1、铁路客运专线隧道技术综述铁路客运专线隧道技术综述主要内容主要内容 一、一、铁路客运专线隧道技术标准铁路客运专线隧道技术标准 二、客运专线隧道的特点二、客运专线隧道的特点 三、客运专线隧道施工关键点三、客运专线隧道施工关键点 四、隧道开挖施工方法四、隧道开挖施工方法 一、一、铁路客运专线隧道技术标准铁路客运专线隧道技术标准 1 1、概述：、概述：新建铁路客运专线隧道设计主要由新建铁路客运专线隧道设计主要由限界、构限界、构造尺寸、使用空间造尺寸、使用空间和和缓解或消减列车进入隧道诱发的空气缓解或消减列车进入隧道诱发的空气动力学效应动力学效应两方面的要求确定。研究表明，当列车以两方面的要求确定。研究
2、表明，当列车以200200公里以上时速通过铁路隧道时，空气动力学效应对行车、公里以上时速通过铁路隧道时，空气动力学效应对行车、旅客乘车舒适度、洞口环境的不利影响已十分明显且起控旅客乘车舒适度、洞口环境的不利影响已十分明显且起控制作用，因此，隧道的设计除须遵照现行制作用，因此，隧道的设计除须遵照现行铁路隧道设计铁路隧道设计规范规范（TB10003TB10003）规定及提高防灾救援要求外，还应考）规定及提高防灾救援要求外，还应考虑下列因素：虑下列因素：隧道内形成的隧道内形成的瞬变压力瞬变压力对乘员舒适度及相关车辆对乘员舒适度及相关车辆结构的影响；结构的影响；空气阻力空气阻力的增大对行车的影响；的增
3、大对行车的影响；隧道口所形成的隧道口所形成的微压波微压波对环境的影响；对环境的影响；列车风对隧道内作业人员待避条件的影响。列车风对隧道内作业人员待避条件的影响。v（一）空气动力学效应：（一）空气动力学效应：v高速列车隧道空气动力学效应高速列车隧道空气动力学效应 高速列车进入隧道后将隧道内原有的部分高速列车进入隧道后将隧道内原有的部分空气排开，由于空气粘性和隧道内壁、列车空气排开，由于空气粘性和隧道内壁、列车外表面摩阻力的存在，被排开的空气不能象外表面摩阻力的存在，被排开的空气不能象明线空气那样及时、顺畅地沿列车周侧形成明线空气那样及时、顺畅地沿列车周侧形成绕流，列车前方的空气受到压缩，而列车尾
4、绕流，列车前方的空气受到压缩，而列车尾部进入隧道后会形成一定的负压，因此产生部进入隧道后会形成一定的负压，因此产生了压力波动过程。这种压力波动以声速传播了压力波动过程。这种压力波动以声速传播至隧道口，大部分发生反射，产生瞬变压力；至隧道口，大部分发生反射，产生瞬变压力；而另一部分则形成向隧道外的脉冲状压力波而另一部分则形成向隧道外的脉冲状压力波辐射，即微气压波。这些都会对辐射，即微气压波。这些都会对高速列车运高速列车运营、人员舒适度和环境造成一系列影响营、人员舒适度和环境造成一系列影响：v（1）高速列车经过隧道时，瞬变压力造成旅高速列车经过隧道时，瞬变压力造成旅客和乘务人员耳膜明显不适、舒适度
5、降低；客和乘务人员耳膜明显不适、舒适度降低；（2）高速列车进入隧道时，会在隧道出口产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，使隧道口附近生微气压波，发出轰鸣声，使隧道口附近建建筑筑物门窗发生振动，产生扰民的环境问题；物门窗发生振动，产生扰民的环境问题；（3）行车阻力增大，从而使运营能耗增大；行车阻力增大，从而使运营能耗增大；（4）形成空气动力学噪声；形成空气动力学噪声；（5）列车克服阻力所作的功转化为热量，在列车克服阻力所作的功转化为热量，在隧道中积聚引起温度升高等。隧道中积聚引起温度升高等。v 2空气动力学指标空气动力学指标 2.1舒适度标准舒适度标准 高速列车在隧道中运行
6、时的高速列车在隧道中运行时的舒适度舒适度与高与高速列车通过隧道时产生的速列车通过隧道时产生的压力变化压力变化有关有关,其其压压力变化值力变化值与与列车速度的平方成正比列车速度的平方成正比，列车速，列车速度越高、压力变化值就越大。当压力变化值度越高、压力变化值就越大。当压力变化值达到一定的强度，列车外部的压力波传播到达到一定的强度，列车外部的压力波传播到列车内部，瞬变压力传到人体时列车内部，瞬变压力传到人体时,会对耳膜产会对耳膜产生影响，使乘客有不舒适的感觉。因此需要生影响，使乘客有不舒适的感觉。因此需要根据压力的变化值和人体对压力变化值的适根据压力的变化值和人体对压力变化值的适应性制定出衡量舒
7、适程度的标准，即舒适度。应性制定出衡量舒适程度的标准，即舒适度。v评估压力波动程度一般需考虑评估压力波动程度一般需考虑最大压力变化最大压力变化值值和和最大压力变化率最大压力变化率两个参数。经研究发现，两个参数。经研究发现，这两种指标单独使用都不能合理地反应乘客这两种指标单独使用都不能合理地反应乘客舒适度。因此目前较通用的评估参数是相应舒适度。因此目前较通用的评估参数是相应于某一指定短时间内的压力变化值，例如于某一指定短时间内的压力变化值，例如3s内最大压力变化值或内最大压力变化值或4s内最大压力变化值。内最大压力变化值。所谓所谓3s或或4s大致相当于完成耳腔压力调节所大致相当于完成耳腔压力调节
8、所需的时间。需的时间。v 下面简要介绍几个建有高速铁路国家的舒适度标下面简要介绍几个建有高速铁路国家的舒适度标准准。2.1.1日本日本高速铁路舒适度标准高速铁路舒适度标准 日本是目前世界上高速铁路最发达的国家，由日本是目前世界上高速铁路最发达的国家，由于其国土狭小多山，因此高速干线上隧道也较多，于其国土狭小多山，因此高速干线上隧道也较多，但隧道断面较小，阻塞比较高。日本铁路当局对其但隧道断面较小，阻塞比较高。日本铁路当局对其在新干线上运行的高速列车通过隧道时的舒适度标在新干线上运行的高速列车通过隧道时的舒适度标准定为准定为 最大压力变化绝对值最大压力变化绝对值1 000Pa（适用于密闭车（适用
9、于密闭车辆），最大压力变化频率辆），最大压力变化频率200Pa/s 近年来日本铁路当局出于经济角度考虑，将这近年来日本铁路当局出于经济角度考虑，将这一标准放宽到一标准放宽到 最大压力变化频率最大压力变化频率300Pa/sv 2.1.2英国铁路舒适度标准英国铁路舒适度标准 英国西海岸英国西海岸电气电气化高速铁路沿线地区隧化高速铁路沿线地区隧道少，且长度多为中、短隧道，但隧道的断道少，且长度多为中、短隧道，但隧道的断面积较小，高速列车通过时引起的压力瞬变面积较小，高速列车通过时引起的压力瞬变相当强烈。相当强烈。1973年英国当局将舒适度标准定年英国当局将舒适度标准定为为 最大压力变化值最大压力变化
10、值3000Pa/3s 1986年英国铁路当局为城市间的运输又年英国铁路当局为城市间的运输又将舒适度标准修改为将舒适度标准修改为 最大压力变化值最大压力变化值4000Pa/4s v英法海峡隧道在两条主隧道和一条辅助隧道英法海峡隧道在两条主隧道和一条辅助隧道间有很多横向通道，当列车以间有很多横向通道，当列车以120km/h速度速度行驶时，每隔行驶时，每隔7s就能通过一个横通道，因此就能通过一个横通道，因此压力波容易得到释放，车辆前后的压力差较压力波容易得到释放，车辆前后的压力差较易趋于平衡，其舒适度指标比较严格：易趋于平衡，其舒适度指标比较严格：最大压力变化绝对值最大压力变化绝对值450Pa 对于
11、海峡联络线，考虑到隧道占铁路总对于海峡联络线，考虑到隧道占铁路总长的长的30%，其舒适度指标定为，其舒适度指标定为 单线隧道：最大压力变化值单线隧道：最大压力变化值2500Pa/4s 双线隧道：最大压力变化值双线隧道：最大压力变化值3000Pa/4sv 2.1.3德国德国高速铁路舒适度标准高速铁路舒适度标准 德国在德国在20世纪世纪80年代初开始修建高速铁年代初开始修建高速铁路网，路网上有大量隧道。为解决舒适度问路网，路网上有大量隧道。为解决舒适度问题，德国铁路当局采取了题，德国铁路当局采取了加大隧道断面积加大隧道断面积，减小阻塞比减小阻塞比的措施，效果比较明显，其舒适的措施，效果比较明显，其
12、舒适度标准与日本相同：度标准与日本相同：v 最大压力变化绝对值最大压力变化绝对值1 000Pa，最大压力，最大压力变化频率变化频率200Pa/s 同样也允许将这一标准放宽到：同样也允许将这一标准放宽到：300400Pa/sv 2.1.4美国美国地铁隧道地铁隧道 美国运输部门制定的地铁舒适度标准为美国运输部门制定的地铁舒适度标准为 最大压力变化值最大压力变化值700Pa/1.7s，最大压力变化，最大压力变化频率频率410Pa/s 2.1.5国际铁路联盟国际铁路联盟关于舒适度的研究关于舒适度的研究 为了研究高速列车在隧道中行驶时出现的生理为了研究高速列车在隧道中行驶时出现的生理学问题，国际铁路联盟
13、的学问题，国际铁路联盟的C149专家委员会专门成立专家委员会专门成立了一个包括医生在内的工作小组，对英国铁路部门了一个包括医生在内的工作小组，对英国铁路部门在在1973年制定的有关高速列车旅客承受年制定的有关高速列车旅客承受空气压力瞬空气压力瞬变的舒适度标准变的舒适度标准进行检查，即在相对不太频繁的压进行检查，即在相对不太频繁的压力变化下，在力变化下，在3s内压力变化最大值不超过内压力变化最大值不超过3000Pa。检查结果表明，英国铁路规定的检查结果表明，英国铁路规定的3000Pa是旅客接是旅客接受的舒适度限度值。受的舒适度限度值。v 2.1.6我国我国高速铁路南京长江隧道的控制标高速铁路南京
14、长江隧道的控制标准准 从旅客乘车舒适度要求出发，我国正在从旅客乘车舒适度要求出发，我国正在研究中的京沪高速铁路南京长江隧道的控制研究中的京沪高速铁路南京长江隧道的控制标准为标准为 最大压力变化频率最大压力变化频率3000Pa/3s v2.2隧道口环境要求隧道口环境要求 隧道出口处的微气压波峰值控制标准参隧道出口处的微气压波峰值控制标准参照日本资料并结合我国京沪高速铁路南京长照日本资料并结合我国京沪高速铁路南京长江隧道出口处的控制标准江隧道出口处的控制标准(表表1)。v阻塞比阻塞比等于列车的横断面积与隧道净空面积比。v隧道的净空面积：在扣除轨道结构横断面积，沿隧道纵向布置的各类设备横断面积之后的
15、隧道面积。v 从表从表2可以看出各国对高速隧道阻塞比的要可以看出各国对高速隧道阻塞比的要求差别很大。在相同车速下，以求差别很大。在相同车速下，以日本日本新干线新干线为代表的高速隧道净空面积相对较小，除历为代表的高速隧道净空面积相对较小，除历史原因外，日本认为依靠史原因外，日本认为依靠修建缓冲棚和密封修建缓冲棚和密封车辆车辆可以缓解瞬变压力和微气压波的影响；可以缓解瞬变压力和微气压波的影响；而以而以德国德国为代表的欧洲国家主要是通过为代表的欧洲国家主要是通过扩大扩大隧道净空面积隧道净空面积来来减缓空气动力学效应减缓空气动力学效应的影响，的影响，这增加了土建工程费用，但可在较大程度上这增加了土建工
16、程费用，但可在较大程度上改善列车的运营条件和舒适度指标。改善列车的运营条件和舒适度指标。v3降低空气动力学效应的措施降低空气动力学效应的措施 3.1车辆方面的措施车辆方面的措施 3.1.1车辆的密封性车辆的密封性 舒适度舒适度是车内旅客乘车的舒适度，因此我们更是车内旅客乘车的舒适度，因此我们更为关心的是车内压力变化情况。在其他条件相同的为关心的是车内压力变化情况。在其他条件相同的情况下，车辆密闭性能越好，车辆内的最大瞬变压情况下，车辆密闭性能越好，车辆内的最大瞬变压力就越小。力就越小。3.1.2车辆的外形车辆的外形 车辆外形的改善可从车辆的横断面积和车头形车辆外形的改善可从车辆的横断面积和车头
17、形状考虑：在隧道横断面净面积不变的前提下，减小状考虑：在隧道横断面净面积不变的前提下，减小车辆的横断面积可降低阻塞比，有效降低隧道内的车辆的横断面积可降低阻塞比，有效降低隧道内的瞬变压力，进而可缓解车内的瞬变压力。瞬变压力，进而可缓解车内的瞬变压力。v 3.2隧道构造措施隧道构造措施 3.2.1设置缓冲段设置缓冲段 在隧道的口部设置缓冲段可减小列车进入隧道在隧道的口部设置缓冲段可减小列车进入隧道时产生压缩波的波前压力梯度，因为压缩波的波前时产生压缩波的波前压力梯度，因为压缩波的波前压力梯度与列车速度的三次方成正比，所以减小压压力梯度与列车速度的三次方成正比，所以减小压力梯度的效果可转换成降低列
18、车速度的效果，进而力梯度的效果可转换成降低列车速度的效果，进而可以明显地降低微气压波以及由此而产生的噪声和可以明显地降低微气压波以及由此而产生的噪声和对环境的影响。对环境的影响。缓冲段的横断面形状可为拱形或为门形，要求缓冲段的横断面形状可为拱形或为门形，要求在其两侧可按一定的比例开孔；沿其纵向可做成逐在其两侧可按一定的比例开孔；沿其纵向可做成逐渐扩大的型式或喇叭形。渐扩大的型式或喇叭形。v 3.2.2设置横洞设置横洞 对于双洞单线隧道在每隔一定的距离采用横洞对于双洞单线隧道在每隔一定的距离采用横洞连通，以起到减压风道的作用。在英法海峡隧道中连通，以起到减压风道的作用。在英法海峡隧道中就采用了横
19、向通道来释放压力波（其减压风道间距就采用了横向通道来释放压力波（其减压风道间距为为250m，风道直径为，风道直径为2m），这种风道可减少对列），这种风道可减少对列车的车的空气动力阻力。空气动力阻力。3.2.3增加隧道断面面积增加隧道断面面积 增加隧道断面面积对于降低空气动力学效应是增加隧道断面面积对于降低空气动力学效应是不言而喻的，其可以将隧道断面放大；也可以采用不言而喻的，其可以将隧道断面放大；也可以采用单洞双线的隧道。但是前者会增加造价，后者当列单洞双线的隧道。但是前者会增加造价，后者当列车在隧道中会车时，会加剧空气动力效应。车在隧道中会车时，会加剧空气动力效应。v 3.2.4设置竖井设置
20、竖井 在隧道内适当位置修建通风竖井（或斜井），在隧道内适当位置修建通风竖井（或斜井），以降低压缩波梯度。这种竖井应尽可能利用施工留以降低压缩波梯度。这种竖井应尽可能利用施工留下的工作井。该竖井的位置应兼顾到高速列车行车下的工作井。该竖井的位置应兼顾到高速列车行车时降低瞬变压力的要求。时降低瞬变压力的要求。3.2.5噪声噪声 隧道周壁采用吸音材料贴面，以降低空气动力隧道周壁采用吸音材料贴面，以降低空气动力学噪声。学噪声。3.2.6隐蔽及设置隐蔽及设置 隧道内设施应尽量隐蔽设置，对在隧道内必须隧道内设施应尽量隐蔽设置，对在隧道内必须设置的设施采取适当的防护措施，以防列车运行时设置的设施采取适当的防
21、护措施，以防列车运行时产生的列车风对设施的破坏。产生的列车风对设施的破坏。v 3.2.7隔热设置隔热设置v 列车克服阻力所做的功转化为热量，在隧道中积列车克服阻力所做的功转化为热量，在隧道中积聚引起温度升高。为此可设置通风井，配置风机排聚引起温度升高。为此可设置通风井，配置风机排出在隧道中因列车克服阻力而产生的热量或其他原出在隧道中因列车克服阻力而产生的热量或其他原因产生的热量，英法海峡隧道亦采用机械通风方法因产生的热量，英法海峡隧道亦采用机械通风方法排出隧道内的热量。排出隧道内的热量。3.2.8防水设置防水设置 其他措施还有如在隧道内设置水幕、喷水滴等。其他措施还有如在隧道内设置水幕、喷水滴
22、等。v空气的动力学效应：空气的动力学效应：由许多因素决定，在由许多因素决定，在隧隧道方面道方面主要有：主要有：1、隧道内轨顶面以上净空面、隧道内轨顶面以上净空面积、隧道壁面的粗糙度、洞口及缓冲结构形积、隧道壁面的粗糙度、洞口及缓冲结构形式、辅助坑道的设置、道床类型等。式、辅助坑道的设置、道床类型等。v瞬变压力瞬变压力：影响其大小的因素是：影响其大小的因素是：行车速度行车速度、隧道横断面隧道横断面的大小和的大小和阻塞比阻塞比以及以及列车的密封列车的密封系数系数v洞口的微气压波：洞口的微气压波：主要取决于主要取决于行车速度行车速度和和隧隧道净空面积道净空面积（当行车速度达到（当行车速度达到300k
23、m/h以上，以上，加大断面对防止微气压波不能起到显著作加大断面对防止微气压波不能起到显著作用。）用。）v解决行车阻力解决行车阻力：加大隧道断面积加大隧道断面积v减缓或消减列车进入隧道诱发空气动力学效应主要减缓或消减列车进入隧道诱发空气动力学效应主要技术措施技术措施:缓解或消减列车进入隧道诱发的空气动力学效应的主要设计措施是：在列车相关参数一定的条件下，适当加大隧道内轨顶面以上净空面积（减小阻塞比），优化断面形状和尺寸，在洞口修建缓冲结构，利用辅助坑道等。v加大隧道横断面面积加大隧道横断面面积对对空气动力学效应空气动力学效应有整体有整体减缓减缓作用作用v对道断面内轮廓主要根据下列条件确定对道断面
24、内轮廓主要根据下列条件确定:v 隧道净空横断面面积应满足空气动隧道净空横断面面积应满足空气动力学效应影响标准；力学效应影响标准；满足铁路建筑接近限界要求，双满足铁路建筑接近限界要求，双线隧道还应满足线间距要求；线隧道还应满足线间距要求；养护、维修和救援空间要求。养护、维修和救援空间要求。空气动力学效应影响标准为空气动力学效应影响标准为：空气压力：空气压力最大变化值最大变化值PP3KPa/3s3KPa/3s（舒适度标（舒适度标准），列车在隧道内运行时的空气阻力准），列车在隧道内运行时的空气阻力增量一般不超过明线上空气阻力的增量一般不超过明线上空气阻力的30%30%。在设计中除应满足以上条件外，还
25、应从在设计中除应满足以上条件外，还应从围岩稳围岩稳定、结构受力定、结构受力及及空间利用空间利用等角度对断面形状等角度对断面形状和尺寸进行优化。和尺寸进行优化。v隧道断面净空面积隧道断面净空面积既充分满足既充分满足空气动力学效空气动力学效应应标准的要求，又要满足标准的要求，又要满足救援通道空间救援通道空间的需的需要。要。200200公里暂规公里暂规 单线隧道内轨顶面以上净空面积应不小于单线隧道内轨顶面以上净空面积应不小于50m50m2 2；双线隧道内轨顶面以上净空面积应不小于双线隧道内轨顶面以上净空面积应不小于80m80m2 2。京沪高速铁路暂轨京沪高速铁路暂轨单洞双线隧道断面有效面积为单洞双线
26、隧道断面有效面积为100m2。单线隧道断面有效面积为单线隧道断面有效面积为70m2。限速地段当检算行车速度限速地段当检算行车速度200km/h时，可时，可采用较小的隧道断面有效面积，但双线隧道采用较小的隧道断面有效面积，但双线隧道断面有效面积不应小于断面有效面积不应小于80 m2。单线隧道断面有效面积不应小于单线隧道断面有效面积不应小于50m2。单洞双线隧道断面内轮廓单线隧道断面内轮廓二、安全空间二、安全空间高速暂规高速暂规规定：隧道内安全空间应在距线规定：隧道内安全空间应在距线路中线路中线3.0m3.0m以外，单线隧道设在电缆槽一侧，以外，单线隧道设在电缆槽一侧，多线隧道必须设在两侧。多线隧
27、道必须设在两侧。安全空间尺寸：高度不应小于安全空间尺寸：高度不应小于2.2m2.2m，宽度不应，宽度不应小于小于0.8m0.8m。安全区的地面应不低于轨面规定高度，必须平安全区的地面应不低于轨面规定高度，必须平整，允许有整，允许有3 3的横向排水坡。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的距离不小于3.95m3.95m。三、隧道衬砌三、隧道衬砌隧道衬砌采用复合式衬砌或整体衬砌，不得采用喷锚衬隧道衬砌采用复合式衬砌或整体衬砌，不得采用喷锚衬砌；隧道均应采用曲墙式衬砌，其中边墙与仰拱内轮廓砌；隧道均应采用曲墙式衬砌，其中边墙与仰拱
28、内轮廓的连接宜采用顺接断面；仰拱矢跨比应结合隧道衬砌受的连接宜采用顺接断面；仰拱矢跨比应结合隧道衬砌受力和沟槽设置情况确定，取力和沟槽设置情况确定，取1/121/121/151/15为宜。为宜。IIIIIIVIVI级围岩应采用曲墙带仰拱的衬砌，级围岩应采用曲墙带仰拱的衬砌，I I、IIII级围岩级围岩地段可采用曲墙不带仰拱的衬砌。地段可采用曲墙不带仰拱的衬砌。各级围岩隧道结构及仰拱填充混凝土强度等级不应低于各级围岩隧道结构及仰拱填充混凝土强度等级不应低于C25C25，钢筋混凝土强度等级不应低于，钢筋混凝土强度等级不应低于C30C30；I I、IIII级围岩级围岩底板厚度不应小于底板厚度不应小于
29、30cm30cm，混凝土强度等级不应低于，混凝土强度等级不应低于C25C25。四、救援通道四、救援通道200200公里暂规公里暂规规定：规定：长度在长度在500m以上的隧以上的隧道应设贯通整个隧道的救援通道，双线隧道在道应设贯通整个隧道的救援通道，双线隧道在两侧设置，单线隧道在单侧设置；救援通道宽两侧设置，单线隧道在单侧设置；救援通道宽1.25m，高，高2.2m，外侧距线路中线不得小于，外侧距线路中线不得小于2.2m。高速暂规高速暂规规定：隧道内应设置贯通的救援规定：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
30、应小于安全空间一侧，距线路中线不应小于2.3m2.3m。救。救援通道走行面应不低于轨面高程。救援通道宽援通道走行面应不低于轨面高程。救援通道宽度不应小于度不应小于1.5m1.5m，在装设专业设施处，宽度可，在装设专业设施处，宽度可减少减少0.25m0.25m；净高不应小于；净高不应小于2.2m2.2m。五、缓冲结构物五、缓冲结构物200200公里暂规公里暂规规定：规定：进口缓冲结构的设置应根进口缓冲结构的设置应根据出口微压波峰值的大小来确定。当出口外据出口微压波峰值的大小来确定。当出口外50m范范围内无建筑物、出口外围内无建筑物、出口外20m处的微压波峰值大于处的微压波峰值大于50Pa时，应设
31、置缓冲结构；当出口外时，应设置缓冲结构；当出口外50m范围内范围内有建筑物且建筑物处的微压波峰值大于有建筑物且建筑物处的微压波峰值大于20Pa，应，应设置缓冲结构；当建筑物对微压波峰值有特殊要求设置缓冲结构；当建筑物对微压波峰值有特殊要求时，缓冲结构应进行特殊设计。时，缓冲结构应进行特殊设计。五、缓冲结构物五、缓冲结构物高速暂规高速暂规规定：一般情况下，隧道洞口可不设置规定：一般情况下，隧道洞口可不设置缓冲结构。隧道洞口有建筑物或特殊环境要求时，可缓冲结构。隧道洞口有建筑物或特殊环境要求时，可考虑设置缓冲结构。缓冲结构设计应符合下列规定：考虑设置缓冲结构。缓冲结构设计应符合下列规定：隧道洞口设
32、置缓冲结构应考虑的因素为：列车隧道洞口设置缓冲结构应考虑的因素为：列车类型及长度、隧道长度及横断面净空面积、隧道内轨类型及长度、隧道长度及横断面净空面积、隧道内轨道类型、隧道洞口附近地形和洞口附近居民情况。道类型、隧道洞口附近地形和洞口附近居民情况。缓冲结构形式应从实用美观角度出发，结合洞缓冲结构形式应从实用美观角度出发，结合洞口附近的地理环境确定。口附近的地理环境确定。缓冲结构侧面或顶面应开减压孔，开孔面积根缓冲结构侧面或顶面应开减压孔，开孔面积根据实际情况确定，一般开孔面积为隧道断面有效面积据实际情况确定，一般开孔面积为隧道断面有效面积的的0.20.20.30.3倍。倍。缓冲结构宜采用钢筋
33、混凝土。缓冲结构宜采用钢筋混凝土。六、辅助洞室 隧道内可不设置供维修人员使用的避车洞，隧道内可不设置供维修人员使用的避车洞，但应考虑设置存放维修工具和其他业务部门但应考虑设置存放维修工具和其他业务部门需要的专用洞室。洞室应沿隧道两侧交错布需要的专用洞室。洞室应沿隧道两侧交错布置，每侧布置间距应为置，每侧布置间距应为500m500m左右。洞室尺寸左右。洞室尺寸宜参照现行宜参照现行铁路隧道设计规范铁路隧道设计规范大避车洞大避车洞尺寸设计，并满足有关专业的技术要求。尺寸设计，并满足有关专业的技术要求。七、隧道防排水 采用复合式衬砌隧道，初期支护与二次衬砌之间应铺采用复合式衬砌隧道，初期支护与二次衬砌
34、之间应铺设防水板。设防水板。隧道内均应设置双侧排水沟。单洞双线隧道，根据地隧道内均应设置双侧排水沟。单洞双线隧道，根据地下水量，可增设中心深排水沟。下水量，可增设中心深排水沟。富水地层隧道应采用深排水沟，水沟水位应在铺底面富水地层隧道应采用深排水沟，水沟水位应在铺底面20cm20cm以下，并符合下列规定：以下，并符合下列规定：单线隧道，深排水沟可设在两侧原水沟下方；双单线隧道，深排水沟可设在两侧原水沟下方；双线隧道，应设中心深排水沟，深排水沟应设置在仰拱线隧道，应设中心深排水沟，深排水沟应设置在仰拱或底版中心下面。或底版中心下面。隧道衬砌背后应设置与深排水沟配套的纵、环向隧道衬砌背后应设置与深
35、排水沟配套的纵、环向排水盲沟。纵向排水盲沟设在两侧边墙下部，其高度排水盲沟。纵向排水盲沟设在两侧边墙下部，其高度不应低于隧道内水沟底面；环向排水盲沟应与纵向排不应低于隧道内水沟底面；环向排水盲沟应与纵向排水盲沟连通。水盲沟连通。八、防灾与救援八、防灾与救援高速铁路条件下的隧道灾害，主要表现为火灾、水灾高速铁路条件下的隧道灾害，主要表现为火灾、水灾空气动力学问题、隧道内掉块、侵限和结构失稳。其空气动力学问题、隧道内掉块、侵限和结构失稳。其中隧道内掉块、侵限和结构失稳问题是铁路隧道的共中隧道内掉块、侵限和结构失稳问题是铁路隧道的共有问题，即隧道病害问题，在非特大灾害条件下有问题，即隧道病害问题，在
36、非特大灾害条件下(如爆如爆炸、地震、山体滑坡等炸、地震、山体滑坡等)一般来说发展较为缓慢，有一一般来说发展较为缓慢，有一定的时间发现和整治，且可通过提高设计标准和施工定的时间发现和整治，且可通过提高设计标准和施工工程质量来相应提高其抗灾能力，有关隧道病害的监工程质量来相应提高其抗灾能力，有关隧道病害的监测、检测、状态评估和整治能够独立进行操作；空气测、检测、状态评估和整治能够独立进行操作；空气动力学问题可以通过对隧道断面和隧道洞口形式等采动力学问题可以通过对隧道断面和隧道洞口形式等采取一系列构造技术措施来解决；取一系列构造技术措施来解决；水灾水灾问题在水底隧道问题在水底隧道中最为突出，危害也大
37、；中最为突出，危害也大；火灾火灾具有突发性，常常造成具有突发性，常常造成灾难性后果。灾难性后果。隧道内列车消防设施1、辅助洞室、辅助洞室 避车洞主要用于长隧道维修养护人员避车，放置维修养护材料及设避车洞主要用于长隧道维修养护人员避车，放置维修养护材料及设备，灭火设备等。避车洞是永久性建筑物，是作业人员和设备的备，灭火设备等。避车洞是永久性建筑物，是作业人员和设备的安全待避所，可以为作业人员和行车提供可靠的安全保障。安全待避所，可以为作业人员和行车提供可靠的安全保障。2、给排水设施、给排水设施 给水主要用于消火栓用水给水主要用于消火栓用水,可照有关消防法设置可照有关消防法设置,排水应综合考虑隧排
38、水应综合考虑隧道渗漏排水和消防排水的要求设计。洞口应考虑有能满足消防用道渗漏排水和消防排水的要求设计。洞口应考虑有能满足消防用水要求的水源或专用蓄水池或水井。并保持有足够的水量。水要求的水源或专用蓄水池或水井。并保持有足够的水量。3、通讯联络设备、通讯联络设备 为保证养护维修人员的联络为保证养护维修人员的联络,或与最近车站及控制中心等的联络应或与最近车站及控制中心等的联络应沿全线分布设置沿全线分布设置,并应充分利用车载无线通讯设备。并应充分利用车载无线通讯设备。4、照明设施、照明设施5、灭火设施、灭火设施6、标志牌及报警装置、标志牌及报警装置200公里暂规规定200200公里暂规公里暂规规定：
39、规定：隧道内两侧应设紧急呼叫电话，隧道内两侧应设紧急呼叫电话，单侧两部电话的距离为单侧两部电话的距离为500m，隧道两侧错开设置。电，隧道两侧错开设置。电话应安装在器材洞内，并设标示牌。当隧道长度大于话应安装在器材洞内，并设标示牌。当隧道长度大于1000m时，在有条件的情况下宜设置紧急出口。紧急时，在有条件的情况下宜设置紧急出口。紧急出口上方设标示牌；有条件时，应在两单线隧道间设出口上方设标示牌；有条件时，应在两单线隧道间设置联络通道，间距不宜小于置联络通道，间距不宜小于500m。紧急出口通道横断。紧急出口通道横断面尺寸为：宽度不小于面尺寸为：宽度不小于2.3m；高度不小于；高度不小于2.5m
40、；纵向；纵向仰角不大于仰角不大于35；竖井作为出口时井内应设阶梯和送风；竖井作为出口时井内应设阶梯和送风设备设备。高速暂规规定高速暂规高速暂规规定：双线隧道内两侧应设置贯通整个规定：双线隧道内两侧应设置贯通整个隧道的救援通道。隧道的救援通道。隧道内两侧均应设置紧急呼叫电话。隧道内两侧均应设置紧急呼叫电话。当隧道长度大于当隧道长度大于1000m1000m时，在有条件的情况下宜设置紧时，在有条件的情况下宜设置紧急出口。紧急出口上方应设标示牌。急出口。紧急出口上方应设标示牌。紧急出口通道断面最小尺寸应符合下列规定：紧急出口通道断面最小尺寸应符合下列规定：宽度不应小于宽度不应小于2.3m2.3m；高度
41、不小于；高度不小于2.5m2.5m；纵向仰角不应大于纵向仰角不应大于2525。竖井作为出入口时井内应设旋梯。竖井作为出入口时井内应设旋梯。满足以上条件的施工辅助坑道应保留，并改造为紧急满足以上条件的施工辅助坑道应保留，并改造为紧急出口。出口。九、照明九、照明200200公里暂规公里暂规规定：规定：长度在长度在500m以上的隧道应设以上的隧道应设固定式照明设施。固定式照明设施。500m以下的隧道应在洞内装设照明以下的隧道应在洞内装设照明插座。插座。高速暂规高速暂规规定：隧道内照明设置应考虑维修养护、规定：隧道内照明设置应考虑维修养护、满足紧急情况下的人员疏散及救援人员的通行要求。满足紧急情况下的
42、人员疏散及救援人员的通行要求。同时也应考虑列车进入隧道后的亮度变化对旅客乘车同时也应考虑列车进入隧道后的亮度变化对旅客乘车舒适度的影响。并满足下列规定：舒适度的影响。并满足下列规定：长度大于长度大于1000m1000m的隧道内应设固定的电力照明。的隧道内应设固定的电力照明。长度不小于长度不小于500m500m的隧道内应设置应急照明设备，的隧道内应设置应急照明设备，应急照明灯具安装间隔不大于应急照明灯具安装间隔不大于50m50m，该设备必须在供电，该设备必须在供电中断时能自动接通并能连续工作中断时能自动接通并能连续工作2 2小时以上。小时以上。紧急呼叫电话处及紧急出口处、紧急出口通道紧急呼叫电话
43、处及紧急出口处、紧急出口通道内均应设置应急照明灯具。内均应设置应急照明灯具。十、抗震设计十、抗震设计基本烈度为度时的基本烈度为度时的V VVIVI级围岩的双线隧道级围岩的双线隧道和基本烈度为和基本烈度为8 8、9 9度时的度时的IVIVVIVI级围岩的单线级围岩的单线隧道与隧道与IIIIIIVIVI级围岩的双线隧道应考虑抗震级围岩的双线隧道应考虑抗震设防措施，单线隧道设防段长度不宜小于设防措施，单线隧道设防段长度不宜小于25m25m，双线隧道不宜小于双线隧道不宜小于35m35m。设防地段的隧道宜采用带仰拱的曲墙式衬砌，设防地段的隧道宜采用带仰拱的曲墙式衬砌，其中其中IVIVVIVI级围岩地段宜
44、采用钢筋混凝土。级围岩地段宜采用钢筋混凝土。隧道洞门宜采用翼墙式，洞门结构宜采用混凝隧道洞门宜采用翼墙式，洞门结构宜采用混凝土浇注。土浇注。客运专线铁路隧道的特点客运专线铁路隧道的特点 在高速运行的条件下，对隧道技术在高速运行的条件下，对隧道技术的要求，主要是空气动力学特性方面的。的要求，主要是空气动力学特性方面的。其次才是由于断面的扩大和长大隧道的其次才是由于断面的扩大和长大隧道的增加，使得隧道施工难度增加，常常成增加，使得隧道施工难度增加，常常成为全线控制工期的关键工程。为全线控制工期的关键工程。客运专线铁路隧道的特点客运专线铁路隧道的特点 1 客运专线客运专线线上的隧道不同于一般的铁路隧
45、道，当高线上的隧道不同于一般的铁路隧道，当高速列车在隧道中运行时要遇到空气动力学问题，主要速列车在隧道中运行时要遇到空气动力学问题，主要表现为表现为空气动力效应空气动力效应所产生的新特点及现象。为了降所产生的新特点及现象。为了降低及缓解空气动力学效应，除了采用低及缓解空气动力学效应，除了采用密封车辆及减小密封车辆及减小车辆横断面积车辆横断面积外，必须采取有力的结构工程措施，外，必须采取有力的结构工程措施，增增大隧道有效净空面积及在洞口增设缓冲结构大隧道有效净空面积及在洞口增设缓冲结构；另外还；另外还有其它辅助措施，如在复线上双孔单线隧道设置一系有其它辅助措施，如在复线上双孔单线隧道设置一系列列
46、横通道横通道；以及在隧道内适当位置修建；以及在隧道内适当位置修建通风竖井、斜通风竖井、斜井或横洞。井或横洞。为了降低隧道的空气动力效应，增大隧道有效净为了降低隧道的空气动力效应，增大隧道有效净空面积是较好的结构工程措施，也是当前世界各国高空面积是较好的结构工程措施，也是当前世界各国高速铁路发展的总趋势。速铁路发展的总趋势。客运专线铁路隧道的特点客运专线铁路隧道的特点 2 客运专线线隧道的横断面较大，受力比较客运专线线隧道的横断面较大，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，复合衬砌和整体式衬砌比喷锚衬的时间限制，复合衬砌和整体式衬砌比
47、喷锚衬砌安全，且永久性好，故永久性衬砌一般不采砌安全，且永久性好，故永久性衬砌一般不采用喷锚衬砌。用喷锚衬砌。目前，世界隧道界对喷锚衬砌做为永久性目前，世界隧道界对喷锚衬砌做为永久性衬砌尚有不同看法，随着对喷锚技术的不断深衬砌尚有不同看法，随着对喷锚技术的不断深入研究和技术质量的不断提高，喷锚衬砌的应入研究和技术质量的不断提高，喷锚衬砌的应用也会更加广泛。但在目前情况下，特别在高用也会更加广泛。但在目前情况下，特别在高速铁路隧道中仍不宜采用喷锚衬砌。速铁路隧道中仍不宜采用喷锚衬砌。客运专线铁路隧道的特点客运专线铁路隧道的特点3 大断面隧道的受力情况不利，尤以隧道底部大断面隧道的受力情况不利，尤
48、以隧道底部较为复杂，而两侧边墙底直角变化容易引起较为复杂，而两侧边墙底直角变化容易引起应力集中，需要对应力集中，需要对边墙底与仰拱连接处边墙底与仰拱连接处进行进行加强。加强。客运专线铁路隧道的特点客运专线铁路隧道的特点4 隧底结构由于在长期列车重载作用及地下水侵蚀的隧底结构由于在长期列车重载作用及地下水侵蚀的影响下极易产生破坏，从而引起基底沉陷、道床翻影响下极易产生破坏，从而引起基底沉陷、道床翻浆冒泥等病害，不但增加养护维修工作量，而且严浆冒泥等病害，不但增加养护维修工作量，而且严重影响运营安全，尤其是高速铁路对隧道底部的强重影响运营安全，尤其是高速铁路对隧道底部的强度较普通铁路要求更高，且高
49、速铁路隧道的断面跨度较普通铁路要求更高，且高速铁路隧道的断面跨度较大，因此要求高速铁路度较大，因此要求高速铁路对对底板厚度和仰拱、底底板厚度和仰拱、底板混凝土强度板混凝土强度要求提高。要求提高。客运专线铁路隧道的特点客运专线铁路隧道的特点5 隧道渗漏水的危害主要会引起洞内金属设备及钢轨隧道渗漏水的危害主要会引起洞内金属设备及钢轨锈蚀、隧道衬砌丧失承载力、隧底翻浆冒泥破坏道锈蚀、隧道衬砌丧失承载力、隧底翻浆冒泥破坏道床或使整体道床下沉开裂、有冻害地区的隧道衬砌床或使整体道床下沉开裂、有冻害地区的隧道衬砌背后积水引起衬砌冻胀开裂、衬砌漏水会引起衬砌背后积水引起衬砌冻胀开裂、衬砌漏水会引起衬砌挂冰而
50、侵人净空。从运营安全上对挂冰而侵人净空。从运营安全上对隧道防排水隧道防排水要求要求提高。提高。客运专线铁路隧道的特点客运专线铁路隧道的特点6 提出了隧道衬砌混凝土的提出了隧道衬砌混凝土的耐久性耐久性控制要求。控制要求。隧道衬砌混凝土的地质环境复杂，对耐隧道衬砌混凝土的地质环境复杂，对耐久性、抗渗性、抗冻性等耐久性指标应严格久性、抗渗性、抗冻性等耐久性指标应严格控制。控制。客运专线铁路隧道的特点客运专线铁路隧道的特点7 为减低养护维修工作量、保障运营安全对隧为减低养护维修工作量、保障运营安全对隧道病害的监测、诊断及评定、整治技术需求。道病害的监测、诊断及评定、整治技术需求。三、客运专线铁路隧道施
