黄土隧道基本知识及支护开挖方法

黄土隧道基本知识及支护开挖方法一、黄土隧道地质类型甲类：围岩为中下更新统黄土，物理力学性质好，无湿陷，稳定性好。乙类：中更新统上部黄土，无湿陷或弱湿陷，工程性能较好。夹多层古土壤。丙类：围岩为新黄土。工程性能差。黄土状土隧道：黄土或黄土状土夹砂层，黄土塬下部及河流两岸阶地，有时砂层厚十多米。在含地下水的情况下，最易产生喷砂冒水坍塌、冒顶等事故，以砂层在拱顶分布者对隧洞稳定最为不利。二、黄土隧道的线路选择地形上，应选择洞身最短的位置穿过黄土塬、梁或黄土塬嘴，在隧洞进出口地带均有大小不同的冲沟或弯道，而梁两边相对较大的沟道，可能是洞身最短的洞线位置。A、隧洞位置的塬梁地面，应该是平整的或凸起的地形；B、隧洞线路表面不应有洼地存在，特别应避免封闭式的存储地表径流的洼地；C、洞线也应避开塬面上的较大渠道，否则，集流洼地和渠道的水，可能成为隧洞的不稳定因素．(2)地质构造方面，黄土构造大裂隙、区域性的构造裂隙，一般有几组，要通过调查、访问和勘探，找出最发育的一组或洞线附近最大的几条。该类裂隙宽度大，影响深，平时被地表黄土覆盖，大暴雨或地震时，部分的裂开而暴露，群众称为“流海缝“或“龙缝”．这种“龙缝”可能有的沿沟谷或洼地发育，成为地面水的排泄通道．洞线选在大裂隙网一方位上，是极不利的选择。(3)岩性上，时代愈老，强度愈高．作为隧洞围岩稳定性愈好。厚层钙质结核层作为洞顶围岩，将是最理想的洞线方案。(4)隧洞穿过滑坡体:A、应首先查明该滑坡的滑动面深度，各滑块的位置关系，滑坡体岩性分布及地下水情况；B、证明该滑坡体早已稳定，且不可能再复活。一般稳定的古滑坡或老滑坡，方可允许隧洞从滑坡体穿越；C、研究隧洞穿越滑坡体的方案。最有利的洞线方案是沿坡体中段的较大滑块的中部．而且选择整体滑移，岩层错乱少，岩性较均一的滑块．D、各滑块的交界处，裂隙发育，岩性混杂。洞线通过滑块交界处，对隧洞和滑坡稳定都不利。(5睛)地下刑水条斑件黄土坊在水则下处列于近浴饱和即状态管，排效水量教不一奶定大惧，但居洞顶意洞壁挣的稳手定性脏差，菜施工交条件嫁较水束上非旅饱和狠黄土槽差得链多，偿如果织洞线厨是冲盐积黄蛾土状夸土，劫中间殖是水园平层胖理的地细粉倒砂层梳或较斤粗的慈砂砾关层，凳洞身皂位于缴水下端会产狐生流华砂和量排水弱困难脸的严齐重问晴题。选线罗时应鄙设法阶使洞却身置坑于地告下水鼻位以蒜上。索使洞庙线在饼原线以路上找向上妙升高堤。三、册黄土承隧洞趁进、仗出口库的布灭置隧洞沉进出蜜口的判斜坡鸣地段脑，岩糖性变哨化大马，自叼然地茫质作蓬用发铸育，硬地质融问题伏较多利。一亮般说握，黄翁土隧春洞进睬、出坊口选幸择过门程应附考虑固的地启质问晴题主术要是砍：(1济)隧洞粘进出不口的完岩性羽变化洞身一钉般深群埋于瓶地下幕，大汇多置就于老饥黄土荣地层榨中。茄进出抽口洞恶身浅勉，且鬼处于墨斜坡雷地段洗，可宾能有迹新黄梁土或盲新近剑堆积紧黄土六存在膨。隧孤洞进筐、出娇口段孕围岩谋由工协程性结质较视差的疮湿陷想性黄浅土构室成，罪将成蜻为一研个不兰稳定揭因素浊。选赖线中汁对厚防层的村湿陷帜性黄私土层赔应绕慨道，淋对簿亭层的剑则可竞开挖深掉。(2岗)洞脸造边坡们的稳阳定问罢题。桐隧斗洞进蓄、出卖口洞亲脸常附被削煎成人婶工边错坡，纺这种炊黄土扣高边强坡如途有大植的崩芒塌或纤滑移助，将册堵塞派洞口急造成嫂事故提，因焦而洞创脸边盆坡稳手定问国题，洗是隧慌洞进烤、出收口方闻案比毒较的页主要阴问题乱之一决。(3穷)隧洞川进、蜘出口锐沟谷贡两岸逃的稳培定性。付隧秘洞进补、出女口洞钢脸两猎侧将扰受到则沟谷亲两岸脚岸坡例稳定渐性的肝影响窜。选甩作隧陵洞进悦、出已口的径沟谷坏，两统岸应迎是稳定食的，摸特别策应注妄意的诞是，获进、基出口伸沟谷站不能列是天提然泥碧石流存或泥工流的昌排导帖通道驳．四、僚黄土抓隧洞风设计牺方法窝和历身史尽管绸黄土识地下梅建筑眼在我摆国已絮有几窄千年吹的历润史，起但是石对其陕设计阁计算惕理论榴进行腾系统斥的研宵究，息还是厕从上且世纪60年代黄初开两始的拜。由于后以往战在地伞下洞醋室设虽计计弱算中鞋所采凝用的铲唯一碍模型效是“己荷载——结构轧物”拢模型汪，即苦把作灶用在耕衬砌站上的签围岩宵压力即作为乌外加坑荷载递，只表要荷谁载确督定了访，则确就像就地面铅建筑婚那样氏，利洁用结踢构力笛学理蜘论，尸进行捆衬砌射的设劣计计义算。跳所以犬在地展下洞互室的圆设计郑计算泛中，碗围岩童压力仙的确限定就柄成为效问题伙的关也键。黄土旗地下昆洞室赢也不释例外锻，黄允土洞粉室设己计计哄算理吐论的辣研究蓬大致轧经历经了三新个阶活段。(1巩)上世蝇纪50年代辜、60年代呀的设邻计以蹈普氏万理论耐为基洒础。通过昨大量迹工程月实践眠，发键现普童氏理筒论对逃我国勾黄土平洞室雄适用孤性差没，按普慈氏理继论所款算得陈的围富岩压描力值挂大大岩超过挎实测旬结果俗，其怕所假柳定的经压力松分布歼形式境及侧宿荷载风系数淘也与拢实际汗不符塌。按让此设屠计的牙衬砌饺普遍史偏厚奸，造谋成很馅大浪渗费；随后栏才引惨起对牲黄土防洞室逝围岩胡压力干问题怪的系滥统研惧究。(2寇)60年代刑初提踢出以迷工程虏地质哗类比糕法指赏导设辛计．并立对黄技土按蚂地下繁洞室酸稳定交性要右求作张了相掘应的奸分类颗。(3喘)得70年代屈中提涌出以聚工程贡地质烧类比骨为主仁，力夸学计驴算为杯辅，致必要探时用吴实测债的方场法指戒导设辉计。五、铲黄土塔隧洞睬变形络破坏大量模的工弄程实幸践表可明，无支弄护黄仍土洞闷室一烟般均况不能寨保持纳长期闲稳定。塌方肃、片储帮和枕衬砌阀开裂吹、渗纱漏等伶是黄卫土隧至道的稳的主是要变职形破狐坏形返式。其尘中塌音方破拜坏最熊为严滴重。对于斥埋深20一50医m，跨绢度6—胞10驳m的洞驱室，杨拱顶送最大妖下沉殖量约3一5c罢m．地交表沉尸降量远很小返，土鱼体变谷形随熟着掘阁进和衣时间扛的增闲长而甲增长惰，增筒长速菜率开恩始较强快，相以后狭逐渐谱减慢县，并状趋于尚稳定垒，基巨本稳掘定时待间约3—辅4个月荡。塌方塌方前是黄鞠土隧宅道最丝式为集师中的嫂问题乒，也生是破厉坏性餐最大民、造西成损碧失最攀为严屑重的工秀程问尾题。桂塌方恩事故贡的发昆生主扁要集软中在隧道牢进出腔口段北或地脾质条殃件发鸭生突挥变的万地层氏中。片帮畅和衬透砌开匹裂片帮——黄土娃隧道进开挖堆后，羡由于脖开挖挥导致誉局部远应力流集中仔和软狐弱结乡丰构面肠的存瓣在而得引起位的。衬砌宫裂缝——随黄推土围蜓岩变合形的倍增大薄，初询次衬烫砌将盲承受蛙越来舞越大熔的压煌力，宴导致溪衬砌途开裂着，格贞栅或豪钢拱连架发慢生严溉重弯果曲变聪形。衬砌苹开裂缘瑞的主罩要原仍因是衬砌临形式椒与实浙际压产力分壶布不差适应，还棉可能足是由妄于喷辱射混汉凝土燥在硬远化过遭程中劣的自继身收渠缩和猫施工灶过程秃中气叹温变蜘化所供致。渗谢漏渗漏弟是含晋水率丢较丰贷富或透大气订降雨冒相对茶充足软的黄京土隧意道所荷面临居的工除程问堵题1、部撞分黄迷土隧云道在拼开挖育过程椅中，舰由于订含水迟层储这水和描排泄揪条件稍差，誉土体榜呈可兄塑或才潮湿牛状，痒涌水拉量较着大；2、有床的隧哗道在雨开挖圈当时弄基本扶无水猫，但抹建成凶使用蜘数年杂后却叫有了峰水，赖甚至捡水量府还相魔当多蛙。若蜘施工贞防排奥水问收题未奔引起艰重视叙，隧铺道运馋营中萝会出能现渗蕉漏与保拱脚门沉降陕，并允造成揉拱顶区、拱余墙、幸路面脸裂缝论等。隧道其渗水短主要童通过裹拱顶撇、边粥墙接转缝、项排水射沟孔皱、墙狮角部棋位渗敌出，渗漏悟不仅欺会使架围岩淹自稳蝇能力括降低规，造疗成局扭部地挨层软潮化，子而且是还会扬侵蚀糖普通忆混凝海土，详改变侄支护皆结构幅的受御力特制性，坦给隧蚕道的浊安全屈运营认带来咬威胁要。六、蹄黄土籍隧洞么围岩学压力蜘规律(1面)对于粱工程挥中常捉用的及洞跨需，无衬被砌时蛾一般主均不职能保毛持长愈期稳缠定。一旦桐作了侦衬砌舌，只压要其来以后猪工程寸地质色、水歌文地某质条县件无竹异常师，则甘通常让总能缩慧保持既稳定侮。在权现有乏的工骂程常攀用的降洞形懒及高寄跨比穿下，阶当土色质均各匀时恩，无衬坝砌洞灯的塌免方一源般首老先在终拱肩蛙或两座侧，伞然后广随着斑洞形寸及应缘瑞力条高件变烛化向附洞顶另发展馆。塌拔方的润主要妨特征植是脆扬性剪替切破耻坏。(2淋)现有枪的黄睛土洞泼室埋腾深大脉都在20一50做m，这少些洞嚷室的认衬砌挽大部掏分是辉“薄网”衬韵砌(是指贺比按雄普氏扎塌落凭拱理伴论所轨设计馆的衬惊砌薄)。这余些衬播砌有滚些虽极然在朴拱腰闯内缘烈出现贸拉裂否缝．岸但却鉴能保虎持相胜对稳赛定。(3冠)洞周摄土体途变形框不是挡局限镇于洞虚周附除近的悲一个脖小范观围内允，而虾是在皇由洞枣壁直泡至地轰表的菌一个伞很大织范围章内连俊续变架化，客逐渐热减小可，衬砌君后在只洞周小一定使范围曲内没任有发夏现土杂体变灶形有瓶突然盛的、掘明显勇的变狼化。最大察变形泽发生对在拱那顶。对埋领深20～50掀m．跨震度6～10认m的洞令室，逐拱顶名最大倍下沉极量约30云mm，地槐表最君大下泛沉量5一10石mm。土性体变蛛形随机掘进秀和时煎间逐芒渐增象长，照开始杯较快钞，以邀后逐挺渐减歇小，亮最后常趋于及稳定财。土雹体位骗移u和时秆间t的关悦系可旗用双疑曲线坛描述负。对现顶浇或尿预制响衬砌承，在蚊现有攻的施惧工条盆件下疗，衬关砌位慢移方播向一肿般均期是由士两侧踢指向名洞内绘，拱保顶指四向洞渠外。(4萌)与土廊体变骄形相料似，北作用章在衬扶砌上吓的围疤岩压葡力也宽没有杠突然待性，朗它也惑是随盈着掘己进与轰时间结的增哲长而疲增长肥。并科随着践土体遮变形拾的稳在定而陡稳定寨。围山岩压腰力基甲本稳攀定时全间也团为3—斥4个月移。它崭与时锁间t的关订系也造可用继双曲死线描真述。七、趣黄土府隧洞膛围岩歉压力依机理作用蜜在黄堡土洞挂室衬笨砌上漂的围档岩压阵力，耕其主释要部池分不廊是由洪于土局体坍中塌而阴引起跟的松上动压仗力，陵而是阻由于而地层护变形恋、挤萝压衬蜓砌所戒产生旗的变极形压炊力。断面换所释碗放的共弹性秆位移幸与进双深的抽关系八、催黄土绸隧洞替围岩诉压力距估算(1睡)工程偏地质贩类比吐法：掌握框了黄及土隧阴洞的蹦地形档地质丸条件随，再例根据尊直接油影响位隧洞幕黄土腿压力展的各晃种地誉质及百工程筐因素演与已利修建苍遂洞斧进行穴对比抛，从宜而确渐定隧骗洞黄棒土的类稳定兴性及桃地层彻压力气（初始篮应力衡状态梯、地究层结豆构、节物理生力学园性质恳、开且挖方屠法、揪衬砌差时间群、洞凳室埋窗深等）。(2底)普氏秩计算阻公式付：虽然违适用累性差使，但育应用弱简单还，多堵偏于植安全禽，仍膜在应坦用。(3归)弹塑近性计是算方捐法：(4赶)有限摊元计鸭算方我法采用碌有限利元等城数值瓣模拟比方法如计算隆围岩包压力九、蛮黄土较隧洞调支护悠及开禾挖方粱法目前筛，应集用于汤黄土档隧道剑的支秆护措横施主储要有响以下六几种喇：挂网缩慧、系土统锚饶杆、书喷射钟混凝说土、穴注浆门、钢欺格栅哈、钢死拱架真、超染前小脆管棚俱以及原大管颗棚等绪。通常许情况装下，铃多种旷支护童措施躲将联土合使坡用，副以确敬保隧厌道围遥岩的猎稳定虏性。1、喷射孕混凝段土是隧合道工肃程中刮应用胳最为街广泛径的支姜护措东施，疏喷层捧厚度渣以15～25愁c游m为宜扬，喷破层太杜薄会末使围平岩变仗形较社大，炸喷层斤易产裕生裂底缝；2、黄土意隧道笔中锚柴杆作用锯一直础以来演颇受雅争议机，学借者们队进行随了专部门的斧研究号，结达果表个明锚摆杆对腥隧道俱位移内控制移、确跑保衬今砌受唉力的铅合理肯性以吵及对第塑性碰区的牙控制易仍有急明显星的效进果，更可以并作为济主要烫的支所护手差段之什一。泻合理西的锚赚杆长馋度为2.采5～3.孕0洁m，长度己超过3蔑m后锚侨杆作返用就牙不很伍明显芝。支护需方法3、注浆主要筐适应饶于围淹岩比娘较破冈碎、艰地层飘含水剑率丰铜富的荐黄土雨隧道梅。近滔期出螺现的碰水泥-水玻瞧璃双捆液注越浆在役加固炸隧道朽围岩久破碎室带中悼具有傻显著访的效炊果。4、超前饲小管巾棚加屯注浆是浅却埋偏选压隧到道通告常采听用的批一种纪超前民支护缠技术颂，亦种可应涉用于肢软弱航地层减，其春实质违是在宰拟开尾挖的德地下弱隧道膛或结硬构的尊衬砌胞拱圈霜隐埋闷弧线建上，备预先单设惯曾性力言矩较锁大的骗厚壁尘钢管仓，起唯临时袜超前语支护渔作用禾，防素止土孩层坍叶塌和漠地表味下沉瓶，以泡保证堤掘进平和后无续支爹护工惩艺安超全运科作。但超前雀小管度棚的混长度身约为3～6杆m，直径因约为4～8储cm摊，搭界趟长度萄一般汇不小栽于1.启2虹m，环向社间距胸约为30～50态c仍m，倾角碧为1°～5°。5、大管池棚一般垂是针绵对隧姨道进吧出口浩段超肿浅埋盯新黄穴土设疫置的员一种源强力天支护头，长粪度可啊达30礼m左右亿，直张径直方径约10铁c际m。6、钢拱然架也是欺一种贩强力趴支护永措施槽，多朋见于课围岩裂较破戒碎和百隧道悬进出虑口段惭。开挖他方法施工进方法驼及开岛挖方腔式对仍围岩果稳定闹性有灾重要厘的影趋响。梅常见顽的黄毯土隧局道施产工方僵法有候：全断征面开树挖法柄、先汁拱后铃墙法府、先熄墙后凝拱法技、CR革D法、泄盾构浊法等。去具体蛾的开肿挖方刊式要缴根据遍隧道牢类型忙、截肚面尺刻寸、伟埋深弦、围爱岩类倍别、构水文兔条件诊、施腥工机千械等刃确定鼠。CR便D工法距示意室图湿陷床性黄驱土隧卷道岩却土环昆境条短件分读级十、杏湿陷责性黄庄土隧楼道问壁题湿陷棉性黄暗土隧筝道浸贿水环肌境条今件分万级湿陷差性黄尖