高速铁路隧道设计与施工要点.pdf

2010年6月15日武夷山 高速铁路隧道设计与施工要点 报告人：赵勇 内容提要 高速铁路隧道主要的特点 高速铁路隧道设计要点 高速铁路隧道施工要点 关于建设管理的几点建议 什么是高速铁路？ 设计最高行车速度达到200公里/小时及 以上的铁路，称为高速铁路。 什么是高速铁路隧道？ 设计最高行车速度达到200公里/小时及 以上的铁路隧道。 高速铁路隧道的特点 高速铁路隧道的特点 高速铁路隧道与常规铁路隧道最大的区别： 列车运营速度高 净空有效断面积大 运营安全和防灾救援要求高 其他相关技术标准高（防水性能、耐久 性、洞内设施、轨道标准等等） 高速铁路隧道的特点主要是与列车空气动力学相关 方面的。当列车进入隧道时，原来占据着空间的 空气被排开。空气的粘性以及隧道壁面和列车表 面的摩阻作用使得被排开的空气不能像隧道外那 样及时、顺畅地沿列车两侧和上部形成绕流。于 是，列车前方的空气受到压缩，列车后方则形成 一定的负压。这就产生一个压力波动过程。这种 压力波动又以声速传播至隧道口，形成反射波， 回传，叠加，产生一系列复杂的空气动力学效应。 高速铁路隧道的特点 高速铁路隧道的特点 空气动力学效应（链接某隧道.mpg音爆问题） 解决隧道空气动力学问题的办法？ 隧道断面 洞口缓冲设施 车辆因素 高速铁路隧道的特点 高速铁路隧道设计要点 隧道净空面积 洞口位置的选择、洞门形式和缓冲设施 隧道断面结构 防排水设计 衬砌混凝土耐久性措施 高速铁路隧道防灾救援 高速铁路隧道设计要点 我国客运专线隧道净空有效面积 净空有效面积 时速350km双线铁路隧道代表性净空断面 高速铁路隧道设计要点 时速350km双线铁路隧道代表性衬砌结构断面 高速铁路隧道设计要点 洞口位置的选择、洞门形式和缓冲设施 洞口位置的选择：真正贯彻“早进洞、晚出洞” 洞门结构的设计：应本着简洁大方、美观实用、保护环 境的原则，以不刷坡或少刷坡施作的突出山体的切削式 洞口为主要建筑形式。 缓冲设施：长度大于5公里隧道有条件要设置缓冲结构， 其他长度大于500米隧道结合洞口段结构考虑缓冲设施。 高速铁路隧道设计要点 关于洞口位置的选择 铁路隧道设计规范： 隧道洞口位置应根据地形、地质、水文条 件，同时结合环境保护、洞外相关工程及 施工条件、运营要求，通过综合分析比较 确定。 隧道应早进洞、晚出洞早进洞、晚出洞 关于洞口位置的选择 当前设计及施工存在的问题： 受传统观念的影响，洞口里程仍然紧靠山体， 洞口线路存在隐患 关于洞口位置的选择 当前设计及施工存在的问题： 边仰坡开挖开多，对环境植被影响较大 关于洞口洞口位置的选择 当前设计及施工存在的问题： 边仰坡开挖开多，对环境植被影响较大 关于洞口位置的选择 当前设计及施工存在的问题： 排水系统不利于线路工程 关于洞口位置的选择 更新建设理念的几个观点 隧道=暗洞+明洞” 关于洞口位置的选择 更新建设理念的几个 观点 “无刷坡”进洞的理 念 关于洞口位置的选择 更新建设理念的几个观点 -将洞顶水延天沟引至路基范围以外 关于洞口位置的选择 关于洞门结构形式 高速铁路隧道设计要点 洞口形式 隧道结构形式和洞门形状 洞口形式 隧道结构形式和洞门形状 洞口形式 隧道结构形式和洞门形状 洞口形式 隧道结构形式和洞门形状 关于洞口形式 更新建设理念的几个观点 安全可靠洞门-无隐患 关于洞口形式 更新建设理念的几个观点 环保洞门-与地方环境协调 关于洞口形式 更新建设理念的几个观点 环保洞门-与地方环境协调 一定要重视洞门形式！加强隧道宣传！一定要重视洞门形式！加强隧道宣传！ 关于洞口段缓冲设施 高速铁路设置缓冲结构排气孔 隧道断面结构高速铁路隧道设计要点 强调；初期支护和围岩的共同作用保持洞室的稳定， 二次衬砌是安全储备。 防排水问题 采用国家标准地下工程防水技术规范 （gb50108-2001）一级防水等级的规定，即： 隧道内不允许渗水，衬砌结构表面无湿渍。 高速铁路隧道设计要点 关键点： 防水材料的质量 可靠的施工工艺 重要性：运营安全 影响列车信号的传递 影响轨道沉降或隆起 可维护防排水系统高速铁路隧道设计要点 可维护防排水系统高速铁路隧道设计要点 可维护防排水系统 防 水 板 的 铺 设 高速铁路隧道设计要点 可维护防排水系统 分区防水 高速铁路隧道设计要点 可维护防排水系统高速铁路隧道设计要点 可维护防排水系统高速铁路隧道设计要点 可维护防排水系统高速铁路隧道设计要点 可维护防排水系统 可重复注浆管 高速铁路隧道设计要点 优质原材料，尽量降低水灰比 加强振捣，提高密实度 添加纤维，控制初期开裂，提高韧性 采用素混凝土，少用钢筋混凝土 加强二次衬砌的养生，提高混凝土质量 衬砌混凝土耐久性措施 高速铁路隧道设计要点 掺加纤维 喷雾养生 纤维种类 衬砌混凝土耐久性措施 高速铁路隧道设计要点 配合比设计表 衬砌混凝土耐久性措施 高速铁路隧道设计要点 早期塑性抗裂性能 衬砌混凝土耐久性措施 高速铁路隧道设计要点 综合抗裂性能 衬砌混凝土耐久性措施 高速铁路隧道设计要点 0.210 0.033 0.024 0.010 0.158 0.112 0.000 0.100 0.200 0.300 基准uf0.08uf0.1uf0.15petfsf 纤维类型纤维类型 平均内应力速率（mpa/day）平均内应力速率（mpa/day） 衬砌混凝土耐久性措施 高速铁路隧道设计要点 综合抗裂性能 干燥收缩性能 衬砌混凝土耐久性措施 高速铁路隧道设计要点 干燥收缩性能 0 100 200 300 0102030405060 龄期龄期（dayday） 干缩值干缩值（1010 -6-6） ） 基准 uf0.08 pet pp pva uf0.15 0 100 200 300 0102030405060 龄期龄期（dayday） 干缩值干缩值（1010-6 -6） ） 基准 uf0.08 sf+uf0.08 sf+pp sf+pet sf 衬砌混凝土耐久性措施 高速铁路隧道设计要点 电通量 984.07 738.98 638.64 945.41 1027.37 1074.01 1130.52 0.00 200.00 400.00 600.00 800.00 1000.00 1200.00 基准uf0.08uf0.1uf0.15pvafpetfppf 纤维类别纤维类别 电通量（c）电通量（c） 衬砌混凝土耐久性措施 高速铁路隧道设计要点 抗渗性能 0 20 40 60 基准 uf0.08 uf0.1 uf0.15 petf pvaf ppf sf sf+ppf sf+petf sf+pvaf sf+uf0.08 纤维种类纤维种类 渗水高度（mm）渗水高度（mm） 衬砌混凝土耐久性措施 高速铁路隧道设计要点 编号自然养生标准养护减少比例增加比例 m135.147.826.57%36.18% m239.848.618.11%22.11% m335.646.623.61%30.90% 28d 28d 抗压强度比较抗压强度比较 通过试验以及日本的经验，养生对混凝土后期强度的增通过试验以及日本的经验，养生对混凝土后期强度的增 长有着极为重要的作用，不可忽视。长有着极为重要的作用，不可忽视。 三、调查总结分析 混凝土养生的重要性 衬砌混凝土耐久性措施 高速铁路隧道设计要点 衬砌混凝土养生新技术衬砌混凝土养生新技术 在衬砌模板后方连接一个相当3个衬砌环节的移动式养生 台车，让混凝土在一定时间（标准是7天）内，处于湿润状态 进行养生的方法。养生台车装备有遮水板及充气膜，确保与 衬砌混凝土之间有3060cm的密闭的养生空间。此养生空间 用专用喷嘴喷出4560m雾状的微粒，造成湿度为90100 的湿润状态。此外，温度传感器和喷雾温度控制系统可以 控制养生温度，保持最佳的养生状态。衬砌混凝土不会受到 急剧的温度变化的影响，可以维持连续的水化反应。 三、调查总结分析衬砌混凝土耐久性措施 高速铁路隧道设计要点 养生台车和喷雾喷嘴设备养生台车和喷雾喷嘴设备 温度控制装置和给水设备温度控制装置和给水设备 三、调查总结分析衬砌混凝土耐久性措施 高速铁路隧道设计要点 防灾救援问题 原则上 列车上“以防为主” 隧道内“以引导旅客疏散为重点” 高速铁路隧道设计要点 通用措施:双侧贯通救援通道、防护门 当l6km时 尽量拉出洞外 当6l10km时 利用施工辅助坑道作为紧急出口 当10l20km时 紧急疏散点、防灾通风 当l20km时 两单线隧道，定点疏散，防灾系统 防灾救援问题 高速铁路隧道设计要点 高速铁路隧道施工要点 主要施工方法 机械化配套 全断面法 施工工法的选择 台阶法 施工工法的选择 双侧壁导坑法 施工工法的选择 crd法 施工工法的选择 cd法 施工工法的选择 掘进机（盾构）法 施工工法的选择 关于机械化配套 配套的必要性 配套方案 配套设备情况 机械化配套的必要性 大规模铁路隧道建设的需要 确保施工安全，顺利建设的需要 提高作业效率，确保工期的需要 改善作业环境，以人为本的需要 提高技术水平，科技创新的需要 隧道机械化配套方案 隧道类型施工方法配套形式进度指标（m/月） 双线隧道 全断面法 大型配套240 中型配套150240 小型配套150 台阶法 大型配套160 中型配套100160 小型配套100 单线隧道 全断面法 大型配套230 中型配套160230 小型配套120160 台阶法 大型配套160 中型配套100160 小型配套100 关于机械化配套 wheel loaderbackhoehydraulic breakerdump truck top heading backhoedump truck bench invert bridge rebar fabricate stagesheet stageconcrete pumptruck mixer 破碎機出碴卡車傾卸車挖土機 混凝土泵浦車混凝土拌合車防水膜安裝鋼筋組立 sliding form 襯砌鋼模 仰拱棧橋 出碴卡車挖土機 台階 上半斷面 dust collectordrill jumbotruck mixer compressor cubicle 混凝土拌合車鑽堡集塵機 受電台車 空壓機 shotcrete machine 噴漿機 bench台階 invert 仰拱 arch lining頂拱內襯砌 开挖机械 关于机械化配套 喷 混 凝 土 与 钢 拱 架 安 装 机 械 关于机械化配套 支护