国内外高速铁路概况.ppt

2023/5/28,国内外高速铁路隧道概况,北京交通大学隧道及地下工程试验研究中心,报 告 人：骆建军,2023/5/28,1、概述,高速铁路定义：高速行车是铁路现代化的重要标志，高速铁路是一个具有国际性和时代性的概念。1970年5月，日本在第71号法律全国新干线铁路整备法中规定：“列车在主要区间能以200km/h以上速度运行的干线铁道称为高速铁路”。这是世界上第一个以国家法律条文的形式给高速铁路下的定义。,2023/5/28,1985年5月，联合国欧洲经济委员会将高速铁路的列车最高运行速度规定为：客运专线300km/h，客货混线250km/h。1986年1月，国际铁路联盟秘书长勃莱认为，高速列车最高运行速度至少应达到200km/h。因此，国际上目前对列车运行速度达到200km/h及以上的铁路称为高速铁路；运行速度达到140160km/h时铁路称为快速铁路；运行速度为120km/h的铁路称为常速铁路。,2023/5/28,1.1、高速铁路的发展,高速铁路的优点：（1）具有运输能力大、环境污染少、行车速度高、安全性能好、占用土地少等特点。（2）高速铁路还具有旅行时间短，准点率高，能源消耗低，外部运输成本低等优点。,2023/5/28,高速铁路的发展状况（1）世界上第一条高速铁路日本东海道新干线（1964年开通）。（2）继日本之后法国、德国、西班牙、意大利、英国、韩国、瑞典等国的高速铁路相继新建或改建完成。（3）据不完全统计，到2005年底，全世界已开通运营的高速铁路里程已达到6393km。其中日本2176km,韩国292km，法国1559km，德国917km，西班牙952km，意大利254km，比利时88km，英国70km，英法海峡隧道52km,丹麦瑞典33km。,2023/5/28,（4）我国一直密切跟踪世界高速铁路技术的发展，上世纪80年代结合京沪高速铁路开始了大量的研究工作。2004年初，国务院批复了中长期铁路网规划。按此规划，到2020年全国铁路营业里程将达到10万公里。其中要建设“四纵四横”铁路快速客运通道以及3个城际快速客运系统，计修建设客运专线1.2万km以上，客车运行速度目标值达到200km/h及以上。,2023/5/28,中国铁路快速客运通道及城际快速客运系统规划表,2023/5/28,1.2、高速铁路隧道现状和特点,1、各国高速铁路隧道现状 各国高速铁路的发展，截至到2005年底，全世界已经建成的高速铁路隧道总长度已经超过1400km。其中日本783.6km，法国59.7km，德国201km，西班牙15.8km，意大利71km，英国26km，中国台湾44km。,2023/5/28,2、高速铁路隧道特点 高速铁路隧道与一般铁路隧道相比有较多的不同，高速铁路隧道的特点主要是与空气动力学相关方面的，它涉及到隧道的洞口形状、隧道及列车的横断面积、列车头部形状、车辆密封性、隧道结构的耐久性、洞内设施及轨道道床类型等一系列的问题。,2023/5/28,2、各国高速铁路隧道技术要点,2.1、日本新干线高速铁路隧道 日本建设高速铁路隧道历史最长，数量最多；日本新干线高速铁路隧道多采用单洞双线断面，断面有效净空面积只有6264m2，是目前世界各国双线高速铁路隧道中最小的；为解决乘车舒适度和降低洞口微气压波，日本新干线高速铁路隧道采用了提高列车密封性能和在洞口设置缓冲结构的措施；早期的新干线隧道内一般采用碎石道床，后来修建的隧道内一般采用无碴轨道结构，并且以板式无碴轨道居多；隧道主要采用复合式衬砌，初期支护为主要受力结构，多采用型钢支护，二次衬砌主要作用是安全储备，厚度一般采用30cm。,2023/5/28,1、东海道新干线隧道 东海道新干线是日本第一条高速铁路，全长515.4km，1959年4月20日正式开工，于1964年10月1日正式开通运营，设计列车运营速度为270km/h，有隧道67座，总长度约68.5km。,2023/5/28,（1）地质情况 天童川以东为洪积层，第三纪地层和新期火山岩类，以软石为主；断层发育显著，伴有大量涌水，特别是以新丹那隧道为中心的火山岩地区，除断层和地下水之外，还存在着由于热水溶液而产生的变质岩等不良地质。天童川以西主要是古生层水成岩，但伴随有大量的断层破碎带。,2023/5/28,（2）净空断面东海道新干线的隧道全部采用复线型。轨道间距为1435mm。下图1是直线隧道的标准断面。图2是曲线标准断面。起拱线的内宽都一样为9.6m。起拱线到路面的高度，直线断面是3.05m，曲线断面是3.35m。隧道净空断面积为64m2。,2023/5/28,直线隧道标准断面 曲线隧道标准断面,2023/5/28,2023/5/28,（3）设计情况 1）支护 新干线修建初期采用支护的原则是：1.除特殊地质条件外，支护一律采用钢支撑；2.钢支撑采用旧钢轨制作；3.标准钢支撑由4构件构成。,2023/5/28,2023/5/28,2）衬砌结构 1、衬砌厚度在地质较好时采用50cm，不良时为70cm，特别恶劣时采用90cm，在膨胀性地层双层拱圈，外圈厚70cm；内圈厚40cm。2、隧道的开挖采用先拱后墙法施工。为了边墙混凝土灌注的安全，在起拱线以上1.1m的地方，采用扩大拱脚的办法。,2023/5/28,2023/5/28,3）衬砌背后压浆 1、地质不良地段的衬砌背后要进行压浆。回填压浆时采用砂浆，砂浆为加气砂浆，最初配合比为1:3，掺入1015%的加气剂。在工程后半期将水泥减少而采用1:4，掺入2025%的加气剂。最后又再次将砂减少而尽量增大加气剂，采用1:1,掺入60%的加气剂。2、围岩压浆时采用水泥浆。,2023/5/28,（4）施工概要 东海道新干线多在复杂、变化频繁的地质中开挖隧道，因此，几乎都采用了导坑超前的开挖方式，在地质条件良好而且均质的场合，以及比较短的隧道也采用其它开挖方式的。,2023/5/28,1）开挖方式 东海道新干线的隧道工程主要采用以下五种开挖方式。开挖方式A：是下导坑开挖方式。在地质有急剧变化、经常涌水的地质中采用，也是新干线的标准方式。地质较好时改为上半断面和下导坑同时开挖的方式。地质较差的场合可改为只开挖上部半断面，留下核心土的的开挖方式。开挖顺序及开挖方式见下图。,2023/5/28,开挖方式A工序 上半断面与下导坑同时开挖,2023/5/28,上断面留核心土开挖 下导坑和上半断面同时开挖,2023/5/28,开挖方式B：开挖方式B是开挖方式A的下导坑和上半断面同时开挖的方式。在节理少、均质的泥岩中，几乎无涌水的牧原隧道中采用过。上页右图表示其开挖顺序。开挖方式C：是侧壁导坑超前的开挖方式。在膨胀性地质、围岩承载力不足的场合采用，有泉越等8个工区采用此开挖方式。下图为其开挖顺序及开挖状况。,2023/5/28,开挖方式C的开挖顺序 开挖方式C 的状况,2023/5/28,开挖方式D：开挖方式D是上半断面超前工法。地质良好、隧道比较短的场合采用。下图为其开挖顺序。开挖方式E是明挖方法，在短隧道中采用。,2023/5/28,2）施工工序 开挖：各隧道都采用凿岩机、装碴机、斗车等。出碴方式有无轨的，也有有轨的和两种都采用的3种。采用有轨运输的场合，初期多用电瓶车，后期则改为内燃机车。支护：因为围岩承载力不足，钢支撑发生下沉的事例不少，因此钢支撑变形大的场合多在支撑拱脚打混凝土加固，扩大拱脚的底面积是很有效的。如果还不充分，开挖过后要立即浇注拱部衬砌混凝土。混凝土：拱部衬砌混凝土全部采用泵送混凝土。边墙混凝土多采用运输机输送。回填压浆：压浆机械采用压浆泵。衬砌背后回填压浆，压浆压力要小，最高压力在5kg/cm2左右。围岩固结压浆，最高压力设定为1020kg/cm2。压浆孔只在拱部交错配置，每米0.53.0个。,2023/5/28,新干线隧道主要技术标准,日本是第一个修建高速铁路的国家，隧道在高速铁路工程中占的比重较大。考虑经济性，同时由于对隧道空气动力学缺乏相关的实践经验，日本新干线隧道的断面积较小。空气动力学效应很明显。采取了加强列车密封性等措施，仍无法根本缓解较为明显的车内压力波动，列车通过隧道时乘客仍有耳鸣等不适现象。因此，在适应小断面隧道的条件下，高速列车头设计变更为流线型，车体也加强了密封性。其次在隧道口增设缓冲结构。,2023/5/28,1、新干线隧道断面基本参数日本新干线隧道断面的基本参数如下表所示。各条新干线隧道的标准断面图如下图所示。,2023/5/28,2023/5/28,2023/5/28,2023/5/28,采用以单洞双线为主的隧道断面结构 在通常情况下，采用单洞双线断面，能较好解决空气动力学效应。较少采用双洞单线的断面。但如果隧道长度很长，考虑防灾疏散的需求等，也往往采用双洞单线方案。日本新干线上的隧道，几乎全部采用单洞双线隧道断面结构。即使长度大于20km的隧道，如八甲田隧道、饭山隧道等，也没有采用两单线隧道方案。另外，2个单线隧道横断面积总和要比1个双线隧道横断面积大，也就是说采用单洞双线隧道比采用双洞单线隧道方案更加经济。这也正是日本新干线隧道采用单洞双线隧道断面结构的主要原因。,2023/5/28,支护结构由整体式衬砌逐渐发展变为复合式衬砌 1、初期，由于锚杆和喷射混凝土的技术还没有得到推广应用，多采用整体式衬砌，施工过程中的支护形式主要采用插板法，如东海道新干线、山阳新干线、上越新干线等，拱圈混凝土衬砌厚度一般采用50cm70cm。2、随着隧道修建技术的进步，对新奥法理论研究逐步深入，从北陆新干线开始，新奥法原理得到广泛应用，支护结构采用复合式衬砌。在支护结构设计时，充分发挥隧道周围围岩的支护功能。,2023/5/28,3、新干线隧道的钢支撑的材料多采用H型钢或U型钢，主要原因是，能用喷射混凝土很好填充其与围岩间的空隙，在有很大荷载作用时，不易产生屈服及扭曲。对于U型钢来说，喷射混凝土的填充性好，在遇到膨胀岩地层，可设计成可伸缩接头形式。在小断面隧道多采用L型钢、钢管等。组合钢筋加工成的格栅，虽与喷射混凝土的粘着好，但刚性小易弯曲。,2023/5/28,4、新干线衬砌混凝土的厚度，除去围岩不稳定的情况和隧道洞口附近等情况外，一般设计厚度采用30cm左右。对于围岩差的情况、埋深小的情况、偏压的情况及期待衬砌有较大承载能力的情况时，增加衬砌厚度不仅使隧道开挖断面增大，反而引起土压的增加，此外，增加抗拉强度小的素混凝土，从防止弯曲破坏看也是有限度的。所示增加衬砌厚度，不如改变力学上的有利的衬砌形状或采用钢筋混凝土、钢纤维混凝土等提高弯曲强度的材料。,2023/5/28,2023/5/28,新干线隧道的道床型式 1、早期修建的东海道新干线隧道中全部是有碴轨道。2、以后修建的新干线隧道内大多为无碴轨道。,2023/5/28,减少微气压波的技术措施 日本因新干线隧道的断面积只有64m2，列车在隧道内运行特别是在隧道内会车时，会在隧道内产生很大的压力波动，同时，洞口会有明显的爆破声，为了有效缓解隧道的空气动力学效应，采取在洞口段设置不同类型的缓冲段的措施。,2023/5/28,（一）洞口缓冲结构 1、设置缓冲结构是减缓空气动力学效应的有效措施之一。2、缓冲结构形式：常断面；1.5倍隧道断面积 喇叭型；阶梯型；开口型。,2023/5/28,2023/5/28,（二）其它降低微气压波的措施 除在入口设置缓冲段外，日本新干线隧道还采取以下方法。1、利用斜井、竖井；2、做带有开口的防护棚；3、车辆方面的措施，如采用密闭车辆等；4、隧道壁面的措施；5、也可在埋深小的洞口段开挖竖井来降低压缩波的坡度。,2023/5/28,日本针对隧道空气动力学的特性，在隧道结构和洞内应采取的工程措施可归纳出以下几点：1、改善洞口形状，在洞口设置微气压波缓冲段，以减少压力波的冲击。2、洞内设施尽量隐蔽设置，使隧道表面平整光滑，减少列车运行时的阻力对设施的破坏。3、在洞内设置减压信道或竖井。4、使机车具有良好的空气动力学特性的形状。为减少隧道横断面积和列车运行时的阻力，就必须改进现行车辆的车体横断面积和车辆头部的形状。,2023/5/28,小结,日本建设高速铁路隧道历史最长，数量最多；日本新干线高速铁路隧道多采用单洞双线断面，断面有效净空面积只有6264m2，是目前世界各国双线高速铁路隧道中最小的；为解决乘车舒适度和降低洞口微气压波，日本新干线高速铁路隧道采用了提高列车密封性能和在洞口设置缓冲结构的措施；早期的新干线隧道内一般采用碎石道床，后来修建的隧道内一般采用无碴轨道结构，并且以板式无碴轨道居多；隧道主要采用复合式衬砌，初期支护为主要受力结构，多采用型钢支护，二次衬砌主要作用是安全储备，厚度一般采用30cm。,2023/5/28,2.2、德国高速铁路隧道,德国第一条高速铁路于1971年计划修建，到2005年底，已经建成通车的高速铁路共有4条，共计916km。其中隧道工程共有107座，总长度为201km。另外，纽伦堡慕尼黑高速铁路已于2006年开通，该线中高速铁路新线纽伦堡至英戈尔斯塔特共有9座隧道，最长的隧道为7700m。,2023/5/28,一、汉诺威维尔茨堡高速铁路隧道工程 汉诺威维尔茨堡高速铁路全长327km，1991年6月全部投入使用。该线设计为客货混运铁路，设计速度目标值为250km/h，最高运营速度为280km/h；设计货物列车速度目标值为80km/h，最高运营速度为120160km/h。全线共有隧道64座，总延长123km。其中在2000m以上的隧道19座，最长兰德吕肯隧道长达10779m。该线全部隧道均为双线铁路隧道，隧道有效内净空面积为82m2，开挖横断面面积为105145m2，隧道主要采用暗挖法施工。,2023/5/28,科隆法兰克福高速铁路隧道工程科隆法兰克福高速铁路新线是德国铁路第一条高速客运专线，2002年8月1日正式投入运营。最高运行速度为300km/h，线路最大坡度达40，铺设了155km长的无碴轨道，有30座隧道，隧道总长度47km。科隆法兰克福高速新线的隧道工程地质条件相对较差，以软岩为主，覆盖层较浅，有30座隧道采用矿山法施工，6座隧道采用明挖法施工。,2023/5/28,德国高速铁路隧道主要技术标准,一、德国高速铁路隧道设计的特殊性考虑隧道空气动力学问题，德国铁路在高速隧道设计时很注意考虑如下问题：1、有效净空面积是世界各国高速铁路中较大的，客货混运线路达82m2，客运专线为92m2。2、在洞口修建缓冲棚。3、由于空气阻力加大而引起的纵向坡度折减。,2023/5/28,二、德国高速铁路隧道断面 德国高速隧道设计时满足如下基本要求:1、从缓解和消减空气动力学效应出发对隧道有效净空面积的要求。2、高速铁路建筑接近限界、线间距和曲线加宽要求。3、隧道内专门养护、维修、防灾救援所需空间。4、隧道内作业人员承受的列车风不超过临界值。,2023/5/28,克服空气动力学效应对旅客舒适度、车辆结构、洞口环境(微压波)和行车阻力的影响是确定隧道设计参数的首要因素。德国在高速隧道修建时，主要通过放大横截面来解决上述问题。以曼海姆一斯图加特和汉诺威一维尔茨堡高速铁路为例，运行速度为250km/h，As=82 m2(曲线区段As=94m2），=0.13。对于己修建的运行速度为300 km/h的科隆一法兰克福高速铁路，则采用 As=92 m2，尽可能使有效净空面积加大，有利于克服空气动力学效应，增加旅客舒适度。这些隧道施工方法均采用新奥法原理。,2023/5/28,（a）直线地段As=82m2，（b）曲线区段As=94m2,2023/5/28,德国科隆法兰克福高速铁路隧道断面图（As=92m2）（单位：m）,2023/5/28,德国铁路采用的隧道横断面形状，除了考虑增大有效净空面积的要求以及建筑接近限界外，还考虑隧道内养护、维修和防灾、救援所需的空间。,2023/5/28,小结,1、早期修建的高速铁路中，隧道断面有效净空面积采用82m2，2002年建成通车的科隆法兰克福高速铁路隧道净空有效面积采用92m2；洞口型式大多采用帽檐式斜切洞口，有利于提高乘车舒适度和减缓高速铁路隧道的空气动力学效应。2、近期修建的隧道防水全部采用“全封闭”结构，不允许地下水流入隧道，衬砌结构除考虑围岩和其他荷载外，还承受部分水压力，所以，德国新修建的隧道全部采用钢筋混凝土结构，并且隧道内轮廓均采用圆顺连接，仰拱厚度一般比拱墙衬砌厚度大，不良地层中仰拱填充厚度通常大于2.0m。3、德国高速铁路隧道设置有完善的防灾救援系统，隧道内两侧设有贯通的救援通道，洞口一般设有救助车辆停放场，并且通过便道与公路网连通，救援交通较为便利。,2023/5/28,2.3、法国高速铁路隧道,法国第一条高速铁路线TGV东南线南北两段于1981年9月和1983年9月相继通车以来，大西洋线、北方线（300km/h,100m2，双线）、东南延伸线（300km/h,100m2，双线）、巴黎地区联络线（58m2，双线）、地中海线相继开通，到2005年底，法国已经投入运营的高速铁路总长度达1541km。,2023/5/28,大西洋线隧道概况大西洋高速铁路是法国继东南高速铁路后的第二条TGV高速铁路。高速线总长280km。大西洋线TGV高速动车组允许的最高速度达到300km/h，从巴黎到勒芒的旅行速度为220km/h，从巴黎到图尔的旅行速度为236km/h。该线共有20.8km的隧道和明洞，均为有碴轨道，其中有三座双线隧道，2座平行单线隧道。,2023/5/28,本线隧道的断面形状有圆形、马蹄形、城门洞形及梯形，根据列车的运行速度，隧道有效净空面积为55m271m2，,2023/5/28,隧道施工根据地质条件分别采用部分断面开挖法和TBM方法。其中，枫特耐隧道长475m，色科斯隧道长800m，乌弗莱隧道长1496m，；列车通过隧道速度为200km/h和270km/h。,2023/5/28,马西隧道断面图 布里斯苏尔浮杰斯隧道断面图,2023/5/28,东南延伸线 东南延伸线共有隧道约6.3km。主要隧道有：洞贝斯隧道 长501 m;高蒂埃尔隧道,长约300 m；梅西埃兹隧道,长1787 m，高洛尔隧道长2686 m。上述前三个隧道采用了分断面开挖法。高洛尔隧道采用的是全断面开挖法。除洞贝斯隧道外，列车通过速度均为300km/h。值得提及的是洞贝斯隧道和高蒂埃尔隧道。这两个连续的隧道位于35的坡道上；北端有长 250m的明洞，中间有长260m的过渡性隧道；高蒂埃尔隧道南端出口处直接与高架桥相连，如下图。高蒂埃尔隧道位于曲线处，半径4000 m。列车在上述隧道内的运行速度可达300km/h。隧道有效净空面积100m2，开挖断面达150m2，如图3-1-17所示。两隧道之间的过渡隧道断面如下右图3-1-18所示。,2023/5/28,2023/5/28,高蒂埃尔隧道位于曲线处，半径4000 m。列车运行速度可达300km/h。隧道有效净空面积100m2，开挖断面达150m2，如下左图所示。两隧道之间的过渡隧道断面如下右图所示。高洛尔隧道是东南延伸线上最长的隧道，位于高原地区，距地面深80m。该地区为石灰质青砂岩地质，由不同的深谷底线材质构成，且水文条件特殊，有涌水的危险。因此，用分断面开挖法，采用了喷混凝土和螺杆锚固支护方式。,2023/5/28,2023/5/28,为了准确地掌握地质资料，保证工程顺利进行，先在中央部位开一通道，确认地面取样是否准确，并采取相应的措施进行处理。此外，还在中间开70m 深的竖井，直径10m，以加快施工进度。施工时使用了预拱(perforex)方法。根据土质的特点，预拱厚度为19m至29m不等。侧拱施行锚固，危险区域内锚杆间距仅1m。该工程的另一个特点是:为保证约13m高开挖面的稳定，进行了喷混凝土处理，使用长18m的玻璃纤维材料锚杆。这样，可在后期实施土方工程时减少难度，并且长短交替，不会使开挖面产生裂纹，缩短作业时间。,2023/5/28,东南延伸线上隧道的特点是:工程量大，隧道断面均在100m2以上，洞底板呈凹型。由于侧拱需设锚杆支护，因此，开挖断面至少为150 m2，这在铁路工程中是少见的。隧道开挖分4个阶段进行:第一 阶段为上半断面开挖，第二、三阶段为下半断面开挖，第四阶段为洞底面施工。考虑到运营后乘坐的舒适性，洞口设计成喇叭口状。,2023/5/28,法国高速铁路隧道主要技术标准,一、隧道有效净空面积法国高速铁路隧道有效净空面积一般根据列车运行速度决定，大西洋线的双线隧道净空面积为55m271m2，巴黎地区联络线双线隧道有效净空面积仅有58m2，而北方线、东南延伸线和地中海线的双线隧道有效净空面积均为100m2。并不低于下述规定值：列车速度 230km/h 270km/h 300km/h双线隧道 63m2 83 m2 100 m2单线隧道 46m2 59m2 70m2,2023/5/28,法国实测的隧道最不利长度数据：当列车长度为360m时，考虑隧道内会车时瞬变压力最不利情况下，隧道最不利长度如下（0.8，1.2及3.5倍列车长）：速度300km/h时为299m，485m，1254m；速度350km/h时为257m，415m，1075m。,2023/5/28,二、洞门型式及缓冲结构法国高速铁路隧道一般采用曲线形，明洞一般较长并简化洞门山体的防护处理。如下左图所示洞门，仅进行明洞接长，采用斜切式结构，边仰坡锚固处理，非常简洁。,2023/5/28,简洁的隧道洞门 装饰性隧道洞门,2023/5/28,由于列车通过隧道时的速度较高，有些隧道在明洞顶部开天窗以起到缓解列车的微气压波作用，在东南延伸线上的部分隧道，考虑到运营时乘坐的舒适性，洞口设计成喇叭口形状，起到缓冲结构的作用。,2023/5/28,小结,法国高速铁路隧道相对较少，其有效净空面积与各线路列车的运行速度密切相关。大西洋线的双线隧道有效净空面积为55m271m2，巴黎地区联络线双线隧道有效净空面积仅有58m2，而北方线、东南延伸线和地中海线的双线隧道有效净空面积均为100m2，单线隧道有效净空面积为70m2。法国大部分高速铁路隧道采用碎石道床结构，隧道内设置避车洞，侧壁上设人行扶手杆。接触网固定件预埋在模筑衬砌混凝土内。,2023/5/28,2.4、韩国高速铁路隧道,韩国高速铁路建设现状韩国高速铁路网主要由京釜高速铁路和湖南高速铁路组成。京釜高速铁路全长412km，设计最高速度目标值为350km/h。湖南高速铁路全长230.9km，计划2006年开工建设，2017年开通运营。,2023/5/28,京釜高速铁路总长为412km，其中隧道长度为189km。全线共有86座隧道,最长隧道为金井隧道，长度为20.323km。其中长度L500m的短隧道有31座，总长度为8.308km；长度500mL3km的中长隧道有42座，总长度为56.047km；长度3kmL10km的长隧道有10座，总长度为53.227km；长度L10km的特长隧道有3座，总长度为43.925km。,2023/5/28,韩国高速铁路隧道主要技术标准,一、隧道有效净空面积 韩国高速铁路隧道有效净空面积采用107m2,是目前世界各国高速铁路隧道净空面积最大的。其主要考虑以下几个方面的因素：1、列车截面积、速度、规模 2、列车密封性 隧道内（列车外部）压力变动可允许标准如下表所示，以=5sec为准。,2023/5/28,隧道内压力变动可允许标准,2023/5/28,二、断面结构形式及支护参数 1、断面结构形式 采用半径R7.1m的单心圆形式，两侧设置水沟及电缆槽，隧道内底部不设置仰拱，而采用钢筋混凝土底板形式，底板厚度根据不同围岩地质情况采用不同的厚度。底板下面两侧设置贯通的排水管，以排除底板下的积水。,2023/5/28,2023/5/28,2、支护参数 韩国京釜高铁隧道多采用复合式衬砌结构，初期支护以锚、网、喷和格栅拱架为主，根据不同围岩级别，主要采用5种不同支护结构形式，支护结构下图所示。其中喷射混凝土采用不小于18MPa的标号，局部地段可掺加钢纤维补料；衬砌混凝土采用不小于24MPa的标号，在隧道洞口150m段和第4、5种支护模式段采用钢筋混凝土结构，钢筋采用单层配筋，每隔10m设置3组格栅支架固定衬砌钢筋，其余采用素混凝土衬砌结构。,2023/5/28,2023/5/28,三、洞门结构型式 韩国京釜高速铁路隧道洞门采用单一的喇叭口式洞门型式，有利于减缓隧道的空气动力学效应，提高乘车舒适度，同时也有效防止大面积的洞口边仰坡的开挖，有利于生态和植被。,2023/5/28,2023/5/28,四、隧道防排水 隧道衬砌结构和喷射混凝土中间拱墙设置防水板，墙底设置纵向排水盲管，纵向盲管（直径150mm）每隔一定长度（10m）与隧道底部两侧水沟连接；底板两侧设置纵向贯通排水盲管，排除底部渗水，底部排水盲管（直径200mm）每隔 50m，设置一处检查孔，方便检查维修。,2023/5/28,六、其他附属设施 隧道内其他附属设施主要防灾疏散设施和电缆槽、接触网基础和配电设备等。防灾疏散设施包括紧急措施指挥空间、隧道内部紧急疏散通道、应急照明灯、避难引导设施、避难所以及洒水车辆、排烟设备、输水管连接设备、新鲜空气供应设备、消防水池、紧急救护站台等。,2023/5/28,小结,韩国汉城至釜山高速铁路列车运行速度设计目标值350 km/h,隧道有效净空面积采用107m2，是世界各国高速铁路隧道中隧道断面最大的；断面内轮廓采用半径R=7.1m的单心圆形式；隧道内底部不设置仰拱，而采用钢筋混凝土底板形式，根据不同围岩地质情况采用不同的底板厚度；隧道一般采用排水型设计，底板两侧设置排水沟；一般隧道内采用有碴轨道，特长隧道和第二期修建的隧道中多采用无碴轨道；洞口采用喇叭口式斜切式洞口。,2023/5/28,2.5、其他国家高速铁路隧道,西班牙高速铁路隧道概况 截止到2005年7月，西班牙已经建成通车的高速铁路线路有两条。第一条高速铁路是1992年通车的马德里塞维利亚高速铁路，全长471km；第二条高速铁路是马德里巴塞罗那，线路全长651km。马德里塞维利亚高速铁路全线共修筑大、小隧道17座，总长15.819km，最长隧道2540m，为双线隧道断面，有效净空面积为75m2。马德里塞维利亚高速铁路基础设施的设计速度为300km/h，列车实际运行速度可达250270km/h。马德里-巴塞罗那高速铁路全长651km。该线按客运专线设计，线路允许最高最高运行速度达350km/h。共修建隧道26座，总长度61km，为了改善高速列车在隧道群中运行的条件，隧道内有效面积增大到100m2。,2023/5/28,意大利高速铁路隧道意大利已经投入运营的高速铁路是罗马佛罗伦萨线，全长，全线于1992年开通运营，设计速度目标值为250km/h。意大利正在建设的高速铁路有：罗马那不勒斯线，全长km。以上线路工程艰巨，隧道工程也较多，其中罗马那不勒斯高速铁路，共有隧道28.3km。佛罗伦萨博罗尼亚高速铁路，其中73.3km是隧道，占该段总长的93%，共有9座隧道，其中最长的隧道是Vaglia隧道，长度为18.561km，全部采用单洞双线断面结构，开挖断面为135m2，开挖采用钻爆法、装有剥离破碎装置的液压锤和机械开挖，还有1.5km采用明挖法开挖等等。,2023/5/28,英国高速铁路隧道 英国海峡隧道铁路连接线（UTRL）是按照UIC轨距和标准建设的第一条高速铁路，将于2007年建成，将英法海峡隧道与伦敦的St Pancras车站联结。该条铁路全长109km，共有4座隧道，总长约26.7km，占全线路长度的24%，最大设计速度为300km/h。全线共分两段建设，第一段在南部，长度为74km，其中3.6km为双线隧道，占该段线路长度的5%；第二段位于北部，全长38.5km，其中包括2座隧道，总长23.15km，占该段线路长度的60%，均为双洞单线隧道，其中Thames隧道长度为3.65km，北伦敦隧道长度为19.5km。每间隔600m设置横向联络通道，以满足紧急情况下疏散旅客的需要。,2023/5/28,小结,西班牙第一条高速铁路，设计速度目标值为300km/h，双线隧道断面有效净空面积采用75m2，第二条高速铁路设计速度目标值为350km/h，双线隧道断面有效净空面积采用100m2，西班牙高速铁路隧道内均采用中心排水沟。意大利高速铁路隧道断面结构内轮廓均采用双心圆型式，轨面以上为单心圆，轨面以下为单心圆，在修建的各条高速铁路隧道中圆心半径有逐渐增大的趋势。荷兰高速铁路隧道由于埋深较浅，地下水位较高，一般采用盾构法、沉管法或明挖法施工。瑞士岩石长隧道居多，一般采用掘进机法开挖。,2023/5/28,2.6、中国台湾地区高速铁路隧道,台湾台北至高雄高速铁路工程，全长345km，其中隧道有48座，总长度为47.217km其中钻爆法施工的隧道有42座，明挖法施工的隧道有六座。台湾高速铁路暗挖法施工的隧道均采用新奥法施工，为单洞双线隧道，其开挖宽度为13.5m，高度约为11.7m，开挖断面积约130140m2。衬砌完成后宽度为12.6m，高度为9.6m，轨面以上净断面积为90m2。,2023/5/28,台湾高速铁路隧道主要技术标准 台湾高速铁路最高行驶设计速度为350km/h，考虑隧道内空气动力学效应，轨面以上净断面积采用90m2，长度大于3km的隧道，为防止列车出隧道时引起突爆噪音，隧道洞口采用45斜洞门设计，另加设明洞解压段，顶部开设2处开孔，将微气压波逐渐释放。,2023/5/28,2023/5/28,台湾高速铁路隧道设计及施工均采用新奥法原理，具有如下特性：1、支护系统根据岩体的分类选用，对于岩层地质条件多变的情况下，具有较高的适应性。2、根据地质情况的变化，可方便的调整开挖断面。3、充分利用岩石的支撑能力，可减少开挖面积，较矿山法施工更具经济性。4、利用量测反馈分析，可弹性调整支护结构及施工程序，灵活施工安排。5、随时监测岩体动态，可有效监控隧道变形，施工安全性高。,2023/5/28,台湾高速铁路隧道设计 一、隧道断面型式 隧道断面的几何形状与隧道结构的受力状态有关，主要考虑功能要求，包括净空断面、附属设施空间、衬砌与开挖预计变形量及其他特殊需要外，尚需配合地质条件、支护结构及施工方法，设计采用尽量圆顺平滑的隧道断面形状。对于高速铁路隧道工程而言，主要断面控制条件为列车高速行驶时的空气动力学效应和设置仰拱结构的需要，另外考虑经济性、安全性和施工方便性，断面型式采用双心或三心圆构成，其开挖断面扁平率（H/W）约为0.91,接近圆形断面有利于隧道结构的稳定。,2023/5/28,二、断面开挖方式 隧道开挖方式，主要根据开挖面的自立性、周边围岩的承载力、地表沉陷预估变形量及地下水位的高低等因素来选定。台湾高速铁路隧道通常开挖方式包括：全断面法、台阶法及侧壁导坑法等三类，其中台阶法又可细分为长台阶、短台阶、多段台阶、超短台阶及临时仰拱开挖法等，台北至高雄高速铁路隧道主要采用台阶法开挖方式。,2023/5/28,2023/5/28,三、支护设计 台湾高速铁路隧道的支护设计，是在施工前根据岩体的分类，拟定支护构件及施工程序，然后辅以数值分析法进行检算，并进行适当调整作为施工的支护设计标准；在实际开挖时，根据隧道的周边地质情况、地下水状况、隧道断面尺寸和覆盖层厚度等，研究判断隧道周边围岩的破坏机理，来选择钢支撑、喷混凝土及锚杆等支护构件，必要加上辅助工法以维持隧道开挖时的稳定。,2023/5/28,台湾高速铁路隧道使用的支撑构件系统包括：喷混凝土、钢筋网、钢支撑及锚杆等，其中喷混凝土厚度为175mm350mm不等；钢筋网为6150150mm8150150mm，配合喷混凝土厚度采用一层至两层；钢支撑采用格栅或100100mm250250mm的H型钢，支撑间距配合循环进尺长度确定，其中格栅支撑具有材质轻、架设容易以及喷混凝土背后空隙少等优点，台湾高速铁路隧道工程大量采用；采用的锚杆长度为4m、5m、6m，径向间距自1.2m2m不等，纵向间距则采用循环掘进长度。,2023/5/28,四、防水层及二次衬砌设计 考虑隧道通过人口稠密区，为避免隧道周围地下水降低而影响当地生活环境，采用铺设全周边防水层的不排水隧道方式设计；半周边设置防水层的为排水隧道，其隧道填充内埋设排水管，并每隔50m设置清理维护点，防水层通常包括无纺布和防水膜。二次衬砌的混凝土结构，在设计主筋时采用极限强度设计法，需考虑地下水、围岩及混凝土自重等3中荷载，结构分析时，除混凝土自重外，将其余荷载组合为下列两种情况：（1）二次衬砌承受地下水渗经二次衬砌的水压力，而所有的土压力由初期支护承受，即所谓单纯水压模式；（2）二次衬砌承受土压力及水压力。,2023/5/28,五、洞口设计 台湾高速铁路隧道洞口设计除考虑地形、工程地质、活塞效应、环境及排水等5项因素外，还考虑以下准则，以降低施工和运营期间的风险。1、洞口应尽量采用与等高线直交进洞。2、避免将洞口设置于高地应力集中区，如山谷底部。3、洞口位于滑坡活动区时，应采取措施稳定地层。4、洞门应设置永久性水平筋以防止施工中及完工后的移动。5、洞口结构须适当回填，整体设计应与周围景观相协调。,2023/5/28,2023/5/28,小结,我国台湾地区台北至高雄高速铁路设计行车速度目标值为350km/h，考虑隧道内空气动力学效应，轨面以上净断面积采用90m2，对于长度大于3km的隧道，为防止列车出隧道时引起突爆噪音，隧道洞口采用挑檐式、斜度为45的斜切式洞口，另加设明洞解压段，顶部开设2处开孔，将微气压波逐渐释放。台湾高速铁路隧道为避免影响区域水文变化，长度大于3km的隧道，大部分设计为不排水型隧道，全部采用钢筋混凝土衬砌结构。,2023/5/28,2.7、中国大陆高速铁路隧道概况,中国大陆客运专线隧道分布情况 中长期铁路网规划“四纵四横”的快速客运通道和三个城际快速客运系统。根据以上规划，建设客运专线隧道总长度将超过1000km，目前已经开工和即将开工的客运专线隧道长度约874km。其中共有10km以上的特长隧道7座，客运专线隧道中，狮子洋隧道采用盾构法施工，其他均采用钻爆法施工。,2023/5/28,2023/5/28,中国大陆高速铁路隧道的主要技术标准,一、有效内净空面积 高速铁路隧道有效净空面积，即隧道内轮廓内轨面以上的净空面积。根据我国不同速度目标值和通行列车限界的不同，考虑空气动力学效应等各种情况，拟定的隧道有效净空面积如下表所示。,2023/5/28,2023/5/28,二、单洞双线和双洞单线隧道断面形式的选择 长度小于10km的客运专线隧道，采用单洞双线隧道，在满足洞内会车最不利条件的前提下，可有效地提高乘车舒适度 长度大于10km而小于20km的隧道，如果客车速度目标值为200km/h及以上并且为客货共线时，宜采用双洞单线隧道方案，如果是客运专线，则可根据辅助坑道的设置情况进行经济技术比较，选用合适的方案；当隧道长度大于20km时，采用双洞单线隧道方案。,2023/5/28,三、支护结构形式 我国高速铁路隧道一般采用复合式衬砌；个别浅埋或偏压隧道局部采用整体式衬砌；部分围岩地下水不发育，岩体完整性较好的、级围岩隧道段，采用不设置防水板的单层整体式衬砌。隧道内轮廓均采用曲墙形式，级以上围岩隧道内设置仰拱，仰拱和曲墙采用圆顺连接；、级围岩底部设置钢筋混凝土底板；为防止衬砌开裂和耐久性的影响，级以上围岩采用钢筋混凝土衬砌结构，部分、级围岩衬砌混凝土内掺加合成纤维。,2023/5/28,四、防排水标准 1、对于岩溶和暗河发育的隧道，采用疏导的工程措施，不随意封堵岩溶管道和暗河出口。2、在地下水发育和可能造成地下水流失的隧道地段，采用“以堵为主、限量排放”的防排水设计理念，使隧道的修建，对原有的水环境影响最小。3、尽量采用可维护的防排水系统，即采用耐久性好、可靠性高的防排水材料，提高防排水系统的使用功能，关键部位发生损坏或防排水功能不能满足使用要求时，可以进行维护、检修或更换，恢复其应有的使用功能，满足隧道设计使用年限内的防排水作用。4、越江水底隧道和