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1、,郑西客运专线,黄土隧道设计与施工技术,铁道第一勘察设计院,2004年11月,一、郑西客专陕西境内隧道工程概况 二、隧道所在区域黄土概况 三、秦东隧道介绍 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,郑西客专黄土隧道设计与施工技术,（一）线路简况,一、郑西客专陕西境内隧道工程概况,省界至西安站正线140.38km。 窑村至西安（约17.2km）利用既有陇海线，并新建西安北及相关配套工程。 线路经过华阴、渭南、临潼等县市，接入陇海线的兴平车站。,本段隧道全部分布在DK333+000（省界）DK358+450（新华山）间的黄河二级阶地及黄土台塬区。 隧道13700m/4座
2、，占线路长度的11.2%；其中大于3km的隧道11516m/2座，小于3km的隧道2184m/2座，均为双线黄土隧道；秦东隧道长7691m，是全段最长的隧道。,（二）沿线隧道分布概况,一、郑西客专陕西境内隧道工程概况,（一）地形、地貌 郑西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状递减，西略高于东。 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。 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。 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,线路经过地区分为三个地貌单元。总体上呈
3、东西向延伸，南北向交替、条带状展布。,黄土台塬区,河流冲积平原区,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，地势由南向北微倾，高程一般400600m，远望沟深切台塬，塬边、深切沟谷侧壁多发育滑坡和坍塌体，塬顶有村庄分布。 二级阶地沿东西向呈不连续分布，略向北倾，阶面平坦，高程350420m之间，后缘与黄土塬相接，秦东隧道进口位于该区。,二、隧道所在区域黄土概况,（二）气象资料 本区属暖温带半湿润大陆性季风气候。年平均气温13.213.6，最冷月平均气温-1.20.5，最热月平均气温26.127.3，极端最高气温43.0，极端最低气温-18.2，本段沿线地震动峰值加速度值为0
4、.20g，地震动反应谱特征周期0.40s（相当于八度地震区）。最大季节冻土深度为0.44m。,二、隧道所在区域黄土概况,（三）该区黄土工程地质特性 1、黄土的地层岩性 黄河II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。,二、隧道所在区域黄土概况,2、湿陷性黄土的特点 按照黄河流域黄土湿陷性类型分区图的划分，陕西境内隧道分布在渭南台塬亚区（V2）与渭河阶地亚区（V3）、三门峡亚区（2）的交接带，主要位于渭河阶地亚
5、区（V3）内。 该区域黄土颗粒成分：大于0.05mm占12%, 0.05mm 0.005mm占60%,小于0.005mm占28%,黄土的含水量在20%左右,孔隙比一般在1.0左右, 湿陷系数平均0.05。 按照铁路规范的划分标准，隧道洞口分布的湿陷性黄土为级自重湿陷，湿陷深度约18m。,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（Q3eol3）物理力学指标,二、隧道所在区域黄土概况,上更新统冲积黄土（Q3al3）物理力学指标,二、隧道所在区域黄土概况,（一）一座双线隧道和两座单线隧道方案比较：,1、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
6、专线铁路。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。,2、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、洞口缓冲结构等方面的技术条件都差。,三、郑西客专秦东隧道介绍,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、郑西客专秦东隧道介绍,3、工程量及投资方面,双线隧道限界及衬砌内轮廓,三、郑西客专秦东隧道介绍,单线隧道限界及衬砌内轮廓,三、郑西客专秦东隧道介绍,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、郑西客专秦东隧道介绍,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30%，而且如
7、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。,三、郑西客专秦东隧道介绍,4、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，一座双线隧道仅利用斜井和两端洞口进行疏散。 5、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。 隧道方案应服从大的线路布设原则，郑西客专隧道工程在初步设计中采用一座双线隧道方案。,三、郑西客专秦东隧
8、道介绍,三、郑西客专秦东隧道介绍,（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。 受远望沟的分割，隧道呈东西两段，分别为5320m和2371m，沟底与拱顶齐平。 隧道进口浅埋，洞身最大埋深约200m。,秦东隧道进口坡面,隧道长度7691m，洞身基本位于直线上,以+3为主。,三、郑西客专秦东隧道介绍,Q3eol3,Q2eol3+el3,Q1eol3+el3,Q1lg1,Q1lg4,远望沟,隧道洞身,地下水位线,（三）工程地质及水文地质特征 1、工程地质特征（同前） 2、水文地质特征 （1）地表水 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
9、沟内无常年流水，隧道出口端潼沟河常年流水，流量不大，水质良好。,三、郑西客专秦东隧道介绍,（2）地下水 A、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。 a、黄土孔隙、裂隙潜水分布情况。 b、砂夹砾石层孔隙承压水分布情况。,三、郑西客专秦东隧道介绍,B、地下水补、径、排特征 a、潜水的补给、径流、排泄： 补给：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，其中大气降水是潜水的最大补给源。 径流与排泄：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。,三、郑西
10、客专秦东隧道介绍,b、承压水的补给、径流、排泄： 补给：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，潜水也可通过隔水层“天窗”向下部承压含水层直接补给。 径流与排泄：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。,三、郑西客专秦东隧道介绍,C、隧道分段水文地质条件评价 、进口远望沟（DK333270DK338470） 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量0.151m3/d.m。 、远望沟出口（DK338470DK340990） 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
11、出口浅埋段将有地下水渗出。单位长度可能稳定涌水量0.151m3/d.m。 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582.9m3/d。,三、郑西客专秦东隧道介绍,3、不良地质及特殊岩土： （1）错落 （2）错落、溜坍 （3）湿陷性黄土 （4）膨胀土,三、郑西客专秦东隧道介绍,4、围岩分级：,秦东隧道围岩分级表,隧道围岩分级累计：级6960m，级611m，级120m。级围岩占90.5%，、级围岩占9.5%。,三、郑西客专秦东隧道介绍,(四)隧道洞口工程 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50m缓冲构筑物，出口预留缓冲构筑物设置条件。 边仰坡采用菱形骨
12、架护坡防护，菱形骨架中心植草美化洞口环境。 进出口段隧底位于的Q3eol3新黄土中，具级自重湿陷性，湿陷土层厚18m，洞身附近0 =150kPa，对进口150m、出口35m段的基底进行加固处理。,三、郑西客专秦东隧道介绍,缓冲构筑物设置： 结合暂规规定，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筑物，开孔位置在棚式缓冲构筑物纵向中心对称两侧，共11孔（单侧）。图中Ltu为原隧道长度，Ftu为原隧道断面面积，Lb为缓冲结构长度，Lc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，R为洞口微压波计算基准点距离。a表示开孔长度，b表示开孔宽度；l表示开孔间距；k表
13、示隧道缓冲结构单头单侧开口数量。,三、郑西客专秦东隧道介绍,三、郑西客专秦东隧道介绍,多孔壁缓冲结构参数和微压波最大峰值pmax表,开孔棚式缓冲构筑物结构示意图,三、郑西客专秦东隧道介绍,秦东隧道距隧道口处R=20m微压波,三、郑西客专秦东隧道介绍,秦东隧道缓冲结构衬砌断面图,(五)隧道支护设计 （1）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。 （2）土质级、级、级围岩二次衬砌均采用钢筋混凝土，均采用型钢钢架以加强初期支护。级围岩采用工20a型钢钢架，超前小导管为50、l-5m；级围岩采用HW175型钢钢架，超前小导管为50、l-5m，或超前管棚支护，管棚采用R51N、
14、L-10m左右；级围岩采用HW175型钢钢架，超前管棚支护，管棚采用R51N、L-10m。 喷层中除加入8钢筋网外，还加入了防止混凝土开裂的聚丙烯微纤维网，其掺量一般为1.2kg/m3，限量排放地段采用1.2kg/m3或1.8kg/m3。,三、郑西客专秦东隧道介绍,(六)建筑材料 初期支护采用网喷C25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。 二次衬砌采用C30防水钢筋混凝土； 仰拱填充采用C25混凝土； 水沟电缆槽盖板采用C25钢筋混凝土； 洞门采用C20混凝土，国防要求的洞口采用C30钢筋混凝土； 钢筋采用HRB335钢或HPB235钢； 其余材料参照暂规及隧规办理。,三
15、、郑西客专秦东隧道介绍,(七)防水与排水 结合黄土隧道特点，隧道防排水设计采取“以防为主、防排结合”的原则，达到防水可靠，排水畅通，经济合理的目的。 （1）隧道内均采用双侧水沟排水。 （2）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孔与侧沟连通。 （3）进口至远望沟段段采取“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50mm纵向盲沟，取消环向盲沟，二次衬砌采用抗渗等级不低于S8的防水钢筋混凝土，施工缝设橡胶止水带。,三、郑西客专秦
16、东隧道介绍,(八)辅助坑道 综合地形、地质及工期等多种因素，按三处斜井进行设计：十里铺斜井、东坪斜井和远望沟斜井，斜井总长为2399m/3座。 斜井断面按无轨运输设备来确定，双向施工；每隔300m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，在运营期间用作紧急出入口。因此斜井按永久工程进行设计，并设安全门。,三、郑西客专秦东隧道介绍,秦东隧道斜井衬砌内轮廓图,三、郑西客专秦东隧道介绍,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、郑西客专秦东隧道介绍,(九)施工组织 1、施工方案和方法 秦东隧道进、出口及三座斜井，共计5个工作面同时掘进，快速施工。 正洞隧道、级围岩地段宜采用CD法开挖，级围岩地段台阶法或弧形导坑法开挖，仰拱超前，二次衬砌采用先墙后
