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1、·隧道/地下工程·高速铁路黄土隧道基础动力稳定特性试验研究112杨建民,喻渝,马建林(1.中铁二院工程集团有限责任公司,成都610031;2.西南交通大学,成都610031)摘要:采用模拟高速列车运行的激振试验系统,首次在黄土要由于隧道是深埋于地下的封闭结构,土体处于三轴隧道内开展现场激振试验,掌握了黄土隧道及围岩在高速列车压缩状态,工后沉降量一般很小。黄土隧道同样有沉动载下的动力特性和变形规律。通过加载230万次激振试验降问题,隧道结构不同于桥涵、路基,隧道的沉降要求,结束后,仰拱填充面的累计沉降≤015mm,隧底黄土处于坚硬有其自身的特点
2、。状态,不存在软化现象,得出隧道工后沉降能满足客运专线无在高速列车动荷载长期作用下,富水黄土隧道基砟轨道运营要求的结论。底是否软化、泥化,以及对隧底长期稳定产生的后果是关键词:高速铁路;黄土隧道基础;试验研究困扰郑西客运专线建设的关键问题之一。国内外关于中图分类号:U238文献标识码:A文章编号:100422954(2009)1220092204在高速列车激振荷载作用下富水黄土及隧道仰拱动力特性的研究十分缺乏,尚未见有关此类黄土动力特性客运专线铁路不同于普通铁路的一个最大的特征及修建在其上的建筑物———隧道仰拱稳定性问题的理之一,在于线路的高
3、度平顺性及对线下工程严格的工论研究及现场试验的任何报道。动载作用下基底沉降后沉降要求,故站前专业的设计重点之一在于,如何把长期稳定性直接关系到客运专线运营行车安全,因此各种构筑物的工后沉降控制在允许范围之内。郑西客应进行研究和评价。运专线位于我国黄土分布的核心范围,全线总延长501依托工程概况2km为开挖断面约163m的Q3、Q2新老黄土隧道(已2张茅隧道位于郑西客运专线渑池至灵宝段,全长建黄土隧道最大开挖断面不到140m,而且修8483m,隧道通过地段属低山丘陵及黄土台塬地貌,建较少)。其中出口3190m(最大埋深100m)地段为位于地下水
4、按《客运专线无砟轨道铁路设计指南》(以下简称位以下的第四系中更新统黏质黄土。地下水水头高出《指南》),路基工后沉降不应大于15mm,长度大于20拱顶最大约20m,黏质黄土垂直节理发育,含丰富的m的路基,允许的最大工后沉降量为30mm;桥梁墩台孔隙水,天然含水量23%。张茅隧道富水黄土段纵断均匀沉降量不大于20mm;涵洞的地基为压缩性土地面如图1所示。层时,其工后沉降量不应大于30mm。而该《指南》对张茅隧道黄土的物理指标如表1所示。隧道只要求底部加仰拱,对沉降并未做明确规定。主图1张茅隧道富水黄土段纵断面(单位:m)表1张茅隧道黄土的物理指标
5、天然快剪天然密度(ρ)/天然含水量天然孔隙孔隙率液限(WL)塑限(Wp)时代成因岩性状态3(饱和度/%凝聚力(C)内摩擦角(g/cm)W)/%比(e)(n)/%/%/%/kPa/(°)Q2黄土硬塑21023016740129537226021张茅隧道富水黄土段结构设计:锚网喷及型钢钢架组成初期支护,钢筋混凝土二次衬砌。张茅隧道富水黄土段支护参数如表2所示。收稿日期:2009209219作者简介:杨建民(1968—),男,高级工程师,1991年毕业于西南交通大学隧道及地下工程专业,工学学士。92铁道标准设计RAILWAYSTANDARDDESI
6、GN2009(12)杨建民,喻渝,马建林—高速铁路黄土隧道基础动力稳定特性试验研究·隧道/地下工程·表2张茅隧道富水黄土段支护参数初期支护衬砌二次衬砌系统锚杆<8mm钢筋网钢架类型喷层/cm位置锚杆类型长度/m间距/m位置锚杆类型长度/m间距/m位置间距/cm钢架类型间距/m拱墙/cm仰拱/cmⅣ级30药包2151×1砂浆3151×120I22a0185060拱部拱墙拱墙Ⅴ级35药包2151×1砂浆41×120I25a01660703注:拱墙初期支护喷射混凝土掺加合成纤维,掺量为112kg/m;二次衬砌均为钢筋混凝土,主筋采用每延米5根<22
7、mm钢筋。2基础稳定性含义同其他结构物基础类似,隧道基础稳定性通常认为是在围岩压力、水压力、列车运营荷载等静、动载共同作用下,隧道结构和基础表现出的变形、沉降的性质。稳定性主要决定于隧道基础在静、动载作用下变形和沉降的大小,随时间发展的规律,变化的趋势等特性。图2隧底土压力传感器布置(单位:m)如果隧道基础的变形量和沉降量能满足高速铁路长速率变缓。最大垂直动位移约为015mm。这样大建设和运营的要求,且随时间的发展整体趋于平缓,沉小的动位移不会对高速列车的运营造成影响,满足高降变形速率趋近于零,则可认为隧道基础是稳定的。速列车安全运营的要求。
8、上述最大垂直动位移也不会否则,隧道基础是不稳定的。对混凝土隧道结构带来不良影响,满足隧道结构安全3现场激振试验概况使用的要求。不同激振频率下仰拱填充面动位移2激振次
