和宫止于昌平区太平庄北站，全长27.7 km。由于该路段地上大型建筑物密集，交通流量大，地下管网复杂，为减少对城市经济和市民生活的影响，经专家论证，决定在雍和宫至北新桥约700 m长的试验段率先采用盾构施工方法。该盾构为大直径土压平衡盾构机。
4沉管法
沉管法是将隧道管段分段预制，分段两端设临时止水头部，然后浮运至隧道轴线处，沉放在预先挖好的地槽内，完成管段间的水下连接，移去临时止水头部，回填基槽保护沉管，铺设隧道内部设施，从而形成一个完整的水下通道。
沉管隧道对地基要求较低，特别适用于软土地基、河床或海岸较浅，易于水上疏浚设施进行基槽开外的工程特点。由于其埋深小，包括连接段在内的隧道线路总长较 采用暗挖法和盾构法修建的隧道明显缩短。沉管断面形状可圆可方，选择灵活。基槽开挖、管段预制、浮运沉放和内部铺装等各工序可平行作业，彼此干扰相对较 少，并且管段预制质量容易控制。基于上述的优点，在大江、大河等宽阔水域下构筑隧道，沉管法称为最经济的水下穿越方案。
按照管身材料，沉管隧道可分为2类:钢壳沉管隧道(有可分为单层钢壳隧道和双层钢壳隧道)和钢筋馄凝土沉管隧道。钢壳沉管隧道在北美采用的较多，而钢筋混凝土沉管隧道则在欧亚采用较多。
沉管隧道施工主要工序:管节预制→基槽开挖→管段浮运和沉放→对接作业→内部装饰。
上程实例:广州珠江隧道是我国第一条公路与地铁合用的越江隧道，公路隧道全长1 238.5 m。河中段隧道埋置在河床下.不影响水面通航，河中沉管段全长457 m。该沉管为多孔矩形钢筋混凝土结构，其中包括两个双车道机动车孔、一个地铁孔、一个电缆管廊。沉管断面为典型矩形断面，外形尺寸为33 mx7.956 m(宽x高)，底板厚1.2 m、顶板厚1.0 m，两外侧墙分别为0.7 m和0.55 m、最长管节的混凝土量达12 000砰。管段的基底坐落在河床的风化花岗岩层上。开槽时采用了炸礁施工。基础处理采用灌砂法。
5混合法
可以根据地铁隧道的实际情况，在地铁隧道的施工过程中采用以上2种或2种以上的方法同时使用，称其为混合法。
工程实例:北京地铁东四站位于朝阳门内大街与东四南大街交叉日上，处于繁华的市中心，有多路公交车经过。车站主体顺东四南大街，呈南北走向，东四南大街规 划道路红线宽70 m，现状路宽为22 m，朝内大街已改造完，道路红线宽60 m，两方向客流均衡，交通十分繁忙;且远期六号线顺朝内大街，呈东西走向，在此站换乘。本车站两端为明挖段，结构形式为3层三跨框架结构;中间为暗挖段， 结构形式为单层三拱两柱结构。车站总长度197 m，暗挖段长为96.80 m，明挖段长为100. 20m。
随着我国地下铁道建设事业的发展，原有的施工技术不断地发展与提高的同时，新的施工方法也被应用到施工当中，施工技术水平得到不断提升，其中有些施工技术 已经达到世界先进水平。另外，由于城市交通流量的增加导致城市道路已拥挤不堪，加上城市环境的要求越来越严格，城市内封路施工已不现实了。因此，暗挖技 术，如盾构法、浅埋暗挖法将是今后研究和实践的主攻方向。