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1、 郑焦晋高速公路客运专线晋城段部分隧道设计 隧道概况1.1工程概况1.1.1隧道工程位置蔡河隧道位于晋城市南部，捞刀河以南，止于黎托乡平阳村。线路从星沙镇至彭家港的潇湘路附近起，隧道下穿星沙镇物流场、高速公路、长永高速、星沙镇市区、晋城市远大路、人民东路、蔡河、高速公路，于黎托乡平阳村出地面。自北向南依次穿过晋城市开福区捞刀河镇、芙蓉区东岸乡、雨花区黎托乡等。1.1.2隧道建设规模蔡河隧道工程范围10115m，暗洞段长9935m，全隧道共设置三座竖井及一座斜井，隧道建设规模见下表1-1表1-1 蔡河隧道建设规模表类别里程长度（m）备注起始里程终止里程隧道建筑长度DIIK1560+785DIIK
2、1570+90010115隧道长度DIIK1560+785DIIK1570+7209935分段情况进口明挖暗埋段DIIK1560+785DIIK1560+914129洞身暗挖段DIIK1560+914DIIK1561+500586洞身明挖暗埋段DIIK1561+500DIIK1562+8601360洞身暗挖段DIIK1562+860DIIK1569+6506790DIIK1568+666- DIIK1569+028段下穿蔡河出口明挖暗埋段DIIK1569+650DIIK1570+148498下穿机场高速出口暗挖段DIIK1570+148DIIK1570+20052出口明挖暗埋段DIIK1570
3、+200DIIK1570+720520出口引道敞开段DIIK1570+720DIIK1570+9001801.2自然地理概况1.2.1交通蔡河隧道从晋城市东侧穿越蔡河地区，经过星沙镇和黎托乡，区内交通发达，高速公路、高速公路、城区公路等纵横交错。表1-2 蔡河隧道地貌分区序号123456里程范围DIIK1560+785DIIK1562+330DIIK1562+330DIIK1563+080DIIK1563+080DIIK1564+550DIIK1564+550DIIK1565+270DIIK1565+270DIIK1567+170DIIK1567+170DIIK1570+900地貌单元剥蚀低丘
4、区（IIb）垄岗间谷地区（Ic-1）岗地化高阶地（Ic）垄岗间谷地区（Ic-1）岗地化高阶地（Ic）蔡河一级阶地及河漫滩区(I2）高程范围59.1766.78m43.1559.62m44.5159.72m38.6041.83m42.3762.65m25.9246.52m平均66.78m52.88m50.71m40.62m52.83m33.89m1.2.2区域气候特征属亚热带季风湿润气候，气候温暖潮湿。春夏多雨，秋冬干旱，暑热期长，严寒期短。年平均气温17.1，极端最高气温43.7，极端最低气温-11.8，年平均降雨量13001500mm，大部分集中在49月，暴雨以5、6月最多，每年洪水期在4月
5、，占全年降水量的46%左右，日最大降水量为259.5mm，年蒸发量13001570mm，年相对湿度80%，年日照5000.91560.8小时，年主导风向为北北西及北西，年平均风速2.43.0m/s,最大风速25m/s。1.2.3河流水文特征区内地表水系主要为蔡河，隧道穿蔡河下游。每年46月为丰水期，期间多有洪水发生，汛期常有湘江河水回托，蔡河最大壅水量喧36.m3/s（榔梨站1987年5月19日），多年平均含砂量0.080.24kg/ m3。 蔡河集水面积3815km2(榔梨站),水位高程年平均30.19m 极大值39.07m（1958年5月17日），极小值25.72（1973年12月18日）
6、，其十年一遇洪水位是35.82m，百年一遇洪水位是38.14m。流量年平均97.4m3/s，极大值3400 m3/s (1969年6月27日)，极小值0.00 m3/s（1981年9月19日）。蔡河长57.4km，宽100300m，水面坡降0.080.44（榔黎站以下），隧道穿越段蔡河床宽210m左右，勘探期间水面宽约200m，水深7m左右，隧道区地下水以雨水补给为主，其次受蔡河补给，地下水略具承压性。地下水径流变化与降水量密切相关，年际间变化较大，年内分配不均。1.3隧道水文地质条件分析隧道区地下水位的变化特征：阶地及河漫滩表层粘性土上的地下水量极小，且渗透性差，将其视为阻水层考虑。由于本区
7、最主要的河流为蔡河，其十年一遇水位为35.82m，百年一遇的水位为38.14m,均远高于两岸河漫滩地面标高,且河水与卵砾石富水层的地下水水力联系极为密切。河水水位的变化对两岸卵砾石富水层的地下水位变化起着决定性的作用。洪水期，由于河水水位抬升至卵砾石富水层层面标高以上时，卵砾石层孔隙水受上部粘性土阻水层影响而具承压性，承压水头受渗透阻力影响，距蔡河距离越远，地下水的承压水头越小。 枯水季节，由于河水水位降落至卵砾石富水层层顶标高一下时，地下水多向河水渗流补给，造成地下水失去承压性。如2005年11月河流测时水位为26.16m,低于两岸地下水含水层标高，造成地下水向河流补充，地下水水量大量减少甚
8、至枯竭。高阶地的孔隙地下水含水量小，含水层地势较高，一般不具承压性，主要流向河漫滩，与河水水力联系相对较弱。基岩岩溶裂隙水水位较高，为承压水，含水量盆地状，地下水具静态水性质，一般与河流水力联系较少，其变化情况相对较小。溪谷中砂砾石层地下水受降水补给影响较大，水位波动较大。1.4隧道围岩分级根据铁路工程地质勘察规范（GB100122001）附录E，结合郑焦晋客运专线蔡河隧道综合测井报告成果，在白垩系全风化段，弹性波速在2000m/s以下。弱风化完整段，砂质泥岩弹性波速一般在20002600m/s之间，围岩等级为VIV级。完整砂岩层弹性波速个别达到30003500m/s，个别钻孔的泥质砂岩弹性波
9、速接近3000m/s。整个区域内岩层强度较低，地层以软质类岩层为主。隧道通过弱风化软岩岩体，岩体较完整，隧道围岩基本分级一般为IV级，隧道通过全强风化软岩岩体以及高阶地土层时，围岩分级一般为低至V级，隧道通过河漫滩土层时，围岩分级一般低至VI级。综合考虑隧道场址岩土层的岩性特征与分布特征，以及地下水和洞身埋深，蔡河隧道基本分级主要见表1-3表1-3 蔡河隧道围岩基本分级表围岩分级主要工程地质特征结构特征和完整状态围岩开挖后的稳定状态VI欠压实稍压实人工填土，软塑性可塑性的冲洪积成因粘土及砂土、软土、碎石土、地下水丰富，遇水软化，崩解的残积土及溶洞充填物粘性土上呈松软状，饱水砂土、碎石上呈松散稍
10、密、中密状围岩开挖后的稳定状态V硬塑性土层、全强风化岩及风化谷、遇水软化崩解，溶洞岩溶呈块石、碎石状，泥质胶结，胶结差，或为溶洞，易输钱化崩解或突水、突泥、涌水围岩易坍塌，处理不当会出现大坍塌，侧壁经常小坍塌，或大量突水突泥IV碎屑岩弱风化带，岩石完整。呈中至厚层状，大部分为较软岩，但岩体完整拱部无支护时 可产生较大的坍塌，侧壁有时失去稳定 ，有水时，易风化、软化崩解1.5各段岩土工程条件评价及工程措施建议蔡河隧道工程设计范围 DIIK1560+758DIIK1563+550，长2792m。蔡河隧道主在通过地层为第四系冲积砂层和残坡积及白垩系泥质粉砂岩、泥岩、砂砾岩等，第四系地层强度低，自稳能
11、力差；基岩软硬差异较大，大多为软质岩，遇水易软化，强度降低，且局部岩溶发育，自稳能力相对较差，隧道设计及施工时应充分考虑。1.5.1隧道进口明挖段评价DIIK1560+785DIIK1560+914为一丘间小谷地，地面高程为56.3766.099米，地面起伏不平。开挖地层主要有人工填土（有部分为公路路基填筑土）、残坡积粉质粘土、全风化砂砾岩、泥质粉砂岩及少量强风化砂砾岩。围岩筹等级为V级，岩土施工筹等级为IIIIV级。隧道进口地处地层为残坡积层以及含砾砂岩、砂质泥岩全强风化层，多为软岩， 由于 软岩全至强风化层易软化崩解、易风化，工程性质相对较差，暗挖易塌，明挖应采取的支护措施 ，应加强支护，
12、防止发生边坡坍塌和人工填土滑坡，此外，由于 土体及全风化层属可压缩地层，设计中应加强地基变形计算，不能满足要求进行地基处理。进口建议边仰坡坡率为1：1.51：1.75，边仰坡控制高度6米，设计时应尽量降低边仰坡高度，放缓边坡坡坡率。基槽开挖应加强排水工作，以防雨水办公浸泡软坑壁及坑内岩上，以防基坑壁坍塌。1.5.2隧道洞身段根据物探资料：DIIK1561+400往小里程方向为砾岩为主，夹砂岩互层，大里程方向以粉砂质泥岩为主，与砾岩呈顺层接触。DIIK1562+100DIIK1562+580段岩石不均匀风化严重。里程DIIK1563+992推测为砂砾岩与泥质砂岩分界线。DIIK1565+975D
13、IIK1566+747岩性单一，主要为泥质粉砂岩，覆盖层厚度318米。综合分析钻探、物探、测井及水文地质试验资料，特别须注意的地段有：DIIK1561+745DIIK1563+225段地下水中等丰富，隧道洞身稳定性差，应加强排水和加固措施。DIIK1564+020以南一般都含石膏等矿物。隧道洞身经过的地层绝大部分为软岩或极软岩，易风化、易软化崩解，开挖后应及时支护。 蔡河隧道总体设计2.1设计依据及范围2.1.1设计依据1、国家发展和改革委员会交运【2005】2772号印发国家发展改革委员会关于审批新建铁路武陟至晋城客运专线可行性研究报告的请示的通知2、铁道部工程设计鉴定中心郑焦晋客运专线修改初步设计审查意见（初稿）3、铁道部工程设计鉴定中心郑焦晋客运专线乌龙泉至花都段蔡河隧道初步设计的批复2.1.2设计采用的标准、规范及规程1、铁路隧道设计规范2、铁路隧道防排水技术规范3、混凝土结构设计规范4、锚杆喷射混凝土支护规范2.1.3设计范围蔡河隧道工程设计范围 DIIK1560+758DIIK1563+550，长2792m。2.2总体线位线路避开在建的湘绣城后，径直穿高速公路及
