湿陷性黄土隧道的工程性质分析

宋扬+王猛

摘要：本文对湿陷性黄土隧道的工程性质进行了分析，主要从目前黄土隧道建设工程现状、湿陷性黄土隧道工程环境以及湿陷性黄土隧道的湿陷变形评价方法三个方面进行阐述。

关键词：湿陷性黄土隧道；环境等级；湿陷变形

0引言

湿陷性黄土隧道是指在黄土地区，公路、铁路或者城市轨道中存在衬砌结构的隧道。目前，已经发现的湿陷性黄土地区图层厚度为40米，当隧道在这种土质中建设时，会出现隧道施工变形导致塌方，或者在隧道运行中受到水的侵蚀导致变形。保证湿陷性黄土区隧道施工和运行安全，首先要对地质情况进行勘察，对土力学性质、水工水文性质、力学性质等进行计算检测，并且严格控制施工过程。

1黄土隧道建设工程现状

随着中国经济的快速发展，交通运输业也面临着更多的机遇和挑战，近年来，我国公路交通和城市隧道建设迅速发展，大量交通隧道不可避免的穿越黄土区。穿过湿陷性黄土区的隧道被称为湿陷性黄土隧道。上世纪末，由于黄土地区隧道工程数量的增多，黄土隧道施工方法也逐步进行了改善，由单工序发展为多工序、小断面发展为大断面。目前黄土隧道的施工方法主要有明挖法（盖挖法）、暗挖（矿山法）法和盾构法三种。明挖法就是直接从地表向下开挖，先开出地基，修好衬砌结构之后再进行回填。明挖法具有施工简便、施工速度的优点，但是受天气影响较大，遇到强降雨天气时，会导致基坑积水，坑壁泥土松软等问题。因此，选择明挖法需要尽量选择气候稳定的季节进行施工。暗挖法是目前我国较为普遍的隧道开挖方法，施工技术比较成熟，经验较丰富。暗挖法有导坑法、双侧壁导洞法、多台阶七步法、拱顶弧形导坑法、CD法、CRD法等。暗挖法施工工程较慢，但是对于环境的影响较弱，存在一定的积水可能并且对隧道存在变形的风险。盾构法属于暗挖法的一种，目前盾构法在工程实践中的应用还比较少，首先对隧道断面进行开发设计，预先防止衬砌防护。

2湿陷性黄土隧道的环境条件

湿陷性黄土隧道的施工要对施工现场的地形地质、水工水文进行勘察和分析，综合各方面因素对黄土隧道的所用和工程性质影响。将各种影响因素进行分级，按照级别对湿陷性黄土隧道的工程性质进行评价，为设计和施工提供数据支撑和理论基础。

2.1地质条件

根据施工现场的地形地质，可以将湿陷性黄土隧道工程地质条件分为黄土岭、塬，土梁、洼或低阶地，以及黄土高台地或高阶地。这三类场地的地层结构特征如下：

黄土岭、塬地貌场地的地形地质特点是地形起伏很大，地层结构简单，地下水埋深大，场地湿陷类型和等级变化不大，地表侵蚀与浅层侵蚀发育。黄土梁、洼地貌场地的地形地质特点地形起伏较大，地层结构较复杂，场地湿陷类型和等级变化较大，地表侵蚀与浅层侵蚀较发育。黄土高台地、高阶地场地的地形地质特点地形平缓，地层结构较复杂，场地湿陷类型和等级变化较复杂，地表侵蚀与浅层侵蚀不发育。

湿陷性黃土去对工程进展有很大影响，导致隧道开挖和运行过程中围岩变形较大。并且湿陷性黄土土质较为疏松，开挖困难，导致隧道成型稳定性差，或者开挖过程中由于土质密实度不够发生浸水导致隧道严重变形或者坍塌。即使隧道建成之后，也容易由于土质情况导致沉降变形。

在黄土湿陷区，除了湿陷带来的危害之外，还有黄土滑坡等地质灾害的威胁。因此，在隧道施工中尽量避开黄土滑坡和崩塌区。在湿陷性隧道工程开展过程中，首先对周围的土质进行加固或者支撑处理[1，2]。

2.2水文条件

黄土隧道湿陷变形发展与围岩地层的浸水作用密切相关。围岩浸水作用条件是指已有地下水条件下与浸水可能性密切相关的水源条件。与黄土隧道相关的浸水源可分为天然浸水源和人工浸水源两个方面。天然浸水源包括降雨及其产流在地表低洼地积水源，降雨产流汇集于黄土洞穴滞留水源，黄土坡面冲沟积水源，长期与季节性径流河谷、沟谷水源等。人工水源包括地下供水、排水管道渗漏水源，供水、排水渠道渗漏水源，人工湖、水塘、水窖渗漏水源，灌溉水源、水库等[3]。

3湿陷性黄土隧道的湿陷变形评价方法

只能用来评价隧道湿陷性黄土围岩的工程性质，而不能评价隧道下黄土地层的湿陷变形。黄土场地湿陷性评价可依据探井采取未扰动原状黄土，在上覆饱和土柱自重应力压缩条件下测试黄土湿陷系数，依据自重湿陷系数判定自重湿陷性黄土土层厚度，按照分层总和法计算场地的自重湿陷变形量，以及由自重湿陷变形计算值与湿陷性土层厚度比计算平均自重湿陷系数。湿陷性土层越厚，平均自重湿陷系数越大，隧道围岩黄土湿陷变形的危害作用越大。对于隧道下黄土的湿陷性，应在实际压缩应力条件下测试湿陷系数来评价

4总结

湿陷性黄土地区已经建设了大量的隧道工程。施工过程中要结合施工现场的环境条件进行综合分析，保证施工过程及后续隧道运行的安全可靠性。

参考文献

[1]宋克强，崔中兴，袁继国，等.滑坡的蠕变特征及其预报分析[J].岩土工程学报，1994，16（4）：56-64.

[2]邵生俊，周飞飞，龙吉勇.原状黄土结构性及其定量化参数研究[J].岩土工程学报，2004，26（4）：531-536.

[3]许增荣.湿陷性黄土场地浸水环境分析与分级[J].西南交通大学学报，2009，44（增刊）：78-85.endprint