隧道工程作业题——2013秋

陈家湾隧道位于娄底市双峰县洪山殿镇，全长617 m，为设计时速250km/h的双线铁路隧道。隧道进口里程DK22+168，出口里程DK22+785。隧道进出口均采用斜切式洞门。隧道内纵坡设置为单面下坡，坡度为4.5‰，坡长617 m。

2 工程地质及水文地质

2.1 工程地质特征

(1)地层岩性

表层第四系全新统残坡积层Q4el+dl粉质粘土：褐黄色，硬塑，夹少量角砾，厚度为1~4.5 m。下伏基岩为二叠系茅口组（P1M）炭质页岩夹灰岩，以炭质页岩为主，炭质页岩为黑色，薄层状，含少量炭质灰岩和钙质胶结构物，全～强风化，风化不均，厚度变化较大，其中全风化岩层芯呈碎块状、土状，极软；强风化呈短柱状以及块状。灰岩，深褐色，薄层状，强风化，呈碎块状，断口处有许多溶痕，充填部分方解石岩脉，夹有炭质页岩。

(2)隧道沿线地层具体分布：

DK22+168～DK22+362主要是表层为粉质粘土，硬塑，厚3 m，下伏基岩为炭质页岩，全风化，厚15 m。进口共布置3个钻孔，钻孔揭示15~40 m厚岩性为褐灰色、灰黑色炭质页岩，岩心呈土状，软~硬塑，饱水性好，围岩性质极差，结合物探资料综合分析，进口处可能存在溜坍、滑坡现象，雨季施工时还有可能向线路右侧溜坍，施工时应引起重视，防止表层发生塌方事故。

DK22+362～DK22+730主要是表层为粉质粘土，厚度约为1~4.5 m，下伏基岩为炭质页岩，呈黑色、薄层状，全~强风化。全风化岩层岩心呈碎块状、土状，一般厚度大于18 m，强风化岩层岩心呈短柱状以及块状。灰岩，深褐色，薄层状，强风化，碎块状，夹有炭质页岩，岩身以炭质页岩夹灰岩为主，强风化~弱风化，灰白色，岩性呈柱状，节理裂隙发育，采取率高。物探判释：本段有2个低阻异常区，岩石破碎，推测隧道围岩节理发育或是岩溶发育。DK22+390～DK22+420段为1号低阻异常，DK22+470～DK22+700段为2号低阻异常为岩溶集中发育地段。

DK22+730～DK22+785为出口段，表层为粉质粘土，下伏基岩为炭质页岩，厚度为5~40 m，岩性为褐灰色、灰黑色，岩心呈土状，软~硬塑，饱水性好，工程性质差，施工时极易产生溜坍等不良地质现象，施工时应引起重视。

(3)地质构造

根据勘测调绘资料、区域地质资料综合分析工点范围内无断裂构造。受地层接触带影响，岩层产状变化大，进口产状为290°∠45°，洞身为70°∠40°，出口段为240°∠41°，本隧道岩层产状较乱。 2. 2 水文特征

地下水类型基岩裂隙水，接受大气降水补给，向低洼处径流排泄。

3 围岩级别及埋深分布

3.1 围岩级别

根据隧道沿线岩土分析，隧道围岩级别分为Ⅳ～Ⅴ级，其中进出口洞门总计48 m，Ⅳ级围岩 长260 m，占42.1%；V级围岩长309 m，占50.1%。具体分布情况如表1所示：

表1 围岩分布

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

里程

DK22+168～DK22+184 DK22+184～DK22+200 DK22+200～DK22+230 DK22+230～DK22+310 DK22+310～DK22+430 DK22+430～DK22+640 DK22+640～DK22+680 DK22+680～DK22+730 DK22+730～DK22+749 DK22+749～DK22+769 DK22+769～DK22+785

围岩级别 Ⅴ级 Ⅴ级 Ⅴ级 Ⅴ级 Ⅴ级 Ⅳ级 Ⅴ级 Ⅳ级 Ⅴ级 Ⅴ级 Ⅴ级

长度/m 16 16 30 80 120 210 40 50 19 20 16

3.2 埋深分布

陈家湾隧道具体埋深分布见表2所示，具体情况参见附图。

表2 埋深分布

序号 1 2 3 4

里程

DK22+200～DK22+230 DK22+230～DK22+310 DK22+310～DK22+353 DK22+353～DK22+393

长度/m 30 80 43 40

埋深/m 6~6.5 6.5~10 10~20 20~30

5 6 7 8 9 10 DK22+393～DK22+430 DK22+430～DK22+620 DK22+620～DK22+640 DK22+640～DK22+680 DK22+680～DK22+730 DK22+730～DK22+769 37 190 20 40 50 39 30~35 35~77 77~72 72~55 55~30 30~3

4 不良地质及特殊地质

主要不良地质为：岩体软弱易溜塌，有软弱夹层，节理裂隙发育，岩溶发育等不良地质现象。进出口段地层倾向线路右侧，由于炭质页岩性质极差，以全风化为主，遇水易发生泥化、软化等现象，隧道开挖后易形成滑坡、溜塌等不良地质现象。根据EH-4的成果分析，隧道进出口均存在倾向坡脚的软弱夹层等，施工时易发生较大规模的溜坍。隧道洞身存在多处低阻区，推断为岩溶发育区。

5 施工难点

陈家湾隧道进口端浅埋区段长，围岩以炭质页岩为主，且以风化严重，施工时会引起地表和洞周变形较大，因此软弱围岩浅埋隧道的变形及地表环境控制是本隧道的主要施工难点。

作业题1：根据陈家湾隧道的工程实际，参照相关设计规范或其他典型工程，

拟定该隧道不同围岩段的断面尺寸及结构参数；参照《铁路隧道设计规范》中推荐的围岩物性指标，对不同区段隧道深浅埋进行判定，同时在所给纵断面图上标注出极浅埋、一般浅埋和深埋区段的临界里程；根据《铁路隧道设计规范》推荐的方法计算不同围岩区段、不同埋深下的围岩压力值；针对该隧道具体情况阐明采用荷载-结构模型进行衬砌结构设计检算的关键步骤和方法。

作业题2：结合陈家湾隧道的实际情况，拟定隧道施工的总体方案（包括进洞

方法、各区段的开挖方法等），并标注在纵断面图的相应位置上；给出所拟定各种开挖方法的施工步序及施工流程；设计浅埋区段预防隧道整体下沉、地表开裂以及隧道塌方的控制措施；给出隧道坍塌的应急及处理方法。

纸张：A4，手写 封面如下页

上交作业时间：第15周周五下午3点半到4点半交，逾期不交，视为0分。