黃土隧道設(shè)計與施工技術(shù)

黃土隧道設(shè)計與施工技術(shù)2016年11月一、XX客專陜西境內(nèi)隧道工程概況二、隧道所在區(qū)域黃土概況三、秦東隧道介紹四、相關(guān)干線黃土隧道簡介五、客專黃土隧道設(shè)計中遇到的問題及初步意見XX客專黃土隧道設(shè)計與施工技術(shù)（一）線路簡況一、XX客專陜西境內(nèi)隧道工程概況省界至西安站正線140.38km。窯村至西安（約17.2km）利用既有隴海線，并新建西安北及相關(guān)配套工程。線路經(jīng)過華陰、渭南、臨潼等縣市，接入隴海線的興平車站。本段隧道全部分布在DK333+000（省界）～DK358+450（新華山）間的黃河二級階地及黃土臺塬區(qū)。隧道13700m/4座，占線路長度的11.2%；其中大于3km的隧道11516m/2座，小于3km的隧道2184m/2座，均為雙線黃土隧道；秦東隧道長7691m，是全段最長的隧道。（二）沿線隧道分布概況一、XX客專陜西境內(nèi)隧道工程概況XX客運(yùn)專線(省界～西安)初設(shè)隧道工點(diǎn)表序號隧道名稱起訖里程隧道長度(m)輔助坑道(m)1秦東隧道DK333+312～DK341+0037691三座無軌斜井，總長2399。2潼洛川隧道DK341+295～DK345+1203825一座無軌斜井，長291.3高橋隧道DK348+200～DK349+55913594鳳凰嶺隧道DK349+785～DK350+610825合計137002690/4座一、XX客專陜西境內(nèi)隧道工程概況

（一）地形、地貌

XX客專陜西境內(nèi)段位于渭河沖積平原東南部，南倚秦嶺，北臨黃河、渭河，總體地勢由南而北呈階梯狀遞減，西略高于東。線路經(jīng)過地區(qū)大致可分為三個地貌單元：黃土臺塬區(qū)河流沖積平原區(qū)、山前（塬前）洪積扇區(qū)。這些地貌單元總體上呈東西向延伸，南北向交替、條帶狀展布。隧道工程分布在黃土臺塬區(qū)及其與階地接觸帶。二、隧道所在區(qū)域黃土概況

線路經(jīng)過地區(qū)分為三個地貌單元?？傮w上呈東西向延伸，南北向交替、條帶狀展布。黃土臺塬區(qū)河流沖積平原區(qū)山前（塬前）洪積扇區(qū)

黃土臺塬區(qū)位于潼關(guān)縣境內(nèi)，塬面平坦開闊，地勢由南向北微傾，高程一般400～600m，遠(yuǎn)望溝深切臺塬，塬邊、深切溝谷側(cè)壁多發(fā)育滑坡和坍塌體，塬頂有村莊分布。二級階地沿東西向呈不連續(xù)分布，略向北傾，階面平坦，高程350～420m之間，后緣與黃土塬相接，秦東隧道進(jìn)口位于該區(qū)。二、隧道所在區(qū)域黃土概況

（二）氣象資料

本區(qū)屬暖溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣候。年平均氣溫13.2～13.6℃，最冷月平均氣溫-1.2～0.5℃，最熱月平均氣溫26.1～27.3℃，極端最高氣溫43.0℃，極端最低氣溫-18.2℃，本段沿線地震動峰值加速度值為0.20g，地震動反應(yīng)譜特征周期0.40s（相當(dāng)于八度地震區(qū)）。最大季節(jié)凍土深度為0.44m。二、隧道所在區(qū)域黃土概況

（三）該區(qū)黃土工程地質(zhì)特性

1、黃土的地層巖性黃河II級階地表層為第四系上更新統(tǒng)風(fēng)積砂質(zhì)黃土所覆蓋，下伏上更新統(tǒng)沖積砂質(zhì)黃土，中間夾有數(shù)層古土壤層。黃土臺塬區(qū)，表層為第四系上更新統(tǒng)風(fēng)積砂質(zhì)黃土，下伏第四系中、下更新統(tǒng)風(fēng)積砂質(zhì)黃土，中間夾有數(shù)層古土壤層，底部為冰湖積粉質(zhì)黏土及砂層。二、隧道所在區(qū)域黃土概況

2、濕陷性黃土的特點(diǎn)按照《黃河流域黃土濕陷性類型分區(qū)》圖的劃分，陜西境內(nèi)隧道分布在渭南臺塬亞區(qū)（V2）與渭河階地亞區(qū)（V3）、三門峽亞區(qū)（Ⅵ2）的交接帶，主要位于渭河階地亞區(qū)（V3）內(nèi)。該區(qū)域黃土顆粒成分：大于0.05mm占12%,0.05mm～0.005mm占60%,小于0.005mm占28%,黃土的含水量在20%左右,孔隙比一般在1.0左右,濕陷系數(shù)平均0.05。按照鐵路規(guī)范的劃分標(biāo)準(zhǔn)，隧道洞口分布的濕陷性黃土為Ⅲ級自重濕陷，濕陷深度約18m。二、隧道所在區(qū)域黃土概況二、隧道所在區(qū)域黃土概況上更新統(tǒng)風(fēng)積黃土（Q3eol3）物理力學(xué)指標(biāo)試驗(yàn)項(xiàng)目單位最大值最小值平均值含水量(w)(%)21.33.711.4密度(ρ)(g/cm3)2.11.41.6干密度(ρd)(g/cm3)1.5521.1991.326孔隙比(e)1.20.60.9飽和度(Sr)(%)93.89.933.8孔隙度(n)(%)55.335.948.0比重(Gs)2.72.72.7液限(wL)(%)29.122.926.2塑限(wP)(%)19.614.017.4塑性指數(shù)(Ip)10.07.58.8液性指數(shù)(IL)0.4-1.5-0.7起始壓力(Psh)(kPa)140.00070.000101.444濕陷系數(shù)(δs)0.20.0150.044自重濕陷系數(shù)(δzs)0.20.0150.036直剪試驗(yàn)內(nèi)摩擦角(φ)(°)21.814.318.1凝聚力(C)(kPa)26.413.817.5二、隧道所在區(qū)域黃土概況試驗(yàn)項(xiàng)目單位最大值最小值平均值含水量(w)(%)28.58.119.1密度(ρ)(g/cm3)2.1001.4201.686干密度(ρd)(g/cm3)1.6691.2471.418孔隙比(e)1.1870.4060.905飽和度(Sr)(%)99.10023.10057.339孔隙度(n)(%)54.30033.80047.313比重(Gs)2.7202.6802.699液限(wL)(%)33.50020.10026.375塑限(wP)(%)21.40014.30017.510塑性指數(shù)(Ip)13.0003.8008.818液性指數(shù)(IL)1.200-1.9000.147濕陷系數(shù)(δs)0.0740.0150.032自重濕陷系數(shù)(δzs)0.0810.0150.030滲透系數(shù)(k)（垂直）(cm/s)3.53×10-41.97×10-5無側(cè)限抗壓強(qiáng)度(qu)(kpa)68.850.2直剪試驗(yàn)內(nèi)摩擦角(φ)(°)24.3008.20019.847凝聚力(C)(kPa)30.2004.30018.010

上更新統(tǒng)沖積黃土（Q3al3）物理力學(xué)指標(biāo)

二、隧道所在區(qū)域黃土概況（一）一座雙線隧道和兩座單線隧道方案比較：1、國外已建成的高速鐵路隧道情況除臺灣外，我國目前尚無建成的高速度的客運(yùn)專線鐵路。根據(jù)所收集的國內(nèi)外中、高速鐵路資料反映，國外高速鐵路隧道基本為雙線隧道。2、空氣動力效應(yīng)方面經(jīng)初步測算，單線隧道比雙線隧道在舒適度、洞口緩沖結(jié)構(gòu)等方面的技術(shù)條件都差。三、XX客專秦東隧道介紹會車位置隧道長度△p/3s最大峰值pmax活塞風(fēng)速Vmax備注中點(diǎn)會車1000m2.64kPa/3s2.61kPa/3s12.64m/s未計洞室及設(shè)備的有利影響。舒適度判別標(biāo)準(zhǔn)：△p/3s≤3kPa/3s3000m2.35kPa/3s1.23kPa/3s12.26m/s9000m2.24kPa/3s1.52kPa/3s8.55m/s距出口1/3會車1000m2.07kPa/3s1.54kPa/3s10.48m/s3000m2.60kPa/3s2.02kPa/3s9.08m/s9000m2.36kPa/3s0.90kPa/3s9.02m/s洞口會車1000m3.70kPa/3s1.99kPa/3s8.48m/s3000m2.31kPa/3s1.56kPa/3s9.17m/s9000m2.27kPa/3s1.55kPa/3s9.18m/s雙線隧道壓力波、列車“活塞風(fēng)”

隧道長度△p/3s最大峰值pmax活塞風(fēng)速Vmax備注1000m4.84kPa/3s2.19kPa/3s11.80m/s舒適度判別標(biāo)準(zhǔn)：△p/3s≤3kPa/3s3000m3.49kPa/3s2.39kPa/3s13.38m/s9000m3.48kPa/3s2.39kPa/3s13.38m/s單線隧道壓力波、列車“活塞風(fēng)”

三、XX客專秦東隧道介紹3、工程量及投資方面雙線隧道限界及襯砌內(nèi)輪廓

三、XX客專秦東隧道介紹單線隧道限界及襯砌內(nèi)輪廓

三、XX客專秦東隧道介紹V級圍巖雙線隧道襯砌斷面V級圍巖單線隧道襯砌斷面三、XX客專秦東隧道介紹項(xiàng)目開挖噴層二次襯砌襯砌鋼筋填充支護(hù)鋼材臨時支護(hù)鋼材噴層m3m3m3kgm3kgkgm3單線121.4911.5417.661205.786.321965.43858.033.14雙線169.3213.7123.311983.1715.832745.931263.473.3量差-47.83-2.17-5.65-777.39-9.51-780.5-405.44-0.16V級圍巖單雙線隧道主要工程數(shù)量比較表（每延米）

雙線隧道較兩座單線隧道工程投資節(jié)省約30%，而且如果采用兩座單線隧道方案，洞外橋、路也應(yīng)分修，影響范圍較長。三、XX客專秦東隧道介紹4、運(yùn)營維護(hù)以及防災(zāi)救援方面

雙線隧道道床維修時相互影響，特別是無碴道床，兩座單線隧道就不存在相互影響的問題。兩座單線隧道的防災(zāi)救援條件也是非常有利的，一座雙線隧道僅利用斜井和兩端洞口進(jìn)行疏散。

5、方案比較兩座單線隧道有施工難度小、運(yùn)營維護(hù)以及防災(zāi)救援條件好等優(yōu)點(diǎn)，但在空氣動力效應(yīng)方面有致命的缺點(diǎn)，如果采用兩座單線隧道方案，全線將有很長段落屬于兩條單線線路，對投資影響也非常大，而且對車體材料要求較高。

隧道方案應(yīng)服從大的線路布設(shè)原則，XX客專隧道工程在初步設(shè)計中采用一座雙線隧道方案。三、XX客專秦東隧道介紹三、XX客專秦東隧道介紹

（二）隧道概況

秦東隧道位于陜西省潼關(guān)縣境內(nèi)，進(jìn)出口交通便利。受遠(yuǎn)望溝的分割，隧道呈東西兩段，分別為5320m和2371m，溝底與拱頂齊平。隧道進(jìn)口淺埋，洞身最大埋深約200m。

秦東隧道進(jìn)口坡面

隧道長度7691m，洞身基本位于直線上,以+3‰為主。

三、XX客專秦東隧道介紹Q3eol3Q2eol3+el3Q1eol3+el3Q1lg1Q1lg4遠(yuǎn)望溝隧道洞身地下水位線

（三）工程地質(zhì)及水文地質(zhì)特征

1、工程地質(zhì)特征（同前）

2、水文地質(zhì)特征

（1）地表水秦東隧道通過區(qū)地貌為黃土一級臺塬，地勢平坦、開闊。黃土臺塬溝谷較發(fā)育、周邊沖溝及遠(yuǎn)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。三、XX客專秦東隧道介紹

（2）地下水

A、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，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、裂隙潛水分布情況。

b、砂夾礫石層孔隙承壓水分布情況。三、XX客專秦東隧道介紹B、地下水補(bǔ)、徑、排特征

a、潛水的補(bǔ)給、徑流、排泄：

補(bǔ)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(bǔ)給，其中大氣降水是潛水的最大補(bǔ)給源。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(yùn)移，最終排向黃河、渭河。三、XX客專秦東隧道介紹

b、承壓水的補(bǔ)給、徑流、排泄：

補(bǔ)給：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(bǔ)給承壓水。同時，潛水也可通過隔水層“天窗”向下部承壓含水層直接補(bǔ)給。

徑流與排泄：徑流方向與潛水的徑流方向大致相似，即由南向北運(yùn)移，直接向黃河、渭河排泄。三、XX客專秦東隧道介紹

C、隧道分段水文地質(zhì)條件評價

ａ、進(jìn)口～遠(yuǎn)望溝（DK333＋270～DK338＋470）預(yù)測局部地段有少量地下水，大部分段落基本無水，進(jìn)口淺埋段將有地下水滲出。單位長度可能穩(wěn)定涌水量0.151m3/d.m。

ｂ、遠(yuǎn)望溝～出口（DK338＋470～DK340＋990）預(yù)測局部地段有少量地下水，大部分段落基本無水，遠(yuǎn)望溝淺埋帶和出口淺埋段將有地下水滲出。單位長度可能穩(wěn)定涌水量0.151m3/d.m。

隧道總涌水量預(yù)測：當(dāng)隧道洞身長度有一半位于弱含水體中，總穩(wěn)定涌水量582.9m3/d。三、XX客專秦東隧道介紹 3、不良地質(zhì)及特殊巖土： （1）錯落 （2）錯落、溜坍

（3）濕陷性黃土 （4）膨脹土三、XX客專秦東隧道介紹4、圍巖分級：序號里程范圍長度圍巖分級備注1DK333+312～DK333+570258mⅤ級2DK333+570～DK338+4704900mⅣ級3DK338+470～DK338+570100mⅤ級4DK338+570～DK338+690120mⅥ級遠(yuǎn)望溝溝心5DK338+690～DK338+790100mⅤ級6DK338+790～DK340+8502060mⅣ級7DK340+850～DK341+003153mⅤ級秦東隧道圍巖分級表

隧道圍巖分級累計：Ⅳ級6960m，Ⅴ級611m，Ⅵ級120m。Ⅳ級圍巖占90.5%，Ⅴ、Ⅵ級圍巖占9.5%。三、XX客專秦東隧道介紹(四)隧道洞口工程

隧道進(jìn)出口均接長明洞，采用斜切式隧道門。其中進(jìn)口段設(shè)置50m緩沖構(gòu)筑物，出口預(yù)留緩沖構(gòu)筑物設(shè)置條件。邊仰坡采用菱形骨架護(hù)坡防護(hù)，菱形骨架中心植草美化洞口環(huán)境。進(jìn)出口段隧底位于的Q3eol3新黃土中，具Ⅲ級自重濕陷性，濕陷土層厚18m，洞身附近σ0=150kPa，對進(jìn)口150m、出口35m段的基底進(jìn)行加固處理。三、XX客專秦東隧道介紹緩沖構(gòu)筑物設(shè)置：

結(jié)合《暫規(guī)》規(guī)定，經(jīng)大量的氣動計算，選定開孔棚式緩沖構(gòu)筑物作為基本洞口緩沖構(gòu)筑物，開孔位置在棚式緩沖構(gòu)筑物縱向中心對稱兩側(cè)，共11孔（單側(cè)）。圖中Ltu為原隧道長度，F(xiàn)tu為原隧道斷面面積，Lb為緩沖結(jié)構(gòu)長度，Lc為隧道與緩沖構(gòu)筑物直線過渡長度，F(xiàn)tuo為隧道緩沖構(gòu)筑物斷面面積，R為洞口微壓波計算基準(zhǔn)點(diǎn)距離。a表示開孔長度，b表示開孔寬度；l表示開孔間距；k表示隧道緩沖結(jié)構(gòu)單頭單側(cè)開口數(shù)量。三、XX客專秦東隧道介紹三、XX客專秦東隧道介紹

項(xiàng)目緩沖結(jié)構(gòu)參數(shù)△pmax(Pa)LTU(m)FTU(m2)LB(m)LC(m)FTU0(m2)R(m)a(m)b(m)l(m)kV=350km/h秦東隧道7720100507.6145201.51.02.02549.45多孔壁緩沖結(jié)構(gòu)參數(shù)和微壓波最大峰值△pmax表

開孔棚式緩沖構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)示意圖三、XX客專秦東隧道介紹秦東隧道距隧道口處R=20m微壓波三、XX客專秦東隧道介紹秦東隧道緩沖結(jié)構(gòu)襯砌斷面圖(五)隧道支護(hù)設(shè)計

（1）襯砌類型采用曲墻帶仰拱的復(fù)合式襯砌。襯砌和仰拱均為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。（2）土質(zhì)Ⅳ級、Ⅴ級、Ⅵ級圍巖二次襯砌均采用鋼筋混凝土，均采用型鋼鋼架以加強(qiáng)初期支護(hù)。Ⅳ級圍巖采用工20a型鋼鋼架，超前小導(dǎo)管為φ50、l-5m；Ⅴ級圍巖采用HW175型鋼鋼架，超前小導(dǎo)管為φ50、l-5m，或超前管棚支護(hù)，管棚采用R51N、L-10m左右；Ⅵ級圍巖采用HW175型鋼鋼架，超前管棚支護(hù)，管棚采用R51N、L-10m。噴層中除加入φ8鋼筋網(wǎng)外，還加入了防止混凝土開裂的聚丙烯微纖維網(wǎng)，其摻量一般為1.2kg/m3，限量排放地段采用1.2kg/m3或1.8kg/m3。三、XX客專秦東隧道介紹(六)建筑材料

初期支護(hù)采用網(wǎng)噴C25混凝土，摻加聚丙烯微纖維網(wǎng)；早強(qiáng)藥卷式錨桿；熱軋型鋼鋼架。二次襯砌采用C30防水鋼筋混凝土；仰拱填充采用C25混凝土；水溝電纜槽蓋板采用C25鋼筋混凝土；洞門采用C20混凝土，國防要求的洞口采用C30鋼筋混凝土；鋼筋采用HRB335鋼或HPB235鋼；其余材料參照暫規(guī)及隧規(guī)辦理。三、XX客專秦東隧道介紹(七)防水與排水

結(jié)合黃土隧道特點(diǎn)，隧道防排水設(shè)計采取“以防為主、防排結(jié)合”的原則，達(dá)到防水可靠，排水暢通，經(jīng)濟(jì)合理的目的。（1）隧道內(nèi)均采用雙側(cè)水溝排水。（2）初期支護(hù)與二次襯砌之間敷設(shè)復(fù)合防水板及縱、環(huán)向盲溝，施工縫設(shè)橡膠止水帶?？v向盲溝通過邊墻泄水孔與側(cè)溝連通。（3）進(jìn)口至遠(yuǎn)望溝段段采取“以堵為主、限量排放”的防排水原則，采用提高初期支護(hù)抗?jié)B性能、全斷面鋪設(shè)防水板、并在防水板鋪設(shè)之前增加對初期支護(hù)局部滲漏水點(diǎn)注漿封堵處理等措施，邊墻兩側(cè)各設(shè)一道Φ50mm縱向盲溝，取消環(huán)向盲溝，二次襯砌采用抗?jié)B等級不低于S8的防水鋼筋混凝土，施工縫設(shè)橡膠止水帶。三、XX客專秦東隧道介紹(八)輔助坑道

綜合地形、地質(zhì)及工期等多種因素，按三處斜井進(jìn)行設(shè)計：十里鋪斜井、東坪斜井和遠(yuǎn)望溝斜井，斜井總長為2399m/3座。

斜井?dāng)嗝姘礋o軌運(yùn)輸設(shè)備來確定，雙向施工；每隔300m設(shè)一處錯車道。斜井采用曲墻帶仰拱的封閉結(jié)構(gòu)，噴錨施工支護(hù)與模筑混凝土襯砌。斜井在施工期間擔(dān)負(fù)正洞施工，在運(yùn)營期間用作緊急出入口。因此斜井按永久工程進(jìn)行設(shè)計，并設(shè)安全門。三、XX客專秦東隧道介紹秦東隧道斜井襯砌內(nèi)輪廓圖

三、XX客專秦東隧道介紹秦東隧道斜井襯砌支護(hù)參數(shù)表

圍巖

級別施工支護(hù)超前

支護(hù)模筑襯砌

(cm)噴層

cm錨桿（Φ22）鋼筋網(wǎng)φ6鋼架長度間距位置間距間距鋼架(m)(m)(cm)榀/m類型拱墻仰拱Ⅳ1031.0×1.0拱墻25×25

3030Ⅴ設(shè)防1531.0×1.0拱墻20×201/1I12.6φ42l-3.54040*Ⅳ錯車道1531.0×1.0拱墻20×201/1I12.64040*注：表中錨桿間距為：環(huán)×縱；帶“*”者為鋼筋混凝土。三、XX客專秦東隧道介紹(九)施工組織

1、施工方案和方法秦東隧道進(jìn)、出口及三座斜井，共計5個工作面同時掘進(jìn)，快速施工。正洞隧道Ⅴ、Ⅵ級圍巖地段宜采用CD法開挖，Ⅳ級圍巖地段臺階法或弧形導(dǎo)坑法開挖，仰拱超前，二次襯砌采用先墻后拱法施工，并作好防排水工程。斜井采用臺階法開挖，Ⅴ級圍巖可留核心土，特別是錯車道地段，仰拱超前，襯砌采用先墻后拱整體灌筑。三、XX客專秦東隧道介紹

2、施工運(yùn)輸及排水

斜井采用無軌運(yùn)輸方案。運(yùn)輸車輛選用5350B型載重汽車（長950.5cm×寬248cm×高324cm）。除隧道進(jìn)口端采用自然排水外，其余各工作面均采用機(jī)械排水。

3、施工工期

進(jìn)度指標(biāo)：

正洞綜合成洞：Ⅳ級圍巖60m/月；Ⅴ級圍巖40m/月；Ⅵ級圍巖30m/月。

斜井自身成洞：Ⅳ級圍巖150m/月；Ⅴ級圍巖100m/月。

斜井擔(dān)負(fù)正洞施工：Ⅳ級圍巖45m/月；Ⅴ級圍巖40m/月；Ⅵ級圍巖30m/月。

隧道施工總工期為32.7個月（含施工準(zhǔn)備時間和整體道床的施工時間）。三、XX客專秦東隧道介紹《黃土質(zhì)偏壓隧道襯砌量測試驗(yàn)及分析》項(xiàng)目在本隧道完成，地層為Q1沖洪積黏質(zhì)黃土，通過現(xiàn)場取樣化驗(yàn)分析，地層的物理力學(xué)參數(shù)：天然含水量17.1～26%，天然密度1.95～2.09g/cm3，天然孔隙比0.581～0.767，孔隙度36.7～44.2%，飽和度87.7～100%，液限30.7～35.5%，塑限19.9～21.4%，塑性指數(shù)10.7～15.6，液性指數(shù)-0.27～0.59，直剪c=65～102kPa、φ=22.2°～36.3°，三軸剪c=88～360kPa、φ=18.96°～34.96°。1、寶中線老頭溝隧道（單線）四、相關(guān)干線黃土隧道簡介

現(xiàn)場對隧道變形及錨桿內(nèi)力、徑向壓力均進(jìn)行了測試，錨桿均承受拉應(yīng)力，但其值較小，最大內(nèi)力31KN，一般為20KN。從錨桿內(nèi)力分布情況看，靠山側(cè)邊墻和河側(cè)拱部錨桿內(nèi)力值較大。徑向（層間接觸）壓力均比較小，除仰拱部位最大壓力達(dá)60KPa以外，一般均在20KPa以內(nèi)。隧道變形施工初期比較明顯，掌子面超前25m以后基本趨于穩(wěn)定。塑性區(qū)一般約為1~2.5m。施工方法采用短臺階留核心土（弧形導(dǎo)坑）法。四、相關(guān)干線黃土隧道簡介

本隧道地層為Q2老黃土，通過現(xiàn)場取樣化驗(yàn)分析，地層的物理力學(xué)參數(shù)如下：天然含水量為11.8～22.85%，天然容重1.67～1.96g/cm3，天然孔隙比0.681～0.786，液限27.1～32.13%，塑限17～21%，塑性指數(shù)7～12.1，液性指數(shù)-0.989～0.608，c=65～166kPa、φ=23°～32°。試驗(yàn)分析及現(xiàn)場量測結(jié)果說明：襯砌的個別部位，如拱腰處計算結(jié)果有較大剪應(yīng)力；邊墻土體有較大塑性區(qū)；拱腳和邊墻會出現(xiàn)較大的變形。這些部位，都可能是襯砌的薄弱環(huán)節(jié)。分部開挖時，拱腳及邊墻土體的塑性比全斷面開挖時大得多。黃土隧道開挖后拱頂土體的下沉量較大，但在開挖后立即用噴射混凝土支護(hù)的情況下，拱頂下沉量被控制在可以容許的范圍內(nèi)，并逐漸趨于穩(wěn)定。2、西延線腰峴河隧道（單線）四、相關(guān)干線黃土隧道簡介

隧道試驗(yàn)段黃土物理力學(xué)指標(biāo)：天然含水率：11.3～20.3%，干容重：13.4～16.3KN/m3，孔隙度：42～47%，塑限17.8～23.4%，內(nèi)摩擦角：13～30°?，F(xiàn)場量測分析結(jié)果表明：錨桿可抑制土體變形，阻止裂縫張開，使在錨桿作用范圍內(nèi)的土體變形均勻，加強(qiáng)土體整體性。通過設(shè)錨桿和無錨桿段對比，錨桿段襯砌徑向位移小得多，土體徑向變形小而且均勻，隧道穩(wěn)定快，證明砂漿錨桿在黃土隧道中是一良好的支護(hù)手段。3、西延線嶺前隧道（單線）四、相關(guān)干線黃土隧道簡介

軍都山隧道進(jìn)口端有600余米穿過黃土地層，覆蓋層僅十余米。隧道試驗(yàn)段地層為第四紀(jì)Q2上更新統(tǒng)沖、洪積地層砂粘黃土，含少量礫石，并有縱橫節(jié)理。該土層物理力學(xué)指標(biāo)：天然容重：1.8～1.97g/cm3，含水量：18～25%，孔隙度：34～40%，凝聚力C：44~220KPa，內(nèi)摩擦角：7～25°。試驗(yàn)分析及現(xiàn)場量測結(jié)果說明：徑向位移沿洞周的分布拱頂和底部最大，拱腰次之，側(cè)壁最小。噴層與土體之間的接觸應(yīng)力在拱頂和拱腰部位的差異是較大的。拱腰部位的最大壓力遠(yuǎn)大于拱頂最大壓力。拱頂壓力小，是由于拱頂下沉變形量大，拱頂應(yīng)力得到充分的釋放和調(diào)整。墻腳壓力較大，表明墻腳仍是受力的重點(diǎn)，是整個支護(hù)的根基，應(yīng)加強(qiáng)墻腳和仰拱的支護(hù)措施。4、大秦線軍都山隧道（雙線）四、相關(guān)干線黃土隧道簡介(一)襯砌支護(hù)參數(shù)的確定：

經(jīng)多次研討，初步設(shè)計階段三家設(shè)計單位共同研究采用的支護(hù)參數(shù)如下表：

圍巖級別初期支護(hù)拱部超前支護(hù)預(yù)留變形量(cm)二次襯砌噴層cm錨桿（Φ22）鋼筋網(wǎng)φ8鋼架拱墻仰拱(cm)襯砌主筋長度(m)間距(m)位置間距(cm)鋼架類型間距（榀/m）Ⅳ263.51.0×1.0全斷面25×25I20a1/1小導(dǎo)管10504φ22Ⅴ304.01.0×0.8全斷面25×25HW1753/2管棚10554φ22Ⅵ304.01.0×1.0全斷面20×20HW1752/112604φ25Ⅳ偏263.51.0×0.8全斷面25×25I20a3/2小導(dǎo)管10554φ25Ⅴ偏304.01.0×1.0全斷面20×20HW1752/1管棚10604φ25雙線黃土隧道復(fù)合襯砌支護(hù)參數(shù)表注：表中錨桿間距為：環(huán)×縱。噴層中微纖維摻量為1.2kg/m3。五、客專黃土隧道設(shè)計中的問題及初步解決意見

（二）大斷面黃土隧道施工方法和信息反饋技術(shù)

對大斷面黃土隧道采用二維彈塑性有限元進(jìn)行計算分析，各施工方法施工工序圖如下：弧形導(dǎo)坑法施工工序圖五、客專黃土隧道設(shè)計中的問題及初步解決意見臺階法施工工序圖五、客專黃土隧道設(shè)計中的問題及初步解決意見CD法施工工序圖雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工工序圖五、客專黃土隧道設(shè)計中的問題及初步解決意見初期支護(hù)和二次襯砌內(nèi)力計算斷面有限元網(wǎng)格弧形導(dǎo)坑法有限元模擬分析

五、客專黃土隧道設(shè)計中的問題及初步解決意見弧形導(dǎo)坑法施工各階段開挖邊界變形圖五、客專黃土隧道設(shè)計中的問題及初步解決意見弧形導(dǎo)坑法施工各階段圍巖塑性區(qū)五、客專黃土隧道設(shè)計中的問題及初步解決意見弧形導(dǎo)坑法初支軸力弧形導(dǎo)坑法初支彎距弧形導(dǎo)坑法二襯軸力弧形導(dǎo)坑法二襯彎距五、客專黃土隧道設(shè)計中的問題及初步解決意見初期支護(hù)和二次襯砌內(nèi)力計算斷面有限元網(wǎng)格CD法有限元模擬分析

五、客專黃土隧道設(shè)計中的問題及初步解決意見CD法施工各階段開挖邊界變形圖五、客專黃土隧道設(shè)計中的問題及初步解決意見CD法施工各階段圍巖塑性區(qū)五、客專黃土隧道設(shè)計中的問題及初步解決意見CD法初支軸力CD法初支彎距CD法二襯軸力CD法二襯彎距五、客專黃土隧道設(shè)計中的問題及初步解決意見初期支護(hù)和二次襯砌內(nèi)力計算斷面有限元網(wǎng)格雙側(cè)壁導(dǎo)坑法有限元模擬分析

五、客專黃土隧道設(shè)計中的問題及初步解決意見雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工各階段開挖邊界變形圖五、客專黃土隧道設(shè)計中的問題及初步解決意見雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工各階段圍巖塑性區(qū)五、客專黃土隧道設(shè)計中的問題及初步解決意見雙側(cè)壁導(dǎo)坑法初支軸力雙側(cè)壁導(dǎo)坑法初支彎距雙側(cè)壁導(dǎo)坑法二襯軸力雙側(cè)壁導(dǎo)坑法二襯彎距

通過對大斷面黃土隧道施工方法的初步研究，考慮秦東隧道的工期要求，Ⅳ級圍巖擬選用臺階法或弧形導(dǎo)坑施工，Ⅴ、Ⅵ級圍巖采用CD法施工，可以保證施工安全。同時注意仰拱超前，嚴(yán)格控制圍巖的暴露時間，施工全過程進(jìn)行監(jiān)控量測，并保證鎖腳錨桿的施工質(zhì)量。

項(xiàng)目計劃列為明年的科研項(xiàng)目，已報部。擬通過三維計算分析，確定合理的施工工序，并進(jìn)行各方法的安全性評價，同時考慮必要的現(xiàn)場測試，作進(jìn)一步的分析研究。五、客專黃土隧道設(shè)計中的問題及初步解決意見

（三）大斷面黃土隧道軟基加固及工后沉降控制

本段隧