濕陷性黃土隧道的工程性質分析

宋揚+王猛

摘要：本文對濕陷性黃土隧道的工程性質進行了分析，主要從目前黃土隧道建設工程現狀、濕陷性黃土隧道工程環境以及濕陷性黃土隧道的濕陷變形評價方法三個方面進行闡述。

關鍵詞：濕陷性黃土隧道；環境等級；濕陷變形

0引言

濕陷性黃土隧道是指在黃土地區，公路、鐵路或者城市軌道中存在襯砌結構的隧道。目前，已經發現的濕陷性黃土地區圖層厚度為40米，當隧道在這種土質中建設時，會出現隧道施工變形導致塌方，或者在隧道運行中受到水的侵蝕導致變形。保證濕陷性黃土區隧道施工和運行安全，首先要對地質情況進行勘察，對土力學性質、水工水文性質、力學性質等進行計算檢測，并且嚴格控制施工過程。

1黃土隧道建設工程現狀

隨著中國經濟的快速發展，交通運輸業也面臨著更多的機遇和挑戰，近年來，我國公路交通和城市隧道建設迅速發展，大量交通隧道不可避免的穿越黃土區。穿過濕陷性黃土區的隧道被稱為濕陷性黃土隧道。上世紀末，由于黃土地區隧道工程數量的增多，黃土隧道施工方法也逐步進行了改善，由單工序發展為多工序、小斷面發展為大斷面。目前黃土隧道的施工方法主要有明挖法（蓋挖法）、暗挖（礦山法）法和盾構法三種。明挖法就是直接從地表向下開挖，先開出地基，修好襯砌結構之后再進行回填。明挖法具有施工簡便、施工速度的優點，但是受天氣影響較大，遇到強降雨天氣時，會導致基坑積水，坑壁泥土松軟等問題。因此，選擇明挖法需要盡量選擇氣候穩定的季節進行施工。暗挖法是目前我國較為普遍的隧道開挖方法，施工技術比較成熟，經驗較豐富。暗挖法有導坑法、雙側壁導洞法、多臺階七步法、拱頂弧形導坑法、CD法、CRD法等。暗挖法施工工程較慢，但是對于環境的影響較弱，存在一定的積水可能并且對隧道存在變形的風險。盾構法屬于暗挖法的一種，目前盾構法在工程實踐中的應用還比較少，首先對隧道斷面進行開發設計，預先防止襯砌防護。

2濕陷性黃土隧道的環境條件

濕陷性黃土隧道的施工要對施工現場的地形地質、水工水文進行勘察和分析，綜合各方面因素對黃土隧道的所用和工程性質影響。將各種影響因素進行分級，按照級別對濕陷性黃土隧道的工程性質進行評價，為設計和施工提供數據支撐和理論基礎。

2.1地質條件

根據施工現場的地形地質，可以將濕陷性黃土隧道工程地質條件分為黃土嶺、塬，土梁、洼或低階地，以及黃土高臺地或高階地。這三類場地的地層結構特征如下：

黃土嶺、塬地貌場地的地形地質特點是地形起伏很大，地層結構簡單，地下水埋深大，場地濕陷類型和等級變化不大，地表侵蝕與淺層侵蝕發育。黃土梁、洼地貌場地的地形地質特點地形起伏較大，地層結構較復雜，場地濕陷類型和等級變化較大，地表侵蝕與淺層侵蝕較發育。黃土高臺地、高階地場地的地形地質特點地形平緩，地層結構較復雜，場地濕陷類型和等級變化較復雜，地表侵蝕與淺層侵蝕不發育。

濕陷性黃土去對工程進展有很大影響，導致隧道開挖和運行過程中圍巖變形較大。并且濕陷性黃土土質較為疏松，開挖困難，導致隧道成型穩定性差，或者開挖過程中由于土質密實度不夠發生浸水導致隧道嚴重變形或者坍塌。即使隧道建成之后，也容易由于土質情況導致沉降變形。

在黃土濕陷區，除了濕陷帶來的危害之外，還有黃土滑坡等地質災害的威脅。因此，在隧道施工中盡量避開黃土滑坡和崩塌區。在濕陷性隧道工程開展過程中，首先對周圍的土質進行加固或者支撐處理[1，2]。

2.2水文條件

黃土隧道濕陷變形發展與圍巖地層的浸水作用密切相關。圍巖浸水作用條件是指已有地下水條件下與浸水可能性密切相關的水源條件。與黃土隧道相關的浸水源可分為天然浸水源和人工浸水源兩個方面。天然浸水源包括降雨及其產流在地表低洼地積水源，降雨產流匯集于黃土洞穴滯留水源，黃土坡面沖溝積水源，長期與季節性徑流河谷、溝谷水源等。人工水源包括地下供水、排水管道滲漏水源，供水、排水渠道滲漏水源，人工湖、水塘、水窖滲漏水源，灌溉水源、水庫等[3]。

3濕陷性黃土隧道的濕陷變形評價方法

只能用來評價隧道濕陷性黃土圍巖的工程性質，而不能評價隧道下黃土地層的濕陷變形。黃土場地濕陷性評價可依據探井采取未擾動原狀黃土，在上覆飽和土柱自重應力壓縮條件下測試黃土濕陷系數，依據自重濕陷系數判定自重濕陷性黃土土層厚度，按照分層總和法計算場地的自重濕陷變形量，以及由自重濕陷變形計算值與濕陷性土層厚度比計算平均自重濕陷系數。濕陷性土層越厚，平均自重濕陷系數越大，隧道圍巖黃土濕陷變形的危害作用越大。對于隧道下黃土的濕陷性，應在實際壓縮應力條件下測試濕陷系數來評價

4總結

濕陷性黃土地區已經建設了大量的隧道工程。施工過程中要結合施工現場的環境條件進行綜合分析，保證施工過程及后續隧道運行的安全可靠性。

參考文獻

[1]宋克強，崔中興，袁繼國，等.滑坡的蠕變特征及其預報分析[J].巖土工程學報，1994，16（4）：56-64.

[2]邵生俊，周飛飛，龍吉勇.原狀黃土結構性及其定量化參數研究[J].巖土工程學報，2004，26（4）：531-536.

[3]許增榮.濕陷性黃土場地浸水環境分析與分級[J].西南交通大學學報，2009，44（增刊）：78-85.endprint