黄土地区高速铁路隧道设计

    【摘要】随着我国高速铁路隧道设计技术的不断完善，在黄土地区进行隧道的开发的高速
铁路也越来越多。本文了黄土隧道设计理念，以郑西客专大断面黄土隧道设计为例，针对性
的论述了黄土地区高速铁路隧道设计的支护设计，防排水设计等问题，面对黄土地区高速
铁路隧道设计的地质难题，提出了防治措施，具有一定的理论参考意义。

 

　　【关键词】黄土地区；高速铁路；隧道设计；

 

　　中图分类号：

S611 文献标识码： A 

　　一、前言

 

　　由于黄土地区特殊的地质特点，在黄土地区进行高速铁路隧道设计与别的地质有很大
的区别。需要结合黄土地区特有实际地形，采取相应的设计措施，特别是在支护设计和防排
水设计上，要严格做好质量控制措施。

 

　　二、典型大断面浅埋黄土隧道实例分析

 

　　

 郑西客专大断面黄土隧道设计开挖断面最大达 165m2，针对如此大断面黄土隧道群的

修建，国内外尚无先例。其中，浅埋黄土隧道由于所处地层多为新黄土，工程力学性能复杂、
土体稳定性差，由于开挖断面的大幅提高，隧道的施工难度将急剧增大，对支护结构的要
求更为复杂，成为郑西线修建中的重、难点问题，直接影响着郑西线的顺利建设。

 

　　巩义隧道全长

3368m，全隧道位于黄土地层（具有部分湿陷性），隧道大部分地段埋

深为

30~38m，为典型的大断面浅埋黄土隧道，也是郑西客用专线上最长的浅埋黄土隧道。

该隧道位于河南省巩义市市区，先后下穿

310 国道、铁路专用线及重型厂房和民用建筑等设

施，施工条件极其复杂。因此，合理确定支护设计参数，优化施工方法，才能有效解决下穿
铁路等建筑物段的地面沉降控制、快速安全施工、隧道软弱基底处理等问题。本文以该隧道为
工程背景，探讨有关大断面浅埋黄土隧道的修建技术问题，以期为今后类似情况的隧道工
程建设提供参考。

 

　　三、黄土地区高速铁路隧道设计理念

 

　　黄土隧道围岩受力特征：衬砌荷载分布不均匀，拱部压力呈现

“猫耳朵”分布，拱顶小，

拱腰大，拱顶内缘为压应力，拱腰内缘为拉应力；边墙基底压力的大小和边墙混凝土和土
体之间的摩擦力有关，摩擦力越大，基底压力越小；边墙的水平荷载均大于拱部竖向荷载
仰拱承受较大荷载，且呈现两边大，中间小的特点

[5]。本项目隧道推荐采用受力条件好、断

面利用率高的三心圆（曲墙半圆拱）并设置仰拱的形式。复合式衬砌结构具有防水能适应围
岩变形和充分发挥围岩自身的承载力、结构安全高的特点，黄土隧道应采用复合式衬砌。

 

　　根据初期支护承担施工阶段全部荷载，二次衬砌承担由于初期支护劣化、地层蠕变、环
境条件变化等引起的附加荷载以及作为安全储备的设计原则，根据黄土隧道围岩压力的特
性和已建成的黄土隧道经验与教训，确定了本项目黄土隧道较大刚度的支护、衬砌参数，隧
道均采用有仰拱结构，二次衬砌均采用钢筋混凝土结构，提高支护、衬砌结构的安全、可靠
性。

 

　　四、黄土地区高速铁路隧道设计要点

 

　　

1.大断面浅埋黄土隧道支护设计 

　　

 （一）变形控制及支护原则 

　　

 大断面浅埋黄土隧道，土体易沿节理方向张开剪断，较难形成承载拱，开挖应力释放