黄土隧道设计与施工技术课件.ppt

1、黄土隧道设计与施工黄土隧道设计与施工技术技术一、一、XX客专陕西境内隧道工程概况客专陕西境内隧道工程概况二、隧道所在区域黄土概况二、隧道所在区域黄土概况三、秦东隧道介绍三、秦东隧道介绍四、相关干线黄土隧道简介四、相关干线黄土隧道简介五、客专黄土隧道设计中遇到的问题及初步意见五、客专黄土隧道设计中遇到的问题及初步意见XX客专黄土隧道设计与施工技术客专黄土隧道设计与施工技术（一）线路简况（一）线路简况一、一、XX客专陕西境内隧道工程概况客专陕西境内隧道工程概况省界至西安站正线省界至西安站正线140.38km140.38km。窑村至西安窑村至西安（约（约17.2km17.2km）利用既有陇海线，并新

2、建西安北）利用既有陇海线，并新建西安北及相关配套工程。及相关配套工程。线路经过华阴、渭南、临潼等县市，接入陇线路经过华阴、渭南、临潼等县市，接入陇海线的兴平车站。海线的兴平车站。本段隧道全部分布在本段隧道全部分布在DK333+000DK333+000（省界）（省界）DK358+450DK358+450（新华山）间的黄河二级阶地及黄土台塬区。（新华山）间的黄河二级阶地及黄土台塬区。隧道隧道13700m/413700m/4座，占线路长度的座，占线路长度的11.2%11.2%；其中大于；其中大于3km3km的隧道的隧道11516m/211516m/2座，小于座，小于3km3km的隧道的隧道2184m

3、/22184m/2座，均为双座，均为双线黄土隧道；秦东隧道长线黄土隧道；秦东隧道长7691m7691m，是全段最长的隧道。，是全段最长的隧道。（二）沿线隧道分布概况（二）沿线隧道分布概况一、一、XX客专陕西境内隧道工程概况客专陕西境内隧道工程概况XX客运专线(省界西安)初设隧道工点表一、一、XX客专陕西境内隧道工程概况客专陕西境内隧道工程概况 （一）地形、地貌（一）地形、地貌 XX客专陕西境内段位于渭河冲积平原东南部，南客专陕西境内段位于渭河冲积平原东南部，南倚秦岭，北临黄河、渭河，总体地势由南而北呈阶梯倚秦岭，北临黄河、渭河，总体地势由南而北呈阶梯状递减，西略高于东。状递减，西略高于东。线路

4、经过地区大致可分为三个地貌单元：黄土台线路经过地区大致可分为三个地貌单元：黄土台塬区河流冲积平原区、山前（塬前）洪积扇区。塬区河流冲积平原区、山前（塬前）洪积扇区。这些地貌单元总体上呈东西向延伸，南北向交替、这些地貌单元总体上呈东西向延伸，南北向交替、条带状展布。条带状展布。隧道工程分布在黄土台塬区及其与阶地接触带。隧道工程分布在黄土台塬区及其与阶地接触带。二、隧道所在区域黄土概况二、隧道所在区域黄土概况 线路经过地区分为三个地貌单元。总体上呈东西向延伸，南线路经过地区分为三个地貌单元。总体上呈东西向延伸，南北向交替、条带状展布。北向交替、条带状展布。黄土台塬区黄土台塬区河流冲积平原区河流冲积

5、平原区山前（塬前）洪积扇区山前（塬前）洪积扇区 黄土台塬区位于潼关县境内，塬面平坦开阔，黄土台塬区位于潼关县境内，塬面平坦开阔，地势由南向北微倾，高程一般地势由南向北微倾，高程一般400600m，远望沟，远望沟深切台塬，塬边、深切沟谷侧壁多发育滑坡和坍塌深切台塬，塬边、深切沟谷侧壁多发育滑坡和坍塌体，塬顶有村庄分布。体，塬顶有村庄分布。二级阶地沿东西向呈不连续分布，略向北倾，二级阶地沿东西向呈不连续分布，略向北倾，阶面平坦，高程阶面平坦，高程350420m之间，后缘与黄土塬相之间，后缘与黄土塬相接，秦东隧道进口位于该区。接，秦东隧道进口位于该区。二、隧道所在区域黄土概况二、隧道所在区域黄土概况

6、 （二）气象资料（二）气象资料 本区属暖温带半湿润大陆性季风气候。年平均本区属暖温带半湿润大陆性季风气候。年平均气温气温13.213.6，最冷月平均气温，最冷月平均气温-1.20.5，最，最热月平均气温热月平均气温26.127.3，极端最高气温，极端最高气温43.0，极端最低气温极端最低气温-18.2，本段沿线地震动峰值加速度，本段沿线地震动峰值加速度值为值为0.20g，地震动反应谱特征周期，地震动反应谱特征周期0.40s（相当于八（相当于八度地震区）。最大季节冻土深度为度地震区）。最大季节冻土深度为0.44m。二、隧道所在区域黄土概况二、隧道所在区域黄土概况 （三）该区黄土工程地质特性（三）

7、该区黄土工程地质特性 1 1、黄土的地层岩性、黄土的地层岩性 黄河黄河IIII级阶地表层为第四系上更新统风积砂质黄级阶地表层为第四系上更新统风积砂质黄土所覆盖，下伏上更新统冲积砂质黄土，中间夹有数土所覆盖，下伏上更新统冲积砂质黄土，中间夹有数层古土壤层。层古土壤层。黄土台塬区，表层为第四系上更新统风积砂质黄黄土台塬区，表层为第四系上更新统风积砂质黄土，下伏第四系中、下更新统风积砂质黄土，中间夹土，下伏第四系中、下更新统风积砂质黄土，中间夹有数层古土壤层，底部为冰湖积粉质黏土及砂层。有数层古土壤层，底部为冰湖积粉质黏土及砂层。二、隧道所在区域黄土概况二、隧道所在区域黄土概况 2 2、湿陷性黄土的

8、特点、湿陷性黄土的特点 按照按照黄河流域黄土湿陷性类型分区黄河流域黄土湿陷性类型分区图的划分，图的划分，陕西境内隧道分布在渭南台塬亚区（陕西境内隧道分布在渭南台塬亚区（V2V2）与渭河阶地亚）与渭河阶地亚区（区（V3V3）、三门峡亚区（）、三门峡亚区（22）的交接带，主要位于渭）的交接带，主要位于渭河阶地亚区（河阶地亚区（V3V3）内。）内。该区域黄土颗粒成分：大于该区域黄土颗粒成分：大于0.05mm0.05mm占占12%,12%,0.05mm 0.05mm 0.005mm0.005mm占占60%,60%,小于小于0.005mm0.005mm占占28%,28%,黄土的含水量在黄土的含水量在20

9、%20%左右左右,孔隙比一般在孔隙比一般在1.01.0左右左右,湿陷湿陷系数平均系数平均0.050.05。按照铁路规范的划分标准，隧道洞口分布的湿陷性黄按照铁路规范的划分标准，隧道洞口分布的湿陷性黄土为土为级自重湿陷，湿陷深度约级自重湿陷，湿陷深度约18m18m。二、隧道所在区域黄土概况二、隧道所在区域黄土概况二、隧道所在区域黄土概况二、隧道所在区域黄土概况上更新统风积黄土（上更新统风积黄土（Q3eol3）物理力学指标）物理力学指标二、隧道所在区域黄土概况二、隧道所在区域黄土概况上更新统冲积黄土（上更新统冲积黄土（Q3al3）物理力学指标）物理力学指标二、隧道所在区域黄土概况二、隧道所在区域黄

10、土概况（一）一座双线隧道和两座单线隧道方案比较：（一）一座双线隧道和两座单线隧道方案比较：1 1、国外已建成的高速铁路隧道情况、国外已建成的高速铁路隧道情况 除台湾外，我国目前尚无建成的高速度的客运专除台湾外，我国目前尚无建成的高速度的客运专线铁路。根据所收集的国内外中、高速铁路资料反线铁路。根据所收集的国内外中、高速铁路资料反映，国外高速铁路隧道基本为双线隧道。映，国外高速铁路隧道基本为双线隧道。2 2、空气动力效应方面、空气动力效应方面 经初步测算，单线隧道比双线隧道在舒适度、洞经初步测算，单线隧道比双线隧道在舒适度、洞口缓冲结构等方面的技术条件都差。口缓冲结构等方面的技术条件都差。三、三

11、、XX客专秦东隧道介绍客专秦东隧道介绍双线隧道压力波、列车“活塞风”单线隧道压力波、列车“活塞风”三、三、XX客专秦东隧道介绍客专秦东隧道介绍3 3、工程量及投资、工程量及投资方面方面双线隧道限界及衬砌内轮廓 三、三、XX客专秦东隧道介绍客专秦东隧道介绍单线隧道限界及衬砌内轮廓 三、三、XX客专秦东隧道介绍客专秦东隧道介绍V级围岩双线隧道衬砌断面V级围岩单线隧道衬砌断面三、三、XX客专秦东隧道介绍客专秦东隧道介绍V级围岩单双线隧道主要工程数量比较表（每延米）双线隧道较两座单线隧道工程投资节省约双线隧道较两座单线隧道工程投资节省约30%30%，而且，而且如果采用两座单线隧道方案，洞外桥、路也应分

12、修，影响如果采用两座单线隧道方案，洞外桥、路也应分修，影响范围较长。范围较长。三、三、XX客专秦东隧道介绍客专秦东隧道介绍4 4、运营维护以及防灾救援方面、运营维护以及防灾救援方面 双线隧道道床维修时相互影响，特别是无碴道床，两座双线隧道道床维修时相互影响，特别是无碴道床，两座单线隧道就不存在相互影响的问题。单线隧道就不存在相互影响的问题。两座单线隧道的防灾救援条件也是非常有利的，一座双两座单线隧道的防灾救援条件也是非常有利的，一座双线隧道仅利用斜井和两端洞口进行疏散。线隧道仅利用斜井和两端洞口进行疏散。5 5、方案比较、方案比较 两座单线隧道有施工难度小、运营维护以及防灾救两座单线隧道有施工

13、难度小、运营维护以及防灾救援条件好等优点，但在空气动力效应方面有致命的缺点，援条件好等优点，但在空气动力效应方面有致命的缺点，如果采用两座单线隧道方案，全线将有很长段落属于两如果采用两座单线隧道方案，全线将有很长段落属于两条单线线路，对投资影响也非常大，而且对车体材料要条单线线路，对投资影响也非常大，而且对车体材料要求较高。求较高。隧道方案应服从大的线路布设原则，隧道方案应服从大的线路布设原则，XXXX客专隧道客专隧道工程在初步设计中采用一座双线隧道方案。工程在初步设计中采用一座双线隧道方案。三、三、XX客专秦东隧道介绍客专秦东隧道介绍三、三、XX客专秦东隧道介绍客专秦东隧道介绍 （二）隧道概

14、况（二）隧道概况 秦东隧道位于陕西省潼关县境内，进出口交通便利。秦东隧道位于陕西省潼关县境内，进出口交通便利。受远望沟的分割，隧道呈东西两段，分别为受远望沟的分割，隧道呈东西两段，分别为5320m5320m和和2371m2371m，沟底与拱顶齐平。，沟底与拱顶齐平。隧道进口浅埋，洞身最大埋深约隧道进口浅埋，洞身最大埋深约200m200m。秦东隧道进口坡面秦东隧道进口坡面 隧 道 长 度隧 道 长 度7691m7691m，洞身，洞身基本位于直线基本位于直线上上,以以+3+3为为主。主。三、三、XX客专秦东隧道介绍客专秦东隧道介绍Q3eol3Q2eol3+el3Q1eol3+el3Q1lg1Q1l

15、g4远望沟远望沟隧道洞身隧道洞身地下水位线地下水位线 （三）工程地质及水文地质特征（三）工程地质及水文地质特征 1 1、工程地质特征（同前）、工程地质特征（同前）2 2、水文地质特征、水文地质特征 （1 1）地表水）地表水 秦东隧道通过区地貌为黄土一级台塬，地势平坦、秦东隧道通过区地貌为黄土一级台塬，地势平坦、开阔。黄土台塬沟谷较发育、周边冲沟及远望沟内无开阔。黄土台塬沟谷较发育、周边冲沟及远望沟内无常年流水，隧道出口端潼沟河常年流水，流量不大，常年流水，隧道出口端潼沟河常年流水，流量不大，水质良好。水质良好。三、三、XX客专秦东隧道介绍客专秦东隧道介绍 （2 2）地下水）地下水 A A、地下

16、水类型、含水岩层的划分及分布、地下水类型、含水岩层的划分及分布 秦东隧道地下水分为黄土孔隙、裂隙潜水秦东隧道地下水分为黄土孔隙、裂隙潜水和砂夹砾石层孔隙承压水两大类，是塬区居民和砂夹砾石层孔隙承压水两大类，是塬区居民的地下水源，地下水质良好，无侵蚀性。的地下水源，地下水质良好，无侵蚀性。a a、黄土孔隙、裂隙潜水分布情况。、黄土孔隙、裂隙潜水分布情况。b b、砂夹砾石层孔隙承压水分布情况。、砂夹砾石层孔隙承压水分布情况。三、三、XX客专秦东隧道介绍客专秦东隧道介绍 B B、地下水补、径、排特征、地下水补、径、排特征 a a、潜水的补给、径流、排泄：、潜水的补给、径流、排泄：补给：补给：主要接受

17、大气降水，塬间洼地及支岔沟地主要接受大气降水，塬间洼地及支岔沟地表水、灌溉回归水的入渗补给，其中大气降水是潜表水、灌溉回归水的入渗补给，其中大气降水是潜水的最大补给源。水的最大补给源。径流与排泄：径流与排泄：潜水总体径流方向基本与地形一致，潜水总体径流方向基本与地形一致，由南向北运移，最终排向黄河、渭河。由南向北运移，最终排向黄河、渭河。三、三、XX客专秦东隧道介绍客专秦东隧道介绍 b b、承压水的补给、径流、排泄：、承压水的补给、径流、排泄：补给：补给：上部潜水和支流河水可通过这些隔水层上部潜水和支流河水可通过这些隔水层缺失地段直接入渗补给承压水。同时，潜水也可缺失地段直接入渗补给承压水。同

18、时，潜水也可通过隔水层通过隔水层“天窗天窗”向下部承压含水层直接补给。向下部承压含水层直接补给。径流与排泄：径流与排泄：径流方向与潜水的径流方向大致径流方向与潜水的径流方向大致相似，即由南向北运移，直接向黄河、渭河排泄。相似，即由南向北运移，直接向黄河、渭河排泄。三、三、XX客专秦东隧道介绍客专秦东隧道介绍 C C、隧道分段水文地质条件评价、隧道分段水文地质条件评价 、进口远望沟、进口远望沟（DK333DK333270270DK338DK338470470）预测局部地段有少量地下水，大部分段落基本无水，预测局部地段有少量地下水，大部分段落基本无水，进口浅埋段将有地下水渗出。单位长度可能稳定涌水

19、量进口浅埋段将有地下水渗出。单位长度可能稳定涌水量0.151m0.151m3 3/d.m/d.m。、远望沟出口、远望沟出口（DK338DK338470470DK340DK340990990）预测局部地段有少量地下水，大部分段落基本无水，预测局部地段有少量地下水，大部分段落基本无水，远望沟浅埋带和出口浅埋段将有地下水渗出。单位长度可远望沟浅埋带和出口浅埋段将有地下水渗出。单位长度可能稳定涌水量能稳定涌水量0.151m0.151m3 3/d.m/d.m。隧道总涌水量预测：当隧道洞身长度有一半位于隧道总涌水量预测：当隧道洞身长度有一半位于弱含水体中，总稳定涌水量弱含水体中，总稳定涌水量582.9m5

20、82.9m3 3/d/d。三、三、XX客专秦东隧道介绍客专秦东隧道介绍3 3、不良地质及特殊岩土：、不良地质及特殊岩土：（1 1）错落）错落（2 2）错落、溜坍）错落、溜坍 （3 3）湿陷性黄土）湿陷性黄土 （4 4）膨胀土）膨胀土三、三、XX客专秦东隧道介绍客专秦东隧道介绍4 4、围岩分级：、围岩分级：秦东隧道围岩分级表 隧道围岩分级累计：隧道围岩分级累计：级级6960m6960m，级级611m611m，级级120m120m。级围岩占级围岩占90.5%90.5%，、级围岩占级围岩占9.5%9.5%。三、三、XX客专秦东隧道介绍客专秦东隧道介绍(四四)隧道洞口工程隧道洞口工程 隧道进出口均接长

21、明洞，采用斜切式隧道门。隧道进出口均接长明洞，采用斜切式隧道门。其中进口段设置其中进口段设置50m50m缓冲构筑物，出口预留缓缓冲构筑物，出口预留缓冲构筑物设置条件。冲构筑物设置条件。边仰坡采用菱形骨架护坡防护，菱形骨架中边仰坡采用菱形骨架护坡防护，菱形骨架中心植草美化洞口环境。心植草美化洞口环境。进出口段隧底位于的进出口段隧底位于的QQ3 3eol3eol3新黄土中，具新黄土中，具级自重湿陷性，湿陷土层厚级自重湿陷性，湿陷土层厚18m18m，洞身附近，洞身附近 0 0=150kPa=150kPa，对进口，对进口150m150m、出口、出口35m35m段的基底段的基底进行加固处理。进行加固处理

22、。三、三、XX客专秦东隧道介绍客专秦东隧道介绍缓冲构筑物设置：缓冲构筑物设置：结合结合暂规暂规规定，经大量的气动计算，规定，经大量的气动计算，选定开孔棚式缓冲构筑物作为基本洞口缓冲构选定开孔棚式缓冲构筑物作为基本洞口缓冲构筑物，筑物，开孔位置在开孔位置在棚式缓冲构筑物纵向中心对棚式缓冲构筑物纵向中心对称两侧，共称两侧，共1111孔（单侧）孔（单侧）。图中。图中Ltu为原隧道为原隧道长度，长度，Ftu为原隧道断面面积，为原隧道断面面积，Lb为缓冲结构为缓冲结构长度，长度，Lc为隧道与缓冲构筑物直线过渡长度，为隧道与缓冲构筑物直线过渡长度，Ftuo为隧道缓冲构筑物断面面积，为隧道缓冲构筑物断面面积

23、，R为为洞口洞口微微压波计算基准点距离。压波计算基准点距离。a a表示开孔长度，表示开孔长度，b b表示表示开孔宽度；开孔宽度；l l表示开孔间距；表示开孔间距；k k表示隧道缓冲结表示隧道缓冲结构单头单侧开口数量。构单头单侧开口数量。三、三、XX客专秦东隧道介绍客专秦东隧道介绍三、三、XX客专秦东隧道介绍客专秦东隧道介绍 项 目缓冲结构参数pmax(Pa)LTU(m)FTU(m2)LB(m)LC(m)FTU0(m2)R(m)a(m)b(m)l(m)kV=350 km/h秦东隧道7720100507.6145201.51.02.02549.45多孔壁缓冲结构参数和微压波最大峰值pmax表 开孔

24、棚式缓冲构筑物结构示意图 三、三、XX客专秦东隧道介绍客专秦东隧道介绍00.20.40.60.81time(s)-0.0200.020.040.06p(kPa)V=350km/h秦东隧道距隧道口处R=20m微压波 三、三、XX客专秦东隧道介绍客专秦东隧道介绍秦东隧道缓冲结构衬砌断面图 (五五)隧道支护设计隧道支护设计 （1 1）衬砌类型采用曲墙带仰拱的复合式衬砌。衬砌和仰）衬砌类型采用曲墙带仰拱的复合式衬砌。衬砌和仰拱均为钢筋混凝土结构。拱均为钢筋混凝土结构。（2 2）土质）土质级、级、级、级、级围岩二次衬砌均采用钢筋混级围岩二次衬砌均采用钢筋混凝土，均采用凝土，均采用型钢钢架型钢钢架以加强初

25、期支护。以加强初期支护。级围岩采用工级围岩采用工20a20a型钢钢架，超前小导管为型钢钢架，超前小导管为5050、l-5ml-5m；级围岩采用级围岩采用HW175HW175型钢钢架，超前小导管为型钢钢架，超前小导管为5050、l-5ml-5m，或超前管棚支护，管，或超前管棚支护，管棚采用棚采用R51NR51N、L-10mL-10m左右；左右；级围岩采用级围岩采用HW175HW175型钢钢架，型钢钢架，超前管棚支护，管棚采用超前管棚支护，管棚采用R51NR51N、L-10mL-10m。喷层中除加入喷层中除加入88钢筋网外，还加入了防止混凝土开裂的钢筋网外，还加入了防止混凝土开裂的聚丙烯微纤维网聚

26、丙烯微纤维网，其掺量一般为，其掺量一般为1.2kg/m1.2kg/m3 3，限量排放地段采，限量排放地段采用用1.2kg/m1.2kg/m3 3或或1.8kg/m1.8kg/m3 3。三、三、XX客专秦东隧道介绍客专秦东隧道介绍(六六)建筑材料建筑材料初期支护采用网喷初期支护采用网喷C25C25混凝土，掺加聚丙烯微纤维网；混凝土，掺加聚丙烯微纤维网；早强药卷式锚杆；热轧型钢钢架。早强药卷式锚杆；热轧型钢钢架。二次衬砌采用二次衬砌采用C30C30防水钢筋混凝土；防水钢筋混凝土；仰拱填充采用仰拱填充采用C25C25混凝土；混凝土；水沟电缆槽盖板采用水沟电缆槽盖板采用C25C25钢筋混凝土；钢筋混凝

27、土；洞门采用洞门采用C20C20混凝土，国防要求的洞口采用混凝土，国防要求的洞口采用C30C30钢筋钢筋混凝土；混凝土；钢筋采用钢筋采用HRB335HRB335钢或钢或HPB235HPB235钢；钢；其余材料参照暂规及隧规办理。其余材料参照暂规及隧规办理。三、三、XX客专秦东隧道介绍客专秦东隧道介绍(七七)防水与排水防水与排水结合黄土隧道特点，隧道防排水设计采取结合黄土隧道特点，隧道防排水设计采取“以防为主、以防为主、防排结合防排结合”的原则，达到防水可靠，排水畅通，经济合理的原则，达到防水可靠，排水畅通，经济合理的目的。的目的。（1 1）隧道内均采用双侧水沟排水。）隧道内均采用双侧水沟排水。

28、（2 2）初期支护与二次衬砌之间敷设复合防水板及纵、）初期支护与二次衬砌之间敷设复合防水板及纵、环向盲沟，施工缝设橡胶止水带。纵向盲沟通过边墙泄水环向盲沟，施工缝设橡胶止水带。纵向盲沟通过边墙泄水孔与侧沟连通。孔与侧沟连通。（3 3）进口至远望沟段段采取）进口至远望沟段段采取“以堵为主、限量排放以堵为主、限量排放”的防排水原则，采用提高初期支护抗渗性能、全断面铺设的防排水原则，采用提高初期支护抗渗性能、全断面铺设防水板、并在防水板铺设之前增加对初期支护局部渗漏水防水板、并在防水板铺设之前增加对初期支护局部渗漏水点注浆封堵处理等措施，边墙两侧各设一道点注浆封堵处理等措施，边墙两侧各设一道50mm

29、50mm纵向纵向盲沟，取消环向盲沟，二次衬砌采用抗渗等级不低于盲沟，取消环向盲沟，二次衬砌采用抗渗等级不低于S8S8的的防水钢筋混凝土，施工缝设橡胶止水带。防水钢筋混凝土，施工缝设橡胶止水带。三、三、XX客专秦东隧道介绍客专秦东隧道介绍 (八八)辅助坑道辅助坑道综合地形、地质及工期等多种因素，按三处斜井综合地形、地质及工期等多种因素，按三处斜井进行设计：进行设计：十里铺斜井、东坪斜井和远望沟斜井十里铺斜井、东坪斜井和远望沟斜井，斜，斜井总长为井总长为2399m/32399m/3座。座。斜井断面按无轨运输设备来确定，双向施工；每斜井断面按无轨运输设备来确定，双向施工；每隔隔300m300m设一处

30、错车道。设一处错车道。斜井采用曲墙带仰拱的封闭结构，喷锚施工支护斜井采用曲墙带仰拱的封闭结构，喷锚施工支护与模筑混凝土衬砌。与模筑混凝土衬砌。斜井在施工期间担负正洞施工，在运营期间用作斜井在施工期间担负正洞施工，在运营期间用作紧急出入口。因此斜井按永久工程进行设计，并设安紧急出入口。因此斜井按永久工程进行设计，并设安全门。全门。三、三、XX客专秦东隧道介绍客专秦东隧道介绍秦东隧道斜井衬砌内轮廓图 三、三、XX客专秦东隧道介绍客专秦东隧道介绍秦东隧道斜井衬砌支护参数表 注：表中锚杆间距为：环纵；带“*”者为钢筋混凝土。三、三、XX客专秦东隧道介绍客专秦东隧道介绍(九九)施工组织施工组织1 1、施

31、工方案和方法、施工方案和方法 秦东隧道进、出口及三座斜井，共计秦东隧道进、出口及三座斜井，共计5 5个工作面同时个工作面同时掘进，快速施工。掘进，快速施工。正洞隧道正洞隧道、级围岩地段宜采用级围岩地段宜采用CDCD法法开挖，开挖，级级围岩地段围岩地段台阶法或弧形导坑法台阶法或弧形导坑法开挖，仰拱超前，二次衬砌开挖，仰拱超前，二次衬砌采用先墙后拱法施工，并作好防排水工程。斜井采用台阶采用先墙后拱法施工，并作好防排水工程。斜井采用台阶法开挖，法开挖，级围岩可留核心土，特别是错车道地段，仰拱级围岩可留核心土，特别是错车道地段，仰拱超前，衬砌采用先墙后拱整体灌筑。超前，衬砌采用先墙后拱整体灌筑。三、三

32、、XX客专秦东隧道介绍客专秦东隧道介绍 2 2、施工运输及排水、施工运输及排水 斜井采用斜井采用无轨运输无轨运输方案。运输车辆选用方案。运输车辆选用5350B5350B型型载重汽车（长载重汽车（长950.5cm950.5cm宽宽248cm248cm高高324cm324cm）。）。除隧道进口端采用自然排水外，其余各工作面均除隧道进口端采用自然排水外，其余各工作面均采用机械排水。采用机械排水。3 3、施工工期、施工工期 进度指标：进度指标：正洞综合成洞：正洞综合成洞：级围岩级围岩60m/60m/月；月；级围岩级围岩40m/40m/月；月；级围岩级围岩30m/30m/月。月。斜井自身成洞：斜井自身成

33、洞：级围岩级围岩150m/150m/月；月；级围岩级围岩100m/100m/月。月。斜井担负正洞施工：斜井担负正洞施工：级围岩级围岩45m/45m/月；月；级围岩级围岩40m/40m/月；月；级围岩级围岩30m/30m/月。月。隧道施工总工期为隧道施工总工期为32.732.7个月个月（含施工准备时间和（含施工准备时间和整体道床的施工时间）。整体道床的施工时间）。三、三、XX客专秦东隧道介绍客专秦东隧道介绍 黄土质偏压隧道衬砌量测试验及分析黄土质偏压隧道衬砌量测试验及分析项目在本隧道项目在本隧道完成，地层为完成，地层为Q Q1 1冲洪积黏质黄土，通过现场取样化验分析，冲洪积黏质黄土，通过现场取样

34、化验分析，地层的物理力学参数：天然含水量地层的物理力学参数：天然含水量17.117.126%26%，天然密度，天然密度1.951.952.09g/cm2.09g/cm3 3，天然孔隙比，天然孔隙比0.5810.5810.7670.767，孔隙度，孔隙度36.736.744.2%44.2%，饱和度，饱和度87.787.7100%100%，液限，液限30.730.735.5%35.5%，塑限塑限19.919.921.4%21.4%，塑性指数，塑性指数10.710.715.615.6，液性指数，液性指数-0.270.270.590.59，直剪，直剪c=65c=65102kPa102kPa、=22.2

35、=22.236.336.3，三轴剪三轴剪c=88c=88360kPa360kPa、=18.96=18.9634.9634.96。1 1、宝中线老头沟隧道（单线）、宝中线老头沟隧道（单线）四、相关干线黄土隧道简介四、相关干线黄土隧道简介 现场对隧道变形及锚杆内力、径向压力均进行了测试，现场对隧道变形及锚杆内力、径向压力均进行了测试，锚杆均承受拉应力，但其值较小，最大内力锚杆均承受拉应力，但其值较小，最大内力31KN31KN，一般为，一般为20KN20KN。从锚杆内力分布情况看，靠山侧边墙和河侧拱部锚。从锚杆内力分布情况看，靠山侧边墙和河侧拱部锚杆内力值较大。径向（层间接触）压力均比较小，除仰拱部

36、杆内力值较大。径向（层间接触）压力均比较小，除仰拱部位最大压力达位最大压力达60KPa60KPa以外，一般均在以外，一般均在20KPa20KPa以内。隧道变以内。隧道变形施工初期比较明显，掌子面超前形施工初期比较明显，掌子面超前25m25m以后基本趋于稳定。以后基本趋于稳定。塑性区一般约为塑性区一般约为12.5m12.5m。施工方法采用短台阶留核心土。施工方法采用短台阶留核心土（弧形导坑）法。（弧形导坑）法。四、相关干线黄土隧道简介四、相关干线黄土隧道简介 本隧道地层为本隧道地层为Q Q2 2老黄土，通过现场取样化验分析，地层老黄土，通过现场取样化验分析，地层的物理力学参数如下：天然含水量为的

37、物理力学参数如下：天然含水量为11.811.822.85%22.85%，天然，天然容重容重1.671.671.96g/cm1.96g/cm3 3，天然孔隙比，天然孔隙比0.6810.6810.7860.786，液限，液限27.127.132.13%32.13%，塑限，塑限171721%21%，塑性指数，塑性指数7 712.112.1，液性，液性指数指数-0.989-0.9890.6080.608，c=65c=65166kPa166kPa、=23=233232。试验分析及现场量测结果说明：衬砌的个别部位，如拱试验分析及现场量测结果说明：衬砌的个别部位，如拱腰处计算结果有较大剪应力；边墙土体有较大

38、塑性区；拱脚腰处计算结果有较大剪应力；边墙土体有较大塑性区；拱脚和边墙会出现较大的变形。这些部位，都可能是衬砌的薄弱和边墙会出现较大的变形。这些部位，都可能是衬砌的薄弱环节。分部开挖时，拱脚及边墙土体的塑性比全断面开挖时环节。分部开挖时，拱脚及边墙土体的塑性比全断面开挖时大得多。黄土隧道开挖后拱顶土体的下沉量较大，但在开挖大得多。黄土隧道开挖后拱顶土体的下沉量较大，但在开挖后立即用喷射混凝土支护的情况下，拱顶下沉量被控制在可后立即用喷射混凝土支护的情况下，拱顶下沉量被控制在可以容许的范围内，并逐渐趋于稳定。以容许的范围内，并逐渐趋于稳定。2 2、西延线腰岘河隧道（单线）、西延线腰岘河隧道（单线

39、）四、相关干线黄土隧道简介四、相关干线黄土隧道简介 隧道试验段黄土物理力学指标：天然含水率：隧道试验段黄土物理力学指标：天然含水率：11.311.320.3%20.3%，干容重：，干容重：13.413.416.3KN/m16.3KN/m3 3，孔隙度：，孔隙度：424247%47%，塑限塑限17.817.823.4%23.4%，内摩擦角：，内摩擦角：13133030。现场量测分析结果表明：锚杆可抑制土体变形，阻止裂现场量测分析结果表明：锚杆可抑制土体变形，阻止裂缝张开，使在锚杆作用范围内的土体变形均匀，加强土体整缝张开，使在锚杆作用范围内的土体变形均匀，加强土体整体性。通过设锚杆和无锚杆段对比

40、，锚杆段衬砌径向位移小体性。通过设锚杆和无锚杆段对比，锚杆段衬砌径向位移小得多，土体径向变形小而且均匀，隧道稳定快，证明砂浆锚得多，土体径向变形小而且均匀，隧道稳定快，证明砂浆锚杆在黄土隧道中是一良好的支护手段。杆在黄土隧道中是一良好的支护手段。3 3、西延线岭前隧道（单线）、西延线岭前隧道（单线）四、相关干线黄土隧道简介四、相关干线黄土隧道简介 军都山隧道进口端有军都山隧道进口端有600600余米穿过黄土地层，覆盖层仅余米穿过黄土地层，覆盖层仅十余米。隧道试验段地层为第四纪十余米。隧道试验段地层为第四纪QQ2 2上更新统冲、洪积地层上更新统冲、洪积地层砂粘黄土，含少量砾石，并有纵横节理。该土

41、层物理力学指砂粘黄土，含少量砾石，并有纵横节理。该土层物理力学指标：天然容重：标：天然容重：1.81.81.97g/cm1.97g/cm3 3，含水量：，含水量：181825%25%，孔，孔隙度：隙度：343440%40%，凝聚力，凝聚力C C：44220KPa44220KPa，内摩擦角：，内摩擦角：7 72525。试验分析及现场量测结果说明：径向位移沿洞周的分布试验分析及现场量测结果说明：径向位移沿洞周的分布拱顶和底部最大，拱腰次之，侧壁最小。喷层与土体之间的拱顶和底部最大，拱腰次之，侧壁最小。喷层与土体之间的接触应力在拱顶和拱腰部位的差异是较大的。拱腰部位的最接触应力在拱顶和拱腰部位的差异

42、是较大的。拱腰部位的最大压力远大于拱顶最大压力。拱顶压力小，是由于拱顶下沉大压力远大于拱顶最大压力。拱顶压力小，是由于拱顶下沉变形量大，拱顶应力得到充分的释放和调整。墙脚压力较大，变形量大，拱顶应力得到充分的释放和调整。墙脚压力较大，表明墙脚仍是受力的重点，是整个支护的根基，应加强墙脚表明墙脚仍是受力的重点，是整个支护的根基，应加强墙脚和仰拱的支护措施。和仰拱的支护措施。4 4、大秦线军都山隧道（双线）、大秦线军都山隧道（双线）四、相关干线黄土隧道简介四、相关干线黄土隧道简介 (一一)衬砌支护参数的确定：衬砌支护参数的确定：经多次研讨，初步设计阶段三家设计单位共同研究采用经多次研讨，初步设计阶

43、段三家设计单位共同研究采用的支护参数如下表：的支护参数如下表：双线黄土隧道复合衬砌支护参数表注：表中锚杆间距为：环纵。喷层中微纤维掺量为1.2kg/m3。五、客专黄土隧道设计中的问题及初步解决意见五、客专黄土隧道设计中的问题及初步解决意见 （二）大断面黄土隧道施工方法和信息反馈技术（二）大断面黄土隧道施工方法和信息反馈技术 对大断面黄土隧道采用二维弹塑性有限元进行计算对大断面黄土隧道采用二维弹塑性有限元进行计算分析，各施工方法施工工序图如下：分析，各施工方法施工工序图如下：弧形导坑法施工工序图五、客专黄土隧道设计中的问题及初步解决意见五、客专黄土隧道设计中的问题及初步解决意见台阶法施工工序图五

44、、客专黄土隧道设计中的问题及初步解决意见五、客专黄土隧道设计中的问题及初步解决意见 CD法施工工序图双侧壁导坑法施工工序图五、客专黄土隧道设计中的问题及初步解决意见五、客专黄土隧道设计中的问题及初步解决意见初期支护和二次衬砌内力计算断面 网格比例尺 ：10有限元网格 弧形导坑法有限元模拟分析弧形导坑法有限元模拟分析 五、客专黄土隧道设计中的问题及初步解决意见五、客专黄土隧道设计中的问题及初步解决意见1.06cm1.16cm1.31cm1.61cm弧形导坑法施工各阶段开挖边界变形图1.06cm五、客专黄土隧道设计中的问题及初步解决意见五、客专黄土隧道设计中的问题及初步解决意见弧形导坑法施工各阶段

45、围岩塑性区0.79m1.31m1.46m1.92m五、客专黄土隧道设计中的问题及初步解决意见五、客专黄土隧道设计中的问题及初步解决意见弧形导坑法初支轴力弧形导坑法初支弯距弧形导坑法二衬轴力弧形导坑法二衬弯距五、客专黄土隧道设计中的问题及初步解决意见五、客专黄土隧道设计中的问题及初步解决意见初期支护和二次衬砌内力计算断面 有限元网格 CDCD法有限元模拟分析法有限元模拟分析 网格比例尺：10m五、客专黄土隧道设计中的问题及初步解决意见五、客专黄土隧道设计中的问题及初步解决意见CD法施工各阶段开挖边界变形图0.58cm0.67cm1.13cm1.35cm五、客专黄土隧道设计中的问题及初步解决意见五

46、、客专黄土隧道设计中的问题及初步解决意见0.46m51m1.12m1.37m1.99m1.94mCD法施工各阶段围岩塑性区五、客专黄土隧道设计中的问题及初步解决意见五、客专黄土隧道设计中的问题及初步解决意见CD法初支轴力CD法初支弯距CD法二衬轴力CD法二衬弯距五、客专黄土隧道设计中的问题及初步解决意见五、客专黄土隧道设计中的问题及初步解决意见初期支护和二次衬砌内力计算断面 有限元网格 双侧壁导坑法有限元模拟分析双侧壁导坑法有限元模拟分析：10m网 格 比 例 尺五、客专黄土隧道设计中的问题及初步解决意见五、客专黄土隧道设计中的问题及初步解决意见双侧壁导坑法施工各阶段开挖边界变形图0.1 2

47、c m0.2 2 c m1.88cm2.16cm1.22cm4.63cm4.31cm五、客专黄土隧道设计中的问题及初步解决意见五、客专黄土隧道设计中的问题及初步解决意见双侧壁导坑法施工各阶段围岩塑性区0.26m0.25m0.27m0.25m0.25m0.27m0.29m0.30m五、客专黄土隧道设计中的问题及初步解决意见五、客专黄土隧道设计中的问题及初步解决意见双侧壁导坑法初支轴力双侧壁导坑法初支弯距双侧壁导坑法二衬轴力双侧壁导坑法二衬弯距 通过对大断面黄土隧道施工方法的初步研究，考通过对大断面黄土隧道施工方法的初步研究，考虑秦东隧道的工期要求，虑秦东隧道的工期要求，级围岩拟选用台阶法或弧级围

48、岩拟选用台阶法或弧形导坑施工，形导坑施工，、级围岩采用级围岩采用CDCD法施工，可以保证法施工，可以保证施工安全。同时注意仰拱超前，严格控制围岩的暴露施工安全。同时注意仰拱超前，严格控制围岩的暴露时间，施工全过程进行监控量测，并保证锁脚锚杆的时间，施工全过程进行监控量测，并保证锁脚锚杆的施工质量。施工质量。项目计划列为明年的科研项目，已报部。拟通过三项目计划列为明年的科研项目，已报部。拟通过三维计算分析，确定合理的施工工序，并进行各方法的维计算分析，确定合理的施工工序，并进行各方法的安全性评价，同时考虑必要的现场测试，作进一步的安全性评价，同时考虑必要的现场测试，作进一步的分析研究。分析研究。

49、五、客专黄土隧道设计中的问题及初步解决意见五、客专黄土隧道设计中的问题及初步解决意见 （三）大断面黄土隧道软基加固及工后沉降控制（三）大断面黄土隧道软基加固及工后沉降控制 本段隧道洞口段多位于本段隧道洞口段多位于Q Q3 3eol3eol3、Q Q3 3al3al3砂质黄土地砂质黄土地层，试坑资料揭示，天然含水量层，试坑资料揭示，天然含水量5.5%5.5%16.8%16.8%，饱，饱和度和度15.615.652.5%52.5%，为，为级自重湿陷性，湿陷土层级自重湿陷性，湿陷土层厚厚18m18m，地表，地表 0 0=120kPa=120kPa，洞身通过处，洞身通过处 0 0=150kPa=150

50、kPa左右。左右。结合新黄土的物理力学指标，初步选择灰土挤结合新黄土的物理力学指标，初步选择灰土挤 密桩、树根桩、压浆、换填等基底处理措施，参照密桩、树根桩、压浆、换填等基底处理措施，参照相关专业的规范、规定进行计算比较。相关专业的规范、规定进行计算比较。五、客专黄土隧道设计中的问题及初步解决意见五、客专黄土隧道设计中的问题及初步解决意见灰土挤密桩灰土挤密桩灰土挤密桩处理基底示意图 按照复合地按照复合地基的要求计算，基的要求计算，桩径桩径d d取取0.5m0.5m，桩间距按桩间距按2 23d3d取值，桩土应力取值，桩土应力比为，仰比为，仰拱底部桩间距拱底部桩间距1.21.21.2m1.2m，边