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1、高速铁路隧道净空断面及衬砌支护参数 主讲老师：张俊儒主要内容：主要内容： 隧道净空断面大小及形式隧道净空断面大小及形式 衬砌支护参数衬砌支护参数一一 隧道净空断面大小及形式隧道净空断面大小及形式高速与普速的区别：高速与普速的区别：普速铁路隧道设计：普速铁路隧道设计： 列车速度低，不考虑空气动力学效应；列车速度低，不考虑空气动力学效应；根据建筑限界、衬砌结构合理性、并考虑维修养护、工程投资合根据建筑限界、衬砌结构合理性、并考虑维修养护、工程投资合理确定。理确定。高速铁路隧道设计：高速铁路隧道设计：区别是空气动力学效应，包括瞬变压力、行车阻力、微气压波、区别是空气动力学效应，包括瞬变压力、行车阻力
2、、微气压波、列车风等等；列车风等等；考虑的因素：建筑限界，线间距，空气动力学效应所需空间；考虑的因素：建筑限界，线间距，空气动力学效应所需空间；预留空间：安全空间、避难和救援空间、养护和工程技术空间；预留空间：安全空间、避难和救援空间、养护和工程技术空间；设备安装空间。设备安装空间。高速与普速的区别：高速与普速的区别：在满足以上条件的基础上，从结构受力等方面应对断在满足以上条件的基础上，从结构受力等方面应对断面进行优化，并使盈余空间最小。面进行优化，并使盈余空间最小。 安全空间（安全区）安全空间（安全区） 是为铁路内部员工和特殊情况下养护人员预留的，包括是为铁路内部员工和特殊情况下养护人员预留
3、的，包括靠衬砌侧安放施工设施（宽靠衬砌侧安放施工设施（宽0.3m0.3m）或开关柜（宽）或开关柜（宽0.4m0.4m，长，长1.3m1.3m）的空间。的空间。 预留空间问题：预留空间问题： 安全空间（安全区）安全空间（安全区）安全区相对于危险区而言；安全区相对于危险区而言； 行车速度大于行车速度大于160km/h160km/h，危险区为线路中线至边缘，危险区为线路中线至边缘3m3m；小于小于200km/h200km/h，人员可在隧道内停留；大于，人员可在隧道内停留；大于200km/h，一般不准一般不准停留。停留。预留空间问题：预留空间问题： 安全空间安全空间 隧道内安全空间应在距线路中线隧道内
4、安全空间应在距线路中线3.0m 3.0m 以外，单线隧道设以外，单线隧道设在电缆沟一侧，多线隧道必须设在两侧。安全空间尺寸：高度不在电缆沟一侧，多线隧道必须设在两侧。安全空间尺寸：高度不应小于应小于2.2m2.2m，宽度不应小于，宽度不应小于0.8m0.8m。安全区的地面应不低于轨面规。安全区的地面应不低于轨面规定高度，必须平整，允许有定高度，必须平整，允许有33的横向排水坡。安全空间的地面与的横向排水坡。安全空间的地面与接触网设备的带电部件之间的距离不小于接触网设备的带电部件之间的距离不小于3.95m3.95m。 预留空间问题：预留空间问题：救援通道救援通道隧道内应设置贯通的救援道路，用于自
5、救或外部救援。隧道内应设置贯通的救援道路，用于自救或外部救援。救援通道应设在安全空间一侧，距线路中线不应小于救援通道应设在安全空间一侧，距线路中线不应小于2.3m2.3m。救援通道走行面应不低于轨面高程。救援通道走行面应不低于轨面高程。救援通道宽度不应小于救援通道宽度不应小于1.5m1.5m，在装设专业设施处，宽度可减少，在装设专业设施处，宽度可减少0.25m0.25m；净高不应小于；净高不应小于2.2m2.2m。预留空间问题：预留空间问题：说明：救援通道可部分侵说明：救援通道可部分侵入建筑限界，因为救援通入建筑限界，因为救援通道时在列车停运时使用的。道时在列车停运时使用的。 技术作业空间技术
6、作业空间 工程技术作业空间用来安放施工辅助设施，作为预留设工程技术作业空间用来安放施工辅助设施，作为预留设备安装或加强衬砌以及安装降噪声护墙板。备安装或加强衬砌以及安装降噪声护墙板。其允许在有限的长其允许在有限的长度范围内设置一些设备，如接触导线张力调整器和接触导线开度范围内设置一些设备，如接触导线张力调整器和接触导线开关以及接头的紧回装置等。关以及接头的紧回装置等。 工程技术作业空间在安全空间和救援通道之外，其宽度工程技术作业空间在安全空间和救援通道之外，其宽度应为应为0.3m0.3m。不得用工程技术作业空间来满足隧道建设的施工误。不得用工程技术作业空间来满足隧道建设的施工误差。差。 预留空
7、间问题：预留空间问题：断面形式断面形式断面形式断面形式断面形式断面形式断面形式断面形式狮子洋隧道位于广狮子洋隧道位于广深港客运专线上，深港客运专线上，国内第一座水下高国内第一座水下高速铁路隧道，速铁路隧道，350km/h350km/h，双洞单，双洞单线圆形结构，有效线圆形结构，有效面积面积66m66m2 2；盾构外；盾构外径径10.8m10.8m，内径，内径9.8m9.8m，管片厚度，管片厚度50cm50cm。 高速铁路均设计为双线，因此存在高速铁路均设计为双线，因此存在单洞双线和双洞单线的比较：单洞双线和双洞单线的比较： 从地质条件、建设工期、施工难度从地质条件、建设工期、施工难度和方法、运
8、营通风、防灾救援、工程投资、和方法、运营通风、防灾救援、工程投资、空气动力学影响等方面综合考虑进行选择。空气动力学影响等方面综合考虑进行选择。单洞双线和双洞单线方案比较：单洞双线和双洞单线方案比较：优缺点比较：优缺点比较：单洞双线阻塞比小，能有效提高乘车舒适度；双洞单线单洞双线阻塞比小，能有效提高乘车舒适度；双洞单线有利于防灾救援；有利于防灾救援；地质条件差，考虑施工难度和风险，宜选用跨度小的双地质条件差，考虑施工难度和风险，宜选用跨度小的双洞单线；地质条件好，可选用单洞双线；洞单线；地质条件好，可选用单洞双线；施工方法：采用施工方法：采用TBMTBM或盾构，考虑施工风险，采用双洞单或盾构，考
9、虑施工风险，采用双洞单线；运营通风方面，双洞单线利用列车活塞风更有利。线；运营通风方面，双洞单线利用列车活塞风更有利。单洞双线和双洞单线方案比较：单洞双线和双洞单线方案比较：优缺点比较：优缺点比较：单洞双线和双洞单线方案比较：单洞双线和双洞单线方案比较：项目项目单洞双线单洞双线双洞单线双洞单线施工难度施工难度断面大，软弱围岩断面大，软弱围岩中易塌方，容易变中易塌方，容易变形，风险大形，风险大断面小，发生坍塌的机会小，断面小，发生坍塌的机会小，风险较小风险较小运营通风运营通风难以利用活塞风难以利用活塞风可利用活塞风可利用活塞风防灾救援防灾救援发生火灾，消防与发生火灾，消防与救援难度大，线路救援难
10、度大，线路中断运营中断运营一座隧道发生火灾，可通过一座隧道发生火灾，可通过另一座灭火，并利用横通道另一座灭火，并利用横通道疏散人员，仅中断一条线路疏散人员，仅中断一条线路空气动力学空气动力学影响小影响小影响大影响大环境环境影响小影响小影响大影响大投资投资较低较低高高20%-40%选择原则：选择原则：隧道长度小于隧道长度小于10km10km，采用单洞双线，可利用施工，采用单洞双线，可利用施工期间的辅助坑道作为防灾救援的紧急通道；期间的辅助坑道作为防灾救援的紧急通道；如郑西线的函谷关隧道（如郑西线的函谷关隧道（7851m7851m）、秦东隧道）、秦东隧道（7684m7684m）；）；单洞双线和双洞
11、单线方案比较：单洞双线和双洞单线方案比较：选择原则：选择原则：隧道长度隧道长度1020km1020km，应结合隧道两端引线、车站布点等相，应结合隧道两端引线、车站布点等相关工程进行系统的经济技术比选，也可结合防灾救援及关工程进行系统的经济技术比选，也可结合防灾救援及养护维修考虑，采用双线隧道加贯通平导的方案进行比养护维修考虑，采用双线隧道加贯通平导的方案进行比较。较。如霞浦隧道（如霞浦隧道（13099m13099m），采用双线加贯通平导方案，贯），采用双线加贯通平导方案，贯通平导对养护维修非常方便；通平导对养护维修非常方便；武广客专大瑶山隧道群之大瑶山一号隧道（武广客专大瑶山隧道群之大瑶山一号
12、隧道（10081m10081m）为）为全线最长隧道，考虑隧道群及两端引线工程，结合空气全线最长隧道，考虑隧道群及两端引线工程，结合空气动力学因素的影响，设计为单洞双线。动力学因素的影响，设计为单洞双线。单洞双线和双洞单线方案比较：单洞双线和双洞单线方案比较：选择原则：选择原则：隧道长度大于隧道长度大于20km20km，从防灾救援方面考虑，采用双洞单，从防灾救援方面考虑，采用双洞单线方案。线方案。兰武二线乌鞘岭隧道（兰武二线乌鞘岭隧道（20050m20050m）；石太客运专线太行山）；石太客运专线太行山隧道（隧道（27839m27839m）。）。单洞双线和双洞单线方案比较：单洞双线和双洞单线方案
13、比较：二二 衬砌支护参数衬砌支护参数 高速铁路隧道的横断面较大，受力比较复杂，且高速铁路隧道的横断面较大，受力比较复杂，且列车运行速度较高，隧道维修有一定的时间限制，复合列车运行速度较高，隧道维修有一定的时间限制，复合衬砌比喷锚衬砌安全，且永久性较好，所以隧道衬砌大衬砌比喷锚衬砌安全，且永久性较好，所以隧道衬砌大部分采用复合式衬砌。部分采用复合式衬砌。 考虑大断面隧道的受力情况不利，尤以隧道底部考虑大断面隧道的受力情况不利，尤以隧道底部较为复杂，而两侧边墙底直角变化容易引起应力集中，较为复杂，而两侧边墙底直角变化容易引起应力集中，故一般隧道在边墙底均加强。研究与试验证明，边墙与故一般隧道在边墙
14、底均加强。研究与试验证明，边墙与仰拱若采用顺接则可改善受力状况，故隧道采用曲墙式仰拱若采用顺接则可改善受力状况，故隧道采用曲墙式衬砌。衬砌。 衬砌支护参数的特点衬砌支护参数的特点衬砌支护参数的特点衬砌支护参数的特点衬砌支护参数的特点衬砌支护参数的特点衬砌支护参数的特点衬砌支护参数的特点衬砌结构支护参数衬砌结构支护参数IIII级无仰拱衬砌结构级无仰拱衬砌结构 衬砌结构支护参数衬砌结构支护参数IIII级无仰拱衬砌结构级无仰拱衬砌结构底板配筋底板配筋 衬砌结构支护参数衬砌结构支护参数IIII级有仰拱衬砌结级有仰拱衬砌结构构 衬砌结构支护参数衬砌结构支护参数V V级衬砌结构级衬砌结构 衬砌结构支护参数衬砌结构支护参数V V级衬砌结构配筋图级衬砌结构配筋图 西南交通大学西南交通大学Southwest jiaotong university
