高速铁路隧道工程基础知识

高速铁路隧道工程基础知识主讲人张俊儒讲师

隧道的概念及交通隧道简介隧道横断面隧道支护结构洞门与明洞附属建筑物主要内容隧道的概念及交通隧道简介

隧道通常指用作地下通道的工程建筑物。

1970年国际经济合作与发展组织召开的隧道会议综合了各种因素，对隧道所下的定义为：“以某种用途、在地面下用任何方法按规定形状和尺寸修筑的断面积大于2m2的洞室。”

隧道的概念及交通隧道简介

隧道分类比较明确的是按照隧道的用途来划分，主要有以下四种：（一）交通隧道（二）水工隧道（三）市政隧道（四）矿山隧道介绍此类！1铁路隧道从1829年开始兴建铁路隧道以来到1990年的160年间，在世界各国已建成超过12000km的铁路隧道，约占世界铁路总长的1%左右。修建铁路隧道可大幅度缩短线路长度，降低线路标高，改善通过不良地质地段的条件，降低铁路造价等。交通隧道隧道的概念及交通隧道简介交通隧道1铁路隧道乌鞘岭隧道隧道的概念及交通隧道简介交通隧道1铁路隧道大瑶山隧道隧道的概念及交通隧道简介交通隧道1铁路隧道军都山隧道隧道的概念及交通隧道简介2公路隧道随着社会生产的发展，高速公路的出现，要求线路顺直、平缓、路面宽敞，于是在穿越山区时，也常采用隧道方案。此外，在城市附近，为避免平面交叉，利于高速行车，也常采用隧道方式通过。交通隧道隧道的概念及交通隧道简介交通隧道2公路隧道终南山隧道隧道的概念及交通隧道简介交通隧道2公路隧道雪峰山隧道隧道的概念及交通隧道简介交通隧道2公路隧道雁门关隧道隧道的概念及交通隧道简介3水底隧道当交通线横跨河道时，采用水底隧道，既不影响河道通航，也避免了风暴天气轮渡中断的情况，而且在战时不致暴露交通设施的目标，防护层厚，是国防上的较好选择。为横跨黄浦江，上海已修建了全长2793m的水底隧道，广州地铁穿越珠江，武汉地铁穿越长江都修建了水底隧道。交通隧道隧道的概念及交通隧道简介交通隧道3水底隧道武汉长江隧道隧道的概念及交通隧道简介4地下铁道地下铁道是解决大城市交通拥挤、车辆堵塞等问题，且能大量快速运送乘客的一种城市交通设施。它可以使很大一部分地面客流转入地下，可以高速行车，且可缩短车次间隔时间，节省了乘车时间，便利了乘客的活动。在战时，还可以起到人防的功能。交通隧道隧道的概念及交通隧道简介交通隧道4地下铁道地铁车站隧道的概念及交通隧道简介5航运隧道当运河需要越过分水岭时，克服高程障碍成为十分困难的问题，一般需要绕行很长的距离。如果修建航运隧道，把分水岭两边的河道沟通起来，既可以缩短航程，又可以省掉船闸的费用，迅速而顺直地驶过，航运条件就大为改善了。交通隧道隧道的概念及交通隧道简介6人行地道城市闹市区行人众多，而且与车辆混行，偶有不慎便会发生交通事故。为了提高交通运送能力及减少交通事故，除架设街心高架桥外，也可以修建人行地道和地下立交车道。交通隧道隧道的概念及交通隧道简介交通隧道6人行地道青岛龙山地下商业街隧道的概念及交通隧道简介

隧道净空是指隧道衬砌的内轮廓线所包围的空间。铁路隧道净空是根据“隧道建筑限界”确定的，而“隧道建筑限界”是根据“基本建筑限界”制定的，“基本建筑限界”又是以“机车车辆限界”制定的。

“限界”是一种规定的轮廓线，这种轮廓线以内的空间是保证列车安全运行所必需的。

“建筑限界”是建筑物不得侵入的一种限界。隧道横断面（一）隧道净空1.机车李车辆垃限界机车车宁辆最外狼轮廓的谜限界尺腰寸。2.基本拾建筑毅限界线路姻上各尿种建水筑物乳和设盲备均锅不得篮侵入介的轮何廓线岂。3.隧道闭建筑成限界包围“基本伟建筑桑限界”外邻的非轮廓线捆。要比“基本摆建筑杠限界”大，留随出空间拾用于安欠装通讯见信号、志照明、冶电力(接触网)等设备严。4.直线隧道净城空“直线烤隧道巾净空”比“隧道吨建筑拔限界”稍大，朗除了满危足限界寺要求外脖，考虑宾避让、术救援通盟道，还笛考虑了作衬砌结赌构的合错理受力喇形状(拱部采用三如心圆，边墙采用荐直墙梦式或弦曲墙晓式)及施肆工方尘便等录因素拒。隧道横冠断面（一）灯隧道净徒空隧道横黄断面（一）品隧道净蚊空隧道阳横断肾面（一配）隧料道净陕空隧道横盆断面（二）柜曲线加乏宽（1）车错辆通拦过曲范线时诵，转猾向架愿中心翁点沿撤线路诸运行朱，而扇车辆虹本身校却不瓦能随跳线路怖弯曲肆，仍料保持完其矩睁形形鼓状，闷故其术两端虑向曲瞒线外珠侧偏欢移(d外)，中员间向辣曲线船内侧败偏移(d内1），如京图2-4终-8所示。隧道横住断面（二拒）曲沸线加爆宽（2）由于变曲线外腊轨超高剪，车辆俘向曲线皮内侧倾股斜，使吹车辆限旷界上的敌控制点溪在水平戚方向上尘向内移盗动了一佩个距离d内2，如图2-4虑-9所示券。据薪此，秘曲线砖隧道召净空买的加被宽值骨为隧道糖衬砌丢构造开挖矿后的计隧道允，为懒了保项持围尖岩的续稳定微性，首一般镰需要爽进行他支护竞和衬绑砌。支护的主浩要方泥式有欢：锚法杆、块钢架洗、钢席筋网坐、喷荷射混音凝土坡及其盛组合拆；衬砌的主娘要方偿式有司：整齐体式汁混凝右土衬仆砌、偏拼装纺式衬船砌、访喷射蜜混凝虏土衬快砌和萌复合圆式衬翠砌等党。隧道支蚁护锚杆神是将工破碎耕或不胜稳定负岩体(块)与牢烤固稳队定的亦岩体榨连结巴在一播起以只提高轻整体织稳定巧性的酱一种防支护争措施枪。（一渐）锚鼻杆隧道满支护（一）唯锚杆隧道独支护（一庭）锚蜂杆隧道支护护当围屑岩软抚弱、炸破碎基严重爱且自悦稳性蓄差时援，隧碧道开京挖后生，需纹要及纳时提较供足昼够强疫的支饲护约著束围汗岩变渐形。绘在初尤期支派护内深设置钢拱拉架将增大处支护结学构早期反的刚度运，阻止舞围岩的巨过度变摩形并承丢受部分比的松弛稀荷载。焦钢架分艘为型钢壶和格栅有钢架两肤种。（二）巩钢架隧道支销护（二）撒钢架（你型钢）型钢钢怨架接头(尺寸减单位:mm剃)隧道支善护（二）英钢架（赖格栅）隧道负支护（二）份钢架（传格栅）隧道惯支护（三咬）钢泰筋网钢筋网晃喷射混絮凝土是画在喷射约混凝土区之前，倦在岩面迟上挂设放钢筋网脂，然后意再喷射缺混凝土书。目前劝，我国骂在各类牺隧道工乌程中应思用钢筋猴网喷射论混凝土拦支护的仿比较多衡，主要盘用于软岛弱破碎速围岩，云而更多邪的是与摘锚杆或撇者钢拱虑架构成辽联合支担护。钢筋吵网通匀常作突环向势和纵裂向布礼置。肝环向景筋一央般为培受力卫筋，僚由设龄计确猛定，跃直径12m征m左右闸；纵爽向筋削一般汉为构截造筋绘，直扮径6~1照0mm；网饰格尺苹寸一澡般为20疫cm两x2现0c庄m,债2捆0c螺mx艺25宁cm撑,2孩5c赤mx控25晓cm萄,2脖5c尝mx怀30何cm或30屋cm义x3溜0c影m。隧道毯支护（三）旦钢筋网隧道泳支护（四彻）喷红混凝压土喷射混紫凝土既计是一种约新型的片支护结帖构，又开是一种超新的施省工工艺思。它是伙使用混世凝土喷驴射机，满按一定桨的混合涉程序，言将掺有颂速凝剂卫的细石惧混凝土毯，喷射拒到岩壁杆表面上横，并迅钻速固结横成一层腰支护结射构，从肯而对围共岩起到摸支护作柜用。喷射牵混凝串土可幅以作残为隧联道工雄程的辅永久红性或垫临时角性支嘉护，驻也可介以与有各种挑形式线的锚云杆、普钢拱蠢架、希钢筋面网等平构成灵组合既式支锻护结仪构。等它的届灵活匪性也纳很大残，可症以根席据需赖要分秀次追部加厚魔度。隧道伤支护（四晴）喷地混凝随土隧道支堵护（五唯）多壮种措击施组么合支议护隧道忠支护（五）锦多种措闷施组合盆支护隧道仆衬砌隧道页开挖猴后，培以较启大厚搞度和匹刚度学的整辩体模齿筑混康凝土敌作为鸟隧道辩的结触构。整体式托衬砌按娇照工程或类比、航不同围伙岩级别燥采用不孕同的衬笑砌厚度塌。其形铸式有直净墙式和梁曲墙式太两种，菊而曲墙烤式又分班为有仰困拱和无班仰拱两需种。（一等）整宴体式幕混凝员土衬旅砌隧道怎衬砌罢构造1）直墙果式衬砌适用于港地质条忘件比较叶好，以兵垂直围敲岩压力舱为主而骡水平围张岩压力哀较小的开情况。否主要适笔用于Ⅰ~Ⅲ级围温岩，贩直墙救式衬坏砌由狡上部智拱圈缝、两象侧竖听直边附墙和母下部狡铺底膝三部切分组金合而裹成。（一）肥整体式娱混凝土遗衬砌拱顶拱腰拱脚墙脚铺底隧道贞衬砌绕构造（一伍）整捞体式孝混凝芬土衬则砌隧道衬虎砌构造2）曲墙货式衬令砌曲墙式仅衬砌适戚用于地魄质较差策，有较低大水平谅围岩压兼力的情粘况。主素要适用轻于Ⅳ级及早以上再的围痒岩，盏或Ⅲ级围岩匪双线隧框道；多详线隧道逼也采用铃曲墙有笑仰拱的株衬砌。曲墙式堤衬砌由蒸顶部拱充圈、侧怪面曲边修墙和仰软拱/底板(或铺底)组成战。（一）才整体式区混凝土百衬砌拱顶拱腰拱脚墙脚仰拱隧道砌衬砌拉构造2）曲墙阔式衬些砌（一极）整沈体式岭混凝己土衬棉砌2）曲墙式宽衬砌在Ⅳ级围岩禾无地下凤水，且搁基础不炊产生沉探降的情书况下可屑不设仰溪拱，只发做铺底蝴；一般比均需设跃仰拱，债以抵御葛隧道底筹部的围腿岩压力准和防止朗衬砌沉膛降，并重使衬砌充形成一缴个环状姓的封闭诸整体结湾构，以查提高衬葱砌的承植载能力霜。隧道铅衬砌麦构造2）曲墙式踩衬砌（一）岛整体式河混凝土站衬砌隧道衬文砌构造复合数式衬韵砌是满指把搅衬砌改分成续两层异或两设层以护上，姜可以旧是同畅一种兄形式糖、方等法和与材料窃施作崇的，宪也可积以是垦不同麻形式足、方匆法、要时间铅和材谁料施初作的我。目前和大都昏采用班内外段两层吗衬砌典。按安内外祸衬砌劳的组懂合情绍况可点分为浩：初区期支撇护与绪二次改衬砌检。根答据围冰岩条咏件不刑同，驾分别党采用悬不同申的断宾面形但式和影支护斧、衬枣砌参白数。（二）汤复合活式衬砌隧道衬汗砌构造复合式哗衬砌是登先在开病挖好的欧洞壁表辉面喷射擦一层早偿强的混呼凝土(有时也携同时施针作锚杆)，凝固残后形成忍薄层柔辩性支护威结构(称初期险支护)。它既定能容许脉围岩有朱一定的肢变形，菌又能限熄制围岩聋产生有京害变形柄，其厚的度多在5~蠢20堤cm之间。一般待冰初期支菊护与围狡岩变形革基本稳起定后再震施作内相衬。为腐了防止汽地下水啦流入或捐渗入隧育道内，虾可以在栗外衬和傍内衬之辞间设防菊水层，兆其材料解可采用买软聚氯羡乙烯薄见膜、聚吃异丁烯仪片、聚枝乙烯等叛防水卷哭材，或既用喷涂踢防水涂斑料等。（二）衣复合廉式衬砌隧道衬宁砌构造复合式测衬砌可筹以满足衫初期支春护施作征及时、米刚度小返、易变肤形的要军求，且让与围岩行密贴，膊从而能占保护和伍加固围削岩，充灶分发挥打围岩的哪自承作联用。二次按衬砌徒后，沙衬砌供内表谊面光船滑平云整，怕可以挑防止吃外层唱风化鹿，装竖饰内翠壁，充增强办安全炭感，宏是一舱种合沉理的递结构距形式冶，也珠是目巷前公层路、朋铁路德隧道千主要疏的结闸构形反式。（二锈）谈复合疾式衬雀砌隧道动衬砌拐构造（二）漆复合址式衬砌隧道衬惨砌构造锚喷评式衬谱砌是抄指锚鞋喷结止构既羞作为刮隧道给临时咽支护某，又揉作为判隧道斤永久刃结构尸（单传层衬刊砌）蹈的形史式。锄它具赠有隧滔道开漠挖后捷衬砌障及时淋、施奸工方杰便和急经济盟的显洒著特滥点。锚喷式苗衬砌在承围岩整塞体性较盟好的军橡事工程晶、各类虾用途的凝使用期扣较短及悼重要性遵较低的纤隧道中吊广泛使浮用。在嫂公路、声铁路隧非道设计丝式规范中话，都有忠根据隧耍道围岩妖地质条尚件、施天工条件隶和使用牙要求可及采用锚灵喷衬砌士的规定喝。（三）慰锚喷式右衬砌隧道子衬砌厘构造铁路草隧道运设计揉规定品中规纺定，皆锚喷匆衬砌蛇设计穴应符勉合下秩列要仓求：①锚喷锐衬砌内适轮廓线毯应适当罚加大，纺除考虑晨施工误颤差和位葛移量外沈，应再按预留10胸cm作为雄必要且时补讲强用荐。②遇夹到下些列情葡况时宇不应巾采用浅锚喷顽衬砌寺：地丘下水拥发育掩或大怒面积英淋水荐地段毒；能占造成冬衬砌衡腐蚀绵或特倒殊膨遣胀性上围岩茂地段犹；最续冷月识平均源气温狭低于-5℃地区婶的冻当害地体段；旗有其贱他要池求的迅隧道们。（三只）锚骨喷式布衬砌隧道剧衬砌乔构造装配式阴衬砌是查将衬砌单分成若袭干块构托件，这愿些构件驾在现场监或工厂样预制，射然后运茂到坑道甜内用机允械将它欲们拼装搏成一环孕接着一盯环的衬敬砌。这种衬填砌的特语点是：用拼装成赢环后立目即受力众，便于插机械化厚施工，爸改善劳凡动条件蛙，节省养劳力。目前熔多在未使用盾构法施工音的城煤市地宴下铁钱道和乘水底躺隧道晕中采渣用。框在铁邀路、权公路气隧道皱中由村于装穿配式昨衬砌凭要求酷有一品定的饼机械倚化设袋备，脸施工担工艺薯复杂份，衬锄砌的整体草性及乒抗渗锋性差而未能帆推广使醒用。（四）稿装配式差衬砌洞门杠与明渠洞（一呢）洞柜门1）洞门朽的作用减小横洞口摆土石乏方开博挖量稳定大边、剑仰坡引离地蜓表水流装饰洞劣口洞门与渡明洞（一赞）洞被门1）洞门之的形式洞口环纯框洞口石蚊质坚硬理稳定，型地形陡贩峻无排腊水要求冈；洞门与仰明洞（一住）洞盖门1）洞遭门的称形式端墙男式（畅一字散式）子洞门适用俘于地察形开傲阔，米石质镜较稳庭定的题地区稍；洞门与校明洞（一循）洞纪门1）洞全门的冒形式翼墙延式（许八字靠式）国洞门洞口芒地质无较差占（Ⅳ级及以尘上围岩详），山蛛体纵向刃推力较搜大时，友在端墙摊式洞门哗的单侧娇或双侧尿设置翼摘墙。洞门与根明洞（一）主洞门1）洞门名的形式柱式确洞门地形较付陡（Ⅳ级围权岩）纹，仰组拱有是下滑沙的可拒能性没，又秀受地知形或予地质拆条件删限制粮，不搜能设药置翼蛋墙时垮，可毙在端尸墙中锐部设雀置2个（品或4个）断愚面较大劣的柱墩谨，以增壁加端墙君的稳定休性。洞门与寨明洞（一拦）洞臣门1）洞羽门的蚀形式台阶何式洞疫门当洞门六位于傍惭山侧坡胡地区，挺洞门一境侧边仰竖坡较高稼时，为疏了提高州靠山侧效仰坡起务拔点，则减少仰后拱高度浇，将端愈墙顶部庆改为逐遵级升高宴的台阶演形式。洞门与冰明洞（一鸦）洞薯门1）洞门努的形式斜交式中洞门当隧铃道洞惊口地将面等卫高线厘斜交泻时，案为了斜缩短楼隧道晴度度蛾、减拾少挖条方数尸量，窄可采飞用平联行于耐等高第线与买线路帐呈斜垄交的椅洞口采。洞门滤与明乔洞（一众）洞炼门1）洞门倍的形式喇叭口盖式洞门高速铁碗路隧道桐，为了恩减缓高完速列车冷的空气士动力学萌效应，常对单线店隧道，歇一般设谜喇叭口灶缓冲段衡，同时盆兼作隧栋道洞门水。洞门枪与明渗洞（二）凶明洞明洞是尚隧道的竹一种变龙化形式仅，它用粘明挖法捐修筑。障所谓明浴挖是指脆把岩体溜挖开，放在露天绸修筑衬忧砌，然宅后回填温土石。斥这样修狼筑的构穴筑物，峡外形几杨乎与隧茫道无异耗，有拱绿圈、边抗墙和底贩板，净叠空与隧隶道相同播，和地异表相连幻玉处，也厉设有洞芳门、排嫁水设施艇等。洞门公与明享洞（二）拍明洞洞门蛇与明茶洞（二）桥明洞明洞博一般写修筑谊在隧戴道的阵进出议口处各，当波遇到地质坏差且她洞顶亡覆盖必层较担薄，用暗浸挖法难树以进洞堤时，或泛洞口路波堑边坡佛上有落诵石而危痛及行车甚安全时纹，均需界要修建陆明洞。细它是隧妻道洞口晴或线路千上起防脊护作用刘的重要氏建筑物绒，在铁谨路线上涌使用的跳较多。明洞蠢的结桂构类腰型常笔因地思形、航地质惑和危蹦害程妥度的场不同乒，有贱多种亡形式谊，采很用最盖多的数为拱盈式明则洞和韵棚式派明洞令两种叮。洞门与明明洞（二）败明洞地质差枯且洞顶羞覆盖层扒较薄，保用暗挖逃法难以董进洞时洞门与烦明洞（二）谢明洞（1）拱式宗明洞拱式明煎洞由拱嫂圈、边躬墙和仰化拱(或铺朱底)组成思，它艇的内槐轮廓愚与隧扬道相胳一致末，但湾结构劳厚度呜要比幻玉隧道过大。路堑辨式对演称型路堑式边偏压型洞门雾与明喇洞（二催）明水洞（1）拱坝式明稍洞半路姑堑式糟偏压走型半路堑墨式单压蓬型洞门厉与明弹洞（二黎）明倾洞（2）棚休式明祖洞有些或傍山除隧道集，地仆形的先自然统横坡拉比较半陡，拼外侧麦没有夸足够灾的场蛙地设之置外捐墙及慰基础迫或确勉保其区稳定脏，这为时采源用另术一种鲜建筑凳物—棚式吵明洞传。棚式泽明洞徒常见础的结安构形猛式：盖板鹊式刚架式悬臂勺式洞门与漆明洞（二娱）明秩洞（2）棚式洽明洞钢架式夕明洞盖板样式明慕洞附属钳建筑稍物为了改使隧坑道正航常使交用，锤保证督列车萍安全腊运营育，除短主体来建筑补物外帆，还慨必须屑修筑竿一些幸附属枣建筑榆物。荣其中炼包括税：防排化水设嫁施，电力及非通信信态号的安萄放设施等。附属洽建筑蜘物隧道不的永厨久性剩防排项水是粒通过耳防排欠水工扎程措修施实哭现的堂。经过理饥论和实岔践经验衬的总结傲，提出果了“截、售防、蚂堵、眼排结合栗，因管地制葵宜，唤综合骑治理”的原监则。（一乘）防舱排水饿设施附属看建筑址物截：截断地用表水和吉地下水厦流入隧恋道的通鹅道，洞储口地表痰设天沟吵等截水鸡沟以及中地表陷笼穴等整减治；防：防止地检下水从暑衬砌背厨后渗入廊隧道内腹，充分业利用混泪凝土自汤防水能校力，以樱及在衬权砌与支迟护之间抛设置的妄防水层胁；（一）片防排水泽设施附属建符筑物堵：向支护瓦背后压沉注水泥届砂浆，绩用以充畜填支护福与围岩扰间的空好隙，以锐堵住地参下水的叔通道，湾并使支命护与围县岩形成印整体，堂改善支匠护受力纯条件；排：将地皮下水花排入考隧道灶内，球再经耀由洞博内排坦水沟缩慧（排挥水沟陈及盲够沟）汽排走刺。（一谢）防郑排水恰设施附属建尿筑物（一）漆防排水藏设施附属建离筑物1）避点车洞当列驱车通与过