郑西客运专线黄土隧道设计与施工技术.ppt

1、郑西客郑西客运专线运专线黄土隧道设计与施工技术黄土隧道设计与施工技术铁道第一勘察设计院铁道第一勘察设计院2004年年11月月一、郑西客专陕西境内隧道工程概况一、郑西客专陕西境内隧道工程概况二、隧道所在区域黄土概况二、隧道所在区域黄土概况三、秦东隧道介绍三、秦东隧道介绍四、相关干线黄土隧道简介四、相关干线黄土隧道简介五、客专黄土隧道设计中遇到的问题及初步意见五、客专黄土隧道设计中遇到的问题及初步意见郑西客专黄土隧道设计与施工技术郑西客专黄土隧道设计与施工技术（一）线路简况（一）线路简况一、郑西客专陕西境内隧道工程概况一、郑西客专陕西境内隧道工程概况省界至西安站正线省界至西安站正线140.3814

2、0.38kmkm。窑村至西安窑村至西安（约（约17.217.2kmkm）利用既有陇海线，并新建西安北利用既有陇海线，并新建西安北及相关配套工程。及相关配套工程。线路经过华阴、渭南、临潼等县市，接入陇线路经过华阴、渭南、临潼等县市，接入陇海线的兴平车站。海线的兴平车站。本段隧道全部分布在本段隧道全部分布在DK333+000DK333+000（省界）省界）DK358+450DK358+450（新华山）间的黄河二级阶地及黄土台塬区。新华山）间的黄河二级阶地及黄土台塬区。隧道隧道1370013700m/4m/4座，占线路长度的座，占线路长度的11.2%11.2%；其中大于；其中大于3 3kmkm的隧道

3、的隧道1151611516m/2m/2座，小于座，小于3 3kmkm的隧道的隧道21842184m/2m/2座，均为双座，均为双线黄土隧道；秦东隧道长线黄土隧道；秦东隧道长76917691m m，是全段最长的隧道。是全段最长的隧道。（二）沿线隧道分布概况（二）沿线隧道分布概况一、郑西客专陕西境内隧道工程概况一、郑西客专陕西境内隧道工程概况郑西客运专线(省界西安)初设隧道工点表序号隧道名称起讫里程隧道长度(m)辅助坑道(m)1 1秦东隧道秦东隧道DK333+312DK333+312DK341+003DK341+00376917691三座无轨斜井，总长三座无轨斜井，总长23992399。2 2潼洛

4、川隧道潼洛川隧道DK341+295DK341+295DK345+120DK345+12038253825一座无轨斜井，长一座无轨斜井，长291.291.3 3高桥隧道高桥隧道DK348+200DK348+200DK349+559DK349+559135913594 4凤凰岭隧道凤凰岭隧道DK349+785DK349+785DK350+610DK350+610825825合合 计计13700137002690/42690/4座座一、郑西客专陕西境内隧道工程概况一、郑西客专陕西境内隧道工程概况 （一）地形、地貌（一）地形、地貌 郑西客专陕西境内段位于渭河冲积平原东南部，郑西客专陕西境内段位于渭河冲

5、积平原东南部，南倚秦岭，北临黄河、渭河，总体地势由南而北呈阶南倚秦岭，北临黄河、渭河，总体地势由南而北呈阶梯状递减，西略高于东。梯状递减，西略高于东。线路经过地区大致可分为三个地貌单元：黄土台线路经过地区大致可分为三个地貌单元：黄土台塬区河流冲积平原区、山前（塬前）洪积扇区。塬区河流冲积平原区、山前（塬前）洪积扇区。这些地貌单元总体上呈东西向延伸，南北向交替、这些地貌单元总体上呈东西向延伸，南北向交替、条带状展布。条带状展布。隧道工程分布在黄土台塬区及其与阶地接触带。隧道工程分布在黄土台塬区及其与阶地接触带。二、隧道所在区域黄土概况二、隧道所在区域黄土概况 线路经过地区分为三个地貌单元。总体上

6、呈东西向延伸，南线路经过地区分为三个地貌单元。总体上呈东西向延伸，南北向交替、条带状展布。北向交替、条带状展布。黄土台塬区黄土台塬区河流冲积平原区河流冲积平原区山前（塬前）洪积扇区山前（塬前）洪积扇区 黄土台塬区位于潼关县境内，塬面平坦开阔，黄土台塬区位于潼关县境内，塬面平坦开阔，地势由南向北微倾，高程一般地势由南向北微倾，高程一般400600m，远望沟远望沟深切台塬，塬边、深切沟谷侧壁多发育滑坡和坍塌深切台塬，塬边、深切沟谷侧壁多发育滑坡和坍塌体，塬顶有村庄分布。体，塬顶有村庄分布。二级阶地沿东西向呈不连续分布，略向北倾，二级阶地沿东西向呈不连续分布，略向北倾，阶面平坦，高程阶面平坦，高程3

7、50420m之间，后缘与黄土塬相之间，后缘与黄土塬相接，秦东隧道进口位于该区。接，秦东隧道进口位于该区。二、隧道所在区域黄土概况二、隧道所在区域黄土概况 （二）气象资料（二）气象资料 本区属暖温带半湿润大陆性季风气候。年平均气本区属暖温带半湿润大陆性季风气候。年平均气温温13.213.6，最冷月平均气温，最冷月平均气温-1.20.5，最热，最热月平均气温月平均气温26.127.3，极端最高气温，极端最高气温43.0，极，极端最低气温端最低气温-18.2，本段沿线地震动峰值加速度值，本段沿线地震动峰值加速度值为为0.20g，地震动反应谱特征周期地震动反应谱特征周期0.40s（相当于八度相当于八度

8、地震区）。最大季节冻土深度为地震区）。最大季节冻土深度为0.44m。二、隧道所在区域黄土概况二、隧道所在区域黄土概况 （三）该区黄土工程地质特性（三）该区黄土工程地质特性 1 1、黄土的地层岩性、黄土的地层岩性 黄河黄河IIII级阶地表层为第四系上更新统风积砂质黄级阶地表层为第四系上更新统风积砂质黄土所覆盖土所覆盖，下伏上更新统冲积砂质黄土，中间夹有数下伏上更新统冲积砂质黄土，中间夹有数层古土壤层。层古土壤层。黄土台塬区，表层为第四系上更新统风积砂质黄黄土台塬区，表层为第四系上更新统风积砂质黄土，下伏第四系中、下更新统风积砂质黄土，中间夹土，下伏第四系中、下更新统风积砂质黄土，中间夹有数层古土

9、壤层，底部为冰湖积粉质黏土及砂层。有数层古土壤层，底部为冰湖积粉质黏土及砂层。二、隧道所在区域黄土概况二、隧道所在区域黄土概况 2 2、湿陷性黄土的特点、湿陷性黄土的特点 按照按照黄河流域黄土湿陷性类型分区黄河流域黄土湿陷性类型分区图的划分，图的划分，陕西境内隧道分布在渭南台塬亚区（陕西境内隧道分布在渭南台塬亚区（V2V2）与渭河阶地亚与渭河阶地亚区（区（V3V3）、）、三门峡亚区（三门峡亚区（22）的交接带，主要位于渭）的交接带，主要位于渭河阶地亚区（河阶地亚区（V3V3）内。内。该区域黄土颗粒成分：大于该区域黄土颗粒成分：大于0.050.05mmmm占占12%,12%,0.050.05mm

10、 mm 0.005mm0.005mm占占60%,60%,小于小于0.0050.005mmmm占占28%,28%,黄土的含水量在黄土的含水量在20%20%左右左右,孔隙比一般在孔隙比一般在1.01.0左右左右,湿陷湿陷系数平均系数平均0.050.05。按照铁路规范的划分标准，隧道洞口分布的湿陷性黄按照铁路规范的划分标准，隧道洞口分布的湿陷性黄土为土为级自重湿陷，湿陷深度约级自重湿陷，湿陷深度约1818mm。二、隧道所在区域黄土概况二、隧道所在区域黄土概况二、隧道所在区域黄土概况二、隧道所在区域黄土概况上更新统风积黄土（上更新统风积黄土（Q3eol3）物理力学指标物理力学指标试验项目目单位位最大最

11、大值最小最小值平均平均值含水量含水量 (w)w)(%)(%)21.321.33.73.711.411.4密度密度 ()(g/cm(g/cm3 3)2.12.11.41.41.61.6干密度干密度 (d d)(g/cm(g/cm3 3)1.5521.5521.1991.1991.3261.326孔隙比孔隙比 (e)e)1.21.20.60.60.90.9饱和度和度 (SrSr)(%)(%)93.893.89.99.933.833.8孔隙度孔隙度 (n)n)(%)(%)55.355.335.935.948.048.0比重比重 (Gs)Gs)2.72.72.72.72.72.7液限液限 (w wL

12、L)(%)(%)29.129.122.922.926.226.2塑限塑限 (w wP P)(%)(%)19.619.614.014.017.417.4塑性指数塑性指数 (IpIp)10.010.07.57.58.88.8液性指数液性指数 (I IL L)0.40.4-1.5-1.5-0.7-0.7起始起始压力力 (P Pshsh)(kPakPa)140.000140.00070.00070.000101.444101.444湿陷系数湿陷系数 (s)s)0.20.20.0150.0150.0440.044自重湿陷系数自重湿陷系数 (zszs)0.20.20.0150.0150.0360.036直

13、剪直剪试验内摩擦角内摩擦角()()()21.821.814.314.318.118.1凝聚力凝聚力(C)C)(kPakPa)26.426.413.813.817.517.5二、隧道所在区域黄土概况二、隧道所在区域黄土概况试验项目目单位位最大最大值最小最小值平均平均值含水量含水量 (w)w)(%)(%)28.528.58.18.119.119.1密度密度 ()(g/cm(g/cm3 3)2.1002.1001.4201.4201.6861.686干密度干密度 (d d)(g/cm(g/cm3 3)1.6691.6691.2471.2471.4181.418孔隙比孔隙比 (e)e)1.1871.1

14、870.4060.4060.9050.905饱和度和度 (SrSr)(%)(%)99.10099.10023.10023.10057.33957.339孔隙度孔隙度 (n)n)(%)(%)54.30054.30033.80033.80047.31347.313比重比重 (Gs)Gs)2.7202.7202.6802.6802.6992.699液限液限 (w wL L)(%)(%)33.50033.50020.10020.10026.37526.375塑限塑限 (w wP P)(%)(%)21.40021.40014.30014.30017.51017.510塑性指数塑性指数 (I Ip p)1

15、3.00013.0003.8003.8008.8188.818液性指数液性指数 (I IL L)1.2001.200-1.900-1.9000.1470.147湿陷系数湿陷系数 (s)s)0.0740.0740.0150.0150.0320.032自重湿陷系数自重湿陷系数 (zszs)0.0810.0810.0150.0150.0300.030渗透系数渗透系数(k)k)（垂直）垂直）(cm/s)(cm/s)3.53103.5310-4-41.97101.9710-5-5无无侧限抗限抗压强强度度(q qu u)(kpakpa)68.868.850.250.2直剪直剪试验内摩擦角内摩擦角()()(

16、)24.30024.3008.2008.20019.84719.847凝聚力凝聚力(C)C)(kPakPa)30.20030.2004.3004.30018.01018.010上更新统冲积黄土（上更新统冲积黄土（Q3al3）物理力学指标物理力学指标二、隧道所在区域黄土概况二、隧道所在区域黄土概况（一）一座双线隧道和两座单线隧道方案比较：（一）一座双线隧道和两座单线隧道方案比较：1 1、国外已建成的高速铁路隧道情况、国外已建成的高速铁路隧道情况 除台湾外，我国目前尚无建成的高速度的客运专除台湾外，我国目前尚无建成的高速度的客运专线铁路。根据所收集的国内外中、高速铁路资料反映，线铁路。根据所收集的国内外中、高速铁路资料反映，国外高速铁路隧道基本为双线隧道。国外高速铁路隧道基本为双线隧道。2 2、空气动力效应方面、空气动力效应方面 经初步测算，单线隧道比双线隧道在舒适度、洞口经初步测算，单线隧道比双线隧道在舒适度、洞口缓冲结构等方面的技术条件都差。缓冲结构等方面的技术条件都差。三、郑西客专秦东隧道介绍三、郑西客专秦东隧道介绍会车位置会车位置隧道长度隧道长度p/3sp/3s最大峰值最大峰值pm