高家湾隧道瓦斯防治技术方案.docx

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高家湾隧道瓦斯防治技术方案

高家湾隧道瓦斯防治技术方案

1.隧道基本情况

1.1工程概况

桃巴高速公路LJ7合同段高家湾瓦斯隧道位于四川省南江县桥亭乡境内，横穿南江河谷右侧山体，为傍山越岭隧道，进口端位于南江县桥亭乡谭家坝村，出口端位于桥亭乡中坝村。

进出口均无公路通向隧址区，交通条件极差，经过便道施工改进后，道路已基本满足施工生产和应对突发事故抢险救援的需要。

高家湾特长隧道全长8399m，其中左洞长4190m（ZK75+914~ZK80+104），右洞长4209m（K75+906~K80+115）由于该隧道穿过煤系地层，设计为瓦斯双线隧道，该隧道工程地质详细勘察钻孔由四川煤田地质一三七总公司实施，总共布设钻孔4个，未对吴家坪、凉山组煤系地层做进一步详细勘察和化验分析，同时也未对本隧道的瓦斯设防级别及管理段落作具体要求，需要在本次方案论证会议中予以明确。

隧道由进、出口两端左、右洞双向掘进施工，主要工序采用普通钻爆法开挖、无轨运输系统，锚喷支护及全断面二次衬砌。

在左、右洞之间共布置有5个车行横洞和6个人行横洞，其位置如表1所示，以便设计通风系统。

表1横洞布置表

横洞名称

所处右洞里程

所处左洞里程

1#人行横洞

K76+255

ZK76+265

1#车行横洞

K76+605

ZK76+631

2#人行横洞

K76+955

ZK76+957

2#车行横洞

K77+260

ZK77+278

3#人行横洞

K77+655

ZK77+656

3#车行横洞

K78+005

ZK78+023

4#人行横洞

K78+385

ZK78+386

4#车行横洞

K78+760

ZK78+778

5#人行横洞

K79+055

ZK79+056

5#车行横洞

K79+405

ZK79+423

6#人行横洞

K79+755

ZK79+756

1.2地形地貌

隧址区位于四川盆地东北部大巴山区，为中、高山构造剥蚀及岩溶侵蚀地貌区。

区内地形地貌受地层岩性和地质构造控制，地形起伏较大，多成高山、峡谷形态。

区内山坡陡峭，局部碳酸盐岩段呈现悬崖陡壁地貌景观，沟谷多成“V”字型，谷底陡窄，沟床坡降大。

勘察区内山脊最高约1274m，沟谷最低约525m，相对高差约749m。

隧址区纵向自然斜坡坡角一般20°～40°，局部为高30～50m的悬崖、陡壁；横坡一般30°～60°。

斜坡上松、柏、杂树等灌、乔木等类植物茂密，基岩露头多出露于悬崖、陡壁及陡坎一带，在谷地、缓坡一带垦有水田、旱地，居民多沿南江河河谷两岸分布，山体上部人烟稀少。

隧道进口处于谭家坝南江河谷（竹叶潭段）右侧谷坡下部，该坡为反向坡，进口段斜坡自然坡度一般24～50°，平均38°。

坡体覆盖松柏林及灌木杂草，局部段基岩出露。

出口位于何家沟附近的南江河谷谷坡下部斜坡带，洞口上方为坡度较陡，出口段斜坡坡度35°左右，下部坡度较缓，约20°。

出口斜坡体植被主要为少量草丛、灌木，基岩大部分出露，斜坡下部缓坡带被垦为旱地。

1.3地层岩性

隧址区出露的地层有第四系全新统（Q4）松散堆积层、三叠系下统（T）、二叠系（P），志留系（S）地层，其中二叠系上统（P2）吴家坪组（P2w）和二叠系下统（P1）为煤系地层。

现由新至老将各层分述如下：

1.3.1崩坡积层（Q4c+dl）

块石土：

色杂，以灰、黄灰色为主，松散～稍密，稍湿，主要粒径组成：

>200mm约占50～65%，200～20mm约占15～25%，余为角砾及粉、粘粒充填，石质成份为泥灰岩、灰岩、盐溶角砾岩、砂岩及泥（页）岩，呈棱角状，部分呈强风化状，结构极不均，局部碎石、角砾及粉粘粒富集，透水性较好，一般厚2～6m，主要分布于悬崖脚、陡坡及局部沟谷地带。

碎石土：

灰、黄红色，松散～稍密，干燥～稍湿，主要粒径组成为：

>200mm

约占10～20%，200～20mm约占50～60%，20～2mm约占10～15%，余为粉粘

粒充填，石质成分为强风化的灰岩及盐溶角砾岩等，呈棱角状及次棱角状，

厚度变化较大，据初勘钻孔AK79740L10及ZK80+100L5揭露厚约8～12.10m。

该层主要分布于隧道出口缓斜坡地带，部分表层被垦为旱地。

1.3.2坡残积层（Q4dl+el）

粉质粘土，以褐黄色为主，可塑～硬塑状，湿土可搓成2～3mm的土条，干强度中等，韧性中等；土质不均匀，局部约含25～30%的角砾及碎石，成份多为粉砂质泥（页）岩、灰岩等。

主要分布于隧址区平缓斜坡地带表层，厚度一般约0～2m。

1.3.3冲洪积层（Q4al+pl）

漂石土：

杂色，松散～稍密，潮湿～饱和；一般粒径组成：

＞200mm约占50～60%，200～20mm约占20～30%，20～2mm约占10～15%，余为砂粒及少量粉粘粒充填。

石质成分主要为中风化的灰岩、花岗岩、闪长岩等，呈圆～次圆状，级配一般。

该层厚约5～12m，主要沿南江河河床分布。

1.3.4三叠系下统（T）

嘉陵江组（T1j）：

岩性为灰色中-厚层状灰岩及岩溶角砾岩为主，夹少量泥灰岩等。

岩溶角砾岩为钙质胶结或泥质胶结，属易软化岩，且该层深部多夹有石膏层；受构造影响，该地层多被挤压破碎。

区内地表该地层中可见大量溶蚀孔洞、竖直溶隙及少量小型溶洞等，部分由泥质及原岩碎石等充填。

该层厚约532～587m，整合于铜街子组（T1t）之上，分布于洞身K79+616（ZK79+629）～隧道出口一带。

铜街子组（T1t）：

岩性红灰、紫红、灰色薄～中厚层状钙质泥岩、泥灰岩与灰岩不等厚互层，并夹少量薄层泥岩、钙质胶结的砾岩，层间结合一般。

据AK79100L15及地面调查，区内该段岩溶不发育；受构造影响，该组岩石多处被挤压破碎，并拌随有隐伏的小型断裂破碎带（破碎带宽约2～5m）。

该层厚约200m，整合于飞仙关组（T1f）之上，主要分布于洞身K79+361～K79+616（ZK79+353～ZK79+629）段。

飞仙关组（T1f）：

根据岩性组合分为四段：

第一段（T1f1）为灰、紫灰色薄～中厚层状灰岩夹少量钙质泥岩及泥岩、泥灰岩，厚约142m；第二段（T1f2）为紫红、红灰色钙质泥岩夹泥灰岩及少量薄层灰岩，厚约364m；第三段（T1f3）为中～厚层状灰岩夹鲕状灰岩，厚约60m；第四段（T1f4）为紫红、红灰色钙质泥岩与泥灰岩不等厚互层，局部夹少量薄层灰岩，厚约152m。

区内该组岩石岩溶不发育，仅在T1f1、T1f3灰岩地层中发育有少量竖直溶隙。

该组平行不整合于二叠系之上，区内总厚约600～660米，分布于洞身K78+705～K79+361（ZK78+700～ZK79+353）段。

1.3.5二叠系上统（P2）

吴家坪组及大隆组（P2d＋w）：

吴家坪组为区域含煤地层，以含燧石灰岩为主，夹灰岩；底部（P2w1）为薄层状泥岩、泥灰岩夹炭质泥岩、薄煤层或煤线，厚约2～5m，其中煤层厚约0.20m，区内地表未出露。

大隆组为灰岩、硅质岩、含燧石灰岩，厚度及岩相变化较大。

区内该组岩溶发育程度弱，地表主要发育有溶隙、溶沟及石芽等，据钻孔AK77600L15揭露，该层小型溶洞及溶孔等发育，使得岩体完整性差。

该地层平行不整合于茅口组（P1m）之上，总厚约200～240米，分布于洞身K78+231～K78+705（ZK78+284～ZK78+700）段。

1.3.6二叠系下统（P1）

茅口组及栖霞组（P1m＋q）：

茅口组为厚层状灰岩，下部夹少量砂质泥岩；其下栖霞组为厚层状灰岩夹有沥青质条带，并夹薄层泥岩，岩层层间结合较好。

该组地表溶蚀现象明显，主要表现为溶蚀孔洞、溶隙、溶沟及石芽等。

该组整合于梁山组（P1l）之上。

区内该层厚度约229米，分布于洞身K77+780～K78+231（ZK77+808～ZK78+284）段。

梁山组（P1l）：

为区域含煤地层，岩性为黄灰、黄褐薄层状泥岩、泥质粉砂岩，夹炭质泥岩、薄煤层或煤线，煤层厚度约0.20m；岩层层间结合差，遇水易产生层间剥离现象。

该组平行不整合于志留系之上，厚度不均匀，约0～30米，隧址区地表未出露。

1.3.7志留系中下统（S1+2）

新滩组及罗惹坪群（S1x+S2l）：

岩性主要为黄灰、黄褐、绿灰色薄状砂质页岩、页岩夹粉砂岩、粉砂质泥岩，岩石层间结合差～较差，失水易开裂、易产生层间剥离现象，遇水易软化。

该层厚约793～998米，分布于隧道进口～K77+780（ZK77+808）段。

1.4地质构造

隧址区位于扬子准地台北缘，构造线方向近东西向，隧道依次穿越向斜－背斜－向斜－背斜（即S6~S9），均为斜歪褶皱，并发育断层1条，且局部可能发育隐伏的小型断层（破碎带宽度约2～5m），区内地质构造复杂。

1.4.1褶皱

S6向斜：

该向斜轴部与拟建隧道交于K76+986（ZK76+979），隧道穿越段发育于S2l地层中，岩性为砂质页岩、页岩夹粉砂岩或粉砂质泥岩等，为储水构造。

区内段向斜枢纽呈弧形，总体近E-W走向，延伸长度约2.5Km，轴面倾向N；其北翼岩层产状201～239°∠16～21°，南翼岩层产状310～320°∠16～37°；轴部岩层较宽缓，据初勘钻孔AK76455L15揭露，钻孔RQD值一般达79～91%，岩体较完整。

故，S6向斜轴部岩体较完整，仅局部可能存在有小型挤压破碎带。

S7背斜：

该背斜轴部与拟建隧道交于K77+452（ZK77+447），隧道穿越段发育于S2l地层中。

区内段背斜枢纽顺直，呈NNE-SSW走向，延伸长度约3Km，轴面倾向N。

其NE翼岩性主要为砂质页岩夹粉砂岩等，岩层产状310～320°∠16～37°；SW翼岩性为灰岩、含燧石灰岩，夹少量薄层泥岩及页岩等，岩层一般产状168～190°∠34～46°；靠

S8向斜部位岩层近直立，且局部可能有隐伏的小型挤压破碎带（宽度约1～3m）；该背斜轴部宽缓，岩体较破碎。

S8向斜：

该向斜轴部与拟建隧道交于K79+297（ZK79+295），发育于铜街子组地层中，岩性主要为钙质泥岩与灰岩不等厚互层，局部夹薄层灰岩及灰质砾岩等，为储水构造。

区内段该向斜枢纽顺直，呈近E-W走向，延伸长度约3.5Km，轴面倾向S；两翼岩层产状变化较大（即K79+060或ZK79+050以南），轴部附近一带挤压挠曲发育，其N翼岩层产状一般为170～185°∠53～77°；S翼岩层产状一般为348～14°∠60～88°；两翼近轴部岩层多直立，局部有岩层倒转现象，且可能发育有隐伏的小型挤压破碎带（宽度约1～3m）。

S9背斜：

该背斜轴部与拟建隧道交于K80+060（ZK80+059），发育于嘉陵江组地层中，岩性主要为盐溶角砾岩及灰岩。

该向斜枢纽顺直，呈E-W走向，延伸长度约4Km，轴面倾向N；两翼岩层产状较稳定，其N翼岩层产状一般为325～350°∠16～36°，S翼岩层产状一般为149～170°∠40°。

1.4.2断层

F10断层：

为正断层，与拟建隧道交于K79+854（ZK79+846），位于S8向斜与S9背斜之间；处于T1j地层中，岩性为盐溶角砾岩及灰岩夹少量泥灰岩。

该断层近E-W走向，倾向S，倾角约75°，断层带地表可见宽度约2～4m，延伸长度约4Km，断距不详。

该断层下盘岩体破碎，主要表现为强烈的挤压揉皱现象，影响宽度约62.58m，与S8向斜S翼形成了较强烈的挤压变形带，且局部岩体呈倒转现象；上盘岩体影响较小，岩层产状一般为325～350°∠16～36°；断层带岩体极破碎，透水性强，局部具泥化现象。

由于区内构造发育，岩性变化大，在K79+060（ZK79+050）至出口段岩层产状变化极大，结合初勘钻孔AK79100L10揭露情况，在K79+060（ZK79+050）至出口段局部可能发育有隐伏的小型断裂破碎带。

1.4.3节理裂隙

隧道区内岩体裂隙发育，现分段叙述如下：

①进口段（K75+906~K76+100、ZK75＋914～ZK76＋084）

主要发育