客运专线隧道设计和施工.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,客运专线隧道设计和施工,武广客运专线隧道,设计与施工,1、隧道断面大：内净空面积达100m2，需要开挖面积约160m2（有仰拱）。,客运专线隧道,难点与特点,2、工程可靠性和耐久性要求高：设计使用年限要求100年，主体结构要求“零缺陷”。,3、防排水要求高：防水等级要求达到一级，衬砌表面无湿渍。,4、环保与景观要求高：沿线隧道洞口植被发育，部分隧道穿越森林公园景区或自然保护区；线路与高速公路、国道并行段长，景观要求高。,5、工程地质条件复杂：隧道主要不良地质有岩溶、富水断层、高地应力、采空区等，短隧道一般覆土浅，地质条件差。,针对客运专线隧道难点与特点的应对措施,隧道施工,1、国外高铁隧道概况,2、客运专线技术标准及隧道,净空的拟定,3、客运专线隧道支护结构设计,4、客运专线隧道防排水设计,5、客运专线隧道耐久性要求,6、不良地质隧道设计,1、施工方法初步研究,2、施工需要重点注意的问题,养护维修,隧道设计,1、,国外高铁隧道概况,GAI KUANG,二、隧道施工,德国,科隆莱茵/美因高速客运专线铁路全长219Km，该线设计时速300Km/h，共修建有长约47Km的隧道30座，其中24座隧道采用矿山法修建。,全线隧道内均铺设无碴轨道。双线隧道有效面积为92m,2,，开挖面积为150m,2,，隧道采用复合式衬砌。矿山法隧道断面如图。,1、,国外高铁隧道概况,GAI KUANG,一、隧道设计,西班牙 马德里巴塞罗那高速铁路线上的隧道工程,马德里巴塞罗那高速铁路全长611公里，设计最高速度为350Km/h,共有隧道26座。该线长大隧道断面面积采用74m,2,，短隧道断面面积109m,2,。,1、,国外高铁隧道概况,GAI KUANG,一、隧道设计,意大利 佛罗伦萨-博洛尼亚高速铁路线上的隧道工程,那不勒斯-米兰新高速铁路为旅游专线，其中佛罗伦萨-博洛尼亚段49线路位于线路位于亚宁山区，为克服地形障碍，采用隧道方式穿越，该段线路全长78Km，隧道全长71.5km/9座,1、,国外高铁隧道概况,GAI KUANG,一、隧道设计,日本 东京高速铁路线Narashinodai隧道,隧道采用分块开挖的方法(CRD)，在隧道拱部采用超前小钢管，钢管直径34mm，长2.75m，间距25cm，共用47根，临时支护结构采用125H型钢支撑，喷混凝土厚125mm，锁脚锚杆直径25mm，长2.0m，图中表示开挖顺序。,1、,国外高铁隧道概况,GAI KUANG,一、隧道设计,台湾 台北高雄高速铁路隧道断面,台湾南北高速铁路全线长394km，设计时速350km/h，运行时速300km/h，其中暗挖施工隧道42座，总长39km。,隧道净空有效面积为90m,2,。双线隧道净空跨度为15.35m，净高10.5m，线间距4.5m，实际开挖面积147155m,2,2、,客运专线技术标准及隧道净空的拟定,GAI KUANG,一、隧道设计,2.1 主要技术标准,1.铁路等级：客运专线。,2.正线数目：双线。,3.最小曲线半径：一般9000m，困难7000m。,4.正线线间距：5m。,5.最大坡度：一般12，局部地段不超过20。,6.到发线有效长度：700m。,7.牵引种类：电力。,8.列车运行方式：自动控制。,9.行车指挥方式：综合调度集中。,2、,客运专线技术标准及隧道净空的拟定,GAI KUANG,一、隧道设计,隧道内轮廓参照铁道部“经规标准200575号文”发布的时速350公里客运专线铁路隧道双线隧道内轮廓图进行设计，隧道轨面以上内净空为100m,2,，曲线地段及下锚段衬砌不需加宽。本线隧道内均铺设无碴轨道。,隧道衬砌内轮廓如图：,2.2,客运专线隧道内净空,3、隧道支护结构设计,SHUIDAOSHEJIJIBAOZHENZHI,LIANGYUGONGQICHUOSHI,3.1 洞门设计,隧道洞门设计遵循“,简约、适用,”的原则，并与周围自然环境相协调，隧道洞口应尽量避免大开挖，减少破坏山体植被，以保护环境。,客运专线隧道洞门基本分为两类：斜切类及端墙类。,地形、地质条件许可的前提下，优先选用斜切类洞门,一、隧道设计,3、隧道支护结构设计,SHUIDAOSHEJIJIBAOZHENZHI,LIANGYUGONGQICHUOSHI,一、隧道设计,3.2 衬砌结构,暗洞均采用复合式衬砌。明洞采用明洞结构,双线隧道复合式衬砌支护参数表,3、隧道支护结构设计,SHUIDAOSHEJIJIBAOZHENZHI,LIANGYUGONGQICHUOSHI,一、隧道设计,3.2 衬砌结构,暗洞均采用复合式衬砌。明洞采用明洞结构,双线隧道复合式衬砌支护参数表,3、隧道支护结构设计,SHUIDAOSHEJIJIBAOZHENZHI,LIANGYUGONGQICHUOSHI,一、隧道设计,3.2 衬砌结构,暗洞均采用复合式衬砌。明洞采用明洞结构,双线隧道复合式衬砌支护参数表,注：表中带*号表示为钢筋砼；钢筋外侧砼保护层厚5cm。,3、隧道支护结构设计,SHUIDAOSHEJIJIBAOZHENZHI,LIANGYUGONGQICHUOSHI,一、隧道设计,3.2 衬砌结构,暗洞均采用复合式衬砌。明洞采用明洞结构,级围岩衬砌断面,3、隧道支护结构设计,SHUIDAOSHEJIJIBAOZHENZHI,LIANGYUGONGQICHUOSHI,一、隧道设计,3.2 衬砌结构,暗洞均采用复合式衬砌。明洞采用明洞结构,（、）级围岩衬砌断面,3、隧道支护结构设计,SHUIDAOSHEJIJIBAOZHENZHI,LIANGYUGONGQICHUOSHI,一、隧道设计,3.2 衬砌结构,暗洞均采用复合式衬砌。明洞采用明洞结构,支护结构特点,1、根据围岩条件对围岩自稳能力和支护结构受力的影响，细化了支护结构类型，设计浅埋及偏压支护结构。,2、突出“加强基底”和注重“刚度变化”：,针对以往隧道底部易发病害和高速列车运行要求，隧道加强了基底设计；,级围岩设计了有仰拱和无仰拱二种结构；级围岩有仰拱结构，可用于围岩突变段落，以利于基底的刚度变化。,3、二次衬砌部分采用钢筋混凝土结构：、级围岩和级围岩偏压段二衬砌均采用钢筋混凝土结构，主要是考虑列车长期的振动作用以及围岩蠕变对二次衬砌受力的影响，同时也可减少大跨混凝土结构的收缩裂缝。,3、隧道支护结构设计,SHUIDAOSHEJIJIBAOZHENZHI,LIANGYUGONGQICHUOSHI,一、隧道设计,3.3 预支护设计,3、隧道支护结构设计,SHUIDAOSHEJIJIBAOZHENZHI,LIANGYUGONGQICHUOSHI,一、隧道设计,3.3 预支护设计,3、隧道支护结构设计,SHUIDAOSHEJIJIBAOZHENZHI,LIANGYUGONGQICHUOSHI,一、隧道设计,3.3 预支护设计,3、隧道支护结构设计,SHUIDAOSHEJIJIBAOZHENZHI,LIANGYUGONGQICHUOSHI,一、隧道设计,3.3 预支护设计,4、隧道防排水设计,SHUIDAOSHEJIJIBAOZHENZHI,LIANGYUGONGQICHUOSHI,满足地下工程防水技术规范（,GB50108,）规定的一级防水标准，衬砌表面无湿渍。,防水等级,一、隧道设计,4.1 防水标准,4、隧道防排水设计,SHUIDAOSHEJIJIBAOZHENZHI,LIANGYUGONGQICHUOSHI,防排水原则,隧道衬砌防排水按照“,防、排、堵、截相结合、因地制宜、综合治理,”的原则进行；当隧址区水环境要求较高时，可按“,以堵为主、限量排放,”的原则进行；可溶岩隧道地下水排水通道位于隧道断面内时，依照“,以疏为主、以堵为辅,”的原则进行。达到“防水可靠、排水通畅、系统可维护”的目标,一、隧道设计,4.2 防水原则,4、隧道防排水设计,SHUIDAOSHEJIJIBAOZHENZHI,LIANGYUGONGQICHUOSHI,隧道防排水主要措施,隧道内设双侧侧沟，长大隧道地下水丰富时，可加设中心排水管，中心管与侧沟以PVC泄水管连接,A,一、隧道设计,4.3 防排措施,4、隧道防排水设计,SHUIDAOSHEJIJIBAOZHENZHI,LIANGYUGONGQICHUOSHI,隧道防排水主要措施,隧道初期支护与二次衬砌间拱墙铺设防水板加土工布防水,B,一、隧道设计,4.3 防排措施,4、隧道防排水设计,SHUIDAOSHEJIJIBAOZHENZHI,LIANGYUGONGQICHUOSHI,一、隧道设计,隧道防排水主要措施,防水板背后设置环向盲沟，防水板下端墙脚处设置纵向盲沟,C,4.3 防排措施,4、隧道防排水设计,SHUIDAOSHEJIJIBAOZHENZHI,LIANGYUGONGQICHUOSHI,隧道防排水主要措施,二次衬砌沉降缝及环、纵向施工缝采用复合防水处理措施,D,一、隧道设计,4.3 防排措施,4、隧道防排水设计,SHUIDAOSHEJIJIBAOZHENZHI,LIANGYUGONGQICHUOSHI,一、隧道设计,隧道防排水主要措施,隧道衬砌采用防水混凝土，抗渗等级不小于,P8,E,4.3 防排措施,4、隧道防排水设计,SHUIDAOSHEJIJIBAOZHENZHI,LIANGYUGONGQICHUOSHI,隧道防排水主要措施,隧道衬砌施工并变形完成后，进行衬砌背后回填注浆,F,一、隧道设计,4.3 防排措施,4、隧道防排水设计,SHUIDAOSHEJIJIBAOZHENZHI,LIANGYUGONGQICHUOSHI,隧道防排水主要措施,水环境保护要求高的隧道可采用超前预注浆、开挖后围岩径向注浆及补注浆等措施对地下水进行主动封堵。,A,一、隧道设计,4.3 防排措施,4、隧道防排水设计,SHUIDAOSHEJIJIBAOZHENZHI,LIANGYUGONGQICHUOSHI,防 排 水 综 合 布 置 图,一、隧道设计,4、隧道防排水设计,SHUIDAOSHEJIJIBAOZHENZHI,LIANGYUGONGQICHUOSHI,疏 排 水 图,一、隧道设计,4、隧道防排水设计,SHUIDAOSHEJIJIBAOZHENZHI,LIANGYUGONGQICHUOSHI,施 工 缝 防 水 图,一、隧道设计,4、隧道防排水设计,SHUIDAOSHEJIJIBAOZHENZHI,LIANGYUGONGQICHUOSHI,施 工 缝 防 水 图,一、隧道设计,5、客运专线隧道耐久性设计,SHUIDAOSHEJIJIBAOZHENZHI,LIANGYUGONGQICHUOSHI,隧道主体结构混凝土设计使用寿命100年,其选材、施工工艺等应符合铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定有关要求。,一、隧道设计,5.1 耐久性,设计标准,正确选择混凝土原材料及配合比，严格控制水灰比和水泥用量,A,一、隧道设计,5、客运专线隧道耐久性设计,SHUIDAOSHEJIJIBAOZHENZHI,LIANGYUGONGQICHUOSHI,5.1 耐久性,设计措施,采用合理的结构及构造措施、严格控制裂缝宽度，其中在结构设计方面采取的措施有：隧道均采用单心圆断面，有利于结构受力；内净空预留工务工程技术作业空间，可以用于进一步采取耐久性加强措施；衬砌结构混凝土强度等级较以往隧道设计有所提高，如隧道初期支护采用C25喷混凝土，二次衬砌采用C30素混凝土或C35钢筋混凝土。,B,一、隧道设计,5、客运专线隧道耐久性设计,SHUIDAOSHEJIJIBAOZHENZHI,LIANGYUGONGQICHUOSHI,5.1 耐久性,设计措施,其他材料耐久性要求：对锚杆的保护层厚度、注浆饱满度、防水材料等的耐久性均提出相应要求,C,一、隧道设计,5、客运专线隧道耐久性设计,SHUIDAOSHEJIJIBAOZHENZHI,LIANGYUGONGQICHUOSHI,5.1 耐久性,设计措施,施工有关要求：围岩本身是整个承载体系的一部分，施工中应注意“爱护围岩”。,D,一、隧道设计,5、客运专线隧道耐久性设计,SHUIDAOSHEJIJIBAOZHENZHI,LIANGYUGONGQICHUOSHI,5.1 耐久性,设计措施,结构检测及维护：在设计使用年限内，应定期对隧道结构及材料的使用状态、环境条件的变化进行检测及监测，并进行综合评估,E,一、隧道设计,5、客运专线隧道耐久性设计,SHUIDAOSHEJIJIBAOZHENZHI,LIANGYUGONGQICHUOSHI,5.1 耐久性,设计措施,6、隧道不良地质地段设计,SHUIDAOSHEJIJIBAOZHENZHI,LIANGYUGONGQICHUOSHI,岩溶、岩溶水发育地段及富水断层地段隧道设计,岩溶发育地段及富水断层段隧道采用“大堵小排”的原则设计，二次衬砌原则上不考虑承受水压力。但考虑随时间的推移，渗排水平衡有可能受影响，因此，对局部地段支护参数已进行了加强。必要时，可采用抗水压衬砌。,一、隧道设计,不良地质类型,隧道主要不良地质有岩溶、富水断层、高地应力、采空区等,注浆方式及适用条件判定表,一、隧道设计,6、隧道不良地质地段设计,SHUIDAOSHEJIJIBAOZHENZHI,LIANGYUGONGQICHUOSHI,岩溶、岩溶水发育地段及富水断层地段隧道设计,1、施工方法初步研究,SHUIDAOSHEJIJIBAOZHENZHI,LIANGYUGONGQICHUOSHI,1.1 施工方法,二、隧道施工,施工方法适用表,1、施工方法初步研究,SHUIDAOSHEJIJIBAOZHENZHI,LIANGYUGONGQICHUOSHI,二、隧道施工,施工方法适用表,注：表中表示推荐采用，表示可使用，施工中根据具体情况灵活调整。,1.1 施工方法,1、施工方法初步研究,SHUIDAOSHEJIJIBAOZHENZHI,LIANGYUGONGQICHUOSHI,CRD 工 法 图,二、隧道施工,1.1 施工方法,1、施工方法初步研究,SHUIDAOSHEJIJIBAOZHENZHI,LIANGYUGONGQICHUOSHI,CD 工 法 图,二、隧道施工,1.1 施工方法,1、施工方法初步研究,SHUIDAOSHEJIJIBAOZHENZHI,LIANGYUGONGQICHUOSHI,双 侧 壁 工 法,二、隧道施工,1.1 施工方法,1、施工方法初步研究,SHUIDAOSHEJIJIBAOZHENZHI,LIANGYUGONGQICHUOSHI,环 形 开 挖 法,二、隧道施工,1.1 施工方法,1、施工方法初步研究,SHUIDAOSHEJIJIBAOZHENZHI,LIANGYUGONGQICHUOSHI,二、隧道施工,1.2 施工进度指标,2、施工中重点注意的问题,SHUIDAOSHEJIJIBAOZHENZHI,LIANGYUGONGQICHUOSHI,二、隧道施工,主要测量洞口地面标高及断面以及设计过程中隧址区地形、地物的变化情况，如发现与设计不符，应及时提出,2.1 勘测资料的复测,2、施工中重点注意的问题,SHUIDAOSHEJIJIBAOZHENZHI,LIANGYUGONGQICHUOSHI,二、隧道施工,1、在隧道开挖时，应随时核对围岩级别与地下水状态，如发现与设计不符，应及时提出，以便修正设计。,2、施工中遇地下水，应取样化验，了解有否侵蚀性，以便决定是否变更水泥品种，调整水灰比或采取其它措施，以防侵蚀。,3、可溶岩隧道施工中应施作施工地质超前预测、预报，超前探明岩溶、岩溶水与隧道的相对关系，以便及时采取有效措施，确保结构及施工安全。,4、不良地质隧道诸如高地应力、瓦斯等，应进一步勘查，以便判明岩爆或变形等级、瓦斯隧道设防措施等。,2.2 关于地质资料,2、施工中重点注意的问题,SHUIDAOSHEJIJIBAOZHENZHI,LIANGYUGONGQICHUOSHI,二、隧道施工,开挖中应采用光面爆破、预裂爆破等控爆工艺，严格控制超欠挖，以达到开挖轮廓圆顺，开挖面平整。开挖中，应加强开挖面的地质素描和地质预报工作。隧道爆破应减少对围岩的扰动，以期达到保护围岩的目的。,2.3 爆破作业,2、施工中重点注意的问题,SHUIDAOSHEJIJIBAOZHENZHI,LIANGYUGONGQICHUOSHI,二、隧道施工,1、隧道初期支护采用喷锚支护，喷射混凝土采用湿喷工艺。为抑制初期支护喷层开裂及减少回弹，改善洞内作业环境，喷砼中需按设计掺加改性聚酯纤维。喷砼作业应严格按相关规范执行。,2、初期支护拱部锚杆必须采用带排气装置的中空注浆锚杆，拱墙锚杆均应带垫板及螺母，施工中应确保锚杆注浆饱满，并按有关规定施作拉拔实验。,3、钢架是初期支护系统的重要组成部分，钢架应及时架立、准确定位，以保证保护层厚度，钢架加工制作应严格按有关图及规定执行。,2.4 初期支护,2、施工中重点注意的问题,SHUIDAOSHEJIJIBAOZHENZHI,LIANGYUGONGQICHUOSHI,二、隧道施工,1、各中防水材料均应达到设计指标并通过有关标准检验。,2、防水板的现场加工应有专职人员及作业场地，防水板安装最好有作业台车。防水板敷设应在对初期支护的渗漏水情况进行检查并采取埋管引排、局部注浆等处理措施完成厚进行。,3、为避免异物造成铺装完成的防水板的破损，除对喷砼表面有要求平顺外，洞内钢筋绑扎或焊接处对防水板应有一定的防护措施。,4、铺设完成后防水板的破损应及时修补。,5、排水盲沟及注浆管应在模筑施作前定位并有防堵措施。,6、施工缝及变形缝处理应严格按设计施工。,2.5 防排水,2、施工中重点注意的问题,SHUIDAOSHEJIJIBAOZHENZHI,LIANGYUGONGQICHUOSHI,二、隧道施工,1、模筑衬砌钢筋保护层厚度应有保证。,2、衬砌必须采用模板台车，台车长度不大于15m，每环浇注混凝土的长度不宜大于12米。,3、每环混凝土浇注时间不宜大于2小时，脱模时间不应早于浇注完成后24小时。,4、隧道施工应贯彻仰拱先行的原则，采用仰拱栈桥进行施工，严禁半幅施工，确保施工质量。,5、仰拱填充必须与仰拱分批浇注，并严禁半幅施工。,6、各级围岩预留变形量为：级围岩3cm，级围岩5cm，级围岩8cm，级围岩12cm，衬砌断面图中未示，施工开挖中不得遗漏，以免欠挖造成二次衬砌厚度不足。,7、为确保衬砌对围岩的支护效果，衬砌超挖回填应符合设计要求；墙脚以上1m范围内和拱部的超挖应采用同级混凝土一次灌注，其它部位可用与衬砌同级的混凝土或M10浆砌片石回填密实。,8、隧道衬砌施工完成并达到70%强度后，应进行衬砌背后回填注浆。衬砌施工过程中应在隧道顶部预埋镀锌钢管，注浆钢管纵向间隔812m一处，注浆材料采用纯水泥浆，其配合比根据现场试验确定，回填注浆压力：初压0.050.08MPa，终压0.1MPa。,2.6 模筑衬砌,谢谢,!,