大断面隧道设计施工中的关键问题

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1、大断面隧道设计施工中的 关键问题西南交大 关宝树*1一、背景1、世界范围内，铁路建设的重新定位，一些长大隧道 ，不断涌现。 例如欧洲共同体，启动了新一轮的高速铁路建设 计划，其中在穿越阿尔匹斯山区的线路上出现了几 座特长铁路隧道（图1）。Date2穿越阿尔匹斯山几座特长铁路隧道Date3Date4n 在日本5条新干线的整备计划中，隧道工程量也 是相当可观的。北陆新干线轻井一长野段，长 83.6km，隧道约占44 (36.8km)；东北新干线 宫内八代段，长60.0km，隧道约占85 (51.5km)；九州新干线八代一西鹿儿岛段，长 125.2km，隧道约占70(87.7km)。在这些线路 上也

2、出现了几座长隧道，如岩手隧道长25.8km， 紫尾山隧道长10.0km等。Date5日本新干线的修建把日本的隧道技术水平提高到一个新的起点 。其中一个重要标志，就是长隧道的涌现。例如日本的东北新干线 在盛岗八户间约94.5km的线路上，有70%左右（约69km）是隧道。 其中 岩手隧道是长25.8km的长隧道。在东北新干线的八户新青森 间的81.2km的线路上，隧道约占60%（49.89km）。其中八甲田隧道 长26.455km，比岩手隧道（25.8km）略长一些。2000年3月所有工区 都陆续开工。北陆新干线的长野上越间隧道约占65%，其中饭山隧 道长22.2km，是目前施工难度比较大的一座

3、长隧道。长野高琦间的 五里峰隧道长15.2km也政治施工中。另一个特点就是，在新干线隧 道工程中采用了不少新技术，新工艺、新材料。Date6n 德国于80年代初期动工修建的从汉诺威到威尔 兹堡新干线，长327km，隧道总延长达118km， 占线路长度的37 。包括长达10.7km的兰得吕 肯隧道。另一条从曼海姆到斯图加特线路，长 100km，隧道约占30 (30km)。Date7n 瑞士联邦铁路也计划修建穿越阿尔卑斯山的新 隧道。该计划包括4条高速铁路比选方案。将要 修建多座特长隧道。这些隧道分别是：乐琴山 隧道（38.2km）、辛普郎隧道(35.4km)、圣哥 达隧道(49.3km)、斯普林

4、肯隧道(46.7km)和Y型 隧道（25.7km）。Date8n 意大利从罗马到佛罗伦萨的线路，长度237km ，其中穿越阿尔卑斯山的线路实际长度只有 78.2km，而且隧道的总延长则达85km。其中， 主隧道长度为73km，辅助隧道长度达12km。Date9n 台湾正在修建的台北到高雄的高速铁路全长 333km，共有总延长39km的50座隧道，最长 的隧道约8.4km，隧道比重为11.7 。其中 36座隧道将采用掘进机法或钻爆法施工，其 余11km用明挖法修建。Date102、我国客运专线的启动，引发新一轮铁路隧道的建设 。 例如我国铁路开始的新一轮铁路建设，在总长 12500km的铁路线上

5、，隧道总延长约2500km，而目前 开始修建的客运专线就有近700km的单、双线铁路隧 道，长度超过10km以上的，有10多座，其中最长的 太行山隧道，长度达27.8km，目前已经开始修建。我国长度超过10km的铁路隧道列于表1。Date11表1 中国特长铁路隧道表序号隧道名称长度（m）线别建设时期1太行山隧道27892石太客专在建2乌鞘岭隧道20050兰武线20063秦岭线隧道18456西康200054秦岭线隧道18456西康2003125大瑶山隧道14294衡广复线1987126野三关隧道13845宜万线在建7北天山隧道13573精河霍尔果斯在建8吕梁山隧道13365太原中卫规划9大别山隧

6、道13251武汉合肥规划10霞浦隧道13124温州福州线规划11长梁山隧道12782朔黄2000312东秦岭隧道12268西合线2003313堡镇隧道11588宜万线在建14南梁隧道11451石太客专在建15通海隧道11115玉溪蒙自铁路规划16圆梁山隧道11068 渝怀20041217金寨隧道10682武汉合肥规划18大巴山隧道10655襄渝线规划19齐岳山隧道10469宜万线在建20大瑶山一号10080武广客专在建Date12根据统计，截止2004年底的统计数据，各国已经 建成通车的、正在修建的和规划中的长度超过10km 以上的公路隧道及铁路隧道，共有117座，其中中国 拥有22座。约占2

7、0。Date13NO隧道名称长度（km）所在地开通时间 1Gotthard Base57.1瑞士施工中 2Basis Bernner55.0澳大利亚意大利规划中 3 青函53.9北海道青森1988 4Basis MondAmbin52.1法国意大利施工中 5Channel（Euro）50.5法国英国1994 6Lotchberg Base34.6瑞士施工中 7Koralm32.8澳大利亚规划中 8Guadarrma28.4西班牙施工中 9太行山27.9中国规划中 10八甲田26.5日本施工中 11岩手一户25.8日本2002 12Pajares Base24.7西班牙规划中 13Lainzer

8、 Wienerwald23.9澳大利亚规划中 14饭山22.2日本施工中 15大清水22.2日本1982 16乌鞘岭20.1中国施工中 17Belledonne20.0法国规划中 18La Grande Chartreuse20.0法国规划中 19Lianoklade Domokos20.0希腊规划中 20Simplon（No2）19.8瑞士意大利1922 21Simplon（No1）19.8瑞士意大利1906 22Zimmerberg Basis19.7瑞士施工中 23Semmering Basis19.2澳大利亚竣工 24Vereina19.1瑞士1999 25Channel Tunnel

9、 Link19.0英国施工中 26新关门18.7日本1975 27Vaglia18.6意大利施工中 28Apennino18.5意大利1934 29秦岭18.5中国2003 30Valico16.6意大利 31六甲16.3日本1972 32Purka Base15.4瑞士1982 33榛名15.4日本1982Date1434Severomuyskiy15.3俄罗斯2001 35五里峰15.2日本1997 36Firenzuola15.1意大利施工中 37Monte Santaomarco15.0意大利1987 38St Gotthard15.0瑞士1882 39Ceneri Basis15.0

10、瑞士施工中 40Civ 415.0澳大利亚规划中 41Cveneri Basis15.0 瑞士规划中 42中山14.9日本1982 43Lotchberg14.6瑞士1913 44Mout McDonaid14.6加拿大1988 45Romeriksporten14.6挪威1999 46Cikarija14.3克罗地亚规划中 47大瑶山14.3中国1987 48Taiwan HSR project14.0中国台湾施工中 49北陆13.9日本1962 50野三关13.8中国施工中 51北天山13.6中国施工中 52Frejus13.5法国意大利1871 53 新清水13.5日本1967 54Sa

11、vio13.5芬兰规划中 55吕梁山13.4中国规划中 56Hex River13.4南非 57大别山13.3中国规划中 58Bosporus13.3土耳其规划中 59Caponero Capoverde 13.3意大利2001 60Sciliar13.2意大利1993 61霞浦13.1中国规划中 62安芸13.0日本1975 63Peloritana12.8意大利2001 64长梁山12.8中国2002 65Inntal12.7澳大利亚1994 66New Cascade12.5美国1929 67Lainzer12.3澳大利亚施工中 68东秦岭12.3中国2003Date1569Novo K

12、unsnetzkij12.2俄罗斯1957 70Bussoleno bypass12.1意大利规划中 71Jammu Udhapur12.0印度规划中 72Epine 12.0法国规划中 73筑紫11.9日本施工中 74北九州11.7日本1975 75福岛11.7日本1982 76Wienerwald11.6澳大利亚施工中 77堡镇11.6中国施工中 78Radfeid Wiesing11.4澳大利亚施工中 79颈城11.4日本1969 80Flathead11.3美国1970 81南梁11.2中国规划中 82盐泽11.2日本1982 83藏王11.2日本1982 84通海11.1中国规划中

13、85Monterotond11.1意大利施工中 86圆梁山11.1中国2005 87San Donand11.0意大利1986 88Paris CDG10.8法国规划中 89Landruckenn10.8德国1988 90金寨10.7中国规划中 91大巴山10.7中国规划中 92Lierasen10.7挪威1973 93Pianoro10.7意大利施工中 94Finse10.6挪威1993 95Stans Terfens10.6澳大利亚施工中 96Mundener10.6德国1991 97齐岳山10.5中国施工中 98Raticosa10.4意大利施工中 99生田10.4日本1976 100赤

14、仓10.3日本1997 101New Kuanying10.3中国台湾规划中 102Ariberg10.2澳大利亚1884 103Santa Lucia Basis10.2意大利1977 104大瑶山1号10.1中国规划中Date1610km以上的公路隧道NO隧道名称长度所在地开通1Laerdal24.5挪威20002终南山18.0中国施工中3St Gotthard16.9瑞士19804Ariberg14.0澳大利亚19785雪山12.9中国台湾施工中6Frejus12.9法国意大利19807Mont Branc11.6法国意大利19658Gudvanga11.4挪威19919Folgefon

15、n11.2挪威199110关越（上）11.1日本199111飞弹10.7日本施工中12Gran Sasso10.2意大利198413Le tunnel Est10.1法国施工中注：隧道长度，按4舍5入计，取小数点后1位。本表的中国数据到2005年4月，其它国家到2003年7月。Date17因此，在隧道工程领域中，我们不仅是一个名 副其实的“隧道”大国，而且正在向“隧道”强国 迈进。Date183、这些铁路隧道都是以高速为基础修建的,因此，净空断面积增加较多，特别是开挖断面积增大了，给设计施工带来新的问题。国家线别线路长度（km ）设计最高速度 （km/h）营业最高速度 （km/h）隧道数量双线

16、标准断面 积（m2） 日本东海道51521027069/13%63.5山阳563250300268/47%63.5东北593260275184/63.4上越275260275107/39%63.5北陆11726026063/54%63.5 九州12826026085/69%63.5法国南东410300300大西洋28435030016/6%71北欧333350300100地中海250350300（320）13/5%100德国ICE9930028030/3082哈诺法327300330120/37%82法兰克福17728030017/22%92意大利罗马23730025071/30%西班牙马德里47130030016/3%75英国CTRL10930030026/24%韩国KTX412350300189/46%107中国台湾台北34535030065/19%90合计62421339Date19这些长隧道的修建，无疑地是一个新的机遇和