福仁山隧道工程地质研究

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【摘要】福仁山隧道是中国水电十四局承建的西成铁路西安至江油段（陕西境内）站前工程XCZQ-5标段的一座典型隧道工程。该隧道地处秦岭南麓低中山区，位于商丹断裂带和勉略-巴山弧形断裂构造带夹持的南秦岭构造带，内部组成与构造变形十分复杂，工程地质现象较为特殊，具有一定的研究意义。

【关键词】福仁山隧道；工程地质特征；地质构造

1福仁山隧道工程概述

目前在建的西成客运专线按国铁Ⅰ级、双线建设，设计时速250公里每小时，功能以客运为主，从西安出发，穿越秦岭经陕西汉中、翻越米仓山进入四川境内，经四川广元至江油与绵成乐客运专线相接直抵成都，预计线路通车后，将大大缩短西安到成都的直线距离。从西安到汉中仅需1小时、到成都需3小时。该项目由西安至四川江油段和成绵乐城际铁路两段组成，全长660公里，项目投资估算总额约为688亿元。西成客专陕西段全长342.9公里，建设工期5年。中国水电十四局负责西成铁路西安至江油段（陕西境内）站前工程XCZQ-5标段，正线全长31.81Km。该标段主要包括：罗曲隧道进出口路基工程94.7m，隧道工程4座（包括部分得利隧道6330m、福仁山隧道、罗曲隧道、范家咀隧道）总长度30.47Km，桥梁3座（金水河特大桥、酉水河大桥、金龙河大桥）总长度1.2457Km。福仁山隧道地处秦岭南麓低中山区，隧道范围平均海拔1200m，最高海拔为1634.1m，洞身地表起伏较大，地表自然坡度为30°~40°，分布有众多基岩“V”形侵蚀谷，多为南北展布，隧道区域山高坡陡，基岩裸露，沟壑纵横，地形复杂，植被茂密。隧道起讫里程为DK159+625.95~DK172+725.5。进口位于金水河牛角坝，出口位于酉水河宋家堰，最大埋深929m，最小埋深46m，洞身均位于直线以上，隧道以3‰上坡进洞至DK162+900后以8‰下坡出洞。进口位于金水河右岸坡地上，隧道中含有一座斜井，为本标段重点控制隧道。本隧道建筑限界采用《高速铁路设计规范》（TB10621—2009）中规定的限界尺寸，隧道内采用“通隧（2008）0201”中的衬砌内轮廓，轨面有效面积为92m2，隧道内线间距为4.6m.曲线上隧道衬砌内轮廓不加宽，施工针对围岩情况采取短进尺、分部开挖和初期支护，二次衬砌及时跟进，以确保施工安全。

2沿线气候条件

本区域为亚热带湿润季风气候，特点是温暖湿润，四季分明，降水量多集中在夏秋季节，常有暴雨灾害，年平均气温15.2℃，极端最高气温38.4℃，极端最低气温-5.9℃，年平均降水量785.5mm，年平均蒸发量1160.5mm，最大积雪厚度4cm。

3工程地质特征

3.1地层岩性

隧道通过的地层主要有第四系全新统（Q4），志留系下统（S1），元古界中上统（Pt2-3）及太古界（Ar）的构造岩类。（1）第四系全新统（Q4）主要包括：膨胀土（Q4d19）、卵石土（Q4d17）、碎石土（Q4d17、p17）、块石土（Q4d18），多为灰黄色，粒径小于或等于2-60mm的约占10％，大于60-100mm的约占25％，大于200mm的约占55％。（2）志留系下统（S1）：片岩夹大理岩（S1Sc+Mb），大理岩（S1Mb）、片岩（S1Sc）、主要为灰黄青灰色变晶结构，片状块状构造。（3）元古界中上统（Pt2-3）：变粒岩夹大理岩（Pt2-3Gr+Mb），大理岩夹片麻岩（Pt2-3Mb+Mb）。多为灰褐色，浅灰色，风化厚度约为1-10mm。（4）太古界（Ar）：片麻岩夹大理岩（Pt2-3Gr+Mb），灰褐色，浅灰色粒状变晶结构，块状结构，风化厚度2-8mm。（5）构造岩类主要包括：碎裂岩，多为青灰色、灰褐色，宽度约20-65m，工程地质较差。

3.2地质构造

福仁山隧道位于商丹断裂带和勉略-巴山弧形断裂构造带夹持的南秦岭构造带，相当于秦岭造山带的蜂腰部位，隧道主体位于佛坪窟窿的南半部，历经多次地质构造活动的影响，其内部组成与构造变形十分复杂。目前已经发现的主要断层包括：f66、f67、f68、f69、f70、f70-1、f71、f71-1、f71-2，其中f66为逆断层，产状N65°-N80°W（65°-N75°），破碎带宽约为10-30m，断层带物质成分为碎裂岩，局部夹断层角砾岩，断裂带内部岩体较为破碎，隧道洞身通过地段为DK159+856~DK159+878.4。f67为逆断层，产状N60°-N80°W（50°-N65°），断裂带宽30~40m，内部成分为断层角砾，洞身通过地段为DK160+281~DK160+318。另外，隧道段还发育两处背斜及一处向斜，背斜核部洞身中心里程为DK165+543~DK169+062，岩体破碎，节理发育，向斜核部未穿过洞身，富水，岩体破碎，节理发育，由于隧道区各地质体的发育时代，构造运动强烈，区域性大断裂贯穿东西，发育数条低序次断裂，岩石节理裂隙较发育，分布较多节理密节带，岩体较破碎-较完整。

3.3不良地质及特殊岩土

（1）隧道范围内不良地质为隧道进口处左侧分布的大理岩岩溶，岩溶现象主要发育在隧道进口左侧金水河右岸的大理岩中，以溶洞形式发育，溶洞直径约1-3m，可见延伸深度大于10m，不完全填充，充填物为角砾及杂砂土。（2）隧道范围内的特殊岩土为膨胀土，具弱-中等膨胀性。

4工程设计情况

针对福仁山隧道地层岩性多样、地质构造复杂、不良地质现象多发的工程地质特点，施工单位在详细的实地勘察和室内研究的基础上，制定了较为科学合理的设计方案：（1）洞口工程采用斜切式洞门，并设置明洞段，出口采用倒斜切式洞口边仰坡设置截水天沟，边坡采用锚网喷支护。（2）洞身工程隧道内部采用“通隧（2008）0201”中的衬砌内轮廓，轨面有效面积为92m2，隧道采用复合式衬砌，初期支护采用喷锚支护设置喷混凝土，锚杆，钢筋网，钢架，二次衬砌等，各衬砌类型预留变形量，特殊地形地质地段对支护措施采用管棚，小导管等措施进行了加强。

参考文献：

[1]才.隧道工程[M].北京：人民交通出版社,2013.

[2]兰州铁道学院.隧道工程[M].北京：人民铁道出版社,1977.

[3]张咸恭.工程地质学[M].北京.地质出版社,1983.

[4]高速铁路设计规范(TB10621—2009)[S].2009.

作者：高熙贺 单位：杨凌职业技术学院