浅埋铁路隧道下穿高速公路施工沉降分析.pdf

浅埋铁路隧道下穿高速公路施工沉降分析 杨海龙 杨海明 中铁十九局集团第六工程有限公司 江苏无锡 214028 内蒙古农业大学生态环境学院 内蒙古呼和浩特 010018 【摘要】随着我国高速公路建设的不断发展，研究浅埋铁路隧道下穿高速公 路的施工沉降凸显出重要意义。本文首先介绍了导致沉降问题出现的主要原因， 分析了浅埋铁路隧道下穿高速公路的施工要点。在探讨其暗挖段施工的同时，研 究了控制浅埋铁路隧道施工沉降的有效措施。 【关键词】浅埋；铁路隧道；下穿高速公路；施工沉降；分析 中图分类号：X731 文献标识码： A 一、前言 作为一种特殊性较强的施工环境，浅埋铁路隧道下穿高速公路在近期得到了 长足的发展。该项课题的研究，将会对实际施工效果产生优化作用，从而提升下 穿高速公路的整体水平。本文从介绍沉降问题出现的原因着手本文的研究。 二、导致沉降问题出现的主要原因 当前交通运输不管在资源还是空间方面都提出了新的要求，现在公路相互交 叉、公路铁路相互交叉、城市道路建设很多都采用了立体交叉形式，这种形式能 够节省交通用地，但是增加了施工技术的难度。在地质条件复杂的施工环境中需 要既能保证高速公路安全正常运行又要严格控制路面沉降，是现代铁路、公路修 建中碰到的难点。 1.地质条件的因素。洞身地层为残积古土壤夹卵砾砾层和石层以及新黄土夹 卵砾石层，新黄土的发育方式为垂直节理型的，其岩体的稳定性是很差的，这就 大大的降低了地基的整体承载能力，根据项目勘察对自然地面以下、水位以上的 地基土取土样进行了湿陷性试验，试验结果表明场地内素填土、黄土及古土壤均 具湿陷性，湿陷性土层分布深度为25.0m。因此，导致沉降问题出现的原因之一 就是地质条件较差。 2.埋深的因素。由于是浅埋隧道，所以拱顶部的最小覆盖厚度仅为18m，而 正是由于较浅的埋深也很容易导致沉降问题的出现。 3.开挖面积大。在开挖隧道的过程中，其高度为11.44m，宽度为9.25m，断 面的面积约为 90m2，在对过往的施工经验进行研究和分析时，我们发现如果隧 道的埋深是小于20m 的，并且其跨度不超过8m 时，在其上部所覆盖的土体是具 备较好的稳定性的，而如果超过了此范围，那么土体的稳定性就会大大的下降。 4.路面通车的影响。由于西康高速公路是显西安与安康及周边地区的主要通 道，高速公路上车流量大而且大多为载重量大的大型车辆，施工过程中高速公路 是正常通车的，车辆的荷载也可能导致沉降问题的出现。 三、浅埋铁路隧道下穿高速公路的施工要点 1.铁路隧道的开挖面积：隧道的开挖面积在很大程度上决定了隧道需要支护 的数量与密度。随着隧道开挖面积的增大，构成隧道的岩体或土体本身的强度有 限，对上部提供的支撑力在达到一定程度后便很难有所提高。 2.施工地点土壤岩性：隧道施工地点的地质岩性决定了土体的强度和稳定 性，当施工地点的土壤强度较高，隧道上部结构对支护的要求相对较低，反之， 隧道施工地点的土质为软土或湿陷性黄土，则会大大提高施工的难度。 3.地下水：地下水含量丰富的地区，土壤的含水量也要明显高于正常地区， 使其突然发生软化，湿陷性提高。即使排干地层内部的水分，也很容易导致原有 的土体在失水的情况下内部应力发生变化，使土壤收缩干裂，降低上部结构的稳 定程度。同时，隧道地基的承载能力不足也是造成隧道沉降的重要因素。 4.高速公路行车：高速公路在重力和自身质量的作用下，会对下方的土壤施 加一定的压力，一旦压力超过土壤的最大承载能力，便会导致土壤发生沉降。因 此，高速公路的车辆行驶对施工沉降的影响力也是不可忽视的。 5.施工因素：浅埋铁路隧道施工期间的支护质量对减小施工沉降有着决定性 的影响，尤其是在浅埋隧道施工的过程中。此外，施工过程采用的方法也会在一 定程度上影响隧道发生沉降的可能性，一旦施工方案设计不当，便会给工程的施 工带来严重的负面影响。 四、暗挖段施工 1.超前支护 由于受到浅埋各项因素的限制，在隧道建设当中在此主要使用了超前管棚。 通过超前大管棚和钢拱架之间的组合，从而构建棚架。通过这种方式一方面能够 有效的避免坍塌问题出现，另一方面也阻止了高速公路出现沉降问题。在隧道下 穿高速公路段的拱部设置了159，长度18m 的大管棚。每间隔一米设置三根管棚， 搭接长