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1、<p><p> 武广客运专线 隧道的若干关键技术问题 铁道第四勘察设计院 肖明清 王克金 2005年11月 1、概述 武广客运专线铁四院设计范围内正线线路全长715.2km，新建隧道 187座，总长为112.2km，占线路总长度的15.7%。其中最长隧道为 大瑶山一号隧道，全长10085m；长度小于500m的隧道有138座，占 总座数的74。 省别 湖北湖南广东 线路长度（km） 108.243517.89288.975 隧 道 数 量 L1000m 13757426368156098 1000mL3000m 1117991725556512 3000mL
2、6000m 26601 6000mL10000m 16861214434 L10000m 1-10331 总计（座米） 2-155486570852337375 隧线比（%） 1.4411.0242.0 武广客运专线隧道的特点与难点 1、概述 隧道断面大：内净空面积达100m2，需要开挖面积约160m2（ 有仰拱）。 工程可靠性和耐久性要求高：设计使用年限要求100年，主 体结构要求“零缺陷”。 防排水要求高：防水等级要求达到一级，衬砌表面无湿渍 。 环保与景观要求高：沿线隧道洞口植被发育，部分隧道穿 越森林公园景区或自然保护区；线路与高速公路、国道并行段 长，景观要求高。 防灾救援难度大：大
3、瑶山一、二、三号隧道均为长度大于 6km的隧道，洞口桥隧相连，相邻洞口距离分别仅为169m、45m 。 工程地质条件复杂：隧道主要不良地质有岩溶、富水断层 、高地应力、采空区等，短隧道一般覆土浅，地质条件差。 2、若干关键技术问题的处理 2.1 支护结构设计与基底处理 衬砌类型 初期支护二次衬砌 预留变形量 (cm) 喷砼喷砼钢钢筋网(8)锚锚杆钢钢架 拱墙墙(cm)仰拱/底板 (cm) 部位/厚度 (cm) 网格间间距 (cm) 设设置部位长长度（m） 间间距（m） （环环纵纵 ） 规规格 间间距 （m） （无仰拱 ） 拱墙墙/10/2.51.51/35/30*35 （有仰拱 ） 拱墙墙/1
4、0/2.51.51/3535/35 拱墙墙/152525拱部3.01.21/4055/58 偏拱墙墙/182020拱部3.01.21型钢钢1.0(拱墙墙)40*55*/58 拱墙墙/25 仰拱/15 2020拱墙墙3.51.01格栅栅1.0(拱墙墙)45*55*/810 加全环环/252020拱墙墙3.51.01 格栅栅或型 钢钢 1.0(全环环)45*55*/810 偏全环环/252020拱墙墙3.51.01型钢钢0.8(全环环)50*60*/810 全环环/282020拱墙墙4.01.00.8 格栅栅或型 钢钢 0.60.8( 全环环) 50*60*/1015 加全环环/282020拱墙墙
5、4.00.801.0型钢钢0.6(全环环)50*60*/1015 偏全环环/282020拱墙墙4.00.801.0型钢钢0.5(全环环)55*65*/1015 2、若干关键技术问题的处理 2.1 支护结构设计与基底处理 2、若干关键技术问题的处理 2.1 支护结构设计与基底处理 根据围岩级别、埋深、偏压等具体条件对围岩自稳能力和支护结构受 力的影响，适当细化了支护结构类型：以往的习惯作法是浅埋段按降低一级 围岩级别设计，这难以正确反应工程的实际特性，也不够经济，因为客运专 线隧道跨度大，对应的浅埋段覆土厚度也增大，同时从环保要求出发，隧道 洞口位置一般较以往外延较多，致使浅埋段长度较长，因此有
6、必要专门设计 浅埋段支护结构。 突出“加强基底”和注重“刚度变化”：针对以往隧道底部易发病 害和高速列车运行要求，本线隧道加强了基底设计，、级围岩均采 用有仰拱结构，且仰拱厚度较拱墙衬砌大；级围岩设计了有仰拱和无仰 拱二种结构，前者用于可溶岩地段，后者用于非可溶岩地段。在不同工点 中经常有围岩级别不连续变化的情况，如断层部位为级围岩，其前后则为 级围岩，级围岩有仰拱结构，可用于这些突变部位，以利于基底的刚度 变化。 二次衬砌部分采用钢筋混凝土结构：、级围岩和级围岩偏压段 二衬砌均采用钢筋混凝土结构，主要是考虑列车长期的振动作用以及围岩蠕 变对二次衬砌受力的影响，同时也可减少大跨混凝土结构的收缩
7、裂缝。 2、若干关键技术问题的处理 2.2 隧道工程的耐久性 隧道结构物按设计基准期100年进行修建，对于客运 专线隧道而言，除考虑普通铁路隧道所必须考虑的耐久性 要求外，还有其独特的一些方面。 最近一段时期，日本的铁路隧道相继发生3次重大的 混凝土掉块事故，引起了日本运输省的重视。事故发生的 原因通过理论分析、实地试验后认为：列车振动和产生的 空气压变动是一个重要原因。而日本新干线的列车速度， 从客运专线角度看，是比较低的（通过隧道时大致在180 220km/h之间）。 可见，客运专线铁路隧道在耐久性方面需注意减少列 车振动的影响，可采取的措施是改善轨道结构构造和隧道 底部结构，并适当加大内
8、净空，减少空气压力变化。 2、若干关键技术问题的处理 2.2 隧道工程的耐久性 从传统的以“强度”为主导向以“性能”为主导 的设计方法转变，但要消除“免维修或不能维修”的 误解，建立起“把劣化构件或构件的性能恢复到设计 意图的使用水准以上的补修、补强”的概念。 2、若干关键技术问题的处理 2.2 隧道工程的耐久性 隧道工程的耐久性设计施工与地面结构有明显的不同。 首先是设计寿命计算方法不同，地面结构一般以混凝土炭 化深度达到钢筋处的时间作为使用年限，而隧道结构则不同， 其极限状态由围岩、初期支护和二次衬砌共同确定，一定的混 凝土炭化深度并不意味着隧道结构达到设计使用年限（结构仍 可能维持稳定）
9、； 再者隧道结构大量采用了素混凝土，其耐久性判别与钢筋 混凝土也不同； 此外，除对模筑混凝土本身应提出耐久性指标要求外，对 喷射混凝土、锚杆、防排水材料等也均应达到相应的耐久性要 求，而目前对此研究相对欠缺。 2、若干关键技术问题的处理 2.2 隧道工程的耐久性 正确选择混凝土原材料及配合比，严格控制水 胶比和水泥用量。 采用合理的结构及构造措施、严格控制裂缝宽 度，其中在结构设计方面采取的措施有：隧道均采用 单心圆断面，有利于结构受力；内净空预留工务工程 技术作业空间，可以用于进一步采取耐久性加强措施； 适当提高衬砌结构混凝土强度等级，隧道初期支护采 用C25喷混凝土，二次衬砌采用C30素混
10、凝土或C35钢筋 混凝土。 2、若干关键技术问题的处理 2.2 隧道工程的耐久性 其他材料耐久性要求：对锚杆的保护层厚度 、注浆饱满度、防水材料等的耐久性均提出相应要求 。 施工有关要求：围岩本身是整个承载体系的 一部分，施工中应注意“爱护围岩”。 结构检测及维护：在设计使用年限内，应定 期对隧道结构及材料的使用状态、环境条件的变化进 行检测及监测，并进行综合评估。 2、若干关键技术问题的处理 2.3 隧道防排水设计 从目前总体情况来看，隧道渗漏水问题十分严 重。据铁道部工务部门2002年秋检数据统计，我国 至2002年底，共有铁路隧道5 711座，总延长2 833 km出现渗漏，其中严重渗漏
11、水的隧道有1 620座、 23400处、150 km；占总座数的28.4%，总长度的 5.3%。 而据交通部2002年数据统计，我国至2002年底 ，共有公路隧道1 700座，总延长704 km出现渗漏， 其中严重渗漏水隧道达500余座，约占总座数的30% 。 2、若干关键技术问题的处理 2.3 隧道防排水设计 不同隧道规范对防水等级的划分不同 英国隧道防水分级标准 级 别最大容许渗水量（L/m2?d） O肉眼观察不到（NOTHING VISIBLE） A1 B3 C10 D30 E100 U不作限制（UNLIMITED） 2、若干关键技术问题的处理 2.3 隧道防排水设计 不同隧道规范对防水
12、等级的划分不同 德国铁路隧道的防水等级（DS 853） 防水等级潮湿情况 说 明 1完全干燥 衬砌密实，内表面无潮湿情况 2很干燥 衬砌密实，内表面仅有轻微潮湿存在(例如根据颜色)，不 允许滴漏渗水。 标准：轻微潮湿处用干手触摸无水痕，将一张吸墨纸或能 吸水的报纸贴放不致因吸水而变色 3毛细渗透 衬砌密实，内表面仅个别和局部有手感潮湿。手感潮湿处 显然系渗透所致，贴放吸墨纸或吸水的报纸亦会因吸水而 变色，但无滴水 2、若干关键技术问题的处理 2.3 隧道防排水设计 不同隧道规范对防水等级的划分不同 我国地下工程防水等级标准 防水等级 标 准 一级 不允许渗水，结构表面无湿渍 二级 不允许漏水，
13、结构表面可有少量湿渍 工业与民用建筑：湿渍总面积不应大于总防水面积的1，单个湿渍 面积不大于0.1m2，任意100m2防水面积不超过1处。其他地下工程：湿 渍总面积不应大于总防水面积的6，单个湿渍面积不大于0.2 m2，任 意100 m2防水面积不超过4处 三级 有少量漏水点，不得有线流和漏泥砂 单个湿渍面积不大于0.3 m2，单个漏水点的漏水量不大于2.5L/d， 任意100 m2防水面积不超过7处 四级 有漏水点，不得有线流和漏泥砂 整个工程平均漏水量不大于2L m2?d，任意100 m2防水面积的平均漏 水量不大于4Lm2?d 2、若干关键技术问题的处理 2.3 隧道防排水设计 不同隧道
14、规范对防水等级的划分不同 从国内外防水等级标准的对照中可以发现，国外隧道各防 水等级均以渗水量来定量地分级。隧道防水等级越高，则对渗 水量的控制也越严格，且都是通过测定渗水量来检验最后的防 水效果。 根据国内外的观点：一级标准的结构内壁是有少量渗水的 ，但是由于渗水量极少，且随时都为正常的通风所带走，因此 量测极为困难，对验收工作带来困难。因此没有必要规定定量 指标，只通过感观的检查也可以判断工程是否达到一级标准。 我国地下工程防水技术规范中也以渗水量为指标来确立防 水等级，但对于渗水量极少的一级防水工程，考虑到实际量测 的操作性，仍然还是以感观目测为手段。 2、若干关键技术问题的处理 2.3
15、 隧道防排水设计 隧道防水施工、监理及验收不规范。 隧道防水的设计依据不充分：勘察资料不足，理论依据 不足。 对高水压、岩溶地区等特殊地段，没有提出明确的设计 与施工规定。 在隧道设计规范中，没有考虑复合式衬砌所承受的水压 力问题，但当地下水补给与排除不均衡时，可能承受水压力。 与欧美、日本等发达国家相比，我国隧道的防排水技术相 对比较落后，归纳起来就是措施少、材料性能差、施工工艺与 管理不够严格等。 2、若干关键技术问题的处理 2.3 隧道防排水设计 根据客运专线铁路一级防水标准的要求，隧道工程需从 设计、施工、运营维护三个方面来达到“防水可靠、排水通畅 、系统可维护”的目标。 防水系统设计 二次衬砌混凝土抗渗等级不得小于S8，由于隧道跨度 大，混凝土内掺加具有补充收缩功能的防水剂，减少收缩裂缝 。 拱墙部位敷设防水板土工布。 喷射混凝土中掺加合成纤维，既可减少回弹量，也可 减少喷射混凝土早期裂缝，有利于减少初期支护渗漏水。 加强施工缝和变形缝的防排水措施。 2、若干关键技术问题的处理 2.3 隧道防排水设计 防排水综合布置图 2、若干关键技术问题的处理 2.3 隧道防排水设计 洞内采用双侧水沟加中心管沟排水，中心水沟 的主要作用是增加排水能力，并有效疏干级围岩底 板下积</p></p>
