3-隧道底部结构及防排水设计解析

第四章隧道底部构造及防排水设计

主讲教师：张俊儒隧道底部构造先学习：有砟轨道用散体材料碎石组成道床的传统轨道形式，也叫一般轨道，即我们最常说的有砟轨道。特点：因在轨枕下铺设一层碎石组成的道床，削减了地面应力，碎石道床还提高了轨道的弹性和排水性能，使轨道便于修理。无碴轨道概念无砟轨道前面学习到：常规铁路都在小块石头的根底上，再铺设枕木或水泥钢轨，但这种铁路不适于列车高速行驶。世界高速铁路的进展证明，高速铁路根底工程假设使用常规的轨道系统，道砟粉化严峻，线路修理频繁，安全性、舒适性、经济性相对较差。无砟轨道是高速铁路工程技术的进展方向。无砟轨道的轨枕本身是混凝土浇灌而成，而路基也不用碎石，铁轨、轨枕直接铺在混凝土路上。无砟轨道是当今世界先进的轨道技术。可以削减维护、降低粉尘、美化环境、轨道稳定性高、刚度均匀性好、构造耐久性强，而且列车时速可以到达200公里以上。广泛承受！！！先看几张图片！无碴轨道概念无碴轨道概念无碴轨道概念隧道内板式轨道构造由钢轨、扣件、轨道板、混凝土底座或混凝土支承层等组成。隧道内铺设无碴轨道的根本要求双块式无碴轨道构造由钢轨、扣件、混凝土道床板、混凝土支承层等组成。隧道内铺设无碴轨道的根本要求依据隧道仰拱和填充或底板的构造受力状况，可以利用隧道的仰拱或底板兼做无碴轨道的混凝土支承层或混凝土底座。利用填充作为无碴轨道支承层的构造如以以下图所示。隧道内铺设无碴轨道的根本要求利用底板作为无碴轨道混凝土支承层的构造如以以下图所示。隧道内铺设无碴轨道的根本要求隧道内混凝土支承层或混凝土底座在距隧道洞口200m范围内伸缩缝设置与露天区间全都，洞内其余地段伸缩缝间距可适当加大，在隧道构造沉降缝处对应设置伸缩缝。隧道混凝土回填层是基底内无碴轨道的直接承力层，回填层混凝土强度等级不低于C20，以兼做支承层回填混凝土的强度等级不低于C25。隧道内铺设无碴轨道的根本要求隧道仰拱基底不得有积水，必要时应实行注浆或其他措施治理，防止隧底基底软化或水土颗粒流失。隧道内应设双侧水沟，并确保排水系统通畅，依据各隧道的水文地质状况，预留必要的排水贮存力气。不良地质地段，仰拱施工前应进展基底承载力检测。当围岩基底承载力达不到0.3MPa，或者估量发生沉降变形时，应实行地基加固措施。一般状况下，活动断层地段不宜铺设无碴轨道。如铺设无碴轨道。应实行便利修理或调整的相应措施。隧道内铺设无碴轨道的根本要求以以下图为博格板式无碴轨道在国外隧道中的应用状况。无碴轨道的应用状况博格板是一块块长6.45米、高20厘米、重达9.6吨的混凝土承轨台，每一块的长、宽、高误差都被严格把握在３毫米以内。实际上，每块博格板就相当于连成一体的10块枕木。博格板全部铺设完成后，钢轨就被直接固定在博格板上。我国在京津城际使用！雷达2023型无碴轨道的构造图无碴轨道的应用状况德国雷达型无碴轨道于1972年首次铺设于德国比勒菲尔德至哈姆的一段线路上，以Rheda车站而命名，属轨枕埋入式无碴轨道。雷达2023型无碴轨道是雷达型无碴轨道系统进展的最新型式，主要由钢轨、扣件、预制双块式轨枕、混凝土道床板以及水硬性支承层组成。雷达2023型无碴轨道的构造图无碴轨道的应用状况雷达2023型无碴轨道的构造图无碴轨道的应用状况雷达2023型无碴轨道的构造图无碴轨道的应用状况以以下图为日本新干线隧道内框型板式无碴轨道的应用实例。无碴轨道的应用状况我国隧道内无碴轨道的争论始于20世纪60年月，正式推广应用的仅有轨枕嵌入式〔支承块式)整体道床。无碴轨道的应用状况路隧过渡段工程为减小过渡段线路的刚度突变，需要在路基与隧道连接处设置过渡段，以实现过渡段范围内线路刚度的渐进过渡。以以下图为韩国无碴轨道与有碴轨道路基过渡段构造。洞外有碴轨道侧33.6m范围内道床碎石依据不同的密实度捣固，形成不同的刚度梯度。无碴轨道的素混凝土根底延长到有碴轨道约60m长度范围内，形成刚度的渐进过渡。以以下图为德国无碴轨道路隧过渡段，在隧道出口铺设5cm厚的硬泡沫板，从隧道出口依据5.75%的坡度填筑楔形水泥土，.逐步向一般填筑路基过渡。路隧过渡段工程我国的相关技术规定：为保证过渡段无砟轨道末端支承层的牢靠连接，自无砟轨道起点至洞内25m范围内，对仰拱回填层进展凿毛处理，并应预埋与底座的连接钢筋。路隧过渡段工程中国路隧过渡段工程隧道内无碴轨道的防噪声措施与铺设有碴轨道相比，铺设无碴轨道对隧道内压力波的传播和洞口微气压波均有明显的负面作用，不利于缓解隧道内空气动力学效应。实行措施：尽量在洞内轨道上面或隧道边壁，实行一些增加壁面粗糙度或具有吸声作用的材料。另一种措施是在洞外设置加高的防声墙。隧道内无碴轨道的防噪声措施荷兰某隧道为降低隧道内及洞口噪声，在两侧墙壁安装吸声板的措施。隧道内无碴轨道的防噪声措施德国科隆-法兰克福某隧道内在无碴轨道面上铺设预制吸声材料，以减小无碴轨道对空气动力学效应的负面影响。隧道防排水设计〔一〕高速铁路隧道防水标准为了保证高速铁路安全运行和设备正常运转，依据《客运专线铁路隧道工程施工技术指南》〔TZ214-2023〕和《客运专线铁路隧道工程施工质量验收暂行标准》〔铁建设[2023]160号〕，隧道衬砌和设备洞室衬砌的防水等级应到达《地下工程防水技术标准》〔GB50108-2023〕规定的一级防水标准，即二次衬砌不允许渗水、二次衬砌外表无湿渍。〔二〕防排水原则高速铁路隧道防排水应遵循“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理”的原则，在设计时需要考虑以下因素：1水文和气候因素；2地下水类型、水位，以及补给径流和排泄特征；3地下水化学成分〔是否具有侵蚀性或腐蚀性〕；4地下水排放对四周生态环境的影响；5隧道开挖方法和隧道衬砌设计等。隧道可分为防水型隧道和排水型隧道。在以下条件下，需优先设计防水型隧道：1地面生态和社会环境敏感，要求严格限制排水以免对其造成影响，特殊是在隧道地区居民分布密集或存在地下水供水水源，大量排放会对环境等造成重大影响的场合；2地表下沉影响较大，从而危及构造物正常使用及周边环境的场合；3地下水具有腐蚀性，需要将地下水与混凝土隔离的场合。〔二〕防排水原则〔三〕防水工程措施防水工程措施包括：初期支护喷射混凝土防渗；防水层；

施工缝及变形缝防水；衬砌混凝土自防水；衬砌背后回填注浆。〔三〕防水工程措施初期支护喷射混凝土防渗：为提高其防水质量，应做好以下几点：对喷射混凝土的围岩基面进展处理；对喷射混凝土背后孔隙进展注浆；对突出的锚杆头进展处理；加强喷射混凝土的潮湿养护，削减裂纹；调整混凝土协作比或掺加外加剂等，提高混凝土的抗渗力气。〔三〕防水工程措施防水层：复合式衬砌中的防水层是隧道防排水技术的核心；防水层为不透水外表光滑的高分子防水卷材，不仅起到将地层渗水拒于二次衬砌之外的防水作用，而且对初期支护与二次衬砌还起到隔离与润滑作用，使初期支护喷射混凝土对二次衬砌模筑混凝土的约束应力削减，从而避开二衬混凝土产生裂缝，提高了二次衬砌的防水抗渗力气；防水层通常由缓冲垫层与防水板两局部组成。〔三〕防水工程措施施工缝与变形缝：施工缝是由于隧道衬砌混凝土施工所产生的冷接缝，是防水薄弱环节之一，施工缝假设处理不好，不仅造成衬砌混凝土裂缝及洞内漏水，还会降低构造的强度和耐久性；为防止由于衬砌不均匀下沉而引起裂缝，在地质条件变化显著、衬砌受力不匀地段，应设置沉降缝，为防止由于温度变化猛烈或混凝土分散时的收缩影响而引起衬砌开裂，应设置伸缩缝，这两种构造缝统称为变形缝；变形缝应承受柔性材料做防水处理。下页图！〔三〕防水工程措施施工缝与变形缝：高速铁路隧道施工缝构造形式高速铁路隧道带接水盒的变形缝构造形式〔三〕防水工程措施防水混凝土：二次衬砌混凝土既是外力的承载构造，也是防水的最终一道防线，因此要求衬砌具有确定的抗渗性；防水混凝土是以水泥、砂、石为原料，通过规定的及配比，并掺入少量外加剂，通过调整协作比、抑制或削减空隙率、转变孔隙特征、增加各原料界面间的密实性等方法，配置具有确定抗渗力气的防水混凝土；依据《客运专线铁路隧道工程施工技术指南》要求，二次衬砌防水混凝土抗渗等级不低于P8。〔三〕防水工程措施衬砌背后回填注浆：回填注浆是二次衬砌完成后，为了填充二次衬砌与防水板之间的空隙而进展的注浆；回填注浆应在衬砌混凝土强度到达70%后进展；一般来说，通过在浇筑二次衬砌时拱顶按确定间距预埋的垂向注浆管可进展回填注浆；衬砌背后注浆宜选用水泥浆液、水泥砂浆或掺有石灰、黏土、膨润土、粉煤灰的水泥浆液；回填注浆及衬砌内注浆的压力应小于0.5MPa。〔四〕排水工程措施在排水型隧道中，必需做好衬砌背后的排水系统，使水能通畅排出。隧道排水系统主要包括环向排水盲沟、纵向排水盲沟、侧沟、横向排水盲管和中心排水沟这一体系。〔四〕排水工程措施排水盲管：环向排水盲管的作用是在岩面和初期支护喷射混凝土之间、初期支护喷射混凝土与防水板之间供给过水通道，并使之下渗到纵向排水管。〔四〕排水工程措施排水盲管：纵向排水盲管是沿隧道纵向设置在衬砌底部防水板与初期支护间的透水盲管，作用是将环向排水管等排下来的水集合并通过横向排水管排到侧沟或中心排水沟。〔四〕排水工程措施排水盲管：横向排水盲管位于衬砌根底的下部，布设方向与隧道轴线垂直，是