【正文】 秦東隧道施工組織設計 新建鐵路鄭州至西安客運專線位于河南、陜西省境內(nèi)。線路經(jīng)過鄭州、新滎陽、新鞏義、洛陽南、新澠池、新三門峽、新靈寶、新華山、新渭南、新臨潼，終止西安北，分別連接京廣通道（包括京廣客運專線）、大湛通道、包柳通道。正線全長 。秦東隧道：位于陜西省潼關縣境內(nèi)，全長 7685m。 秦東隧道位于陜西省潼關縣，隧道進口位于陜豫兩省交界處的楊家村坡地下，距連霍高速公路約 100m，出口位于潼洛溝內(nèi)，進出口交通便利。 隧道所經(jīng)區(qū)域主要為黃土 臺塬區(qū)，黃土臺塬頂平坦，開闊，整體上南高北低，塬頂?shù)孛娓叱淘?550～ 580m 之間，多有村莊道路分布，均為農(nóng)田。塬區(qū)周邊沖溝發(fā)育，切割深度 100～ 200m。大型沖溝有遠望溝，受其切割，隧道分為東西兩段，長度分別為 5378m 和 2306m，其溝底寬度約 3～ 5m，溝心與線路夾角 135176。，溝呈“ V”型，兩側坡面較陡，坡面小型淺層高角度滑坡、錯落發(fā)育，多有坍塌發(fā)生。遠望溝斜井需修筑臨時便道。 隧道洞口坡面黃土沖溝較發(fā)育，無大規(guī)模不良地質(zhì)，沖溝穩(wěn)定，坡面整齊，自然坡約 50176。，洞頂均為荒地、坡地，植被稀疏。隧道進口淺埋，洞 身最大埋深約 200m。 隧道起訖里程 DK333+312～ DK340+996，長度 7684m，為雙線黃土隧道，除進口段位于 R10000m 的曲線地段外，其余洞身位于直線上。洞身進口段縱坡為 +3‰，出口段縱坡為 +5‰、 +‰。 . 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)特征 ． 1. 工程地質(zhì)地質(zhì)特征 . 地層巖性 ： 根據(jù)地質(zhì)調(diào)繪、淺孔鉆探以及陜西省第二水文地質(zhì)隊 N N12 兩個深鉆孔及定測施鉆的 D7Z41(孔深 270m)、 D7Z71(孔深 245m)兩個深鉆孔揭示，隧道及斜井通過區(qū)，黃河 II 級階 地表層為第四系上更新統(tǒng)風積的砂質(zhì)黃土所覆蓋，下伏上更新統(tǒng)沖積砂質(zhì)黃土； I級黃土臺塬區(qū)，表層為第四系上更新統(tǒng)風積的砂質(zhì)黃土，厚 20～45m，下伏第四系中、下更新統(tǒng)風積的砂質(zhì)黃土，中間夾有數(shù)層古土壤層 (粉質(zhì)黏土 )，總厚 150～ 200m，底部為冰湖積粉質(zhì)黏土及砂層。按成因時代和土顆粒由細到粗描述如下： ①砂質(zhì)黃土 (Q3eol3)：廣泛分布于黃河Ⅱ級階地及 I級黃土臺塬區(qū)表層，黃河Ⅱ級階地風積黃土厚度約 8～ 15m， I 級黃土臺塬區(qū)表層厚度約 20～ 45m，塬頂部中間厚，邊緣薄，含大量的蝸?；?。淺黃 淡黃色，土質(zhì)較均勻 ，結構疏松，具孔隙，垂直節(jié)理發(fā)育，堅硬 硬塑狀， ○Ⅱ 級普通土，表層σ 0=120kPa，中下部σ 0=150kPa。具濕陷性。 ②砂質(zhì)黃土 (Q3al3)：主要分布于黃河Ⅱ級階地風積黃土層下，厚度約 10～ 30m不等。淺黃色、淡黃色，土質(zhì)較均勻，結構疏松，具孔隙，水平層理發(fā)育，堅硬 硬塑狀， ○Ⅱ 級普通土，σ 0=120kPa，具濕陷性。 ③砂質(zhì)黃土 (Q2eol3+el1)：主要分布于黃土臺塬區(qū)中部（標高 400～ 550m），淺棕黃色，厚度約 100～ 150m，中間夾 有 11～ 13 層 ～ 厚的棕紅色粉質(zhì)黏土古土壤。上部結構疏松，下部較致密，硬塑狀為主， ○Ⅱ 級普通土，σ 0=220kPa。 ④古土壤 (Q2el1)：厚 ～ ，棕紅色古土壤，厚薄不一，呈層狀或透鏡狀分布于砂質(zhì)黃土中，硬塑， ○Ⅲ 級硬土，σ 0=220kPa。 ⑤砂質(zhì)黃土 (Q1eol3+el1)：淺棕黃色，厚度為 25～ 50 m，中間夾有 7～ 15層 ～ 厚的棕紅色粉質(zhì)黏土古土壤。結構較致密，硬塑狀為主， ○Ⅲ 級硬土，σ 0=280kPa。隧道洞身主要位于該地層中。 ⑥古土壤 (Q1el1)：厚 ～ ，棕紅色，厚薄不一，呈層狀分布于砂質(zhì)黃土中，硬塑， ○Ⅲ 級硬土，σ 0=280kPa。 ⑦粉質(zhì)黏土 (Q1lgl1)：分布于 I級黃土臺塬區(qū)中前部的底部，僅在遠望溝心局部出露，厚 20～ 35m，褐黃 灰黃色，土質(zhì)不純，局部含有卵石土、圓礫土及砂層透鏡體，具水平層理，結構致密，含鈣質(zhì)團塊，硬塑狀， ○Ⅲ 級硬土，σ 0=300kPa。隧道洞身主要位于該地層中。 ⑧粉、細砂 (Q1lgl4)：主要分布于隧道洞身以下地層中，與冰湖積粉質(zhì)黏土互層，其成份以石英巖、長石等為主，局部含有卵石土、圓礫土透鏡體，砂質(zhì)不純，含有少量的土質(zhì)，密實，飽和， ○Ⅰ 級松土，σ 0=250kPa。在深鉆孔中所揭示。 ． . 主要地層的物理力學特征參數(shù)見“地層物理力學參數(shù)統(tǒng)計表”。 表 11 地層的物理力學參數(shù)統(tǒng)計表 試驗項目 單位 Q3eol3 Q2eol3+el1 Q1eol3+el1 Q1lgl1 最大值 最小值 平均值 最大值 最小值 平均值 最大值 最小值 平均值 最大值 最小值 平均值 含水量 (w) (%) 密度 (ρ ) g/cm3 干密度 (ρ d) g/cm3 孔隙比 (e) 飽和度 (Sr) % 95 孔隙度 ( n) % 比重 (Gs) g/cm3 液限 (wL) % 塑限 (wP) % 塑性指數(shù) (Ip) 8 8 液性指數(shù) (IL) 壓縮系數(shù) (～ ) MPa1 壓縮系數(shù) (～ ) MPa1 壓縮系數(shù) (～ ) MPa 壓縮系數(shù) (～ ) MPa 壓縮系數(shù) (～ ) MPa 壓縮系數(shù) (～ ) MPa 壓縮系數(shù) (～ ) MPa 壓縮系數(shù) (～ ) MPa 壓縮模量 (～ ) MPa 壓縮模量 (～ ) MPa 壓縮 模量 (～ ) MPa 壓縮模量 (～ ) MPa 壓縮模量 (～ ) MPa 壓縮模量 (～ ) MPa 壓縮模量 (～ ) MPa 壓縮模量 (～ ) MPa 22 濕陷系數(shù) (δ s) 0 0 0 0 自重濕陷系數(shù) δ zs 0 0 0 0 直剪 試驗 內(nèi)摩擦角φ (176。 ) 凝聚力 (C) kPa . 地質(zhì)構造： 隧道通過 I級黃土臺塬區(qū)構造上為潼關隆起，為第四系以來活動明顯的斷隆，隆起西界為觀北斷層，東界已出區(qū)外，南端限于山前大斷層，北端已出區(qū)外，據(jù)有關區(qū)域 資料分析，該隆起雖與觀北斷層同時形成，始于中更新世，但當時不太顯著，并接受了早更新世早期的沉積，直到早更新世晚期才強烈隆起，使該區(qū)露出水面，接受以風積砂質(zhì)黃土為主的堆積。中更新世至晚更新世，隆起上升劇烈，故呈現(xiàn)今日之貌，遠望溝以東臺塬頂部上更新統(tǒng)風積砂質(zhì)黃土較厚，以西臺塬的較薄，隧道通過段主要地層為中、下更新統(tǒng)風積砂質(zhì)黃土夾古土壤，說明遠望溝以東臺塬的隆起幅度小于以西臺塬。 . 水文地質(zhì)特征 . 地表水 秦東隧道通過區(qū)地貌為黃土一級臺原，地勢平坦、開闊。黃土臺塬溝谷較發(fā)育、周邊沖溝及 遠望溝內(nèi)無常年流水，隧道出口端潼溝河常年流水，流量不大，水質(zhì)良好。 . 地下水 ①地下水類型、含水巖層的劃分及分布 秦東隧道地下水分為黃土孔隙、裂隙潛水和砂夾礫石層孔隙承壓水兩大類。前者主要儲存于中更新統(tǒng)黃土（ Q2eol3）、下更新統(tǒng)黃土（ Q1eol3），后者主要儲存于下更新統(tǒng)（ Q1lgl4）冰湖相砂夾礫石層，是塬區(qū)居民的地下水源，地下水質(zhì)良好，無侵蝕性。 A、黃土孔隙、裂隙潛水： 該層潛水主要賦存于中更新統(tǒng)（ Q2eol3）風積砂質(zhì)黃土及下更新統(tǒng)（ Q1eol3）風積的粘質(zhì)黃土中，黃土的儲水空間 包括孔隙、孔洞和裂隙。該層潛水水量較小。下更新統(tǒng)冰湖及冰水堆積的粘性土層為潛水含水層的隔水底板，高程 320～ 330m。 B、砂夾礫石層孔隙承壓水： 含水層為下更新統(tǒng)（ Q1lgl4）冰湖堆積層，為黃灰色粘土及中細砂、粗砂夾礫石等互層，砂層巨厚，達 50m 以上。上部隔水頂板為粘性土層，泥、鈣質(zhì)膠結較好，分布連續(xù)。承壓水頭一般在 15～ ，局部地段無承壓性。水量較豐富，水位埋深 214～ 230m(高程 ～ )之間。依據(jù)收集陜西省第二水文地質(zhì)隊 1982 年在坡頭塬中部 N12 號鉆孔抽水試驗資料，水位 埋深 （高程 ），單井涌水量可達 。本次在 DK335+632 處布一孔深 鉆孔初見水位埋深（高程 ），承壓水位高程 361m，承壓水頭 。 ②地下水補給、徑流、排泄特征 A、潛水的補給、徑流、排泄： 補給：主要接受大氣降水，塬間洼地及支岔溝地表水、灌溉回歸水的入滲補給，其中大氣降水是潛水的最大補給源。地下水補給量的多寡、潛水位變化的幅度，與降水量的大小、歷時長短關系緊密，但由于隧道所在區(qū)域潛水水位埋深較大，潛水位在短時間內(nèi)水位升高 不顯著，依據(jù)該區(qū)多年統(tǒng)計資料，一級臺塬潛水位動態(tài)年變化最大 。 徑流與排泄：潛水總體徑流方向基本與地形一致，由南向北運移，隧道通過區(qū)位于一級臺塬的中前部，由于接近排泄區(qū)，潛水的水力坡度加大，可達 ‰，由南部黃土臺塬區(qū)最終排向黃河、渭河。此外，潛水通過隔水層“天窗”向下部承壓含水層排泄以及人工開采，均對徑流、排泄有一定的影響。 B、承壓水的補給、徑流、排泄： 補給：潛水含水層為多層漂礫卵石及砂質(zhì)黏土層組成。黏性土層厚度小、層數(shù)少，分布不連續(xù)，多有尖滅，因而上部潛水和支流河水可通過這些隔水層缺失地 段直接入滲補給承壓水。同時，潛水與承壓水間的隔水層為黏性土，厚度一般在 5—30m，兩者之間可發(fā)生緩慢的水力聯(lián)系，潛水也可通過隔水層“天窗”向下部承壓含水層直接補給。 徑流與排泄：承壓水徑流方向，基本與潛水的徑流方向大致相似，即由南向北運移，水力坡度可達 ‰，直接向黃河、渭河排泄。此外，人工開采條件下，隔水頂板被揭穿或隨著潛水位的急劇下降，在一些地段，承壓水將越層向上部潛水含水層排泄。 ③隧道分段水文地質(zhì)條件評價 A、進口～遠望溝（ DK333＋ 312～ DK338＋ 470） 該段隧道線路與承壓水隔水頂板位 置幾乎平行一致，相對隔水層厚度約 20m。下部承壓含水層厚度大于 50m，承壓水頭值 15～ ，滲透系數(shù) 。依據(jù)收集的塬中部 N12(D7Z－ 4－ 2 號 )及 D7Z－ 4－ 1 號鉆孔抽水試驗資料，水位埋深～ ，水位降深 ～ ，單井涌水量可達 。 預測本段隧道有局部地段存在少量地下水，大部分段落基本無水，隧道進口淺埋段將有地下水滲出。本段單位長度可能穩(wěn)定涌水量 。 B、遠望溝～出口（ DK338＋ 470～ DK340＋ 996） 該段地層 含少量地下水，地下水位位于洞身下層，可不考慮承壓水對隧道施工的影響，但隧道通過區(qū)可能遇到砂、卵石等含水透鏡體，會存在局部涌水現(xiàn)象。預測本段隧道局部地段有少量地下水，大部分段落基本無水，在遠望溝淺埋帶和隧道出口淺埋段將有地下水滲出。本段單位長度可能穩(wěn)定涌水量 。 隧道總涌水量預測：當隧道洞身長度有一半位于弱含水體中，總穩(wěn)定涌水量。 . 不良地質(zhì)及特殊巖土： （ 1）錯落、溜坍：主要分布于遠望溝兩側坡面，多為陡坡淺層高角度小型錯落及溜坍。坡面凌亂，錯落及溜坍堆積物主 要為表層風積砂質(zhì)黃土，較為破碎，多呈散狀。多出現(xiàn)在坡面陡峻地段，堆積物前緣堆積于溝底，無明顯的規(guī)律。 （ 2）濕陷性黃土：黃土臺塬邊緣斜坡地帶及黃河二級階地表層覆蓋第四系上更新統(tǒng)風積砂質(zhì)黃土，厚 10～ 35m。在隧道進口附近和遠望溝兩岸坡底可見黃土陷穴，陷穴口大肚小，陷穴深約 4～ 5m，但塬頂少見。通過取樣化驗分析，隧道進口風積砂質(zhì)黃土為Ⅲ～Ⅳ級自重濕陷性黃土，濕陷性土層厚度約為 22m，出口風積砂質(zhì)黃土為Ⅳ級自重濕陷性黃土，濕陷性土層厚度約為 15～ 29m。 （ 3）膨脹土：依據(jù)補充定測資料以及鉆孔分析，第四系中、下 更新統(tǒng)砂質(zhì)黃土中夾有灰黃色、棕紅色古土壤（粉質(zhì)黏土），呈層狀，厚度 ～ 不等，從巖心外觀看具有膨脹巖土的基本特征，風化為尖棱狀的小碎塊，在隧道洞身有分布，經(jīng)取樣化驗，自由膨脹率一般在 21%～ 48%，陽離子交換量 CEC（ NH4）： ～ mmol/kg，蒙脫石含量 M： %～ 13%。本次補充定測繼續(xù)在古土壤及冰積粉質(zhì)黏土等洞身地層中取樣分析后綜合判定為弱膨脹土。 . 圍巖分級： 綜合工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件判定隧道圍巖級別，除隧道進出口及遠望溝淺埋段為Ⅴ級圍巖外，余均為Ⅳ 級圍巖，見“秦東隧道圍巖分級表”。全隧道累計Ⅳ級圍地段長 7300m，Ⅴ級圍巖長 384m。 表 12 秦東隧道圍巖分級表 序號 里程范圍 長度（ m） 圍巖分級 備注 1 DK333+312～ DK333+500 188 Ⅴ級 進口 2 DK333+500～ DK338+620 5120 Ⅳ級 3 DK338+620～ DK338+660 40 Ⅴ級 遠望溝溝心 4 DK338+660～ DK340+840 2180 Ⅳ級