王家里黄土小净距隧道设计浅析

２ 范围采用长管棚超前支护技术 ， ０ｒ ｎ 通过预注浆 固 结加固软弱围岩 ， 防止洞顶围岩坍塌和下沉 ， 以确保 暗洞开挖和支护 的施工安全 。长管棚采用 Ｌ ２ｍ 一２ １８ｌ ｌ ０ ｎ壁厚 ６ｒｎ ｎ ｉ 钢管 ， ａ 注双液浆 ， 注浆参数 ： 水 泥浆 与水 玻璃 体积 的 比例 为 ｌ： ．；水 泥浆 水灰 比 ０５ １： ； １ 水玻 璃浓 度 ：５波 美度 ， ３ 水玻 璃模 数 ： ．。 压 ２４ 初 ０５～１ ａ 终 压 ２ ａ 持 压 １ ｉ 停 止 注 ． ． ＭＰ ， ０ ． ＭＰ ， ０ ５ｍ ｎ后
进口 ： 段 位于冲沟沟头 ， 冲沟沟底较宽敞、 平坦 ， 边坡 和 仰坡 自然坡 度 较缓 （５ 一３。 ）边坡 岩 性 ２。 ０ ，
为Ｑ 黄 土 ， 体垂 直 节 理 发育 ， 土 边坡 稳 定 性 较差 。
考虑到 自然坡 度较缓 ， 合地形 ， 结 边坡 及仰坡 坡率 均
１０ ８３ 终 点 设计 高 程 １０ ８ ５Ｉ， ５ ．０ｍ， ５ ． Ｉ隧道 底 板最 ４ Ｔ
第 ４期 （ 第２ １期） 总 １
２ １ 年 ８月 ０ １
山西交通科 技
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Ｎｏ４ ．
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王家里黄土小净距隧道设计浅析
宋 晓雷
脏 ．１０．２３ｌ ．Ｏ ０ ） １－８ １一８ １７ ７９ ｌ Ｏ． ２－． ２ ９２ ．１１ １ ． ． ２ ８ ０ ６ ． ７２—７ ＿２ ４３６ － ０ １ ６ ６ Ｏ ８ ． ． ４ － ２． －． 一 ．２－ ．３ ０２ ００
３ 隧道设 计
低， 且利于防排水控制ｉ １ 】 。
构稳定性作用不 大 。网络钢架 （ 钢格栅） 、 喷射混凝 土 、钢筋 网共 同组 成 的支护 结构 是合 理 的黄土 隧道
初 期 支护结 构口 故 本 次设计 适 当减少 了拱 部 系统锚 】 。 杆数 量及 长度 ， 以利于 节省造 价 及施 工时 间 。 ３２１ 衬砌 设 计 ．． 洞 身段衬 砌按 新 奥法原 理设 计 ，采 用 由初 期 支 护 和二次 衬砌 及 中间 夹防水 层组 合 而成 的复合 式衬 砌。 初期 支护 采用 锚 喷支 护 ， 由喷射混 凝土 、 即 锚杆 、 钢筋 网和钢架 单独 或 组合使 用 。 因隧道 围岩 主要 为
构， 衬砌 断 面采用 连接 圆顺 的等 厚 衬砌 断面 型式 ， 并 视 地层 、 地质 条 件增 加 长 、 管 棚 、 前 锚杆 等 辅 助 短 超
液浓 度继 续 注浆 ，确保 钻 孔周 围岩体 与钢 管周 围孔
隙均被浆液填充 ，方可停止注浆。长管棚布置如图
１ 图 ２所示 。 、
工程措施 。 隧道支护参数选择 以工程类 比为主 ， 并通 过计算分析进行校核 ，在施工 中还需通过现场量测 分析调整设计参数 ， 实现动态设计 ， 信息化施工。 般情 况下 ，围岩 开挖暴 露后 周边 围岩会产 生 定 的变形 。 了使 衬砌 所 承受 的变形 压力 最小 ， 为 允
３２ 洞 身段设 计 ．
表 ２ 隧道 复 合 式 衬 砌支 护 设计 参 数 表 喷射混凝土 钢 筋 网 钢 架 二 次衬 砌 仰 拱
项 目
Ｃ５ ２
ｃｍ
位置
锚杆
直径
间距
工字钢位置及 型号 间距 Ｃ ５钢筋 ２ Ｃ ５钢筋 ２ 混 凝 土 Ｃ ５混 凝 土 混 凝 土 ２
由于 明洞 基底 位 于 Ｑ 黄土 上 ，基 底地 基 承 载
力 不 足 ，故 设 置 了 １ｍ 厚 Ｃ ５片 石 混凝 土 基础 ， ２ 以 满足 明洞段 地基 承 载力需 求 。
图 ２ 长 管 棚 纵 断 面 布 置 示 意 图
通 过对 已建 及在 建项 目的多个 黄 土 隧道施工 情 况 的了解 ，可认 为拱 部 系统 锚杆 对于 黄 土隧道 的结
陷穴 内采用 －ｊ 灰 土 回填 密 实 ） 又对 土体 进行 了适 －＼ ，
当的卸 载 ， 以保 证洞 顶土体 的稳定 性 。 明洞施 作 完 待
成后 ， 对仰坡再进行支护措施 ， 仰坡第一级采用浆砌 片石 护 面墙 防 护 ， 以上 部 分植 草 。洞 门采 用 Ｃ ５片 ２ 石混凝 土端 墙式 洞 门结构 。
Ｚ ７ ７ ｏ ＿ Ｋ８ １ ０ 全 长 ３ ０ ｍ， 点 设 计 高 程 Ｋ ＋ ９ －ｚ ＋ １， ２ 起
隧道洞 口 段结合地形、地质条件设置一定长度 的明洞 ， 可保持洞 口的自然环境 ， 防止洞 口仰坡对隧
道洞 口造 成 的危 害 ，明洞采 用 ６ ｍ变截 面 的钢筋 ０ｃ 混凝 土结 构 。
大埋深 ７ ４ｍ，位于 Ｚ ７ ９ ０ Ｋ ＋ ８ 处。左右线均属短 隧 道 ，两洞 内侧 边线 间距 ７～１ ０ｍ。隧道 总体 走 向约
１ ０。 。 ７
采 用 １： ．５ 洞 门结 构采 用 明 洞加 长 型洞 门 ， ０７ ， 对行 车安全及 舒适 性满足 的 同时 ，又 使 当地 原生态 环境
最大限度保护 ， 使洞门结构与周围景观巧妙结合 ， 互
为 映衬 ， 然一体 。 浑
２ 工程地 质条件 王 家里 隧道 围岩主要 由第 四系 中更新统 离石 组
厚 层状 黄 － （ ｚ） 成 。离石组 黄土 （ ）岩 性为 粉 Ｉ Ｑ￣组 － Ｑ ，
土， 褐黄—褐红色 ， 稍湿 、 密实 ， 发育垂直节理 ， 总体 呈 块状整 体结 构 ， 出 口段 呈松 软结 构 。 进 围岩 物理力
Ｃｍ
１
Ⅳ
２ ２
拱墙
中２ ２
８
２ ｏ
４ ５
４ ５
嚣 Ｖ Ｉ
２ 拱 、拱 ２ ６ 墙仰 ５ ８
２ ５
２×Ｏ 拱 ２ 、拱１ ８ Ｏ２ 墙Ｉａ １ ０ ０仰 ８
５ ０
５ ０
５ ０
５ ０
…一Ｉ 洞口段） ６ Ｖ（ ２ 拱墙、 仰拱
收 稿 日期 ：０ １ ０ — ９ 修 回 日期 ：０ １０ — ５ ２ １— ２ ０ ； ２ １ － ４ ２ 作 者 简 介 ： 晓雷 （ ９３ 宋 １８ 一 ）男 ， ， 山西 运 城 人 ， 理 工 程 师 ， 助 大学 本 科 ，０６年 毕 业 于 黑龙 江科 技 学 院 土木 工 程 专 业 。 ２０
一 一
许 围岩 产生 一定 的变 形 ， 释放 一定 的能 量 ， 因本 隧道 围岩 主要 为 Ｑ 黄 土 ，此 类 围岩 当变 形 达到 一定 程
度时会 出现整体 、 大面积塌方 。此过程应严格监控 ， 开 挖 时应 预 留必 要 的变形 量 ，预 留变形 量 的大小 根 据 围岩 地质 条件 ， 用工 程类 比法 确定 ， 在确 定开 采 故
在公路隧道设计中 ，由于受地形条件以及总体 线路 线型 的限制 ，往往 将左 右线 区间隧 道之 间设计
得很 小 ，小 净距 隧道作 为特殊 地形 条件 下解决 公路 隧道 布线很 有效 的结构 方式得 到 了广泛 的运用 。其 施 工工 艺和 普通双 洞 隧道 相似 ，造 价又 比连拱 隧道
（ 西省 交通 规划勘 察设 计院 ， 山 山西 太原 ００ １） ３０ ２
摘要 ： 以临县 至 离石段 高速 公路 中王 家里 小净距 隧道设计 为例 ， 绍 了该 隧道 的 工程地质 介 条件 、 计标 准 、 设 土建结 构设计及 施 工方 法。 关键 词 ： 黄土 、 净距 ； 隧道 ； 工程 ； 地质 ； 条件 ； 设计
明洞施作完成后 ， 在明暗交界段设 ２ ｍ长 ６ ０ｍ ｃ 厚 Ｃ ５混凝 土 套拱 ，套 拱 内设 ４榀 Ｉ６工 字钢 拱 架 ２ １
作为 骨架 ， 工字 钢 外侧 预 埋 １７ｍｍ壁 厚 ４Ｉｌ 在 ２ ｎ ｎ
孔 口管 ， 向间距 ４ ｍ， 为 管 棚导 向管 。洞 口段 环 ０ｃ 作
学 指标见 表 １ 。
出口段 ： 亦位于冲沟沟头 ， 边坡和仰坡都较高、 陡 （ ２ 坡度 ８ 。 ～ ０ ）边坡 岩 性 为 Ｑ 高 ５ｍ， ６ ９。 ， 黄 土 ， 体垂 直节理 发育 。坡壁可 见 多处 黄 土陷穴 ， 土 陷 穴 内部联 通 、 穿 ， 不 清理 ， 对 工 程安 全有 极 大 贯 若 将 隐患。 雨季大量毙表水沿节理面渗人 ， 一方面加重土 体负荷 ， 另一 方面 削弱 了土体 的抗剪强 度和抗 滑力 ， 易产生 滑塌 。 基于 以上安 全隐患 ， 对仰 坡进行 了适 当
８ 双层 ２ × ０拱墙 Ｉ ｂ仰拱 Ｉ８ ７ ０ ２ ２ 、 ０ １ ０
・
７・ ２
山西交通科技
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治理” 的原则 ， 保证 隧道结构 物 和营运设 备 的正常使 用 和行 车 安全 冈 。明洞 段 衬砌 采 用外 贴 式 防水 层 防 水， 洞顶 回填黏 土隔水 层 。 身段采 取 由立 体 防水板 洞 组成 的复 合 防水层 防水 ，环 向软式 透水 管集 引地下 水 经纵 向排水管 、 向排水管 将水排 到 中心水沟 中， 横
１ 工程 概况
本 文 以工 程类 比法 ，对王 家里 黄土小净 距隧道 设 计进 行 了优 化 。 ３１ 明洞及 洞 门结构 ．
临县至离石高速公路是 《 山西省高速公路 网调 整规 划》 中 ３纵 １ 横 １ 环 西纵 高速公 路 的重 要组 １ １ 成部分。 本项 目 采用四车道高速公路技术标准 ， 设计 速度 ８ ｒａ隧道净宽单洞 １． ， ０ｋｄ ， ｒ ０ ５ｍ 净高 ５ 。 ２ ．ｍ ０ 王家里隧道设计为小净距隧道。右洞起止桩号 为 Ｋ ＋ ９一 Ｋ ＋ １ ， 长 ３ ５ｍ， 点 设 计 高 程 ７ ７５ ８ １Ｏ 全 １ 起 １０ ９８ ， ５ ．０ｉ 终点 设 计 高程 １０ ９３ 隧道 底 板 最 ｎ ５ ．０ｍ， 大 埋 深 ８ ，位 于 Ｋ ＋ ８ ０ｉ ｎ ７ ９ ０处 。左 洞 起 止 桩 号 为
浆 。如果 注浆 量超 限 ， 还未 达 到压力 要 求 ， 调 整浆 应
离石组黄土 （ 具垂直节理发育 ， Ｑ ） 总体呈块状整体 结 构 ， 系统 锚 杆采 用 施 工简 便 、 固性 能 可靠 、 故 锚 具 有 长期 锚 固效果 的全 螺纹 （ 早强 ） 浆锚 杆 。 砂 二 次衬砌 采 用模 筑钢 筋混 凝土 或模 筑混 凝土 结
挖 时避 免超 欠挖 ， 可 能使开 挖 断面 圆顺 ， 尽 减少应 力
图 １ 长管棚横断面布置示意 图
集 中现象的产生。在施工期间必须根据现场量测结 果 对设 计参 数进 行修 正 。隧 道复 合式衬 砌 支护设 计 参 数见 表 ２ 。 ３２２ 防排 水设 计 ．．
防排水 遵 循 “ 、 、 、 防 排 截 堵结 合 ， 地 制宜 ， 应 综合
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宋晓 雷 ： 家里黄 土 小净距 隧 道设计 浅析 王
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的刷坡 （ 坡坡 率 为 １： ． ，每 ８ｍ 设 ２ｍ 宽 平 仰 ０７ ５
台 ）刷 坡 虽 然破 坏 了一 些 生态 环 境 ， 可 清 理 部 分 ， 但 黄土 陷穴 （ 未 能 清理 掉 的 陷穴 ， 取先 清 除虚 土 ， 对 采
中图分类 号 ： ４ ２２ Ｕ ５． 文献标 识码 ： Ａ 文章 编号 ：０ ６ ３ ２ （０ １０ － ０ ０ ０ １ ０ － ５ ８２ １ ）４ ０ ７ － ３ －
表 ｌ 隧道围岩土层物理力学性质指标 岩土 含水量 容重 比重 限 塑限 液 塑性指数 液性指数 中 Ｃ 名称 ｗ％ ｌ Ｇ Ｌ ． ‘ （ ｋ ａ ｏ 】 Ｐ