高速铁路隧道施工与维护(第2版)584.pdf

高速铁路隧道施工与维护高速铁路隧道施工与维护绪论绪论0.1 概论概论0.2 隧道在铁路上的应用和分类隧道在铁路上的应用和分类0.3 铁路隧道建筑物的组成铁路隧道建筑物的组成0.4 隧道施工方法简介隧道施工方法简介0.1概述概述隧道通常是指修建在地层中的地下通道它被广泛地应用于铁路、公路、矿山、水利、市政和国防等方面，因此，单纯理解为“地下通道”的隧道概念，也可扩大到地下空间利用的各个方面即也可以把各种用途的地下通道和洞室都称之为隧道0.1 概述概述0.2隧道在铁路上的应用和分类隧道在铁路上的应用和分类0.2.1 按照穿越障碍或作用的不同，位于铁路线上的隧道分为：按照穿越障碍或作用的不同，位于铁路线上的隧道分为：山岭隧道山岭隧道克服平面和高程障碍，改善线路条件，缩短里程，节省运费，提高运输能力，使铁路平缓顺直（大瑶山隧道）水底隧道水底隧道日本青函海底隧道穿越津轻海峡，长度达53.85 km，是当前世界上最长的铁路水底隧道；1993年完工的英吉利海峡隧道，全长49.2 km（多佛加莱）地下铁道地下铁道它是解决大城市中繁忙的地面交通运输问题的重要手段之一目前，世界上已经有40多个国家和地区的127座城市建造了地铁。

0.2.2 隧道长度，及其他分类方法：隧道长度，及其他分类方法：隧道的长度是指进出洞门端墙墙面之间的距离，以端墙面或斜切式洞门的斜切面与设计内轨顶面的交线同线路中线的交点计算短隧道全长500 m及以下；中隧道全长500 m以上至3 000 m；长隧道全长3 000 m以上至10 000 m；特长隧道全长10 000 m以上0.3铁路隧道建筑物的组成铁路隧道建筑物的组成0.3.1 铁路隧道建筑物的组成铁路隧道建筑物的组成隧道能充分利用岩土地层的固有性质，达到最有效修建隧道的目的，从而获得良好的社会效益和经济效益隧道建筑物可分为主体建筑物和附属建筑物两大部分衬砌衬砌是一种永久性的支护结构，用它来加固隧道洞身在隧道较长通风不良时，还要修建通风建筑物洞门洞门则用来加固隧道的出入口大、小避车洞及防排水设施0.3.1 铁路隧道建筑物的组成铁路隧道建筑物的组成隧道建筑物组成隧道建筑物组成1衬砌；2洞门；3小避车洞；4大避车洞；5洞内排水沟；6水沟盖板；7洞内线路；8洞口路堑边坡；9洞口仰坡；10洞门墙顶排水沟；11避车洞标志0.4隧道施工方法简介隧道施工方法简介0.4.1 矿山法矿山法当隧道穿经岩石地层时，通常均用钻眼爆破法进行开挖；在进行必要的临时支护及清除开挖出来的石渣之后再修建永久性支护结构衬砌。

隧道的横断面视具体条件可分几部分挖成，亦可一次挖成这种施工方法由于与矿山地下巷道的施工方法相类似，故常称之为传统矿山法0.4.2 新奥法（新奥法（New Austrian Tunnelling Method）是以控制爆破或机械开挖为主要掘进手段，以锚杆、喷混凝土为主要支护方法，理论、量测和经验相结合的一种施工方法其核心是保护和爱护岩体，那就是保护围岩，调动和发挥围岩的自承能力新奥法是目前国内隧道设计、施工的主流方法从我国隧道发展的趋势来看，在今后很长一段时间内，仍以新奥法为主0.4.3 岩石隧道掘进机法岩石隧道掘进机法利用岩石隧道掘进机在岩石地层中暗挖隧道的一种施工方法英文名称是Tunnel Boring Machine，简称TBM岩石隧道掘进机的断面外径大可达十米多，小则仅1.8 m，并且岩石掘进机和辅助施工技术日臻完善以及现代高科技成果的应用（液压新技术、电子技术和材料科学技术等）大大提高了岩石掘进机对各种困难条件的适应性0.4.4 盾构法盾构法主要应用于软土、流砂、淤泥等特殊地层盾构法隧道的基本原理是用一件有形的钢质组件沿隧道设计轴线开挖土体而向前推进盾构施工不仅不受地面交通、河道、潮汐、气候条件的影响，而且盾构的推进、出土、衬砌拼装等可实行自动化、智能化和施工远程控制信息化，掘进速度较快，施工劳动强度较低；并具有显著的环保功能。

0.4.5 沉管法沉管法沉管隧道主要有两种基本类型：钢壳管段隧道和混凝土管段隧道将预制好的隧道管段拖航浮运到隧址，沉入基槽并进行水下连接，从而形成隧道谢谢观看谢谢观看高速铁路隧道施工与维护高速铁路隧道施工与维护学习项目一学习项目一铁路隧道构造认识铁路隧道构造认识1.1 铁路隧道限界与净空的关系铁路隧道限界与净空的关系1.2 隧道衬砌断面设计隧道衬砌断面设计1.3 隧道洞身支护结构隧道洞身支护结构1.1铁路隧道限界与净空铁路隧道限界与净空1.1.1 1.1.1 隧道净空与限界隧道净空与限界铁路隧道净空是指隧道衬砌内轮廓线所包围的空间铁路隧道净空是指隧道衬砌内轮廓线所包围的空间隧道净空是根据“隧道建筑限界”确定的隧道建筑限界是为了保证隧道内各种交通的正常运行与安全而规定的在一定宽度和高度范围内不得有任何障碍物的空间范围总总的来说，隧道建筑限界是指衬砌内缘不能侵入的轮廓线的来说，隧道建筑限界是指衬砌内缘不能侵入的轮廓线1.1.1 1.1.1 隧道净空与限界隧道净空与限界对于新建或改建行驶电力机车的单线和双线铁路隧道，分别采用隧道建筑限界，如图所示铁路隧道限界铁路隧道限界1.1.2 曲线隧道的净空加宽曲线隧道的净空加宽1 1）加宽原因）加宽原因当列车在曲线上行驶时，车体内倾和平移使得所需横断面积有所增加。

铁路曲线隧道的净空加宽值是由以下的需要来决定的1）车辆通过曲线时，转向架中心点沿线路运行，而车辆是刚性体，其矩形形状不会改变这就使得车厢两端产生向曲线外侧的偏移车厢中间部分则向曲线内侧偏移2）由于曲线上存在外轨超高，车辆向曲线内侧倾斜，使车辆限界的各个控制点在水平方向上向内移动了一个距离1.1.2 曲线隧道的净空加宽曲线隧道的净空加宽曲线隧道内外侧加宽曲线隧道内外侧加宽曲线隧道外轨超高造成加宽曲线隧道外轨超高造成加宽1.1.2 曲线隧道的净空加宽曲线隧道的净空加宽2 2）加宽计算）加宽计算（1 1）单线铁路隧道的加宽计算：）单线铁路隧道的加宽计算：d总d内1d内2d外4 050/R2.7E4 400/R8 450/R2.7E式中R曲线半径（m）E外超高值，其最大值不超过15 cm0.762（cm）计算中所涉及的基本参数包括：车辆转向架中心距l，取值18 m；铁路远期行车速度v，km/h；标准车辆长度L，我国为26 m1.1.2 曲线隧道的净空加宽曲线隧道的净空加宽2）加宽计算）加宽计算（2 2）双线铁路曲线隧道的加宽值计算：双线铁路曲线隧道的加宽值计算：内外侧线路中线间的加宽值d中按以下情况计算，如图。

当外侧线路的外轨超高大于内侧线路的外轨超高时式中H车辆外侧顶角距内轨顶面的高度，取360 cm；E外侧线路的外轨超高值（cm）；R曲线半径（m）双线铁路曲线隧道加宽值双线铁路曲线隧道加宽值1.1.2 曲线隧道的净空加宽曲线隧道的净空加宽（3）曲线隧道中线与线路中线偏移距离：从以上计算可知，曲线隧道内外侧加宽值不同2）加宽计算）加宽计算偏=内外2其中内侧线路中线至隧道中线的距离为：偏内=200+内外中2偏外=200+内外+中21.1.2 曲线隧道的净空加宽曲线隧道的净空加宽3）铁路曲线隧道加宽的平面布置）铁路曲线隧道加宽的平面布置位于曲线地段的隧道加宽范围，除圆曲线部分按d总加宽以外，缓和曲线部分被视为既非直线，又非圆曲线，所以把它分为两段，一段属于接近直线的性质，另一段属于接近圆曲线的性质，分别给以不同的加宽值1.1.2 曲线隧道的净空加宽曲线隧道的净空加宽当列车由直线进入曲线，车辆前转向架跨进缓和曲线的起点以后，由于曲线外轨已经开始有了超高超高，车辆随之开始倾斜，车辆后端亦开始偏离线路中线线路中线，所以，车辆前转向架到车辆后端点的范围内，就应该予以加宽，但可取一半定值3）铁路曲线隧道加宽的平面布置）铁路曲线隧道加宽的平面布置隧道曲线加宽段d偏圆曲线地段隧道中线偏移距离；R圆曲线半径1.1.3 隧道衬砌断面隧道衬砌断面拟定衬砌结构尺寸时，需要考虑三个方面：拟定衬砌结构尺寸时，需要考虑三个方面：选定什么样的净空形状，选定结构的内轮廓选定什么样的计算结构轴线，抽象出来据以进行计算的几何体系选定各个截面的厚度，选定用以核算强度的截面面积在隧道断面形状设计时需考虑的因素有以下几点：在隧道断面形状设计时需考虑的因素有以下几点：1.1.3 隧道衬砌断面隧道衬砌断面隧道的内轮廓必须符合前述的隧道建筑净空限界，结构的任何部位都不应侵入限界以内。

采用的施工方法能确保断面形状及尺寸有利于隧道的稳定从经济观点出发，内轮廓线应尽量减小洞室的体积，即使土石开挖量与圬工砌筑量为最省结构的轴线应尽可能地符合在荷载作用下所决定的压力线1.21.2铁路隧道的基本构造铁路隧道的基本构造1.2.1 洞身工程洞身工程隧道工程的主要组成包括：隧道工程的主要组成包括：洞身工程、洞口和洞门工程、附属构筑物外部支护外部支护内部支护内部支护混合支护混合支护即从外部支撑着坑道的围岩即内部与外部支护同时采用的衬砌即对围岩进行加固以提高其稳定性1.2.1 洞身工程洞身工程从衬砌施工工艺方面将隧道衬砌的形式分为以下类别：从衬砌施工工艺方面将隧道衬砌的形式分为以下类别：整体式模筑混凝土衬砌整体式模筑混凝土衬砌装配式衬砌装配式衬砌复合式衬砌复合式衬砌指就地灌筑混凝土衬砌，也称模筑混凝土衬砌其工艺流程为：立模灌筑养生拆模将衬砌分成若干块构件，然后运到坑道内用机械将它们拼装成一环接着一环的衬砌以压缩空气为动力，将掺有速凝剂的混凝土拌和料与水汇合成为浆状，喷射到坑道的岩壁上凝结而成的1.2.1 洞身工程洞身工程喷锚支护喷锚支护是一种符合岩体力学原理的支护方法，它与围岩密贴、支护及时、柔性好，同时封闭了围岩壁面，防止风化，并能封闭围岩的张性裂隙和节理，提高围岩的固有强度，控制围岩的变形，它能充分调动围岩本身的自稳能力，从而更好地起到支护作用。

如图）喷锚支护喷锚支护1.2.2 洞口和洞门工程洞口和洞门工程1.1.一般规定一般规定 洞口位置应根据地形、地质条件，同时结合环境保护、洞外有关工程及施工条件、营运要求，通过经济、技术比较确定隧道应遵循“早进洞、晚出洞”“早进洞、晚出洞”的原则，不得大挖大刷，确保边坡及仰坡的稳定洞口边坡、仰坡顶面及其周围，应根据情况设置排水沟及截水沟，并和路基排水系统综合考虑布置洞门设计应与自然环境相协调洞门设计应与自然环境相协调1.2.2 洞口和洞门工程洞口和洞门工程2.2.洞口工程的设计应遵循下列规定：洞口工程的设计应遵循下列规定：洞口边坡、仰坡应根据实际情况采取加固防护措施，有条件时应优先采用绿化护坡当洞口处有坍方、落石、泥石流等时，应采取清刷、延伸洞口、设置明洞或支挡构造物等措施1.2.2 洞口和洞门工程洞口和洞门工程3.3.洞门工程洞门工程（1）隧道应修建洞门，洞门形式的设计应保证营运安全，并与环境协调2）洞门宜与隧道轴线正交3）洞门构造及基础设置应遵循下列规定：洞口仰坡坡脚至洞门墙背的水平距离不宜小于1.5 m 洞门墙应根据实际需要设置伸缩缝、沉降缝和泄水孔 洞门墙基础必须置于稳固地基上 松软地基上的基础，可采取加固基础措施 洞门结构应满足抗震要求1.2.2 洞口和洞门工程洞口和洞门工程如图所示。

在我国新建的铁路线上曾广泛地采用它的构造形式，常因地形、地质和危害程度的不同而有许多种形式，采用最多的是拱式明洞和棚式明洞明洞位置示意图明洞位置示意图4.明洞工程明洞工程1.2.2 洞口和洞门工程洞口和洞门工程4.明洞工程明洞工程1 1）拱式明洞）拱式明洞拱式明洞的结构形式与一般隧道基本拱式明洞的结构形式与一般隧道基本相似，也是由拱圈、边墙和仰拱或铺相似，也是由拱圈、边墙和仰拱或铺底组成它的内轮廓也和隧道一致它的内轮廓也和隧道一致连拱形外墙明洞连拱形外墙明洞1.2.2 洞口和洞门工程洞口和洞门工程2）棚）棚 洞洞当山坡的坍方、落石数量较少，山体侧向压力不大，或因受地质、地形限制，难以修建拱形明洞。