国外长隧道的设计施工概况课件

《国外长隧道的设计施工概况课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《国外长隧道的设计施工概况课件（130页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、2018/10/20,1,隧道工程设计/施工要点,最近我国的隧道工程有了新的发展，一些工程具有开创意义，如我国第一条海底隧道厦门东通道工程，即将启动，目前已经设计阶段。武汉越江工程用盾构法修建的公路隧道，也进入招标阶段。四条长17.5km的锦屏输水隧洞也处于施工的前期。这些隧道的修建，无疑地将大大提高我国修建隧道工程技术的水平。下面我想结合这些工程，谈隧道设计、施工的要点。,2018/10/20,2,国外长隧道的设计施工概况,2018/10/20,3,一 横断阿尔卑斯山脉的隧道工程,2018/10/20,4,2018/10/20,5,横断阿尔卑斯山脉的隧道，目前铁路隧道有8座，公路隧道有7座，

2、共15座。从西边看，通过法国和意大利边境的有一座铁路隧道，2座公路隧道。铁道是130年前修建的莫思尼隧道，长13.657km。到1994年铁道运量旅客达620万人，货物运量达940万吨。从环境上的考虑，今后高速公路用的隧道很难发展,由于高速旅客列车（TGV）再加上可搭载货物卡车的列车的出现，铁路隧道的建设将成为主流。 预计修建的称为阿尔卑斯隧道，长度达52km，法国和意大利已经成立机构，开始大规模的调查。预计2006年开工，2015年开通。此隧道比130年前修建的铁路隧道低500m。 在瑞士和意大利的边境西边有一座公路隧道，中部是约100年前修建的长19.823km的辛普伦铁路隧道。目前正在规

3、划在其下方修建长36km的新辛普伦隧道。,2018/10/20,6,在瑞士国内，20世纪初开始在列其堡和圣哥达峰下方修建铁路隧道，其中铁路隧道2座，公路隧道1座。并规划在低位分别修建长达5030km的隧道。 在澳大利亚境内穿越阿尔卑斯东部有2座铁路隧道，3座公路隧道，并规划在朴林纳峰下修建55km的铁路隧道。 从这些隧道的修建可以看到，铁路隧道在19世纪末20世纪初的50年间修建了6座，其后的70年间一座也没修。而公路隧道是从20世纪后半（19641980）的16年间修建了7座。其后的20年也没有新的规划。由于环境的要求，增加的汽车逐渐向利用铁道的方向转移。因此，铁路隧道从1980年以后由开始

4、兴起，预计的几十公里长的隧道有的已经进入实施阶段。 这些隧道几乎都是以采用大断面掘进机（TBM）为前提的。,2018/10/20,7,1新圣哥达隧道（瑞士） 57km 铁路隧道 作为铁道王国的瑞士，提出了铁道改良计划“铁道2000”和以长隧道为主体的“新阿尔卑斯横断铁道计划（NEAT）”向21世纪的经济增长和环境保护挑战。“铁道2000”是强化瑞士东西干线的计划，“NEAT”是用长隧道南北贯穿阿尔卑斯山的计划。实际上，意大利和瑞士在1882年就兴建了圣哥达隧道（14.998km）。但随着南北货运量的大幅度增加，欧洲共同体强烈要求采用铁道方式把增加的货运量运出去。再加上1999年的勃郎峰公路隧道

5、的火灾事故，促使了“NEAT”计划的实施。NEAT计划中的隧道有东部线的Zimmerberg（19.7km）、Gotthard（57km）和Ceneri等3座隧道，其中包括正在修建的长57km的新圣哥达隧道（比老圣哥达隧道标高降低600m）（图2）。西部线有长36km的Lotschberg（列奇堡）隧道。东西线的3座隧道全部完成后，目前运行的特快列车从3小时40分钟缩短到1小时30分钟。目前这几座隧道，作为第1期工程的Lotschberg（列奇堡）隧道和圣哥达隧道已开始施工。,2018/10/20,8,2018/10/20,9,Gotthard Base隧道是穿越阿尔卑斯山的长达57km的隧道

6、工程，是由能够相互换乘的2条单线隧道构成。其中设置了2座紧急用的多功能的地下站。紧急时，列车可以停在站上，其他隧道和竖井可以作为通道使用（图3）。 隧道经过对施工计划、设施的维修管理、安全性、建设营运经费及建设期间和经费的相互关系分析，决定设置2座相互距离40m的单线隧道，每隔325m用联络坑道联络。因隧道长度达57km，为了缩短工期采取了在中间能够设置辅助坑道的线形（图6）。,2018/10/20,10,2018/10/20,11,中间作业坑道根据地质条件和各工区的尽量同等负担的原则设置了3个（2斜1竖）。阿姆斯特斜坡道长1.8km，坡度1.1%。Sedrum竖井深800m，直径8.0m。法

7、伊斯斜坡道长2.7km，坡度12%。竖井也作为开挖的作业基地使用。Sedrum工区的竖井，已经于2000年1月完成。隧道的标准断面是以TBM掘进为前提的采用了41.6m2的圆形断面（图5）。,2018/10/20,12,2018/10/20,13,隧道采用喷混凝土和金属网、锚杆，必要时设置钢支撑和防水板的双层衬砌。基本上是以单层衬砌为主体的。 TBM 预计掘进42km。 全长57km中的53km是良好的3种片麻岩，埋深在1000m以上的地段约20km，2000m以上的约5km，最大埋深达2300m。 Sedrum工区的围岩主要是片麻岩、片岩、页岩，最大埋深约2300m。隧道开挖时可能遇到膨胀现

8、象的地段达6km，从竖井向南北两侧开挖为了研究这一地段的施工方法进行了由36个空隙水压计控制的排水和非排水实验。并参考了意大利、日本、澳大利亚、土耳其、瑞士等国家的17个事例，最后决定采用能够采用各种大型施工机械的大断面施工，开挖时容许一定变形以减轻支护和衬砌上的地压。 此工区的围岩的物性值为：E=2GPa、=30、C=250kPa。,2018/10/20,14,设定的隧道开挖规格列于表1。 表1 隧道开挖规格,2018/10/20,15,2列奇堡隧道长36km “新阿尔卑斯横断铁道计划（NEAT）”的西部线的列奇堡隧道长36km，于2000年已经开工修建，预计在2007年完成。 根据深达13

9、00m的大深度钻孔和9437m的地质调查用的隧道开挖及土质试验等的地质调查结果，没有发现妨碍快速施工的地质风险。 此调查坑道是在主洞西侧30m，用直径5mTBM掘进的。平均日进19.5m，最大日进44.3m。比预计的提前2年完成。调查隧道的仰拱设置了兼用排水沟的管片。调查隧道将作为主洞的服务坑道和避难坑道利用（图1）。仰拱管片是用钢纤维混凝土制作的。在最初的160m区间设置了100榀实验管片，对其性能进行试验。一榀管片重量约6t，钢纤维混入量约40kg/m3。,2018/10/20,16,2018/10/20,17,3阿尔卑斯隧道（图1） 阿尔卑斯隧道是由2个相距30m，内径8m，净空断面积4

10、3m2单线隧道构成。采用TBM 施工。单线间每隔400m设一联络坑道，作为旅客火灾避难之用（图2）。 图1隧道位置图,2018/10/20,18,图2 隧道断面及联络通道,2018/10/20,19,隧道在标高3500m的西阿尔卑斯山穿越，长52.11km。最大埋深2500m（图3）除从2洞口施工外还设置了4个辅助坑道。在隧道中央附近埋深最小处（约400m）设了一个车站（图4）。此站不是处理旅客的，而是设置紧急时的旅客避难救援设备、通风排烟设备、货物列车待避线、渡线、维修列车停置线等之用。 图3隧道纵断面图,2018/10/20,20,图4隧道内设站状况图,2018/10/20,21,隧道施工

11、时的辅助坑道也作为旅客避难救援、通风排烟之用。 该隧道通过航空及卫星摄影、弹性波探察、钻孔调查等编制了详细的地质纵断面图，特别是实施了超过1500m的钻孔测定了地下水位和围岩内的温度。图5是该隧道的地质纵断面图。,2018/10/20,22,2018/10/20,23,地质大致分为7个地段从法国侧洞口到4km附近是砂页岩互层，其上分布冰河堆积物和岩堆。接着的3km是比较复杂的不良的石灰岩类，其次的15km是比较稳定的砂岩、粘板岩。在车站附近是比较复杂的结晶片岩，也比较稳定。车站东侧是石灰质片岩因与河流交差，在施工上是比较困难的地段。在法、意边境的16km范围内是良好的片麻岩，但埋深超过2000

12、m，有可能出现岩爆和高压的突发涌水。 该地域的岩石强度超过200MPa是比较硬的，特别是结晶片岩的石英质岩非常硬。在6,5km附近和30km处有较大的断层构造，形成石膏层。此石膏层遇水膨胀，同时使河水污染。 从钻孔得知，在隧道底版附近的温度可能达50。 目前工程正在进行详细的导致调查并开始修建辅助坑道，预计2006年主洞开工2015年开通。到2000年地质调查费用已投入约1亿3000万欧元（ECU）。隧道的建设费包括轨道、电气、其他设备等约2200亿里拉。,2018/10/20,24,4Zimmerberg隧道（瑞士）长19.7km 这是一座长19.7km 内径10.84m的双线铁路隧道。从隧

13、道北口向南进8.5km和 分岔到Thalwil的2.3km合计10.8km是Bahn2000工程的一部分。残余的11.2km是Alp Transit工程的一部分（图1）。 图1 隧道线路,2018/10/20,25,隧道的标准断面示于图2。 图2隧道标准断面,2018/10/20,26,该隧道的作业基地设在距北口3.5km处，设了2个相距75m的竖井。从2个竖井分别向北掘进2,7km，向南掘进5.7km。该隧道总共设了5个竖井，参见图1。 隧道通过的地质条件是：南工区主要是石灰质青砂岩，单轴抗压强度在300800，是比较稳定的围岩。北工区距竖井约2km间是冰河堆积物，从Koller Wiese

14、中间竖井到北口的约0.7km是含有地下水脉的软弱地层。 南北工区的开挖都是采用德国的TBM。由于围岩条件的不同，机械和管片的规格也略有不同（表1）。,2018/10/20,27,表1 TBM和衬砌概况,2018/10/20,28,施工基地因空间比较大，设了2个竖井以容纳各种设施。主要设施有： （1） 竖井 南竖井：直径22m，深度32m； 北竖井：直径20m，深度30m； 竖井间距离：75m是装配TBM和材料运输所要求的距离。 （2） 竖井塔式吊机 高度19m。臂长50.5m，起吊能力4019.5t。 （3） 管片制造工厂 钢筋加工出厂，蒸汽养护室等。 （4） 混凝土拌合站 （5） 混凝土制品

15、堆放场 （6） 开挖弃土处理设施 （7） 铁道货物线：运送开挖弃土 （8） 信息及展示室：公开的展示模型以及信息处理等。 施工由7个会社组成的共同企业体联合运营。作业时间是8小时2班制。地质条件比较好的南工区TBM的掘进进尺约2534m/d。 隧道洞内，照明充分，并设有直径2000mm的通风管，粉尘少，作业环境好。 开挖弃土用皮带运输机集中到集碴场，而后用货物列车运出，每天约运出12000t。运到瑞士和德国边境附近，再生碎石后加以利用。,2018/10/20,29,二日本新干线的隧道工程,2018/10/20,30,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

16、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。,2018/10/20,31,1岩手隧道（日本） 25.8km 日本的东北新干线在盛岗八户间约97km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。岩手隧道分7个工区，1991年一户工区开工，到1997年3月乌越工区开工后，所有的工区都开工了（图1）。到1998年3月已经有乌越、一户、女鹿和小系4个工区约11.3km贯通。目前全隧道已经贯通。,