下穿高速公路铁路隧道对高速公路的影响研究
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・
隧 道／ 下 工 程 ・ 地
下穿高速公路铁路隧道对高速公路的影响研究
郭 磊 ，帖卉 霞 ，周 钦
（．中铁 工 程 设 计 咨 询 集 团 有 限 公 司 城 交 院 ，北 京 １０ ５ ； ． 京 市 工 程 咨询 公 司 ，北 京 １０ ３ ） １ ０ ０５ ２ 北 ０ ０ １
● ● Ｉ● ｌ ｌ Ｉ ｉ ● Ⅲ ◆ ￣ ｌ ● ● ◆ ● Ｉ ｉ● Ｉ ｉ ◆ ◆ ・ ◆ ◆ ◆
穿 深度 ， 既可 以保证 将 隧 道和 公 路 的相 互 影 响 降到 最 低 ， 能将工 程投 资控制 在一定 范 围之 内。 又
●
（ ） 建设 管 理 工 期 控制 过 程 中 ， 以在 不增 加 ３ 在 可
２ ｍ ， 衬 厚 度 拱 墙 处 为 ５ ｍ， 拱 处 为 ６ ｍ。公 ８ｃ 二 ０ｃ 仰 ０ｃ
路 、 道相交段 采 用 ８ 隧 ９ｍｍ大 管棚 进行 超前 支护 ， 压 力 扩散 段采用 （ ２ｍ ５ ｍ超 前小 导 管支 护 。衬砌 断 面如 ４
图 ２所 示 。 １ ４ 研 究 目的 ．
１～ ｎ不 等 ， ３ｒ 膨胀 岩 包 体 主要 分 布 于 山体 表 层 ， 于 对
隧道 工程 影响 不大 。 ③ 凝灰 岩 棕 红 色 ， 弱风 化 ， 屑结 构 ， 状 构 碎 层 造 ， 芯主 要 呈 柱 状 ， 理 裂 隙 发 育 ， 部 夹 有 气 孔 岩 节 局 状一 杏仁 状流纹 岩 。
布 ， 性 较重 。 砂 ③ 中 生 界 侏 罗 系 中统 （： Ｊ）
中 图 分 类 号 ：４ ２ ４ ２ ３ Ｕ ５ ；Ｕ １ ． ６ ６
文献 标 识 ２ ｌ ） ５ ０ ４ ３ １０ —２ ５ （ ０ Ｏ Ｏ —０ ９ —０
③ 凝灰 岩 在既有 高速 公路 下 修 建铁 路 隧道 ， 否 对 高速 公 是 路 的正常运 营有 影响 ； 高速公 路荷 载 的存在 ， 是否 对隧 道 施工 带来 不利 因素 ； 路 隧 道 以 多大 埋 深 下穿 最 为 铁 合理 ， 这些 都是值 得 研 究 的 问题 。 以某 新 建 城 际铁 路 草帽 山隧道 为背 景对 以上 问题展 开研究 。
１ ３ 衬 砌 支 护 设 计 ．
１ １ 工 程基本 情况 ． 某 新建 城 际铁 路 为 国家 Ｉ 铁 路 ， 段 设计 时速 级 该
３ ０ｋ ５ ｍ。草 帽 山 隧 道 穿 越 草 帽 山 的 主 脉 ， 势 陡 峭 。 山
设计 中 ， 隧道 洞 身 在 Ｄ １ ５ ７ ０处 下 穿 张 承 高 速 公 Ｋ７ ＋ ２ 路 ， 顶覆 土为第 四系 上更 新 统 洪 坡 积新 黄 土 ， 塑 ， 洞 硬 具有 非 自重 湿 陷性 ， 图 １ 示 。 如 所
１ 工 程 概 况
棕红色 ， 强风 化 ， 屑 结 构 ， 状 构 碎 层
造 ， 芯主要呈 块状 ， 层 中局 部含 有 膨胀 岩 包 体 （ 岩 该 膨
润 土 矿 ） 呈 灰 绿 色 ， 白 色 ， 红 色 硬 块 状 ， 性 较 ， 灰 粉 岩 软， 手摸 有滑腻 感 ， 胀 岩 主要 分 布 于 山体 表 层 ， 度 膨 厚
轨面线
③ ｗ — — Ｊ
图 １ 隧 道 局 部 纵 断 面
为 隧道 跨 度 的 ２倍 。从 而 对 工程 设 计 和 施 工提 供 参 考 。
关 键 词 ： 路 隧道 ； 下 穿 高速 公 路 ；数 值模 拟 ；沉 降 曲 线 铁
局 部含钙 质结 核 ， 间 角砾 土 呈 薄层 状 或 透镜 体 状 分 其
② 新黄 土 黄褐 色 ， 塑 ， 硬 大部 分 土 质 较 均 匀 ，
收 稿 日期 ： Ｏ Ｏ一０ ０ ２ Ｌ ２— ５ 作者简介： 郭 磊 （ ９ ２ ） 男 ， 理 工 程 师 ，０ ８年 毕 业 于 东 南 大 学 １８ 一 ， 助 ２０ 岩 土 工程 专业 ， 学 硕 士 。 工
摘 要 ： 草 帽 山 隧道 工程 为 背景 ， 用 数 值 模 拟 的 方 式 ， 铁 以 采 对 路 隧道 下 穿 高速 公 路 时对 高 速 公 路 的 影 响 进 行 研 究 。分 析 高
速 路 面在 ７种 隧 道 埋 深 时 的 沉 降 量 ， 出路 面 沉 降 和 隧 道 埋 深 得 的 关 系 曲 线 ， 隧 道 合 理 埋 深 确 定 在 ３ 左 右 ； 且 对 埋 深 将 ０ｍ 并 ３ ２ｍ 时 的 隧 道 围 岩 变 形 以及 公 路 路 面 沉 降进 行 详 细分 析 ， 出 得
隧道 施 工对 高速 公路 的 影 响 范 围 ， 即公 路 荷 栽 的 压 力扩 散 对 隧 道 的影 响 长 度 为 路 面 宽 度 的 ４倍 ， 面产 生 较 大 沉 降 的 范 围 约 路
Ｑ
张承高速公路７４５ １． ｍ ８
： ：： ： 二 ： ． ：
二： ：二二 二 二二二 二 二 ：二 ：二 ：： 二
坡积 层 （ ，＋ ） 黄 土 ， Ｑ ｐｄ 新 ｌ１ 中生 界 侏 罗 系 （ 凝 灰 岩 。 Ｊ） 根据 岩性特 征 自上而 下为 ：
②第 四系上 更新 统洪坡 积 （ Ｑ
）
为 了减小 隧道 下穿 引 起 的 高速 公 路 沉 降 ， 隧道 下 穿 深度越 大越 好 ； 随着 下穿深 度增加 ， 但 隧道 长度 也会 加 长 ， 而使工 程造 价上 升 。因此 ， 从 选择 一个 合理 的下
１ ２ 工 程 地 质 ． 高 速 公 路 附 近 地 层 岩 性 主 要 为 第 四 系 上 更 新 统 洪
张 承高速 公路对 隧 道 有 影 响 的地 段包 括 公 路 、 隧
道相 交段 和公 路压力 扩散段 ， 该段 划定 为 Ｖ级 围岩 ， 隧 道 衬 砌 采 用 单 洞 双 线 的 马 蹄 形 断 面 ， 喷 混 凝 土 厚 初
隧 道／ 下 工 程 ・ 地
下穿高速公路铁路隧道对高速公路的影响研究
郭 磊 ，帖卉 霞 ，周 钦
（．中铁 工 程 设 计 咨 询 集 团 有 限 公 司 城 交 院 ，北 京 １０ ５ ； ． 京 市 工 程 咨询 公 司 ，北 京 １０ ３ ） １ ０ ０５ ２ 北 ０ ０ １
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穿 深度 ， 既可 以保证 将 隧 道和 公 路 的相 互 影 响 降到 最 低 ， 能将工 程投 资控制 在一定 范 围之 内。 又
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（ ） 建设 管 理 工 期 控制 过 程 中 ， 以在 不增 加 ３ 在 可
２ ｍ ， 衬 厚 度 拱 墙 处 为 ５ ｍ， 拱 处 为 ６ ｍ。公 ８ｃ 二 ０ｃ 仰 ０ｃ
路 、 道相交段 采 用 ８ 隧 ９ｍｍ大 管棚 进行 超前 支护 ， 压 力 扩散 段采用 （ ２ｍ ５ ｍ超 前小 导 管支 护 。衬砌 断 面如 ４
图 ２所 示 。 １ ４ 研 究 目的 ．
１～ ｎ不 等 ， ３ｒ 膨胀 岩 包 体 主要 分 布 于 山体 表 层 ， 于 对
隧道 工程 影响 不大 。 ③ 凝灰 岩 棕 红 色 ， 弱风 化 ， 屑结 构 ， 状 构 碎 层 造 ， 芯主 要 呈 柱 状 ， 理 裂 隙 发 育 ， 部 夹 有 气 孔 岩 节 局 状一 杏仁 状流纹 岩 。
布 ， 性 较重 。 砂 ③ 中 生 界 侏 罗 系 中统 （： Ｊ）
中 图 分 类 号 ：４ ２ ４ ２ ３ Ｕ ５ ；Ｕ １ ． ６ ６
文献 标 识 ２ ｌ ） ５ ０ ４ ３ １０ —２ ５ （ ０ Ｏ Ｏ —０ ９ —０
③ 凝灰 岩 在既有 高速 公路 下 修 建铁 路 隧道 ， 否 对 高速 公 是 路 的正常运 营有 影响 ； 高速公 路荷 载 的存在 ， 是否 对隧 道 施工 带来 不利 因素 ； 路 隧 道 以 多大 埋 深 下穿 最 为 铁 合理 ， 这些 都是值 得 研 究 的 问题 。 以某 新 建 城 际铁 路 草帽 山隧道 为背 景对 以上 问题展 开研究 。
１ ３ 衬 砌 支 护 设 计 ．
１ １ 工 程基本 情况 ． 某 新建 城 际铁 路 为 国家 Ｉ 铁 路 ， 段 设计 时速 级 该
３ ０ｋ ５ ｍ。草 帽 山 隧 道 穿 越 草 帽 山 的 主 脉 ， 势 陡 峭 。 山
设计 中 ， 隧道 洞 身 在 Ｄ １ ５ ７ ０处 下 穿 张 承 高 速 公 Ｋ７ ＋ ２ 路 ， 顶覆 土为第 四系 上更 新 统 洪 坡 积新 黄 土 ， 塑 ， 洞 硬 具有 非 自重 湿 陷性 ， 图 １ 示 。 如 所
１ 工 程 概 况
棕红色 ， 强风 化 ， 屑 结 构 ， 状 构 碎 层
造 ， 芯主要呈 块状 ， 层 中局 部含 有 膨胀 岩 包 体 （ 岩 该 膨
润 土 矿 ） 呈 灰 绿 色 ， 白 色 ， 红 色 硬 块 状 ， 性 较 ， 灰 粉 岩 软， 手摸 有滑腻 感 ， 胀 岩 主要 分 布 于 山体 表 层 ， 度 膨 厚
轨面线
③ ｗ — — Ｊ
图 １ 隧 道 局 部 纵 断 面
为 隧道 跨 度 的 ２倍 。从 而 对 工程 设 计 和 施 工提 供 参 考 。
关 键 词 ： 路 隧道 ； 下 穿 高速 公 路 ；数 值模 拟 ；沉 降 曲 线 铁
局 部含钙 质结 核 ， 间 角砾 土 呈 薄层 状 或 透镜 体 状 分 其
② 新黄 土 黄褐 色 ， 塑 ， 硬 大部 分 土 质 较 均 匀 ，
收 稿 日期 ： Ｏ Ｏ一０ ０ ２ Ｌ ２— ５ 作者简介： 郭 磊 （ ９ ２ ） 男 ， 理 工 程 师 ，０ ８年 毕 业 于 东 南 大 学 １８ 一 ， 助 ２０ 岩 土 工程 专业 ， 学 硕 士 。 工
摘 要 ： 草 帽 山 隧道 工程 为 背景 ， 用 数 值 模 拟 的 方 式 ， 铁 以 采 对 路 隧道 下 穿 高速 公 路 时对 高 速 公 路 的 影 响 进 行 研 究 。分 析 高
速 路 面在 ７种 隧 道 埋 深 时 的 沉 降 量 ， 出路 面 沉 降 和 隧 道 埋 深 得 的 关 系 曲 线 ， 隧 道 合 理 埋 深 确 定 在 ３ 左 右 ； 且 对 埋 深 将 ０ｍ 并 ３ ２ｍ 时 的 隧 道 围 岩 变 形 以及 公 路 路 面 沉 降进 行 详 细分 析 ， 出 得
隧道 施 工对 高速 公路 的 影 响 范 围 ， 即公 路 荷 栽 的 压 力扩 散 对 隧 道 的影 响 长 度 为 路 面 宽 度 的 ４倍 ， 面产 生 较 大 沉 降 的 范 围 约 路
Ｑ
张承高速公路７４５ １． ｍ ８
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二： ：二二 二 二二二 二 二 ：二 ：二 ：： 二
坡积 层 （ ，＋ ） 黄 土 ， Ｑ ｐｄ 新 ｌ１ 中生 界 侏 罗 系 （ 凝 灰 岩 。 Ｊ） 根据 岩性特 征 自上而 下为 ：
②第 四系上 更新 统洪坡 积 （ Ｑ
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为 了减小 隧道 下穿 引 起 的 高速 公 路 沉 降 ， 隧道 下 穿 深度越 大越 好 ； 随着 下穿深 度增加 ， 但 隧道 长度 也会 加 长 ， 而使工 程造 价上 升 。因此 ， 从 选择 一个 合理 的下
１ ２ 工 程 地 质 ． 高 速 公 路 附 近 地 层 岩 性 主 要 为 第 四 系 上 更 新 统 洪
张 承高速 公路对 隧 道 有 影 响 的地 段包 括 公 路 、 隧
道相 交段 和公 路压力 扩散段 ， 该段 划定 为 Ｖ级 围岩 ， 隧 道 衬 砌 采 用 单 洞 双 线 的 马 蹄 形 断 面 ， 喷 混 凝 土 厚 初