浅埋软弱黄土公路陋道围岩变形＠ 衬砌受力特征 田 兵 ，杨建国。，张．晓’ （Ｉ．甘肃路桥建设集团有限公司，甘肃兰州７３００００；２长安大学公路学院，陕两西安７１００５４） 摘要：隧道围岩变形和应力场测试信息是工程围岩状态的动态反映其为工程设计、施工、理论研究提供了可靠的资料，也为岩 ，土工程从强度破坏极限状态控制向着变形极限状态控制发展提供了可靠的技术保障。分析量测结果并得出浅埋软弱黄土公路隧道围岩 变形与衬砌受力特征，可为该工程后续施工和类似地质条件下隧道设计、施工与养护提供借鉴和参考。 关键词：黄土公路隧道；围岩变形；衬砌受力 中图分类号：Ｕ４５５．４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２—４７８６（２０１０）０７—０１０９—０３ Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ Ｒｏｃｋ ａｎｄ Ｓｔｒｅｓｓ ｏｆ Ｌｉｎｉｎｇ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｆｏｒ Ｓｈａｌｌｏｗ－ｂｕｒｉｅｄ Ｌｏｓｓ Ｈｉｇｈｗａｙ Ｔｕｎｎｅｌ ＴＩＡＮ Ｂｉｎｇ。ＹＡＮＧ Ｊｉａｎ—ｇｕｏ ．ＺＨＡＮＧ Ｘｉａｏ’ ，（１・Ｇａｎｓｕ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ Ｒｏａｄ ａｎｄ Ｂｒｉｄｇｅ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｇｒｏｕｐ，Ｌａｎｚｈｏｕ ７３００００，Ｃｈｉｎａ；２Ｈｉｇｈｗａｙ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｉｎ Ｃｈａｎｇ’ａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， ．Ｘｉ’ａｎ ７１００５４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｕｎｎｅｌ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｔｒｅｓｓ ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｒｏｃｋ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｔｅｓｔ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｒｅ ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ 伐，尽早实现村村通油路（水泥路）的 目标，有以下几条建议。 ７ １建议市建立“村村通公路建设 领导小组”，由市领导挂帅，相关 ｂ）财政部门补助 市对通村 公路建设给予一定的补贴，其补贴标准 可据市财政收入的情况给予适当补贴， 财政补贴原则上不封顶，即修多少 补贴多少； 公路建设创造一个良好的环境。各乡 镇、开发区应出台相应的优惠，加 快村村通公路建设，做好涉及工程建设 的征地、拆迁和施工环境保护工作。各 行政村应保证取土、临时占地、用电等 部门（计划、财政、交通、建设、国 土、农业、等）和各乡镇、开发区 负责人为成员，以加强对全市通村公路 建设的组织与领导，负责全市通村公路 Ｃ）乡镇村自筹在群众自愿的原 实际问题，国家和市“以奖代补” 的资金只作为公路施工费用。通村公路 建设新占用土地，以乡镇、开发区为单 则下，用好用活一事一议，用民主 方法筹集资金； ｄ）社会捐资积极发动有一定政 建设的统一指挥与协调。 位按程序报国土部门审批。国土部门应 在执行国家有关法律、法规的前提下， ７ｌ２在国家法律法规和许可范围 内，建议全市各乡镇、开发区在不新增 治影响力、地位、经济实力、社会影响 力，并对家乡有感情的各界人士对家乡 公路建设进行赞助，也可采取立“功德 碑”的形式，发动农民群众捐资； 特事特办，简化手续，提高办事效率。 涉及供电、林业、水利、电信等部门的 债务包袱的前提下，通过以下几个办法 筹集通村公路的建设资金： ａ）交通部门支持通村公路修建 拆迁工作，由各部门自行负责解决，原 则上不予补助。涉及乡镇村的拆迁工作 ～ｅ）部门帮扶利用省市扶贫对口 油路（水泥路）的资金补助是每公 里１０万元，工程竣工后，经上级主管 单位、市直联系单位帮扶修建通村公 路，解决部分通村公路建设资金。 ７ ３建议相关部门配合支持，给村村通 律由所有地乡镇解决，任何单位和个 人不得借故推诿、阻挠。 收稿日期：２０１０－０３—０３ 部门验收合格后补助到位； ＴＲＡＮ ＴＲＡＮＳＰＯＲＴＳＴＡＮＤＡＲＤＩＺ《交通尝 ＡＴＩＯＮ２ ＯＦＨＡＬＦ Ｊ ＵＬＹ．７ｌ ２月下半＿０１０（Ｎｏ２月 ２‘２５ ） 总第 期 ・１０９’ ‘・ ｏｆ ｐｒｏｊｅｃｔ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｒｏｃｋ ｓｔａｔｅ，ｉｔ ｐｒｏｖｉｄｅｄ ｒｅｌｉａｂｌｅ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｄｅｓｉｇｎ，ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅｏｒｙ ｒｅｓｅａｒｃｈ，ａｎｄ ｐｒｏｖｉｄｅｄ ａ ｒｅｌｉａｂｌｅ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｓｕｐｐｏｒｔ ｆｏｒ ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｆｒｏｍ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｏｆ ｄａｍａｇｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｌｉｍｉｔ ｓｔａｔｅ ｔｏ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｌｉｍｉｔ ｓｔａｔｅ ｃｏｎｔｒｏ１．Ａｎａｌｙｓｉｎｇ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｅｄｕｃｉｎｇ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｓ ｔｏ ｔｈｅ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｒｏｃｋ ａｎｄ ｓｔｒｅｓｓ ｏｆ ｌｉｎｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｌｏｅｓｓ ｈｉｇｈｗａｙ ｔｕｎｎｅｌ ｍａｙ ｔａｋｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｔｏ ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｕｎｎｅｌ ｄｅｓｉｇｎ，ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ｉｎ ｈｏｍｏｐｌａｓｔｉｃ ｇｅｏｌｏｇｙ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｌｏｅｓｓ ｈｉｇｈｗａｙ ｔｕｎｎｅｌ；ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｒｏｃｋ；ｓｔｒｅｓｓ ｏｆ ｌｉｎｉｎｇ ｓｔｕｃｔｒｕｒｅ １引言 我国西部开发战略决策的实施，促进了西部地区高等级 公路的发展，黄土公路隧道的建设也随之越来越多。公路隧 （ＪＴＧＦ６０—２００９） 要求的频率进行监测，并对监测数据进 行回归分析，绘制隧道位移一时间曲线（如图１所示）。 道具有大跨、扁平的特点，黄土强度低、风化快、自稳时间 短，囤岩松弛易塌方。因隧道工程地质、围岩本构关系和施 Ｅ Ｅ 工因素等的不确定性，使现代隧道结构计算结果仍不能作为 设计的直接依据，了解黄土地区公路隧道围岩变形特征一直 是工程界关心和亟待解决的热点问题。为；隹确了解围岩释放 一十围岩收敛曲线 ・一拱顶沉降曲线 —应力分布及衬砌结构的受力特征，埋设受力传感器进行现场 量测是唯一不可替代的方法…。本文以丹（东）拉（萨）国道 ２ ２ ２ ２ １ １ １ １ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞巧Ｏ 时间（ｄ） 主干线西宁过境公路大酉山隧道现场监控量测为基础，研究 图１ ＹＫ２＋７５０位移一时间曲线 了浅埋软弱黄土公路隧道围岩变形和衬砌受力特征。 ２工程概况 大酉山隧道位于黄土高原向青藏高原过渡的黄土塬梁区 地带，地质构造上位于祁、吕、贺“山”字型构造体系的 西翼弧形褶皱带部位。海拔２３１４ ８ｍ～２４４４．２ｍ，左线 长２ ５６０ｍ、右线长２ ５３５ｍ，围岩全部为Ｖ级，浅埋软弱段 围岩收敛、拱顶沉降观测结果表明：ａ）围岩流变特征比 较突出，而脆性特征不明显。该断面处围岩变形随时间变化 率前期比较均匀缓慢，没有脆性岩石显著突变或先快后慢的 特点，而是逐渐发展，第侣ｄ后位移值变化微小，并逐渐趋 于稳定；ｂ）侧墙、仰拱开挖扰动引起围岩水平收敛值变化， 实测观测数据曲线均显示两处较小波动，是实际施工中左右 边墙开挖支护对围岩扰动的直接反映。从曲线形状看，围岩 和初期支护基本稳定。 埋深较浅，岩性为坡积、洪积和风积的严重湿陷黄土状土 （Ｑ 、 ‘），湿陷等级为Ｉｖ级，具高压缩性，自稳能力极 差。隧道浅埋段采用复合式衬砌，由４ｍ长径向药卷锚杆、 ２６ｃｍ厚Ｃ２５喷射砼、中８双层钢筋网、１２０ａ型钢拱架、 ５０ｃｍ厚Ｃ２５模筑砼组成。 ４应力应变监测与分析 隧道开挖前，岩体处于应力平衡状态；开挖后，隧道内 壁形成临空面，原始应力平衡状态被打破，应力场重新 分布 ’ 。为了更好地说明隧道开挖后受力与变形之间的内在 关系，将应力、应变传感器布设在与拱顶下沉、围岩收敛观测 相同的断面上，压力盒埋设、量测与位移观测同步，使用的 ３变形监测 隧道洞身开挖与支护过程中，隧道围岩应力重新分布， 围岩位移《变形）相应变化，变形是实际围岩应力状态最直观 的反映，故通过围岩变形测量信息及对变形规律性的认识， 就可预测预报围岩稳定性。 ３．１量测方法 传感器为ＶＷＥ型振弦式土压力盒、ＪＸＨ一２型砼应变计。通 过整理现场观测数据，绘制应力应变图形如图２～图７所示。 选择典型断面作为监控量测断面，在隧道左右侧墙布置 围岩收敛水平测线。围岩收敛变形监测仪器采用ＪＳＳＡ３０型 ８ 数显钢尺式收敛计，量测精度为Ｏ．０６ｍｍ。拱顶沉降观测采 用日本宾得自动安平水准仪ＡＰ一１２８，试验监测共布设６个 ７ 观测断面，断面埋深２５．５８ｍ～４６．１６ｍ，现选择一典型断面从 １４ ｄ 围岩变形、衬砌受力等方面分析其变化规律。 ３．２变形特征 观测断面布设完成后，按《公路隧道施工技术规范》 ．图２ ＹＫ２＋７５０围岩与一次衬砌之间压力ｆＫＰａ） １ １０． 《交通标准化》２０１０年７月下半月刊・总第２２５期 ＴＲＡＮＳＰＯＲＴＳＴＡＮＤＡＲＤＩＺＡＴＩＯＮ．２ＨＡＬＦＯＦＪＵＬＹ ２０１ ０ｆ№２２５） 一ｅｄ ∞ ∞ ∞ ：＋佰 压力盒１ ４．１围岩 一次衬砌之问接触压力 图形显示，隧道围岩与一次衬砌之间接触压力分布不均 匀，断面两侧不对称，主要是由于土体的不均匀性造成。拱 顶下沉变形量大，应力得到了充分释放，压力随支护变形向 洞移动，故拱顶接触压力相对较小，接触压力最大之处不在 拱顶而在拱腰处（４号和５号压力盒附近），围岩压力分布呈 “牛角湾”形状。左侧墙底压力较右侧大，与拱部衬砌压力 ０ －一压力盒２ 压力盒３ 一 一压力盒４ 压力盒５ 十—・一压力盒６ 压力盒７ —＋—一一压力盒８ 压力盒９ 压力盒１Ｏ 压力盒１＾ 压力盒１２ ＊ 压力盒１３： 大小分布情况一致。由于边墙底部土体受到了集中的竖向压 力，致使周围土体受到向上隆起的挤压作用，９号和２０号压 力盒压力较大。断面右侧土体强度较低，图形显示８号压力 盒位置压力大于左侧压力。１５号和１６号压力盒位于边墙底 部，测得的压力值较大，是由于这两处承受了：大部分隧道衬 压力盒１４ ＃一压力盒１５ 压力盒１６ ～图３ ＹＫ２＋７５０围岩与一次衬砌之间压力一时间曲线 — 压力盒１７ —＊ ———＿～压力盒１８ 压力盒１９ 压力盒２Ｏ ＊一压力盒２１ ・～压力盒２２ 扣一压力盒２３ ～砌所受的垂直压力。另外，一次衬砌拱腰以上、边墙底部压 力随时间略有增长，但幅度较小，边墙侧向压力和拱腰以下 位置压力变化不明显。由于所测断面属浅埋断 ，土体完成 变形的时间较快，加之施工时间滞后，监测结果显示，仰拱 所受的压力较小，但仰拱对于控制边墙位移、提高隧道衬砌 时间（ｄ） 结构的刚度和承载能力有着不可替代的作用。 ４，２二次衬砌受力与变形 在隧道浅埋段，围岩较为软弱，施工中为确保隧道的 安全，在一次衬砌变形大部分没有完成之前进行二次衬砌施 １０ ０ 图４ ＹＫ２＋７５０仰拱压力一时间曲线 ５ ５ 工。二次衬砌完成后围岩仍在继续变形中，这种变形受到二次 衬砌的约束。图５、图６显示，二次衬砌承受了一定的围岩压 力，在施工中为承载结构，所以在浅埋软弱黄土公路隧道中， ３ ８８ 不能将二次衬砌作为安全储备而忽视其工程质量的控制。 二衬混凝土应变变化范围在拱顶和拱腰处相对较大，不 图５ ＹＫ２＋７５０一次衬砌与二次衬砌之间压力（ＫＰａ 同位置混凝土的应变值在６ｕ Ｅ～７６ ｕ Ｅ之间变化，且混凝土的 应变随时间不断增大。 ———◆一压力盒２４ ．＿压力盒２５ 蕾一压力盒２６ ５结语 ——》 压力盒２７ 压力盒２８ 一围岩变形过程反映了围岩开挖后应力调整和建立新平 衡的过程，通过对浅埋软弱黄土隧道进行位移和应力应变监 测，得出以下结论： —压力盒２９ 一一压力盒３０ 压力盒３１ ａ）浅埋软弱黄土围岩在施作一次衬砌后变形呈流变状，脆 时间（ｄ） 性特征不明显，且变形基本遵循缓慢变形期—基本稳定期规律； ｂ）浅埋软弱黄土公路隧道二次衬砌自成型后即承受部分 围岩压力，宜及时施作二次衬砌，尽早形成封闭结构，二次 衬砌混凝土的应变随时间在不断增大，但二次衬砌的承载作 用变化并不明显； 图６ ＹＫ２＋７５０一次衬砌与二次衬砌之间压力一时问曲线 ８Ｏ ７０ ６０ ５０ ４０ ３０ ２Ｏ １Ｏ Ｏ 时间（ｄ） ～ 应变计１ 应变计２ 应变计３ 应变计４ 应变计５ 应变计６ 应变计７ 应变计８ 应变计９ 应变计１０ 应变计１１ 应变计１ ２ 应变计１３ Ｃ）围岩与与初衬接触压力分布不均匀，左右不对称，且 拱腰压力值最大，故在施工中应特别注意拱腰位置的工程质 量控制，确保衬砌具有足够的承载能力，初衬拱腰以上、边 墙底部压力随时间略有增长，但幅度较小，边墙侧向压力和 拱腰以下位置压力变化不明显。 图７ ＹＫ２＋７５０二衬混凝土应变一时间益线（ｕ Ｅ） ＴＲＡＮＳＰＯＲＴＳＴＡＮＤＡＲＤＩＺＡＴＩＯＮ ２ ｛ＡＬＦｏＦＪｕＬＹ ２０１０（Ｎｏ２２５１ 《交通标准化》２０１０年７月下半月刊・总第２２ １５期 ．１ １ １． 火车站枢纽片区改造｛ｉ勺交通系统规戈Ｉｊ 以厦门火车站为例 徐玉莲 （厦门市城市规划设计院，福建厦¨３６１０１２） 摘要：厦门火车站是厦门市极其重要的交通门户，厦门火车站枢纽片区改造是在发达的商圈内进行交通枢纽的整合，交通系统的 规划无不考虑整个系统的统筹，其开发发展依赖于综合交通体系的建设和城市空间的开发。 关键词：枢纽；改造；交通系统 中图分类号：Ｕ２１ ２ 文献标识码：Ａ 文章编号：ｌ００２—４７８６（２０１０）０７—０１１ ２—０４ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｓｙｓｔｅｍ Ｐｌａｎｎｉｎｇ ｏｆ Ｒａｉｌｗａｙ Ｓｔａｔｉｏｎ Ｈｕｂ Ａｒｅａ Ａｌｔｅｒａｔｉｏｎ —— ＩＩａｌ【ｅ Ｘｉａｍｅｎ Ｒａｉｌｗａｙ Ｓｔａｔｉｏｎ ａｓ ａＩＩ Ｅｘａｍｐｌｅ ＸＵ Ｙｕ．１ｉａｎ （Ｘｉａｍｅｎ Ｕｒｂａｎ Ｐｌａｎｎｉｎｇ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｉｏ，Ｘｉａｍｅｎ ３６１０１２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｘｉａｍｅｎ ｒａｉｌｗａｙ ｓｔａｔｉｏｎ ｉｓ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｇａｔｅｗａｙ ｉｎ Ｘｉａｍｅｎ，ｔｈｅ ｈｕｂ ａｒｅａ ａｌｔｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｘｉａｍｅｎ ｒａｉｌｗａｙ ｓｔａｔｉｏｎ ｉｓ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｎｇ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｈｕｂｓ ｉｎ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｂｕｓｉｎｅｓｓ ｄｉｓｔｒｉｃｔ．Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ ｐｌａｎｎｉｎｇ ｓｈｏｕｌｄ ｃｏｎｓｉｄｅｒ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ＣＯ—ｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ，ｉｔ＇ｓ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｄｅｐｅｎｄｓ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ａｎ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｕｒｂａｎ ｓｐａｃｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｈｕｂ；ａｌｔｅｒａｔｉｏｎ；ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｓｙｓｔｅｍ ０引言 与外部交通系统良好衔接，成为每个此类型片区实现功能更 以现有火车站为典型的交通枢纽往往位于城市中心区 替、焕发新的活力必须要考虑的课题。厦门火车站（梧村片 内，随着城市化的发展，其原有的规模、格局和城市空间利 区）就是这样一个典型的位于城市中心区内，以铁路客运站、 用、交通网络都可能发生矛盾，其交通枢纽的功能急需发 城市商业活动中心为主要功能的交通枢纽，片区交通系统改 展和改变。由于此类片区原有的交通功能一般较复杂、道路 造规划对片区的更替、开发、升级有着重要的指导作用。 系统交通压力较大，因此，规划好片区内部的交通系统，并 １现状 隧道围岩变形和应力场测试信息是工程围岩状态的动态 【２】ＪＴＧ Ｆ６０—２００９，公路隧道施工技术规范【Ｓ】． 反映，为工程设计、施工、理论研究提供了可靠的资料，也 【３］林立华．深埋隧道穿煤段围岩变形特征研究［Ｊ】．交通标准 为岩土工程从强度破坏极限状态控制向着变形极限状态控制 化，２００８，（１Ｏ）：１７—２Ｏ． 发展提供了可靠的技术保障。 ｆ４Ｊ胡素敏．围岩监测信息在浅埋大跨连拱隧道施工中的应用 参考文献 ［Ｊ］交通标 隹化，２００８，（５）：１Ｏ０—１Ｏ３． …李哓红．隧道新奥法及其量测技术【Ｍ］ 北京：科学出版社， 收稿日期：２０１０－０３—０５ ２００２． ・１ １ ２・ 《交通标准化 铎 高蔓３｝ ＨＡＬＦ。 ＪｕＬＹ，２们。（Ｎ０ ２２５）
