从安全、技术、管理谈大断面隧道的设计与施工中的关键问题(西南交大).ppt

从安全、技术、管理谈大断面隧道的设计与施工中的关键问题 西南交大 关宝树 一、背景 1、世界范围内，铁路建设的重新定位，一些长大隧道，不断涌现。铁路隧道 例如欧洲共同体，启动了新一轮的高速铁路建设计划，其中在穿越阿尔匹斯山区的线路上出现了几座特长铁路隧道（图1）。 穿越阿尔匹斯山几座特长铁路隧道 2、我国客运专线的启动，引发新一轮铁路隧道的建设。 例如我国铁路开始的新一轮铁路建设，在总长12500km的铁路线上，隧道总延长约2500km，而目前开始修建的客运专线就有近700km的单、双线铁路隧道，长度超过10km以上的，有10多座，其中最长的太行山隧道，长度达27.8km，目前已经开始修建。 我国长度超过10km的铁路隧道列于表1。 表1 中国特长铁路隧道表 根据统计，截止2004年底的统计数据，各国已经建成通车的、正在修建的和规划中的长度超过10km以上的公路隧道及铁路隧道，共有117座，其中中国拥有22座。约占20％。 因此，在隧道工程领域中，我们不仅是一个名副其实的“隧道”大国，而且正在向“隧道”强国迈进。 3、这些铁路隧道都是以高速为基础修建的,因此，净空断面积增加较多，特别是开挖断面积增大了，给设计施工带来新的问题。 这些长隧道的修建，无疑地是一个新的机遇和挑战，我们应该利用这个机遇，将我国的隧道设计、施工及维修管理的技术提高到一个新的水平。 应该指出，我国近4000km的铁路隧道和近1000km的公路隧道，以及水工隧道、部分地下铁道，基本上是采用矿山法修筑的，因此，这次发言也把重点放在客运专线的隧道工程，以矿山法修建隧道的技术现状和发展上。 二、客运专线的隧道特点 为了迎接市场竞争的挑战，近期，铁道部启动了以250km/h、300km/h和350km/h速度为目标的客运专线的建设工程，我国的铁路建设又进入了一个新阶段。由于速度的跨越，对构成线路的各种结构物，包括桥梁、隧道、轨道、路基等，提出了更加严格的要求和标准，也提出来许多前所未有的新课题。 目前，正在建设的和拟建的几条客运专线都有大量的隧道工程涌现。在客运专线条件下，如何针对隧道观察的特点、认识和解决所面临的新问题，是一个值得研究的问题。 首先，如何认识客运专线中隧道工程与一般线路中隧道工程有何不同。 一、列车运行的高速度，引起的列车——空气动力学问题突出，不容忽视； 这包括： · 隧道净空有效断面积的确定－舒适性； · 列车运行产生的空气压对结构物的影响－耐久性； · 对周边环境的影响－缓冲结构的设置。三个方面的问题。 二、考虑列车高速运营的特点，隧道的净空有效断面积增大，例如在350km/h速度的条件下,Ⅴ级围岩隧道的开挖断面积可达170m2，属于超大断面隧道的范畴，与三车道公路隧道的开挖断面积相当，给设计、施工提出来许多新课题； 三、由于开挖断面积的增大，施工难度也急剧增加，特别是对一般地质条件下的初期支护技术和不良地质条件下的超前支护技术，提出来很高的要求； 四、列车高速运行的作用，对洞内轨道（包括基底结构，如仰拱或铺底、混凝土填充层等）的影响增大，不仅需要加强基底结构，对衬砌结构也具有一定的影响，不容忽视。 五、对衬砌混凝土的耐久性，如抵抗列车风压的疲劳特性；如何保证初期支护的喷混凝土的耐久性?，以及大断面衬砌结构的抗开裂特性等，都提出来了明确的要求； 六、由于这一轮隧道工程的数量特别巨大，因此，降低工程造价，意义也特别重大。 总之，目前要解决的问题是：高速运营条件下的超大断面隧道的设计施工问题。 因此、客运专线的隧道工程，将是提高我国隧道设计施工技术的重要机遇。我们应该下大力气，切实地做出具有时代意义的贡献。 何谓大断面？ 大断面隧道的分类 ? 隧道断面划分和开挖断面积 （日本） 日本公路隧道断面划分的基准（2003年） 结合具体情况，主要谈三个问题： 1、初期支护； 2、初期支护的喷混凝土； 3、隧道防水板的铺设工艺。 一、掌子面稳定性 在大断面条件下，如何控制掌子面的稳定性，减少和预防掌子面出现坍塌的风险，是极为重要的。特别是在通过各种不良地质地段时。 从风险的角度看，掌子面失稳有多种方式： ·掌子面挤出； ·掌子面拱部坍塌； ·上半断面拱脚下沉； ·底部鼓起等。 从技术角度出发，预防和