鐵路客運專線隧道技術綜述主要內容

一、鐵路客運專線隧道技術標準

二、客運專線隧道的特點三、客運專線隧道施工關鍵點

四、隧道開挖施工方法

一、鐵路客運專線隧道技術標準

1、概述：新建鐵路客運專線隧道設計主要由限界、構造尺寸、使用空間和緩解或消減列車進入隧道誘發的空氣動力學效應兩方面的要求確定。研究表明，當列車以200公里以上時速通過鐵路隧道時，空氣動力學效應對行車、旅客乘車舒適度、洞口環境的不利影響已十分明顯且起控制作用，因此，隧道的設計除須遵照現行《鐵路隧道設計規范》（TB10003）規定及提高防災救援要求外，還應考慮下列因素：①隧道內形成的瞬變壓力對乘員舒適度及相關車輛結構的影響；②空氣阻力的增大對行車的影響；③隧道口所形成的微壓波對環境的影響；④列車風對隧道內作業人員待避條件的影響。（一）空氣動力學效應：高速列車隧道空氣動力學效應

高速列車進入隧道后將隧道內原有的部分空氣排開，由于空氣粘性和隧道內壁、列車外表面摩阻力的存在，被排開的空氣不能象明線空氣那樣及時、順暢地沿列車周側形成繞流，列車前方的空氣受到壓縮，而列車尾部進入隧道后會形成一定的負壓，因此產生了壓力波動過程。這種壓力波動以聲速傳播至隧道口，大部分發生反射，產生瞬變壓力；而另一部分則形成向隧道外的脈沖狀壓力波輻射，即微氣壓波。這些都會對高速列車運營、人員舒適度和環境造成一系列影響：

（1）高速列車經過隧道時，瞬變壓力造成旅客和乘務人員耳膜明顯不適、舒適度降低；

（2）高速列車進入隧道時，會在隧道出口產生微氣壓波，發出轟鳴聲，使隧道口附近建筑物門窗發生振動，產生擾民的環境問題；

（3）行車阻力增大，從而使運營能耗增大；

（4）形成空氣動力學噪聲；

（5）列車克服阻力所作的功轉化為熱量，在隧道中積聚引起溫度升高等。

2

空氣動力學指標

2.1

舒適度標準

高速列車在隧道中運行時的舒適度與高速列車通過隧道時產生的壓力變化有關,其壓力變化值與列車速度的平方成正比，列車速度越高、壓力變化值就越大。當壓力變化值達到一定的強度，列車外部的壓力波傳播到列車內部，瞬變壓力傳到人體時,會對耳膜產生影響，使乘客有不舒適的感覺。因此需要根據壓力的變化值和人體對壓力變化值的適應性制定出衡量舒適程度的標準，即舒適度。評估壓力波動程度一般需考慮最大壓力變化值和最大壓力變化率兩個參數。經研究發現，這兩種指標單獨使用都不能合理地反應乘客舒適度。因此目前較通用的評估參數是相應于某一指定短時間內的壓力變化值，例如3s內最大壓力變化值或4s內最大壓力變化值。所謂3s或4s大致相當于完成耳腔壓力調節所需的時間。

下面簡要介紹幾個建有高速鐵路國家的舒適度標準。

2.1.1

日本高速鐵路舒適度標準

日本是目前世界上高速鐵路最發達的國家，由于其國土狹小多山，因此高速干線上隧道也較多，但隧道斷面較小，阻塞比較高。日本鐵路當局對其在新干線上運行的高速列車通過隧道時的舒適度標準定為

最大壓力變化絕對值＝1000Pa（適用于密閉車輛），最大壓力變化頻率＝200Pa/s

近年來日本鐵路當局出于經濟角度考慮，將這一標準放寬到

最大壓力變化頻率＝300Pa/s

2.1.2英國鐵路舒適度標準

英國西海岸電氣化高速鐵路沿線地區隧道少，且長度多為中、短隧道，但隧道的斷面積較小，高速列車通過時引起的壓力瞬變相當強烈。1973年英國當局將舒適度標準定為

最大壓力變化值＝3000Pa/3s

1986年英國鐵路當局為城市間的運輸又將舒適度標準修改為

最大壓力變化值＝4000Pa/4s

英法海峽隧隧道在兩條條主隧道和和一條輔助助隧道間有有很多橫向向通道，當當列車以120km/h速度行駛時時，每隔7s就能通過一一個橫通道道，因此壓壓力波容易易得到釋放放，車輛前前后的壓力力差較易趨趨于平衡，，其舒適度度指標比較較嚴格：最最大大壓力變化化絕對值＝＝450Pa對于海峽聯聯絡線，考考慮到隧道道占鐵路總總長的30%，其舒適度度指標定為為單單線隧道：：最大壓力力變化值＝＝2500Pa/4s雙線隧道：：最大壓力力變化值＝＝3000Pa/4s2.1.3德國高速鐵路舒舒適度標準準德德國在20世紀80年代初開始始修建高速速鐵路網，，路網上有有大量隧道道。為解決決舒適度問問題，德國國鐵路當局局采取了加大隧道斷斷面積，減小阻塞比比的措施，效效果比較明明顯，其舒舒適度標準準與日本相相同：最大壓力變變化絕對值值＝1000Pa，最大壓力力變化頻率率＝200Pa/s同樣也允許許將這一標標準放寬到到：300～400Pa/s2.1.4美國地鐵隧道美美國國運輸部門門制定的地地鐵舒適度度標準為最最大大壓力變化化值＝700Pa/1.7s，最大壓力力變化頻率率＝410Pa/s2.1.5國際鐵路聯聯盟關于舒適度度的研究為為了研究高高速列車在在隧道中行行駛時出現現的生理學學問題，國國際鐵路聯聯盟的C149專家委員會會專門成立立了一個包包括醫生在在內的工作作小組，對對英國鐵路路部門在1973年制定的有有關高速列列車旅客承承受空氣壓力瞬瞬變的舒適適度標準進行檢查，，即在相對對不太頻繁繁的壓力變變化下，在在3s內壓力變化化最大值不不超過3000Pa。檢查結果果表明，英英國鐵路規規定的3000Pa是旅客接受受的舒適度度限度值。。2.1.6我國高速鐵路南南京長江隧隧道的控制制標準從從旅客客乘車舒適適度要求出出發，我國國正在研究究中的京滬滬高速鐵路路南京長江江隧道的控控制標準為為最最大壓力變變化頻率＝＝3000Pa/3s2.2隧道口環境境要求隧道出口處處的微氣壓壓波峰值控控制標準參參照日本資資料并結合合我國京滬滬高速鐵路路南京長江江隧道出口口處的控制制標準(表1)。阻塞比等于列車的的橫斷面積積與隧道凈凈空面積比比。隧道的凈空空面積：在在扣除軌道道結構橫斷斷面積，沿沿隧道縱向向布置的各各類設備橫橫斷面積之之后的隧道道面積。從表2可以看出各各國對高速速隧道阻塞塞比的要求求差別很大大。在相同同車速下，，以日本新干線為代代表的高速速隧道凈空空面積相對對較小，除除歷史原因因外，日本本認為依靠靠修建緩沖棚棚和密封車車輛可以緩解瞬瞬變壓力和和微氣壓波波的影響；；而以德國為代表的歐歐洲國家主主要是通過過擴大隧道凈凈空面積來減緩空氣動動力學效應應的影響，這這增加了土土建工程費費用，但可可在較大程程度上改善善列車的運運營條件和和舒適度指指標。3降低空氣動動力學效應應的措施3.1車輛方面的的措施3.1.1車輛的密封封性舒適度是車內旅客客乘車的舒舒適度，因因此我們更更為關心的的是車內壓壓力變化情情況。在其其他條件相相同的情況況下，車輛輛密閉性能能越好，車車輛內的最最大瞬變壓壓力就越小小。3.1.2車輛的外形形車輛外形的的改善可從從車輛的橫橫斷面積和和車頭形狀狀考慮：在在隧道橫斷斷面凈面積積不變的前前提下，減減小車輛的的橫斷面積積可降低阻阻塞比，有有效降低隧隧道內的瞬瞬變壓力，，進而可緩緩解車內的的瞬變壓力力。3.2隧道構造措措施3.2.1設置緩沖段段在隧道的口口部設置緩緩沖段可減減小列車進進入隧道時時產生壓縮縮波的波前前壓力梯度度，因為壓壓縮波的波波前壓力梯梯度與列車車速度的三三次方成正正比，所以以減小壓力力梯度的效效果可轉換換成降低列列車速度的的效果，進進而可以明明顯地降低低微氣壓波波以及由此此而產生的的噪聲和對對環境的影影響。緩緩沖段段的橫斷面面形狀可為為拱形或為為門形，要要求在其兩兩側可按一一定的比例例開孔；沿沿其縱向可可做成逐漸漸擴大的型型式或喇叭叭形。3.2.2設置橫洞對于雙洞單單線隧道在在每隔一定定的距離采采用橫洞連連通，以起起到減壓風風道的作用用。在英法法海峽隧道道中就采用用了橫向通通道來釋放放壓力波（（其減壓風風道間距為為250m，風道直徑徑為2m），這種風風道可減少少對列車的的空氣動力阻阻力。3.2.3增加隧道斷斷面面積增加隧道斷斷面面積對對于降低空空氣動力學學效應是不不言而喻的的，其可以以將隧道斷斷面放大；；也可以采采用單洞雙雙線的隧道道。但是前前者會增加加造價，后后者當列車車在隧道中中會車時，，會加劇空空氣動力效效應。3.2.4設置豎井在隧道內適適當位置修修建通風豎豎井（或斜斜井），以以降低壓縮縮波梯度。。這種豎井井應盡可能能利用施工工留下的工工作井。該該豎井的位位置應兼顧顧到高速列列車行車時時降低瞬變變壓力的要要求。3.2.5噪聲隧道周壁采采用吸音材材料貼面，，以降低空空氣動力學學噪聲。3.2.6隱蔽及設置置隧道內設施施應盡量隱隱蔽設置，，對在隧道道內必須設設置的設施施采取適當當的防護措措施，以防防列車運行行時產生的的列車風對對設施的破破壞。3.2.7隔熱設置列車克服阻阻力所做的的功轉化為為熱量，在在隧道中積積聚引起溫溫度升高。。為此可設設置通風井井，配置風風機排出在在隧道中因因列車克服服阻力而產產生的熱量量或其他原原因產生的的熱量，英英法海峽隧隧道亦采用用機械通風風方法排出出隧道內的的熱量。3.2.8防水設置其他措施還還有如在隧隧道內設置置水幕、噴噴水滴等。。空氣的動力力學效應：：由許多因素素決定，在在隧道方面主要有：1、隧道內軌軌頂面以上上凈空面積積、隧道壁壁面的粗糙糙度、洞口口及緩沖結結構形式、、輔助坑道道的設置、、道床類型型等。瞬變壓力：影響其大大小的因素素是：行車速度、隧道橫斷面面的大小和阻塞比以及列車的密封封系數洞口的微氣氣壓波：主要取決于于行車速度和隧道凈空面面積（當行車速速度達到300km/h以上，加大大斷面對防防止微氣壓壓波不能起起到顯著作作用。）解決行車阻阻力：加大隧道斷斷面積減緩或消減減列車進入入隧道誘發發空氣動力力學效應主主要技術措措施:緩解或消減減列車進入入隧道誘發發的空氣動動力學效應應的主要設設計措施是是：在列車車相關參數數一定的條條件下，適適當加大隧道內內軌頂面以以上凈空面面積（減小阻塞塞比），優優化斷面形形狀和尺寸寸，在洞口口修建緩沖結構，利用輔助助坑道等。。加大隧道橫橫斷面面積積對空氣動力學學效應有整體減緩作用對道斷面內內輪廓主要要根據下列列條件確定定:①隧道凈空橫橫斷面面積積應滿足空空氣動力學學效應影響響標準；②滿足鐵鐵路建筑接接近限界要要求，雙線線隧道還應應滿足線間間距要求；；③養護、、維修和救救援空間要要求。空氣動力學學效應影響響標準為：空氣壓力力最大變化化值ΔP＜3KPa/3s（舒適度標標準），列列車在隧道道內運行時時的空氣阻阻力增量一一般不超過過明線上空空氣阻力的的30%。在設計中除除應滿足以以上條件外外，還應從從圍巖穩定、、結構受力力及空間利用等角度對斷斷面形狀和和尺寸進行行優化。隧道斷面凈凈空面積既充分滿足足空氣動力學學效應標準的要求求，又要滿滿足救援通道空空間的需要。200公里暫規單線隧道內內軌頂面以以上凈空面面積應不小小于50m2；雙線隧道內內軌頂面以以上凈空面面積應不小小于80m2。京滬高速鐵鐵路暫軌單洞雙線隧隧道斷面有有效面積為為100m2。單線隧道斷斷面有效面面積為70m2。限速地段當當檢算行車車速度<200km/h時，可采用用較小的隧隧道斷面有有效面積，，但雙線隧隧道斷面有有效面積不不應小于80m2。單線隧道斷斷面有效面面積不應小小于50m2。單洞雙線隧隧道斷面內內輪廓單線隧道斷斷面內輪廓廓二、安全空空間《高速速暫暫規規》規定定：：隧隧道道內內安安全全空空間間應應在在距距線線路路中中線線3.0m以外外，，單單線線隧隧道道設設在在電電纜纜槽槽一一側側，，多多線線隧隧道道必必須須設設在在兩兩側側。。安全全空空間間尺尺寸寸：：高高度度不不應應小小于于2.2m，寬寬度度不不應應小小于于0.8m。安全全區區的的地地面面應應不不低低于于軌軌面面規規定定高高度度，，必必須須平平整整，，允允許許有有3‰的橫橫向向排排水水坡坡。。安全全空空間間的的地地面面與與接接觸觸網網設設備備的的帶帶電電部部件件之之間間的的距距離離不不小小于于3.95m。三、、隧隧道道襯襯砌砌隧道道襯襯砌砌采采用用復復合合式式襯襯砌砌或或整整體體襯襯砌砌，，不不得得采采用用噴噴錨錨襯襯砌砌；；隧隧道道均均應應采采用用曲曲墻墻式式襯襯砌砌，，其其中中邊邊墻墻與與仰仰拱拱內內輪輪廓廓的的連連接接宜宜采采用用順順接接斷斷面面；；仰仰拱拱矢矢跨跨比比應應結結合合隧隧道道襯襯砌砌受受力力和和溝溝槽槽設設置置情情況況確確定定，，取取1/12～1/15為宜宜。。III～VI級圍圍巖巖應應采采用用曲曲墻墻帶帶仰仰拱拱的的襯襯砌砌，，I、II級圍圍巖巖地地段段可可采采用用曲曲墻墻不不帶帶仰仰拱拱的的襯襯砌砌。。各級級圍圍巖巖隧隧道道結結構構及及仰仰拱拱填填充充混混凝凝土土強強度度等等級級不不應應低低于于C25，鋼鋼筋筋混混凝凝土土強強度度等等級級不不應應低低于于C30；I、II級圍圍巖巖底底板板厚厚度度不不應應小小于于30cm，混混凝凝土土強強度度等等級級不不應應低低于于C25。四、、救救援援通通道道《200公里里暫暫規規》規定定：：長度度在在500m以上上的的隧隧道道應應設設貫貫通通整整個個隧隧道道的的救救援援通通道道，，雙雙線線隧隧道道在在兩兩側側設設置置，，單單線線隧隧道道在在單單側側設設置置；；救救援援通通道道寬寬1.25m，高高2.2m，外外側側距距線線路路中中線線不不得得小小于于2.2m。《高速速暫暫規規》規定定：：隧隧道道內內應應設設置置貫貫通通的的救救援援道道路路，，用用于于自自救救或或外外部部救救援援。。救救援援通通道道應應設設在在安安全全空空間間一一側側，，距距線線路路中中線線不不應應小小于于2.3m。救救援援通通道道走走行行面面應應不不低低于于軌軌面面高高程程。。救救援援通通道道寬寬度度不不應應小小于于1.5m，在在裝裝設設專專業業設設施施處處，，寬寬度度可可減減少少0.25m；凈凈高高不不應應小小于于2.2m。五、、緩緩沖沖結結構構物物《200公里里暫暫規規》規定定：：進口口緩緩沖沖結結構構的的設設置置應應根根據據出出口口微微壓壓波波峰峰值值的的大大小小來來確確定定。。當當出出口口外外50m范圍圍內內無無建建筑筑物物、、出出口口外外20m處的的微微壓壓波波峰峰值值大大于于50Pa時，，應應設設置置緩緩沖沖結結構構；；當當出出口口外外50m范圍圍內內有有建建筑筑物物且且建建筑筑物物處處的的微微壓壓波波峰峰值值大大于于20Pa，應應設設置置緩緩沖沖結結構構；；當當建建筑筑物物對對微微壓壓波波峰峰值值有有特特殊殊要要求求時時，，緩緩沖沖結結構構應應進進行行特特殊殊設設計計。。五、、緩緩沖沖結結構構物物《高速速暫暫規規》規定定：：一一般般情情況況下下，，隧隧道道洞洞口口可可不不設設置置緩緩沖沖結結構構。。隧隧道道洞洞口口有有建建筑筑物物或或特特殊殊環環境境要要求求時時，，可可考考慮慮設設置置緩緩沖沖結結構構。。緩緩沖沖結結構構設設計計應應符符合合下下列列規規定定：：①隧隧道道洞洞口口設設置置緩緩沖沖結結構構應應考考慮慮的的因因素素為為：：列列車車類類型型及及長長度度、、隧隧道道長長度度及及橫橫斷斷面面凈凈空空面面積積、、隧隧道道內內軌軌道道類類型型、、隧隧道道洞洞口口附附近近地地形形和和洞洞口口附附近近居居民民情情況況。。②緩緩沖沖結結構構形形式式應應從從實實用用美美觀觀角角度度出出發發，，結結合合洞洞口口附附近近的的地地理理環環境境確確定定。。③緩緩沖沖結結構構側側面面或或頂頂面面應應開開減減壓壓孔孔，，開開孔孔面面積積根根據據實實際際情情況況確確定定，，一一般般開開孔孔面面積積為為隧隧道道斷斷面面有有效效面面積積的的0.2～0.3倍。。④緩緩沖沖結結構構宜宜采采用用鋼鋼筋筋混混凝凝土土。。六、、輔輔助助洞洞室室隧道道內內可可不不設設置置供供維維修修人人員員使使用用的的避避車車洞洞，，但但應應考考慮慮設設置置存存放放維維修修工工具具和和其其他他業業務務部部門門需需要要的的專專用用洞洞室室。。洞洞室室應應沿沿隧隧道道兩兩側側交交錯錯布布置置，，每每側側布布置置間間距距應應為為500m左右右。。洞洞室室尺尺寸寸宜宜參參照照現現行行《鐵路路隧隧道道設設計計規規范范》大避車車洞尺尺寸設設計，，并滿滿足有有關專專業的的技術術要求求。七、隧隧道防防排水水采用復復合式式襯砌砌隧道道，初初期支支護與與二次次襯砌砌之間間應鋪鋪設防防水板板。隧道內內均應應設置置雙側側排水水溝。。單洞洞雙線線隧道道，根根據地地下水水量，，可增增設中中心深深排水水溝。。富水地地層隧隧道應應采用用深排排水溝溝，水水溝水水位應應在鋪鋪底面面20cm以下，，并符符合下下列規規定：：①單單線隧隧道，，深排排水溝溝可設設在兩兩側原原水溝溝下方方；雙雙線隧隧道，，應設設中心心深排排水溝溝，深深排水水溝應應設置置在仰仰拱或或底版版中心心下面面。②隧隧道襯襯砌背背后應應設置置與深深排水水溝配配套的的縱、、環向向排水水盲溝溝。縱縱向排排水盲盲溝設設在兩兩側邊邊墻下下部，，其高高度不不應低低于隧隧道內內水溝溝底面面；環環向排排水盲盲溝應應與縱縱向排排水盲盲溝連連通。。八、防防災與與救援援高速鐵鐵路條條件下下的隧隧道災災害，，主要要表現現為火火災、、水災災空氣氣動力力學問問題、、隧道道內掉掉塊、、侵限限和結結構失失穩。。其中中隧道道內掉掉塊、、侵限限和結結構失失穩問問題是是鐵路路隧道道的共共有問問題，，即隧隧道病病害問問題，，在非非特大大災害害條件件下(如爆炸炸、地地震、、山體體滑坡坡等)一般來來說發發展較較為緩緩慢，，有一一定的的時間間發現現和整整治，，且可可通過過提高高設計計標準準和施施工工工程質質量來來相應應提高高其抗抗災能能力，，有關關隧道道病害害的監監測、、檢測測、狀狀態評評估和和整治治能夠夠獨立立進行行操作作；空空氣動動力學學問題題可以以通過過對隧隧道斷斷面和和隧道道洞口口形式式等采采取一一系列列構造造技術術措施施來解解決；；水災問題在在水底底隧道道中最最為突突出，，危害害也大大；火災具有突突發性性，常常常造造成災災難性性后果果。隧道內內列車車消防防設施施1、輔助助洞室室避車洞洞主要要用于于長隧隧道維維修養養護人人員避避車，，放置置維修修養護護材料料及設設備，，滅火火設備備等。。避車車洞是是永久久性建建筑物物，是是作業業人員員和設設備的的安全全待避避所，，可以以為作作業人人員和和行車車提供供可靠靠的安安全保保障。。2、給排排水設設施給水主主要用用于消消火栓栓用水水,可照有有關消消防法法設置置,排水應應綜合合考慮慮隧道道滲漏漏排水水和消消防排排水的的要求求設計計。洞洞口應應考慮慮有能能滿足足消防防用水水要求求的水水源或或專用用蓄水水池或或水井井。并并保持持有足足夠的的水量量。3、通訊訊聯絡絡設備備為保證證養護護維修修人員員的聯聯絡,或與最最近車車站及及控制制中心心等的的聯絡絡應沿沿全線線分布布設置置,并應充充分利利用車車載無無線通通訊設設備。。4、照明明設施施5、滅火火設施施6、標志志牌及及報警警裝置置《200公里暫暫規》規定《200公里暫暫規》規定：：隧道內內兩側側應設設緊急急呼叫叫電話話，單單側兩兩部電電話的的距離離為500m，隧道道兩側側錯開開設置置。電電話應應安裝裝在器器材洞洞內，，并設設標示示牌。。當隧隧道長長度大大于1000m時，在在有條條件的的情況況下宜宜設置置緊急急出口口。緊緊急出出口上上方設設標示示牌；；有條條件時時，應應在兩兩單線線隧道道間設設置聯聯絡通通道，，間距距不宜宜小于于500m。緊急出口口通道橫斷斷面尺寸為為：寬度不不小于2.3m；高度不小小于2.5m；縱向仰角角不大于35o；豎井作為為出口時井井內應設階階梯和送風風設備。《高速暫規》規定《高速暫規》規定：雙線線隧道內兩兩側應設置置貫通整個個隧道的救救援通道。。隧道內兩側側均應設置置緊急呼叫叫電話。當隧道長度度大于1000m時，在有條條件的情況況下宜設置置緊急出口口。緊急出出口上方應應設標示牌牌。緊急出口通通道斷面最最小尺寸應應符合下列列規定：①寬度不不應小于2.3m；高度不小小于2.5m；②縱向仰仰角不應大大于25o。③豎井作作為出入口口時井內應應設旋梯。。滿足以上條條件的施工工輔助坑道道應保留，，并改造為為緊急出口口。九、照明《200公里暫規》規定：長度在500m以上的隧道道應設固定定式照明設設施。500m以下的隧道道應在洞內內裝設照明明插座。《高速暫規》規定：隧道道內照明設設置應考慮慮維修養護護、滿足緊緊急情況下下的人員疏疏散及救援援人員的通通行要求。。同時也應應考慮列車車進入隧道道后的亮度度變化對旅旅客乘車舒舒適度的影影響。并滿滿足下列規規定：①長度大大于1000m的隧道內應應設固定的的電力照明明。②長度不不小于500m的隧道內應應設置應急急照明設備備，應急照照明燈具安安裝間隔不不大于50m，該設備必必須在供電電中斷時能能自動接通通并能連續續工作2小時以上。。③緊急呼呼叫電話處處及緊急出出口處、緊緊急出口通通道內均應應設置應急急照明燈具具。十、抗震設設計基本烈度為為７度時的的V～VI級圍巖的雙雙線隧道和和基本烈度度為8、9度時的IV～VI級圍巖的單單線隧道與與III～VI級圍巖的雙雙線隧道應應考慮抗震震設防措施施，單線隧隧道設防段段長度不宜宜小于25m，雙線隧道道不宜小于于35m。設防地段的的隧道宜采采用帶仰拱拱的曲墻式式襯砌，其其中IV～VI級圍巖地段段宜采用鋼鋼筋混凝土土。隧道洞門宜宜采用翼墻墻式，洞門門結構宜采采用混凝土土澆注。二、客運鐵鐵道專線隧隧道的特點點客運專線鐵鐵路隧道的的特點在高速運行行的條件下下，對隧道道技術的要要求，主要要是空氣動動力學特性性方面的。。其次才是是由于斷面面的擴大和和長大隧道道的增加，，使得隧道道施工難度度增加，常常常成為全全線控制工工期的關鍵鍵工程。客運專線鐵鐵路隧道的的特點1客運專線線上的隧道道不同于一一般的鐵路路隧道，當當高速列車車在隧道中中運行時要要遇到空氣氣動力學問問題，主要要表現為空氣動力效效應所產生的新新特點及現現象。為了了降低及緩緩解空氣動動力學效應應，除了采采用密封車輛及及減小車輛輛橫斷面積積外，必須采采取有力的的結構工程程措施，增大隧道有有效凈空面面積及在洞洞口增設緩緩沖結構；另外還有有其它輔助助措施，如如在復線上上雙孔單線線隧道設置置一系列橫通道；以及在隧隧道內適當當位置修建建通風豎井、、斜井或橫橫洞。為了降低隧隧道的空氣氣動力效應應，增大隧隧道有效凈凈空面積是是較好的結結構工程措措施，也是是當前世界界各國高速速鐵路發展展的總趨勢勢。客運專線鐵鐵路隧道的的特點2客運專線線線隧道的橫橫斷面較大大，受力比比較復雜，，且列車運運行速度較較高，隧道道維修有一一定的時間間限制，復復合襯砌和和整體式襯襯砌比噴錨錨襯砌安全全，且永久久性好，故故永久性襯襯砌一般不不采用噴錨錨襯砌。目前，世界界隧道界對對噴錨襯砌砌做為永久久性襯砌尚尚有不同看看法，隨著著對噴錨技技術的不斷斷深入研究究和技術質質量的不斷斷提高，噴噴錨襯砌的的應用也會會更加廣泛泛。但在目目前情況下下，特別在在高速鐵路路隧道中仍仍不宜采用用噴錨襯砌砌。客運專線鐵鐵路隧道的的特點3大斷面隧道道的受力情情況不利，，尤以隧道道底部較為為復雜，而而兩側邊墻墻底直角變變化容易引引起應力集集中，需要要對邊墻底與仰仰拱連接處處進行加強。。客運專線線鐵路隧隧道的特特點4隧底結構構由于在在長期列列車重載載作用及及地下水水侵蝕的的影響下下極易產產生破壞壞，從而而引起基基底沉陷陷、道床床翻漿冒冒泥等病病害，不不但增加加養護維維修工作作量，而而且嚴重重影響運運營安全全，尤其其是高速速鐵路對對隧道底底部的強強度較普普通鐵路路要求更更高，且且高速鐵鐵路隧道道的斷面面跨度較較大，因因此要求求高速鐵鐵路對底板厚度度和仰拱拱、底板板混凝土土強度要求提高高。客運專線線鐵路隧隧道的特特點5隧道滲漏漏水的危危害主要要會引起起洞內金金屬設備備及鋼軌軌銹蝕、、隧道襯襯砌喪失失承載力力、隧底底翻漿冒冒泥破壞壞道床或或使整體體道床下下沉開裂裂、有凍凍害地區區的隧道道襯砌背背后積水水引起襯襯砌凍脹脹開裂、、襯砌漏漏水會引引起襯砌砌掛冰而而侵人凈凈空。從從運營安安全上對對隧道防排排水要求提高高。客運專線線鐵路隧隧道的特特點6提出了隧隧道襯砌砌混凝土土的耐久性控制要求求。隧道襯砌砌混凝土土的地質質環境復復雜，對對耐久性性、抗滲滲性、抗抗凍性等等耐久性性指標應應嚴格控控制。客運專線線鐵路隧隧道的特特點7為減低養養護維修修工作量量、保障障運營安安全對隧隧道病害害的監測測、診斷斷及評定定、整治治技術需需求。三、客運運專線鐵鐵路隧道道施工關關鍵點隧道施工工關鍵控控制點1以確定合理的初初期支護護參數、控制塌方方，保證隧隧道施工工經濟合合理、結結構安全全。2以隧道防防排水施施工達到到預期目目的、不不產生滲滲漏水現現象保證證營運安安全。3以隧道凈凈空、寬寬度、平平面和縱縱面指標標滿足設設計、施施工規范范要求，，保證工工程外觀觀及內在在質量，，創優質質工程。。四、開挖挖施工方方法鐵路隧道道建議開開挖方法法：Ⅴ級圍巖淺埋或洞口地段段采用雙側壁導導坑法，深埋地地段采用用環形開挖挖留核心心土法或CRD工法；Ⅳ級圍巖淺埋或洞洞口地段段采用CRD工法或CD工法，深深埋地段段采用短臺階法法；Ⅲ級圍巖采采用用臺階法，Ⅱ圍巖采用用全斷面法法。按開挖隧隧道橫斷斷面分部部情形來來分：全全斷面開開挖臺階開挖挖法分部開挖挖法概述述高速鐵路路隧道最大的特點是：由于于要考慮慮隧道空空氣動力力學問題題，隧道斷面面都比較較大（如京滬滬高速鐵鐵路設計計斷面積積為100m2）、施工工質量要要求高、、施工工工藝復雜雜等。因因此，選選用合理理的施工工方法就就變得非非常重要要。在當前的的施工實實踐中，，采用最最多的方方法是臺階法，其次是是全斷面法法。在大斷斷面隧道道中，單側壁導導坑（小小隔壁法法）和雙雙側壁導導坑（眼眼鏡法））采用較多多，由于于施工機機械的發發展和輔輔助工法法的采用用，施工工方法有有向更多多地采用用全斷面面法，特特別是全斷面法法與超短短臺階法法結合的發展趨趨勢。同時在選選用施工工方法時時還應考考慮下列列條件：：（1）施工條條件包括一個個施工隊隊伍所具具備的施施工能力力、素質質以及管管理水平平，目前前我國隧隧道施工工隊伍的的素質和和施工裝裝備水平平參差不不齊，在在選擇施施工方法法時，應應考慮這這個因素素的影響響。（2）圍巖條條件包括圍巖巖級別、、地下水水及工程程地質現現象等。。圍巖級級別是對對工程地地質的綜綜合判定定，對施施工方法法的選擇擇起著重重要的甚甚至決定定性的作作用。一一般認為為硬巖首先考慮慮全斷面法法開挖；軟弱巖用正臺階法法開挖；斷層軟弱弱帶大斷面面可用中中隔壁法（（CD）法、中隔壁壁交叉臨臨時仰拱拱法（CRD法）、眼鏡工法法等，半斷斷面法禁禁止使用用；穩定定工作面面可采用用小導管超前注漿漿法。（3）埋深按照埋置置深度可可分為淺埋和深埋兩類。在在同樣地地質條件件下，由由于埋深深的不同同，施工工方法也也將有很很大差異異。通常常在淺埋地段，尤尤其是存存在偏壓壓時可采采用分部開挖挖法。（4）環境條條件當隧道施施工對周周圍環境境產生如如爆破振振動、地地表下沉沉、噪聲聲、地下下水條件件的變化化等不良良影響時時，環境境條件也也應成為為選擇隧隧道施工工方法的的重要因因素之一一，在城城市條件件下，甚甚至會成成為選擇擇施工方方法的決決定性因因素。除此之外外，還有有施工工工期、工工程投資資與運營營后的社社會效益益和經濟濟效益、、施工中中動力和和原材料料供應情情況、施施工安全全狀況等等因素的的影響。。全斷面施施工方法法一、工法法特點隧道斷面面采用一次開挖挖成型（主要是是爆破或或機械開開挖）的的施工方方法叫全全斷面開開挖法。。該工法法的特點：可以減減少開挖挖對圍巖巖的擾動動次數，，有利于于圍巖天天然承載載拱的形形成；工工序簡單單，便于于組織大大型機械械化施工工，施工工速度快快，防水水處理簡簡單。缺點是對地質質條件要要求嚴格格，圍巖巖必須有有足夠的的自穩能能力，另另外機械械設備配配套費用用相應較較大。二、適用用條件全斷面法法主要適適用于Ⅰ～Ⅲ級圍巖；；當斷面面在50m2以下時，，隧道又又處于Ⅳ類圍巖地地層時，，為了減減少對地地層的擾擾動次數數，在進進行局部部注漿等等輔助施施工措施施加固地地層后，，也可采采用全斷斷面法施施工。但但在第四四紀地層層中采用用時，斷斷面一般般均在20m2以下施工工中仍須須特別注注意；山山嶺隧道道及小斷斷面城市市地下電電力、熱熱力、電電信等管管道多用用此法。。三、技技術要點點施工順序序：全斷面面開挖方方法操作作比較簡簡單，其其施工的的主要工序序是：使用用移動式式鉆孔臺臺車，首首先全斷斷面一次次鉆孔，，并進行行裝藥連連線，然然后將鉆鉆孔臺車車后退到到50m以外的安安全地點點，再起起爆，一一次爆破破成型，，出碴后后鉆孔臺臺車再推推移至開開挖面就就位，開開始下一一個鉆爆爆作業循循環，同同時進行行錨噴支支護。一般地利利用機械械或鉆爆爆法一次次開挖成成形，然然后施作作初次支支護（有有時也施施作一次次支護）），鋪設設防水隔隔離層，，進行二二次模筑筑襯砌。。全斷面面施工開開挖順序序見圖1，1全斷面開挖；2噴錨支護；灌注襯砌注：圖1－－全斷面法施工開挖順序作業流程程見圖2。該流程程突出兩兩點，一一是增加加機械手手進行復復噴作業業；其次次是鋪底底混凝土土作業必必須超前前，并不不滯后200m，當地層層條件較較差時鋪鋪底應緊緊跟，這這是確保保施工安安全和質質量的重重要做法法。一些些重要的的施工步步序操作作見圖3～圖6。1鉆孔(2h)2裝藥、爆破(⒈5h)3初噴(1h)4裝碴(⒈5h)5量測6局部掛網(5h)7復噴(3h)8挖溝、鋪底超前(5h)9鋪防水板(1h)10模筑襯砌(8h)圖2全斷面開挖法工作流程圖3三壁和四壁鉆巖臺車在洞內聯合作業圖－4鋪設防水塑料板圖－5機械化出渣作業圖-6混凝土襯砌模板臺車工法評價價（一）優優點全斷面開開挖法有有較大的的作業空空間，有有利于采采用大型型配套機機械化作作業，提提高施工工速度，，且工序序少，便便于施工工組織和和管理。。目前，，我國雙雙線鐵路路隧道一一般都能能保持月月進成洞洞平均150m左右，高者已已接近300m/月。（二）缺點①由于開挖挖面較大，圍圍巖相對穩定定性降低，且且每循環工作作量相對較大大。②每次深孔孔爆破震動較較大，因此要要求進行精心心的鉆爆設計計和嚴格的控控制爆破作業業。（三）注意事事項全斷面法是目前Ⅰ～Ⅲ級圍巖的隧道道工程施工技技術發展的一一個方向，但但是在采用全全斷面開挖時時應注意以下事項項：（1）加強對開挖挖面前方的工工程地質和水水文地質的調調查對不良地質情情況，要及時時預測預報、、分析研究，，隨時準備好好應急措施（（包括改變施施工方法），，以確保施工工安全和工程程進度。（2）各種施工機機械設備務求求配套，以充充分發揮機械械設備的效率率各工序機械械設備要配套套：如鉆眼、、裝渣、運輸輸、模筑、襯襯砌支護等主主要機械和相相應的輔助機機具（鉆桿、、鉆頭、調車車設備，氣腿腿，鑿巖鉆架架、注油器、、集塵器等）），在尺寸，，性能和生產產能力上都要要相互配合，，工作方面能能環環緊扣，，不致彼此互互受牽制而影影響掘進，以以充分發揮機機械設備的使使用效率和各各工序之間的的協調作用。。并注意經常常維修設備及及備有足夠的的易損零部件件，以確保各各項工作的順順利進行。（3）加強以各種種輔助作業和和輔助施工方方法的設計與與施工檢查。。尤其在軟弱弱破碎圍巖中中使用全斷面面法開挖時，，應對支護后后圍巖的動態態量測與監控控，對各種輔輔助作業的三三管兩線（即即高壓風管、、高壓水管、、通風管、電電線和運輸路路線）要求保保持技術上的的良好狀態。。（4）重視和加強強對施工操作作人員的技術術培訓，使其其能熟練掌握握各種機械和和推廣新技術術不斷提高工工效，改進施施工管理，加加快施工速度度。（5）全斷面法開開挖選擇支護護類型時，應應優先考慮錨錨桿和錨噴混混凝土、掛網網，撐梁等支支護。（6）加強施工中中的各項輔助助作業，尤其其加強施工通通風，保證工工作面有足夠夠的新鮮空氣氣；（7）加強對施工工人員的培訓訓。臺階法施工一、概述臺階法施工就是將結構斷斷面分成兩步或多步開開挖，具有上下斷斷面兩個工作作面（多臺階階時有多個工工作面），適用于地層較差，跨度≤12m的隧道。其優點是靈活多變、、適用性強，，可視地層條條件及機械配配套情況派生生出正臺階法、、中隔墻臺臺階法等，應根據工工程實際、、地層條件件及機械條條件，選擇擇適合的臺臺階方式。。正臺階開挖挖法的特點點:是能更早地地使支護閉閉合，有利利于控制結結構變形及及由此引起起的地表沉沉陷。上臺臺階長度（（L）一般控制制在1～1.5倍洞徑（D），根據地地層情況，，可選擇兩兩步或多步步開挖法。。1上半部開挖挖；2拱部噴錨支支護；4下半部中央央部開挖；；5邊墻部開挖挖；6邊墻錨噴支支護；7二次襯砌1上弧形導坑坑開挖；2拱部噴錨支支護；4中核開挖；；5下部開挖；；6邊墻錨噴支支護；7灌注仰拱；；8二次襯砌圖－7臺階法開挖挖順序圖上下兩步開開挖法上下兩步開開挖適用于地層較好（Ⅳ～Ⅲ）的圍巖中中將斷面分分成上下兩兩個臺階開開挖，上臺階長度度一般控制制在1～1.5倍洞徑（D）以內，必必須在地層層失去自穩穩能力之前前盡快開挖挖下臺階，，支護后形形成封閉結結構，見圖－8。若地層較較差，為了了穩定工作作面也可輔輔以小導管管超前支護護等措施，，見圖－9。圖－8

上下兩部開挖正臺階法圖－9超前錨桿、施作臨時拱、鋪底緊跟正臺階法一般采用人工和機械械混合開挖法，即即上半斷面面采用人工工開挖、機機械出碴，，下半斷面面采用機械械開挖出、、機械出碴碴。有時為為解決上半半斷面出碴碴對下半斷斷面的影響響，可采用用皮帶運輸輸機將上半半斷面的碴碴土送到下下半斷面的的運輸車中中。（二）多多步開挖該法適用于于地層較差，圍巖級別別為Ⅴ、Ⅵ級，上臺階階取一倍洞洞徑左右環形開挖留留核心土；用系統小小導管超前前支護預注注漿穩定工工作面；用用網構鋼拱拱架做在一一次支護中中；拱腳、、墻腳設置置鎖腳錨桿桿；從斷面面開挖到一一次支護、、仰拱封閉閉不能超過過10天，以確保保地表沉陷陷控制在50mm以內。典型型開挖方式式見圖－10。a第一次支護；b網構鋼拱架；c拱腳注漿鎖腳錨管；d墻腳注漿鎖腳錨管；e一次支護；f塑料薄板隔離層；g泵送粉煤灰防水混凝土模筑(永久襯砌)圖－10正臺階多步開挖施工流程圖圖－10表示在Ⅴ級黃土地層層的雙線鐵鐵路斷面施施工。上臺臺階長度取取一倍洞徑徑左右；環環形開挖、、留核心土土；采用系系統小導管管超前支護護、預注漿漿穩定工作作面；將蝴蝴蝶節網構構鋼拱架用用在一次支支護中；并并在拱腳、、墻腳設置置注漿鎖腳腳錨管；一一次支護至至仰拱封閉閉不能超過過10天，確保了了地表沉陷陷控制在50mm以內。當隧道斷面面較高時，，可以分多多層臺階法法開挖，但但臺階長度度不允許超超過1.5D，正臺階施施工臺階開開挖順序流流程見圖-11。圖-11

雙線隧道開挖順序圖上臺階若過過短小于一一倍洞徑，，因洞高破破裂穩定高高度不夠，，則工作面面不穩定，，不能采用用微臺階施施工。若在在硬巖爆破破法施工時時，為了方方便風鉆打打眼也可設設置超短臺臺階。中隔墻臺階階法開挖當工作面地地層自穩能力較較差，上臺階開開挖后拱腳腳支撐在未未開挖巖體體上的自穩穩時間較短短且開挖斷斷面跨度較較大時，可可采用中隔墻臺階階法（通常配合合臨時仰拱拱使用）。。通過中隔隔墻的分載載作用，減減輕兩側拱拱腳的壓力力，降低地地表沉陷值值，以確保保施工安全全。采用中隔墻墻臺階法開開挖時，上上臺階開挖挖長度一般般控制在1.5倍洞徑內，，并輔之以以超前小導導管注漿加加固地層，，留核心土土環形開挖挖等措施。。由于中隔隔墻的限制制，一般上上臺階采用用人工開挖挖，人工出出碴（至下下臺階），，下臺階采采用機械開開挖、機械械出碴，開開挖方式見見圖-12。圖-12隔墻臺階法開挖臺階法的優優缺點及應應用注意（一）臺階法開挖挖的特點（1）臺階法開開挖具有足足夠的作業業空間和較較快的施工工速度。臺臺階有利于于開挖面的的穩定性，，尤其是上上部開挖支支護后，下下部作業則則較為安全全；（2）臺階法開開挖的缺點點是上下部部作業有互互相干擾，，應注意下下部作業時時對上部穩穩定性的影影響，臺階階開挖會增增加對圍巖巖的擾動次次數等；（3）臺階法開開挖宜采用用輕型鑿巖巖機打眼，，而不宜采采用大型鑿鑿巖臺車。。采用臺階法法開挖應注注意事項（1）臺階數不不宜過多，，臺階長度度要適當，，一般以一一個臺階垂垂直開挖到到底，保持持平臺長2.5m～3m為好；易于于掌握炮眼眼深度和減減少翻碴工工作量，裝裝碴機應緊緊跟開挖面面，減少扒扒碴距離以以提高裝碴碴運輸效率率。應根據據兩個條件件來確定臺臺階長度：：一是初期期支護形成成閉合斷面面的時間要要求，圍巖巖穩定性愈愈差，閉合合時間要求求愈短；二二是上半部部斷面施工工時開挖、、支護、出出碴等機械械設備所需需的空間大大小的要求求。（2）個別破碎碎地段可配配合噴錨支支護和掛鋼鋼絲網施工工。如遇局局部地段石石質變壞，，圍巖穩定定性較差時時，應及時時架設臨時時支護或考考慮變換施施工方法，，留好拱腳腳平臺，以以防止落石石和崩塌。。（3）應應重重視視解解決決上上下下部部半半斷斷面面作作業業的的相相互互干干擾擾的的問問題題。。要要注注意意作作業業施施工工組組織織，，質質量量監監控控及及安安全全管管理理。。（4）上上部部開開挖挖時時，，因因臨臨空空面面較較大大，，易易使使爆爆破破面面的的碴碴塊塊過過大大，，不不利利用用裝裝碴碴，，應應適適當當密密布布中中小小炮炮眼眼。。但但采采用用先先拱拱后后墻墻法法施施工工時時，，對對于于下下部部開開挖挖時時，，應應注注意意上上部部的的穩穩定定，，必必須須控控制制下下部部開開挖挖厚厚度度和和用用藥藥量量，，并并采采取取防防護護措措施施，，避避免免損損傷傷拱拱圈圈及及確確保保施施工工安安全全，，若若圍圍巖巖穩穩定定性性較較好好，，則則可可以以采采取取分分段段順順序序開開挖挖；；若若圍圍巖巖穩穩定定性性較較差差，，則則應應縮縮短短下下部部掘掘進進循循環環進進尺尺若若穩穩定定性性更更差差，，則則可可以以左左右右錯錯開開，，或或先先拉拉中中槽槽后后挖挖邊邊傍傍。。（5）采采用用鉆鉆爆爆法法開開挖挖石石質質隧隧道道時時，，應應采采用用光光面面爆爆破破或或預預裂裂爆爆破破技技術術，，盡盡最最減減少少擾擾動動圍圍巖巖的的穩穩定定性性。。（6）采采用用臺臺階階法法開開挖挖關關鍵鍵問問題題是是臺臺階階的的劃劃分分形形式式，，臺臺階階劃劃分分要要求求做做到到爆爆破破后后扒扒碴碴量量較較少少，，鉆鉆眼眼作作業業與與出出碴碴運運輸輸干干擾擾少少。。雙側側壁壁導導坑坑法法（眼眼鏡鏡工工法法））一、、概概述述雙側側壁壁導導坑坑超超前前中中間間臺臺階階法法也也稱稱眼鏡鏡工工法法。主主要要適適用用于于地地層層較較差差、、斷斷面面很很大大、、單單側側壁壁導導坑坑超超前前臺臺階階法法無無法法滿滿足足要要求求的的三