地下工程概论-隧道1

1、地下工程概论_隧道1第一页，共25页。二、铁路设施国际的发展1829年美国，第一条铁路隧道（利物浦曼切斯特，1190m）18571871年，仙尼斯隧道（法国意大利，12850m）1898年意大利，辛普伦隧道（19700m）1971年日本，大清水隧道（新干线，22230m）1988年日本，青函隧道（53850m）正修建及规划的穿越阿尔卑斯的铁路隧道国内的发展第一座铁路隧道，狮球岭隧道（台湾，基隆台南，261m）大陆第一条铁路隧道,八达岭隧道（1907，京包线）建国以来的发展分为三个阶段：50年代，成渝线（13座）、宝天兰线（改建136座，建48座）、宝成线（304座）5060年代，川黔线、成昆线

2、；80年代，京九线、西安安康线第二页，共25页。（一）铁路隧道的规划设计 1、隧道位置的选择按地形条件进行选择 按地质条件进行选择 按线路类别进行选择 隧道洞口位置的确定选择因素第三页，共25页。1、隧道位置的选择平面障碍沿河傍山方案隧道直穿方案 按地形条件进行选择 高程障碍绕行方案深路堑方案隧道方案 第四页，共25页。1、隧道位置的选择高程障碍1）绕行方案:工期短、工程容易、工程费用低，线路长、弯道多、线路条件和运营条件差；2）深路堑方案：工期短、工程较易、工程费较低，线路长、弯道多、运营条件差；3）隧道方案：工期长、工程难、工程费较高，线路短、运营条件好；第五页，共25页。1、隧道位置的选

3、择平面障碍1）沿河傍山方案：工程费低，路基差，施工易塌方，线路条件差，运营条件差2）隧道直穿方案：初期工程大、费用高，线路短，运营条件改善。原方案：16.6km隧道8座，4.2Km，桥2座25个弯道，一个车站隧道方案：6.107km第六页，共25页。1、隧道位置的选择按地质条件进行选择单斜构造地层褶曲构造地层不良地质条件 滑坡地段岩堆地段泥石流地段第七页，共25页。单斜构造： 尽可能避开软弱结构面，隧道不能与软弱结构面平行，应成一定角度。正确错误第八页，共25页。错误较好好褶曲构造 ： 通常，若隧道必须通过褶曲时、置于翼部较为有利，但需考虑偏侧压力；隧道不能置于向斜内，特别是向斜的轴部，同时尽

4、量避免把隧道置于背斜的轴部。第九页，共25页。滑坡地段错误正确山体在重力作用下，沿某一软弱面发生整体下滑，形成滑坡，隧道处于滑坡地段易受到推力、挤压或剪切断开，造成破坏。隧道易置于滑床的以下一定厚度的稳固地层中不良地质条件第十页，共25页。 岩堆地区不良地质条件错误正确岩石经过分离剥解后冲刷堆积在山坡平缓处形成无粘结力的堆积体，隧道通过易形成塌方。隧道易置于稳固地层中。第十一页，共25页。泥石流正确错误不良地质条件 山顶积聚的土壤或砾石、岩块受洪水浸融成为流体，顺山沟或峡谷急剧下滑，摧毁铁路路基或隧道。隧道宜置于牢固稳定的地基之上（切割深度以下），洞口置于冲击扇范围外。第十二页，共25页。1、

5、隧道位置的选择按线路类别进行选择越岭隧道位置的选择：垭口、高程的选择傍山隧道位置的选择：最小覆盖层厚度第十三页，共25页。越岭隧道垭口：分水岭的山脊线上高程较低处 。是选择越岭隧道线路位置的控制点。以线路顺直，隧道长度最短的垭口作为方案比选的基础。高程：高程越高，隧道越短，高程越低，隧道越长。 越岭隧道：当铁路线路从一个水系过渡到另一个水系时，穿越高程 很大的分水岭而修建的隧道称为越岭隧道 。第十四页，共25页。越岭隧道 成昆线上沙木拉达垭口是小相岭中垭口最低的隧道，所以最后选择了沙木拉达隧道方案。第十五页，共25页。沿河傍山隧道 沿河傍山隧道特点：若稍向河流一侧偏移，线路位置会落在山体的风化

6、表层内，易引起塌方落石；稍偏向靠山一侧，形成浅埋，洞顶覆盖层太薄，容易受到山体的偏侧压力，对施工和结构的受力十分不利。因此，隧道位置“宁里勿外”，即隧道位置 向山体内靠为好，注意洞身覆盖的厚度 （最小覆盖层厚度）。第十六页，共25页。1、隧道位置的选择洞口位置选择的原则： 考虑洞门边坡的稳定和仰坡的安全，其次才是经济的因素。基本思想： 早进晚出：决定隧道洞口位置时，为了施工及运营的安全，宁可早一点进洞，晚一点出洞。第十七页，共25页。1、隧道位置的选择1、洞口位置应尽量设在山体稳定、地质较好、地下水不太丰富的地方；2、洞口不宜设在排水困难的沟谷低洼处；3、在岩壁陡峭，稳定无落石或坍方时，可采用

7、贴壁进洞方式；4、应尽量避免大挖方和大刷坡，破坏地层稳定状态；5、考虑洞口段衬砌结构受力，洞口应尽可能与地形等高线大体相垂直；6、 隧道洞口设计标高应高于设计洪水位（包含波浪高）以上0.5m；7、 隧道洞口应考虑生产活动的场所。 总之，选定隧道洞口位置时，首先按地质条件控制边坡和仰坡安全和稳定，然后是尽量躲避不良地质区域，最后才考虑经济方面的问题。第十八页，共25页。2、隧道的平纵断面规划设计（1）隧道平面设计 隧道平面是指隧道中心线在水平面上的投影。隧道尽量采用顺直线路。因为曲线隧道具有很多缺点：增加开挖和衬砌的工程量；空气阻力加大，使洞内通风条件恶化；钢轨磨耗严重，增加线路维修工作量；支护

8、和衬砌技术上较为复杂。 隧道内必须采用曲线时，最好采用较短的曲线，或半径较大的曲线，并在曲线两端设缓和曲线；在一座隧道内最好不设一个以上的曲线，尤其是设置反向曲线或复合曲线。第十九页，共25页。2、隧道的纵断面设计规划设计纵断面设计坡道型式坡度大小和折减坡段长度坡段的衔接第二十页，共25页。2、隧道的纵断面设计规划设计纵断面设计坡道型式坡度大小和折减坡段长度坡段的衔接第二十一页，共25页。坡道型式：单面坡：争取高程、对运营时通风、排水有利、但在上方洞口施工困难。人字坡：利于施工，通风不利，适用于长隧道，尤其是越岭隧道。纵断面设计第二十二页，共25页。坡度大小： 不宜用足限制坡度，考虑排水需要，也不宜采用平坡，坡度一般不小于3。坡度大小与折减坡度折减： 原因：（1）机车动轮与钢轨间的粘着系数减小，机车牵引力不能充分发挥；（2）列车在隧道内运行的活塞作用，空气阻力削弱了列车的牵引力。（3）隧道长度小于400m时，上述影响不甚显著。折减方法：（1）直线隧道：限制坡度要在明线限制坡度上乘以一个小于单位1的折减系数m。I允=i限m（2）曲线隧道：位于曲线上的隧道应先按上式折减后，再进行曲