高速铁路桥隧建筑物提前介入培训讲义(隧道)

高速铁路隧道专业提前介入培训沈阳局工务处2014年2月一、隧道结构组成二、隧道衬砌三、洞口四、缓冲结构五、防排水系统六、洞内附属结构物及救援通道七、隧道周边环境八、验收标准七、提前介入要求八、吉图珲、沈丹、丹大简介一、隧道结构组成一、隧道分类1、特长隧道—隧长10000m以上；2、长隧道—隧长3000m以上至10000m；3、中长隧道—隧长500m以上至3000m；4、短隧道—隧长500m及以下。二、隧道结构分为主体建筑物和附属建筑物1、主体建筑物由洞身支护结构及洞门组成，在铁路线上洞口附近容易坍塌或有落石危险时则需要加筑明洞。2、附属建筑物指保证隧道正常使用所需的各种辅助设施,如防排水设备、避车洞、电力及通讯信号的安放设备及运营通风设施等。三、隧道净空隧道净空是指隧道衬砌的内轮廓线所包围的空间。1、满足时速350km的高速铁路双线隧道，要求净空有效面积为100㎡，断面开挖面积有仰拱时约为160㎡，无仰拱时约为130㎡。；满足时速250～300km的高速铁路双线隧道，要求净空有效面积为92㎡，断面开挖面积有仰拱时约为150㎡，无仰拱时约为120㎡。它们均属超大断面隧道。2、双线隧道衬砌内轮廓采用中心圆，半径为665cm，线间距5.0m，隧道双侧设置救援通道宽为1.5m，高2.2m，外侧距线路中线2.3m，救援通道底面高出内轨顶面30cm，设安全空间，高2.2m宽80cm，外侧距线路中线3m，设宽度为30cm的环形工程技术作业空间一、隧道结构组成一、隧道结构组成一、隧道结构组成二、隧道衬砌一、衬砌结构类型1、单层衬砌(模筑混凝土衬砌)、复合式衬砌、拼装式衬砌等。衬砌的主要方式有：整体式混凝土衬砌、拼装式衬砌、喷射混凝土衬砌和复合式衬砌等。2、隧道衬砌按照不同的围岩类别，有直墙式衬砌和曲墙式衬砌两种形式，而曲墙式又分为有仰拱和无仰拱两种。350km/h双线隧道复合式衬砌断面二、复合式衬砌1、复合式衬砌是指把衬砌分成两层或两层以上，可以是同一种形式、方法和材料施作的，也可以是不同形式、方法、时间和材料施作的。2、特点可以满足初期支护施作及时、刚度小易变形的要求，且与围岩密贴，从而能保护和加固围岩，充分发挥围岩的自承作用。二衬后，衬砌内表面光滑平整，可以防止外层风化，装饰内壁，增强安全感。目前大都采用内外两层衬砌。施工时先在开挖好的洞壁表面喷射一层早强的混凝土(有时也同时施作锚杆)，凝固后形成薄层柔性支护结构(称初期支护)。它既能容许围岩有一定的变形，又能限制围岩产生有害变形，其厚度多在5～20cm之间。一般待初期支护与围岩变形基本稳定后再施作内衬。为了防止地下水流入或渗入隧道内，可以在外衬和内衬之问设防水层，其材料可采用软聚氯乙烯薄膜、聚异丁烯片、聚乙烯等防水卷材，或用喷涂防水涂料等。二、隧道衬砌二、隧道衬砌三、隧道衬砌技术要求1、Ⅰ、Ⅱ级围岩地段应采用曲墙带钢筋混凝土底板的二次衬砌；地下水发育的Ⅱ级围岩和Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级围岩应采用曲墙带仰拱二次衬砌，且Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级围岩拱墙和仰拱应采用钢筋混凝土。2、软、硬地层分界处及对衬砌受力有不良影响处应设置变形缝，变形缝宽度宜在20～30mm。施工缝、变形缝应符合国家《地下工程防水技术规范》要求的一级防水等级，采取可靠的防水措施。3、钢筋混凝土保护层厚度：拱墙、仰拱不应小于5cm，底板不应小于4cm，沟槽不应小于3.5cm。4、二次衬砌厚度应符合以下规定：（1）Ⅰ、Ⅱ级围岩拱墙厚度不应小于35cm，底板最小厚度不应小于30cm，仰拱厚度不应小于35cm（250km/h）、45cm（350km/h）。（2）Ⅲ级围岩混凝土拱墙厚度不应小于40cm，仰拱厚度不应小于50cm。二、隧道衬砌（3）Ⅳ级围岩混凝土拱墙厚度不应小于45cm，仰拱厚度不应小于55cm；对黄土隧道，拱墙厚度不应小于50cm，仰拱厚度不应小于60cm。（4）Ⅴ级围岩混凝土拱墙厚度不应小于50cm，仰拱厚度不应小于60cm；对黄土隧道，拱墙厚度不应小于60cm，仰拱厚度不应小于70cm。四、检查项点1、拱部衬砌压溃、掉块；衬砌严重风化、腐蚀造成衬砌崩塌、剥落；2、仰拱或无砟轨道变形损坏，导致基床下沉、轨道板上拱、道床翻浆；3、拱部滴水，边墙淌水，基床冒水。严寒地区渗漏水结冰危及行车安全；4、衬砌开裂、变形、损坏：衬砌裂缝宽度3mm，且有发展；5、衬砌腐蚀疏松深度大于衬砌厚度的1/10、面积在0.1m2以上；6、选用的建筑材料应符合结构强度和耐久性的要求。同时，根据结构功能的需要还应满足抗冻、抗渗、抗侵蚀的要求。混凝土的抗渗等级不应低于P8。7、在寒冷及严寒地区隧道受冻害影响的地段，应适当提高衬砌混凝土强度等级，抗渗等级不应低于P10。二、隧道衬砌隧道拱顶脱落的混凝土块二、隧道衬砌隧道边墙衬砌破损、渗水隧道衬砌边墙裂纹、漏浆。隧道入口处明暗交接缝破损三、洞口一、洞门1、洞门作用减少洞口土石方开挖量；稳定边、仰坡；引离地表水流；装饰洞口；2、洞门类型①洞口环框当洞口石质坚硬稳定(Ⅰ级围岩)，且地形陡峻无排水要求时，可仅修建洞口环框。②端墙式(一字式)洞门适用于地形开阔、石质较稳定(Ⅱ～Ⅲ级围岩)的地区，由端墙和洞门顶排水沟组成,端墙的作用是抵抗山体纵向推力及支持洞口正面上的仰坡，保持其稳定。③翼墙式(八字式)洞门当洞口地质较差(Ⅳ级及以上围岩)，山体纵向推力较大时，可以在端墙式洞门的单侧或双侧设置翼墙，翼墙在正面起到抵抗山体纵向推力，增加洞门的抗滑及抗倾覆能力的作用。两侧面保护路堑边坡起挡土墙作用。三、洞口④柱式洞门当地形较陡(Ⅳ级围岩)，仰坡有下滑的可能性，又受地形或地质条件限制，不能设置翼墙时，可在端墙中部断面较大的柱墩，以增加端墙的稳定性。⑤阶式洞门当洞门位于傍山侧坡地区，洞门一侧边仰坡较高时，为了提高靠山侧仰坡起坡点，减少仰坡高度，将端墙顶部改为逐级升高的台阶形式，以适应地形的特点，减少洞门圬工及仰坡开挖数量，也能起到一定的美化作用。⑥帽檐式洞门高速铁路隧道，为减缓高速列车的空气动力学效应，对单线隧道，一般设帽檐式洞口缓冲段，同时兼作隧道洞门。单线铁路隧道洞口应设置不小于5m长的模筑混凝土加强衬砌，双线和多线隧道应适当加长。洞门宜与洞身整体砌筑。二、明洞明洞是隧道的一种变化形式，它用明挖法修筑。所谓明挖是指把岩体挖开，在露天修筑衬砌，然后回填土石。棚式明洞(简称棚洞)一般修筑在隧道的进出口处，或铁路、公路、河渠必须在铁路上方通过，且不宜做立交桥或涵渠时。明洞的结构类型常因地形、地质和危害程度的不同，有多种形式，采用最多的为拱式明洞和棚式明洞两种。喇叭口状洞门帽檐式洞门正削式洞门倒削式洞门三、洞口三、洞口技术标准1、隧道洞门宜采用斜切式或帽檐式结构，不宜扰动原有坡面。当洞口附近有建筑物或特殊环境要求时，宜设置洞口缓冲结构。2、洞门基础必须置于稳固的地基上；土质地基时，埋入深度不应小于1.0m，并应在冻结线以下0.25m。洞口顶露出仰坡坡脚的水平长度不应小于3.0m，洞门前端墙或上翘高度应高出坡脚不小于1.5m。洞口仰坡周围须设置排水、截水设施。洞口上方有公路跨越时，应设置防护设施。3、洞门端墙顶面高出仰坡脚不少于0.5m，仰坡脚至洞门端墙顶帽背的水平距离应不少于1.5m。洞门端墙与仰坡之间的水沟底至衬砌拱顶外缘的厚度不宜小于1.0m。4、洞口其他设施设置应符合如下规定：①洞口仰坡周围须设置排水、截水设施；②洞口仰坡及进出口路堑边坡有剥落可能时，坡面应予防护；③洞口应有必要的检查设施和有关的标志。对设有巡守的隧道，应设巡守房屋。三、洞口四、提前介入检查项点1、衬砌是否开裂、变形、损坏，若有掉块可能时应立即安排加固。2、衬砌严重风化、腐蚀造成衬砌崩塌、剥落；3、洞门是否存在仰坡坍塌、落石等危及行车安全的隐患。4、洞口仰坡周围排水、截水设施。5、洞口仰坡及进出口路堑边坡有无破损。6、洞口的检查设施和有关的标志。7、洞口缓冲结构断面有效面积是否符合要求。四、缓冲结构一、技术标准1、缓冲结构形式应从实用美观角度出发，结合洞口附近的地形环境条件确定，宜采用与隧道衬砌内轮廓形状相似的开孔式结构，也可采用其他结构形式；2、缓冲结构当横断面不变时，侧面或顶面应开减压孔，减压孔面积可根据实际情况确定，宜为隧道净空有效面积的1/5～1/3；3、洞口缓冲结构断面有效面积应为隧道内轨顶面以上净空面积的1.4～1.5倍，在缓冲结构纵向中心附近沿两侧对称分布开孔，开孔总长宜为1/2缓冲结构长度，开孔面积为隧道内轨顶面以上净空面积的0.2～0.3倍，缓冲结构长度不应小于隧道断面的水力直径。4、缓冲结构宜采用钢筋混凝土结构；5、预留设置缓冲结构条件的洞口，当有路基挡土墙时，其位置应在缓冲结构之外。洞口缓冲结构（顶部开孔）洞口缓冲结构（侧面开孔）五、隧道防排水系统一、高铁隧道防排水系统特点1、防水方面加大防水板厚度（1.2mm↑1.5mm）分区防水、预埋注浆管提高二衬抗渗等级（P6↑P8、P12）施工缝、变形缝止水引排2、排水方面单线隧道隧底布置每侧一沟一槽双线隧道每侧一沟两槽加中心水沟间隔设置环向盲管边墙脚设纵向盲管可维护防排水系统六、隧道防排水系统隧道横向防排水系统五、隧道防排水系统五、隧道防排水系统二、技术标准1、当采用钢筋混凝土底板时，管座以上(不低于管中心高度)中心水管布设梅花形泄水孔。2、当采用中心水管时，必须设置检查井。检查井顶面不应高出衬砌底板和仰拱填充混凝土顶面，间距不应大于50m；检查井纵、横向宽度均不应小于1.0m；轨顶与检查井底高差不应小于1.55m，检查井底部沉沙池高度不小于20cm。检查井不应设置在施工缝、变形缝处，距衬砌变化断面不应小于1.0m。3、检查井应采用钢筋混凝土结构，并设爬梯。4、无砟轨道的检查井应采用厚度不小于30mm的铸钢镂空盖板；有砟轨道的检查井宜采用钢筋混凝土盖板，厚度不小于10cm，或采用活性粉末混凝土(RPC)，厚度不小于5cm。盖板应有足够的强度和刚度，安放稳固，避免盖板变形、漏砟、振动等影响道床的稳定性，并在隧道边墙设置永久性明显标志。五、隧道防排水系统5、寒冷及严寒地区，冬季有水的隧道，水沟应符合以下要求：(1)、当最冷月平均温度在-10℃～-15℃时，应设双侧保温水沟和中心保温水沟(管)；(2)、当最冷月平均温度在-15℃～-20℃时，应设中心深埋水沟；(3)、当最冷月平均温度低于-20℃时，应设防寒泄水洞；(4)、配套排水设施应防寒。6、独立明洞洞身应设纵向排水沟和横向排水坡，隧道洞口接长明洞、排水沟应与隧道洞身设置相同。7、隧道内排水沟坡度宜与线路坡度一致。在隧道中的分坡平段范围内和车站内的隧道，排水沟底排水坡度不应小于1‰，横向排水坡不应小于2%。EvaluationEvaluation五、隧道防排水系统7、侧沟和中心水沟的连接，应符合以下规定：(1)侧沟应与衬砌背后的纵、环向盲管连通，连通管直径不应小于10cm，间距应在5～10m。(2)侧沟与中心水沟(管)之间设置横向导水管，间距不应大于50m，直径不应小于10cm。(3)中心水管布设梅花形泄水孔时，泄水孔间距不大于40cm，管外回填粒径在20～30mm的卵(碎)石滤层，且回填密实。(4)检查井连通上下游排水管，两侧设置直径不小于10cm的横向引水管。(5)电缆槽沟底应设宽度4cm、高度3cm的泄水槽，间距不应大于5m。(6)隧道应每侧设侧沟，侧沟宽度不应小于30cm，深度不应小于75cm；靠近道床一侧沟、槽墙厚度不应小于20cm，墙身应增设构造钢筋。五、隧道防排水系统8、中心水沟应符合下列规定：(1)、中心水沟宽度不应小于60cm，深度不应小于80cm(无砟轨道)或100cm(有砟轨道)。(2)、当采用钢筋混凝土底板时，轨顶至中心水沟底面高差不应小于1.5m；钢筋混凝土侧壁和底板厚度分别不应小于20cm和25cm。9、中心水管和检查井应符合下列规定：(1)、中心水管内径不应小于40cm，当排水量较大时内径不应小于60cm，管壁厚度不小于内径的1/10。(2)、轨顶与中心水管管底高差不应小于1.35m，排水量