黄土高速公路隧道承包一米多少钱 黄土隧道下穿高速公路方案设计
时间：2019-05-16 03:17:08 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：与其它土质相比，黄土比较特殊，它是在干旱、半干旱条件下陆相沉积而成的。黄土颗粒主要是粉粒，呈棕黄或者黄褐色，钙质丰富，具有大孔性的大陆沉积物。由于黄土具有这些特殊的物理力学性质，因此与普通岩石地区相比，在黄土地区的工程特征表现出较大的差异，而黄土区隧道、地下工程的关键问题就是隧道下穿问题。本文就以某工程为例，针对浅埋大断面黄土隧道下穿高速公路的设计进行研究。
关键词：大断面；黄土隧道；下穿高速公路
Abstract: compared with other soil, loess more special, it is in the arid and semiarid conditions continental sediments and become. The loess particles is mainly powder, is tan-yellow or tan and calcium rich, with a big hole in the mainland of sediments. Due to the special loess has the physical and mechanical properties, so and common rock area compared, in the loess area engineering features showed obvious difference, and HuangTuOu tunnel and underground engineering is the key problem in the tunnel. This essay, taking a project as an example, this paper was shallow buried under the loess tunnel in the design of the highway.
Keywords: large sections; The loess tunnel; Underneath the highway
中图分类号：U459.2 文献标识码：A文章编号：
一、工程概况
某高速公路某段隧道全长710m，位于黄土地区省份，属于双线大跨浅埋砂质黄土隧道。该隧道以15°小角下穿某高速公路270m。整个下穿部分中有一段共160m穿过高速公路的正下方，埋深不足10m。为进一步了解该工程浅埋黄土隧道地层变行的规律以及支护受力规律，将下穿公路前约60m范围确定为试验区域进行试验测试。主要支护参数包括：拱部设大管棚，其直径159，环长70m，环向间距为0.4m；临时双侧壁以及初期支护为型钢钢架，型号为I25a，间距0.8mm；混凝土喷35cm，双侧壁导洞法进行施工。
二、地层变形与支护受力分析
（一）地表沉降
1、地表横向沉降曲线
下图1为某个断面的地表沉降时程曲线图：
图1：某断面地表沉降时程曲线图
由上图可以看出，地表的最大沉降量是360mm；总沉降量中50%左右的沉降属于掌子面到达前的沉降，封闭导洞后至全断面封闭前的沉降占9%左右；施工过程用双侧壁导洞法在封闭导洞后控制地表沉降效果比较明显，不过仍有较大的沉降速率，在封闭全断面后慢慢稳定，因此控制沉降的重点是及时封闭全断面。
2、拱顶沉降与地表沉降的比较
拱顶沉降与地表沉降的差异体现在以下几个方面：
第一，相对而言，隧道拱顶的沉降范围介于310～460 mm之间，而地表沉降则为480～540mm，所以地表总沉降要大于拱顶沉降。这一差异符合拱顶土体分层沉降的规律，这是因为在先行开挖两侧导洞时已有地表沉降产生，所以在开挖隧道拱顶到初期支护封闭期间其沉降要低于地表。第二，左导洞比右导洞超前约5m，比中间土体超前约12m。在总沉降中，左导洞拱顶超前沉降约占11%，左导洞地表超前沉降占18%，右导洞拱顶超前沉降占22%，中间部分拱顶超前占72%，中间部分地表超前沉降占58%。第三，利用上下台阶法开挖左、右导洞，约4m会受到拱顶沉降的超前影响，受地表沉降超前影响的距离约为8m；利用三台阶法开挖中间土体，影响距离约在8m，地表沉降影响约12m。
（二）管棚的应力应变
在试验段的三个位置隧道拱顶18#管棚设置6个应变片，由各测点应力时程曲线图可以看出：第一，管棚在施工时受力较大，最大拉应力可达210 MPa，最大压应力则为-150 MPa。管棚上方受拉是因为在管棚内与孔口相距20m处埋设测试元件，管棚施工时未设工作室，前面有一部分侵入限界要截除。第二，在掌子面前15m左右的位置，管棚即开始受力，掌子面后15m左右，管棚受力表现稳定，受力最大位置在掌子面处。由此可见，管棚可以把掌子面上方的土压力向掌子面前方土体转移一部分，再向已做好的支护上转移一部分。
（三）初期支护钢架的内力
断面钢架共设置12个测点，并设置24个应变计分布在每个测点钢架内、外侧，进行八个月的监测后可以发现：第一，初期支护钢架的拱顶内外侧均受拉，而其它钢架的内外侧则受压；拱顶应力约为20 MPa；右导洞拱顶的压力-182.1 MPa，为最大值；边墙应力为-81 MPa；仰拱两侧受力比较大，而中间受力相对较小。第二，左右导洞先开挖，其钢架应力明显会受到中间开挖的影响，开挖中间拱部土体可以改变两侧导洞钢架的应力，大概在10~40 MPa左右。第三，封闭全断面可以保证稳定的钢架应力，但是临时支撑的双侧壁拆除后会影响到断面钢架的应力分布，直至完二次衬砌才会稳定。下图2为断面型钢拱架的应力分布示意图：
图2：断面型钢拱架应力分布示意图 单位：MPa
（四）二次衬砌钢筋内力分布
二次衬砌钢筋内力分布呈现出以下特点：第一，大部分二次衬砌断面钢筋均会受压，而拱顶内侧的钢筋受拉，不过受拉值只有19.5 MPa；第二，相对而言，二次衬砌钢筋的压力比较小，左右边墙位置的压力约为57 MPa，为最大值，而拱顶压力较小，拱腰部位为36.7 MPa左右；仰拱钢筋受力均不会超过10 MPa；第三，二次衬砌钢筋应力测量在一个星期后趋于稳定。
三、下穿高速公路方案
在进行隧道下穿施工前，高速公路的路面沉降标准为控制在50mm以内。而试验段实际测量的结果则为300～500 mm，超出标准数倍，所有下穿段施工前要对支护参数、施工方法以及施工工艺进行改进。本案例中隧道下穿段采取的主要措施包括双层大管棚、双层初期支护以及采用双侧壁导洞法进行施工。
（一）超前支护
由于单层大管棚的间距比较大，管棚间出现土体剥落甚至坍塌等问题，很大程度上会影响到地表的沉降，并且管棚的受力达到214 MPa，所以超前支护就采用双层大管棚。管棚直径为159，且钢管内设置三根直径18的钢筋笼，并进行注浆处理，以提高管棚的刚度。大管棚纵向有效搭接长度为10m，壁厚8mm，环向设置范围一直延伸至边墙最大跨度位置；管棚外插角不超过1°，并且隧道的掘进施工要放在每环管棚均施工完毕后。
（二）初期支护
抵抗变形的能力从某种程度上讲是由初期支护的刚度来决定的；很难把双侧壁钢架控制在同一个平面，并且不能连成整体，造成支护承载的能力大幅下降；而且高速公路需要通行重载车辆，下穿段的埋深又低，所以初期支护采用双层支护的方案：第一层全环喷混凝土，厚度为35cm，全环I25a型钢钢架，间隔0.5m一榀，每榀两侧的大拱脚处均设置直径42、长4m的锁脚锚管。第二层采用全环钢筋混凝土结构，厚25cm。
（三）双侧壁导洞法
临时侧壁喷厚35cm混凝土，设置间距0.5m的I25a临时钢架；在临时钢架间纵向设置直径22的连接钢筋，环向间距为1m；在临时侧壁上半断面设置直径50、长3.5m的超前小导管，环向间距为0.5m，纵向间隔2m设一环。采用双侧壁导洞法进行施工，在开挖侧导洞时要分三级台阶及仰拱来进行，开挖中间土体时分上台阶、中台阶以及下台阶，核心土预留在上台阶上。然后快速完成施工，将仰拱快速封闭。侧导洞的封闭距离控制在10m以内，封闭时间不得超过10天，全断面封闭的距离控制在25m以内，封闭时间不得超出25天。
（四）辅助措施
经过实际测试可以证明，拱脚处锁脚锚杆的轴力普遍要大于边墙处锁脚锚杆的轴力，并且锚植插入角越大，控制变形的能力就越强。在开挖隧道过程中，大拱脚可以将其支撑拱部结构的作用充分发挥出来，将开挖隧道导致的拱部下沉控制在最小的程度。
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注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
