客运专线隧道施工技术(中水集团培训)

客运专线隧道施工技术中水集团培训铁道部工程管理中心肖广智2009年12月1日联系电话：51847897，13401007900提纲前言一、近年来铁路隧道工程的技术进步二、客运专线隧道关键技术三、客运专线隧道主要技术标准四、关于隧道施工安全的一些理念五、隧道施工新技术六、矿山法隧道施工关键工序技术要点•据统计,2007年底在建铁路隧道共有2115座-3160km.•其中：设计速度目标值大于250km/h的隧道共有656座-1146km；速度目标值在200km/h及以下者为1459座-2014km.在建铁路隧道概况前言规划铁路隧道概况•2008年在建的铁路隧道数量约1300座，总长度超过2300km。•其中：兰渝线（含兰州枢纽及其连接线）约600km贵广线约480km大瑞线约223km南广线约111km渝利线约165km西康二线约113km当前铁路隧道建设特点及存在的主要问题•数量多、规模大、长度长•技术难度大•高风险隧道较多•安全形式严峻•设计、施工、建设管理人员相对欠缺•其他（如：受拆迁等因素影响工期紧张）一、铁路隧道工程的技术进步•近年来，随着铁路建设的快速发展，铁路隧道修建技术有了长足的进步，具体表现在以下几个方面。•1．高速铁路隧道关键技术已经形成。•研究解决了列车在隧道内高速运行产生的空气动力学问题，确定了不同运行速度目标值隧道净空断面，制定了各项技术标准，确定了大断面隧道的支护衬砌参数及施工方法，确定了洞口结构型式，确定了长大隧道防灾救援的标准和措施。2．艰险山区复杂地质条件长大隧道修建技术不断取得进步。乌鞘岭隧道（20.5公里长）、石太客专太行山隧道（27公里长）的通车运营、宜万铁路（岩溶高风险）、云南大丽、玉蒙、大瑞铁路（围岩破碎、复杂、多变）的建设，以及西格二线关角隧道（32公里，目前全国最长）、兰渝铁路西秦岭隧道（29公里，两台TBM结合矿山法施工）、木寨岭隧道（炭质板岩大变形）的建设，标志着我国在长大隧道防灾救援、高压富水岩溶、断层突水突泥、高地应力、地质复杂多变等方面取得了突出的技术进步。3．大断面黄土隧道修建技术取得突破性进展。郑西客运专线正线全长458km，隧道38座，77公里，隧线比16.8％。建设过程中曾出现地面开裂、围岩变形过大、支护结构开裂、坍方，施工一度受阻的情况，通过开展科研和工程实践的摸索，较好的控制了隧道和围岩的变形，有力的保证了隧道施工安全，逐步形成了一套大断面黄土隧道设计施工综合配套技术。4．城市铁路大跨浅埋隧道的修建技术取得进展。•北京地下铁路直径线采用单洞双线结构型式，采用盾构法和浅埋暗挖法施工；天津地下直径线采用盾构法施工；京石客专石家庄六线特大隧道采用深基坑明挖法施工；广深港二期福田车站及两端区间，车站采用超深大基坑明挖、局部下穿地铁车站冷冻暗挖施工、区间采用盾构法施工；都正在建设中。5．水下隧道修建技术取得进展。•广深港客运专线狮子洋隧道，穿越珠江口狮子洋河段，是国内第一条水下铁路隧道。隧道工程范围全长10800m，采用四台泥水平衡式盾构施工。•武广客运专线浏阳河隧道位于湖南省长沙市东部，隧道工程范围全长10100m，设三座竖井、一座斜井。根据隧道各段所处的地质、地面环境、隧道埋深等条件分别采用明挖法、钻爆法及非爆破法施工。狮子洋隧道照片浏阳河隧道照片隧道施工技术的发展方向•“四化”•施工机械化，各道工序逐步实现机械化，以设备保工艺、以工艺保质量、以质量保安全（部已颁布了机械配套指南）•工序标准化，各道工序都建立标准，严格按标准作业(部已颁布了施工工序作业指南）。•构件工厂化，管片、仰拱块、混凝土搅拌、钢拱架、预埋件、连接件等尽量厂制。•探测定量化，物探、钻探、检测等尽量定量，用数据说话。二、客运专线隧道关键技术1、客运专线隧道特点：•由于列车高速运行引起的空气动力学问题；•隧道断面积大（如在350km/h速度的条件下，隧道有效净空面积为100m2，开挖断面积达170m2）；•由于开挖断面积的增大，施工难度也急剧增加，特别是在浅埋和不良地质条件下的施工难度很大；•列车高速运行，对洞内轨道（包括基底结构，如仰拱或铺底）的影响增大，需要加强基底结构；•100年使用年限和混凝土的耐久性要求；•新型的洞门形式和更高的洞口环保要求；•高标准的防水要求（一级防水标准）。•长大隧道的防灾救援和运营通风2、高速列车在隧道内运行产生的空气动力学问题及工程措施•由于高速列车进入隧道产生瞬变压力造成旅客及乘务人员耳膜不适，舒适度降低，长期在这种条件下工作,会对铁路员工和车辆产生危害；高速列车进入隧道时，会在隧道出口产生微气压波，发出轰鸣声，如同“放炮”，引起扰民问题。3、隧道洞口型式及景观设计•按照《铁路主要技术政策》的规定，隧道洞门建设要考虑生态和环保的有关要求，对铁路隧道洞口进行新型结构与景观设计是完全有必要的，以适应洞口环保、美观、结构安全和施工技术配套各方面的需要。•新型洞门的形式：直切、正切、倒切和经过艺术化处理的洞口形式。洞口型式国外高速铁路洞口型式4、隧道断面隧道净空面积影响因素：隧道建筑限界线间距应预留的空间：安全空间、救援通道、工程技术作业空间、内部配件空间等考虑空气动力学影响所需的空间各国高速铁路隧道内净空面积表国家线别运营速度(km/h)断面积(m2)日本新干线240～30061～64法国大西洋线30071北方线、东南延伸线300100地中海线350100德国汉诺威～维尔茨堡曼海姆～斯图加特汉诺威～柏林25082科隆～法兰克福30092西班牙马德里～塞维利亚27075韩国汉城～釜山350107中国台湾台北～高雄35090我国客运专线隧道内净空面积序号类别标准单线双线1200km/h客专近期客货共线50m280m22200km/h客专近期双箱运输53m287m23250km/h近期客货共线58m292m24250km/h近期双箱运输5350km/h客运专线70m2100m25、防灾救援•防灾救援设计基本原则•（一）贯彻“以防为主，以消为辅，防消结合，立足自救”的方针,体现“以人为本”的观念。•（二）旅客列车在隧道内发生火灾时，凡能继续运行时，均应遵循“先将列车拉出洞外再进行列车解体及火灾事故处理”的基本原则。•(三)隧道内设置贯通的救援通道和必要的紧急出口。•(四)隧道内设置必要的监控、防灾报警、消防灭火、防排烟等系统。•防灾及消防系统•火灾自动报警系统，消火栓系统，火灾时的防、排烟系统，防灾通讯，防灾用电，其他灾害报警（瓦斯、有毒气体（CO等））武广客专大瑶山长大隧道群地段的防灾与救援⑴报警系统与火灾初期消防⑵逃生通道设置⑶洞口消防设施⑷事故通风6、防水标准、原则及措施•（1）防水标准••我国客运专线铁路隧道防水等级为一级，即不允许渗水，结构表面无湿渍。“排水型”隧道，防排水原则“防、排、截、堵相结合，因地制宜、综合治理”。其中“全排型”隧道的重点是“排水畅通、运营可维护”，“以堵为主、限量排放”型隧道的重点是“堵水有效、排水畅通、运营可维护”。“防水型”隧道，防排水原则“以防为主，多道设防，辅之以排”，最关键的是防水措施的可靠性。在下列条件下宜优先采用防水型隧道：⑴、地面生态或社会环境敏感，要求严格限制排水以免对其造成不良影响，特别是在隧道地区居民分布密集或存在地下水供水水源，大量排水会对环境造成重大影响的场合。⑵、地表下沉影响较大，从而危及结构物正常使用的场合。⑶、地下水具有侵蚀性，需要将地下水与混凝土隔离的场合。（2）防排水设计原则（3）防排水措施对于“排水型”隧道，喷射混凝土层－防水板－纵向盲沟－洞内水沟组成隧道的防排水关键路径。喷射混凝土层是隧道的第一道防水屏障，大面积的渗漏水必须封堵，少量的地下水可以引排；防水板兼有防水和排水的双重作用；纵向盲沟要确保其畅通性和运营可维护性。客运专线隧道对纵向盲沟的设置方式和直径进行改进：纵向盲沟管径采用160mm，且按每10～15m分段引入水沟的方式设置。对于“防水型”隧道，应加强喷射混凝土、二次衬砌的防水能力，确保防水板的密封性，对施工缝采用多道措施止水，并设置可维护注浆管，施工缝内侧设置必要的引排措施。二次衬砌抗渗等级一般应大于P12。7、结构耐久性要求及工程措施•复合式衬砌结构耐久性设计包括以下主要内容：•明确混凝土结构的使用环境类别与环境作用等级；•提出混凝土结构的设计使用年限；•设计与结构耐久性有关的结构构造措施；•提出混凝土原材料品质要求、配合比的主要参数及耐久性的具体指标；•提出确保混凝土耐久性的施工质量关键控制要求与措施；•确定钢筋混凝土保护层厚度；•提出对结构应采取的防腐蚀附加措施；隧道通用标准体系编码标准名称标准号说明[]2.2.5铁路隧道设计规范TB10003《铁路隧道设计规范》（TB10003-2005）《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》（TB10108-2002）《铁路隧道防排水技术规范》（TB10119-2000）《新建时速200公里客货共线铁路设计暂行规定》《新建时速200～250公里客运专线铁路设计暂行规定》《新建时速300～350公里客运专线铁路设计暂行规定》《客运专线无碴轨道铁路设计暂行规定》[]2.3.5铁路隧道工程施工质量验收标准TB10417《客运专线铁路隧道工程施工质量验收暂行标准》《新建时速200公里客货共线铁路工程施工质量验收暂行标准》《铁路隧道工程施工质量验收标准》（TB10417-2003）[]2.4.14铁路隧道工程施工技术指南TB10204-2002《客运专线铁路隧道工程施工技术指南》《新建客货共线铁路工程施工补充规定》《客货共线铁路隧道工程施工技术指南》三、客运专线隧道主要技术标准隧道专业专用标准体系编码标准名称现行标准说明[]3.6.1铁路隧道辅助坑道技术规范TB10109-95正在修编[]3.6.2铁路隧道运营通风设计规范TB10068-2000正在修编[]3.6.3铁路隧道防排水施工技术指南正在编制[]3.6.4铁路瓦斯隧道技术规范TB10120-2002既有标准[]3.6.5铁路黄土隧道技术规范待编[]3.6.6铁路膨胀岩隧道技术规范待编[]3.6.7铁路隧道沉埋法技术规范待编[]3.6.8铁路隧道掘进机法技术规程已发布[]3.6.9铁路隧道盾构法技术规程正在编制[]3.6.10铁路特长隧道防灾救援技术规范正在编制[]3.6.11铁路隧道光面爆破预裂爆破技术规程待编[]3.6.12铁路隧道预支护施工技术规程待编[]3.6.13铁路隧道注浆技术规程待编[]3.6.14铁路隧道喷射混凝土施工技术规程待编[]3.6.15铁路隧道施工通风技术规程待编[]3.6.16铁路隧道监控量测技术规程已发布[]3.6.17铁路隧道病害整治技术规范待编[]3.6.18铁路隧道衬砌质量无损检测规程TB10223-2004既有标准[]3.6.19铁路隧道防水施工质量检测规程待编[]3.6.20铁路隧道掘进机法施工技术指南正在编制[]3.6.21铁路隧道盾构法施工技术指南正在编制[]3.6.22铁路隧道风险评估与管理暂行规定已发布铁路隧道钻爆法技术指南已发布铁路隧道七步台阶流水法作业指南已发布[]3.1.15铁路隧道超前地质预报技术规程已发布铁路隧道不同速度主要技术标准对比序号项目名称技术指标160km/h200km/h250km/h350km/h1断面积(m²)单线42双线76单线50双线80单线60双线90单线70双线1002线间距(m)4.24.44.65.03宽度(救援通道面）单线5.8~6.3双线10.6~11.2单线6.6~6.9双线11.3~11.5单线7.6双线12.212.64高度（距轨面)单线7.1~7.2双线8.15单线7.79~8.1双线8.51~8.63单线7.85双线8.689.085救援通道宽度(m)一般不设1.21.501.506救援通道与线路中线距离(m)---2.22.32.37工程技术作业空间(cm)无无30308衬砌与仰拱混凝土强度等级混凝土C25钢筋混凝土C30混凝土C25钢筋混凝土C30混凝土C25钢筋混凝土C30混凝土C30钢筋