渭河隧道施工方案比选探究

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1、渭河隧道施工方案比选探究　　摘要:研究目的：针对渭河隧道复杂地形地质条件，为解决渭河隧道下穿河谷段施工风险问题，开展了宝兰客专渭河隧道施工方案的比选。研究方法：渭河隧道施工方案的选择，鉴于隧道位于市区、隧道纵坡呈“V”字形等特点，综合考虑了施工安全、工期风险、环境影响、经济投资等多种因素。同时由于渭河隧道洞内设置“V”字坡，运营期间渗漏水需机械抽排至洞外，防水可靠亦是隧道运营安全的关键因素之一。研究结论：渭河隧道下穿藉河河谷段，矿山法和盾构法施工的方案技术上均可行。综合考虑施工风险、工期、工程投资等因素，渭河隧道研究采用矿山法施工。关键词:渭河隧道;施工方案;矿山法;比选中图分类号：U4

2、5文献标识码：A宝兰客运专线是规划的徐州至兰州客运专线的西段。线路东起陕西省宝鸡市，过渭河峡谷沿既有陇海通道进入甘肃省天水市，向西经过秦安县、通渭县、定西市后，两跨既有陇海铁路，经榆中县至终点兰州西客站。线路横跨陕西省和甘肃省两省，正线全长约40113km。宝兰客专东端与西宝客专相接，向东可直达中原及华北、华东地区，向西可连通青海、新疆，并通过兰州枢纽与包兰铁路、兰渝铁路衔接，在铁路网中主骨架特征明显。宝兰客专沿线不良地质发育，建设环境复杂，难度较大，渭河隧道即是工程设计中的难点之一。渭河隧道位于宝兰客专天水南站出站端，地处天水市花牛镇至渭南镇境内。受滑坡和天水机场定向台影响，线路以隧道

3、方式先后穿越藉河南岸的黄土梁峁区、藉河河谷区、藉河北山黄土梁峁区至渭河南岸。隧道全长10.01km，洞身纵坡呈“V”字形段落长8.6km。隧道洞身通过的地层主要为第四系全新统冲洪积黏质黄土、粉质黏土，上第三系泥岩、寒武系片麻岩。软岩大断面隧道施工中易出现围岩坍塌、地表产生大面积沉降等问题，为隧道施工和地表建（构）筑物安全带来较大风险。渭河隧道地形地质条件复杂,隧道断面大，隧道长大段落位于河谷段，隧道施工对地表建（构）筑物影响较大。为确保河谷段隧道的施工安全,对隧道施工方案进行了比选，探讨了复杂地质条件下隧道设计方案比选的关键，希望也能为类似工程提供有益参考。一.工程概况图1工程平面图13

4、渭河隧道DK772+700～DK776+000约3.3km段隧道洞身位于藉河河谷区，该段隧道洞身主要涉及地层为弱风化泥岩，泥岩上覆地层为第四系黄土、粗圆砾土、细圆砾土等。藉河河漫滩及一级阶地细、粗圆砾土中，水量丰富，含水层厚度约2.0～14.0m，河床地下水位埋深一般2.0m～15m。隧道洞身上部细、粗圆砾土含水层，对下部泥岩强风化层具有一定的补给。该段隧道受河谷段地形地质条件影响，施工风险较高，针对藉河河谷段隧道方案进行了施工方案研究。主要研究方案包括：矿山法方案、一座双线隧道盾构施工方案和二座单线隧道盾构施工方案。二.隧道地质概况和地表建（构）筑物1.工程地质渭河隧道洞身通过的地层主

5、要包括：两端洞口约0.5km为第四系黏质黄土、粉质黏土，进口至北山段约7.5km为上第三系泥岩，北山至出口段约2Km为寒武系片麻岩。泥岩（N1Ms）：棕红色、褐色、浅灰色，成分以黏土矿物为主，泥质结构，层状构造，节理裂隙发育，成岩作用差，岩质较软弱，遇水易软化，强风化厚10～20m，级硬土，Ⅴ级围岩，σ。=300kPa；弱风化，级软石，Ⅴ～Ⅳ级围岩，σ0＝400kPa，具弱膨胀性。2.水文地质特征（1）地表水隧道下穿藉河通过，藉河为渭河一级支流，为常年流水河，流量大，约25万m3/d，水量随季节变化较明显，在6～10月降水集中时水量更大，藉河百年一遇洪水量可达3540m3/s（3.058

6、亿m3/d）。13（2）富水性分区隧道DK772+680～DK776+370下穿藉河河谷段，为基岩裂隙水弱富水区。上部第四系松散层厚约2.0～14.0m，透水性强，补给条件好，富水性好，具弱承压性，承压水头高度一般约1～2m，渗透系数一般在0.50～30.5m/d，对下部泥岩强风化层具有一定的补给，对强风化层下部弱风化层补给相对较弱，单位正常涌水量约932～997m3/d·km，局部洞身与泥岩强风化层底板距离较小的段落，地下水对隧道施工有一定影响。3.地表建（构）筑物现状（1）地表道路渭河隧道穿越藉河河谷区，位于天水市城区，隧道下穿主要城市道路包括羲皇大道、天北高速。隧道下穿羲皇大道与天

7、北高速段，洞身位于弱风化泥岩地层，拱顶埋深30m以上。（2）城市管网羲皇大道两侧管线广布，市政管线有电力线、通讯线和供水管、雨水管、污水管等。天北高速公路两侧分布有光缆。市政管线埋深1～5m，下穿道路段隧道拱顶覆土厚度45～55m，地下管线对隧道施工无影响。（3）地表建筑13藉河河谷段渭河隧道依次下穿白水崖村、高家湾、甘五建建筑安装公司家属院、肖庄村、天水经济适用房开发区、县家上河村、刘家庄。村庄建筑多为一层至三层的砖瓦楼房，甘肃五