高速铁路桥隧建筑物提前介入培训讲义(隧道).ppt
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1、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
2、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250300km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
3、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
4、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520cm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、级围岩地
5、段应采用曲墙带钢筋混凝土底板的二次衬砌;地下水发育的级围岩和、级围岩应采用曲墙带仰拱二次衬砌,且、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2030mm。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)、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)级围岩混凝土拱墙厚度不
6、应小于40cm,仰拱厚度不应小于50cm。,二、隧道衬砌,(3)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)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
7、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、洞门类型洞口环框当洞口石质坚硬稳定(级围岩),且地形陡峻无排水要求时,可仅修建洞口环框。端墙
8、式(一字式)洞门适用于地形开阔、石质较稳定(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。翼墙式(八字式)洞门当洞口地质较差(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,柱式洞门当地形较陡(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。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
9、,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。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
10、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
11、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:洞口仰坡周围须设置排水、截水设施;洞口仰坡及进出口路堑边坡有剥落可能时,坡面应予防护;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
12、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1/51/3;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1.41.5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0.20.3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(
13、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
14、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)
15、、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%。,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510m。(2)侧沟与
16、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2030mm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100 cm
17、(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,排水量较大时不应小于1.5m。水管中心上方顶面设置顶宽不小于16cm,深度不小于8cm的弧形排水凹槽。,五、隧道防排水系统,10、排水型隧道环、纵向排水盲管设置在初期支护与防水板之间;防水型隧道环、纵向排水盲管设置在防水板与二次衬砌之间。环向设置直径不小于5cm的排水
18、盲管,间距一般在510m;在仰拱与拱墙施工缝高度、无仰拱衬砌的边墙基础距侧沟底30cm左右高度,两侧对称设置直径不小于8cm的纵向排水盲管。11、排水型、防水型隧道纵向盲管分段长度分别不应大于15m和30m,并直接与侧沟连通,盲沟上部设高度不小于30cm、厚度在1015cm、碎石粒径1030mm的无砂混凝土反滤层;环向盲管通过泄水管与侧沟相连,泄水管直径不应小于10cm。11、隧道防水板应采用EVA(乙烯、醋酸乙烯共聚物)、ECB(乙烯、醋酸乙烯与沥青共聚物)或PE(聚乙烯)材料,并符合以下要求。(1)、防水板厚度不应小于1.5mm。物理力学性能应符合铁路隧道防水材料暂行技术条件的相关规定。,
19、五、隧道防排水系统,(2)、防水板应采用无焊点铺设,双焊缝搭接、单条焊缝宽度不应小于2cm,焊缝应连续,不得漏焊、虚焊、焊焦、焊穿;双焊缝间气密性应达到0.20MPa加压5min,压力降低不大于20%。(3)、防水板接缝与二次衬砌施工缝、变形缝错开距离不应小于50cm。12、二次衬砌施工缝、变形缝应设置止水带,并根据缝的性质选择相应的止水带或止水带组合。止水带应符合下列规定:(1)、中埋式、背贴式止水带物理力学性能应符合铁路隧道防水材料暂行技术条件的相关规定。(2)、止水带应采用三元乙丙橡胶制作,不得采用再生橡胶。(3)、遇水膨胀止水条应具有缓胀性能,7d的净膨胀率不宜大于最终膨胀率的60,最
20、终膨胀率宜大于220。13、排水型隧道施工缝,防水应符合以下要求:(1)、环向施工缝,、级围岩地段可设置中埋式橡胶止水带或钢板腻子止水带,级围岩地段应设置中埋式遇水膨胀橡胶止水带。(2)、纵向施工缝,应设置遇水膨胀止水条。,五、隧道防排水系统,14、排水型隧道变形缝,防水应符合以下要求:(1)、变形缝应设置中埋式橡胶止水带。(2)、变形缝在二次衬砌内缘不小于3cm范围内,应采用聚硫密封胶封堵。(3)、变形缝其余空隙应采用沥青木丝板填缝料填塞密实。(4)、仰拱部位变形缝应设双层抗剪钢筋,直径应不小于50mm。15、防水型隧道施工缝,防水应符合以下要求:(1)、环向施工缝,应设置中埋式钢边橡胶止水
21、带和遇水膨胀止水条双重防水,拱墙应设置可维护注浆止水管。(2)、纵向施工缝,应设置止水钢板和遇水膨胀止水条双重防水。,五、隧道防排水系统,16、防水型隧道变形缝,防水应符合以下要求:(1)、变形缝应设置外贴式橡胶止水带和中埋式钢边橡胶止水带,双重防水。(2)、变形缝在二次衬砌内缘3cm范围内,应采用聚硫密封胶封堵。(3)、聚硫密封胶与中埋式钢边橡胶止水带间设置直径20mm打孔PVC波纹管。(4)、变形缝其余空隙应采用沥青木丝板填缝料填塞密实。(5)、仰拱部位变形缝设双层抗剪钢筋,直径应不小于50mm。17、隧道内有漏水时,应查明水源、漏水位置及漏水量,查阅原防水、排水系统的设计、施工、验收资料
22、。遵循“防、堵、截、排,因地制宜,综合治理”的原则进行整治。18、有降水和排水条件的隧道,整治前应做好降水、排水工作。28)整治施工时应按先拱墙后底板(仰拱)的顺序进行,应少破坏原结构和防水层,应选用无毒、低污染且耐久的材料。19、整治部位均应设置临时堵漏、柔性防水、刚性防水等防水措施,以防止堵水材料收缩而渗漏。,五、隧道防排水系统,鞍山隧道漏水结冰,五、隧道防排水系统,三、提前介入防排水设施检查项点1、衬砌表面、施工缝、变形缝、设备安装孔眼不漏、不渗、无湿渍;2、排水系统不应出现堵塞、溢流、渗漏、淤积、冻结、冲刷,在有冻害地段的衬砌背后不积水;3、瓦斯隧道、机械排水隧道必须设置全包防水。4、
23、隧道排水系统应与洞外排水系统、天然水系顺接,组成完整的排水系统。5、隧道全长范围内均应设置纵向、横向和环向盲沟、侧沟、泄水槽、中心水沟或中心水管(干燥无水隧道除外)和检查井。6、洞外应设置洞外排水沟、洞口截水横沟(单面坡隧道)、洞顶截水天沟、仰坡排水沟等;必要时,洞外应设置缓冲池(井)。,五、隧道防排水系统,鞍山隧道K291+841下行边墙漏水结冰,鞍山隧道K291+851上行边墙漏水结冰,综合洞室变形缝处漏水滴落在电器柜上结冰。,混凝土底座伸缩缝漏水结冰,五、隧道防排水系统,7、机械排水隧道必须设置排水设备控制系统和备用排水管路、水泵、电源和监控系统。集水井宜与正洞隔离,机械排水系统检修通道
24、与隧道外直接连通,集水井应根据最大出水量确定容量,并留有足够余量。8、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%。9、隧道外部的地表水丰富时,应有良好的地表和洞顶排水系统。对隧道有影响的地表沟谷、坑洼积水时,宜采用疏导、铺砌和填平等措施,防止洞外地表水渗流到隧道内。,六、洞内附属结构物及救援通道,一、洞内附属结构物技术标准1、设备洞室 长度大于500m的隧道,应在洞内设置余长电缆腔,并应与专用洞室结合设置。余长电缆腔沿隧道两侧交错布置,每侧间距宜为500m。长度5001000m的隧道,可只在其中部设置一处。2、救
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