国内外高速铁路概况PPT课件

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国内外高速铁路隧道概况
报 告 人:骆建军
北京交通大学隧道及地下工程试验研究中心
21.05.2020
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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。
4.3
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东海道新干线
70cm拱圈
0.70
50cm拱圈
山阳新干线(新大阪----冈山)
50cm拱圈
70cm拱圈
4.80 4.80
4.80 0.50
4.80 0.50
4.80
8.50 7.80
0.90
4.200
0.90 0.78
0.70
8.30
1/30
4.200
0.70
23.5 1.10
0.55
S.L
采用此开挖方式。下图为其开挖顺序及开挖状况。
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开挖方式C的开挖顺序 开挖方式C 的状况
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-Fra Baidu bibliotek
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▪ ④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。
▪ ⑤开挖方式E是明挖方法,在短隧道中采用。
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(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。
R.L F.L
2.60 0.80
3.00
8.30 7.80
0.70
0.70
3.00
0.55
8.50 7.80
0.90
0.65 0.20
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东北新干线
拱圈厚50----70cm
0.50 4.80
7.80 8.30
4.30
0.70
S.L R.L F.L
7.994
上越新干线
0.50
-
线路长度(km) 约1300 约2230 约1860 约1600 约1400
约880 约770 约1900
约2000
约13860
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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。
100
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▪ 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10~15%的加气剂。在工程后半期将水泥减 少而采用1:4,掺入20~25%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。
为常速铁路。
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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。
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▪ 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)。
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▪ (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。
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下导坑和上半断面同时开挖
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▪ ②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。
▪ ③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
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▪ 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。
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项目
东海道 新干 线
山阳新干线 冈山以东 冈山以西
东北新 干线
上越新 干线
北陆新 干线
运行速度 (km/h)
270
300
300
275
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▪ 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140~160km/h 时铁路称为快速铁路;运行速度为120km/h的铁路称
S.L R.L F.L
4.80
3.00
7.80
14.50
1.00
11.4
0.70
1.10 2.60 3.00
山阳新干线(冈山----博多)
50cm拱圈
70cm拱圈
0.50
0.70
4.80
4.80
3.00
7.80 8.30
1.00
2.60 0.80
S.L
R.L F.L
7.994
0.45
北路新干线(高崎----长野)
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中国铁路快速客运通道及城际快速客运系统规划表
项目 “四纵”客运专线
“四横”客运专线
3个城际客运系统 合计
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线别 北京—上海 北京—武汉—广州—深圳 北京—沈阳—哈尔滨(大连) 杭州—宁波—福州—深圳 徐州—郑州—兰州 杭州—南昌—长沙 青岛—石家庄—太原 南京—武汉—重庆—成都 环渤海地区城际客运系统 环长江三角洲地区城际客运系统 环珠江三角洲地区城际客运系统
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。
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拱圈 分布 占隧道
厚长
总长
度度
的比
(c (

m) km) (%)
50 29.1 42
70 33.2 48
90 4.7
7
110 0.8 3
其他 0.7
合计 21.05.2020 68.5
-
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直线隧道标准断面
曲线隧道标准断面
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▪ (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。
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形式
构件(旧钢轨) 间距 衬砌厚
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▪ (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。
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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。 21.05.2020
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▪ 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。
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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。
拱部
边墙 (m) 度(m)

1@50kg
2@30k g
1.5
乙 2@30 丙 2@37
2@50 2@50
1.2~ 0.9
0.5
0.5~ 0.7

2@30kg 垫板2I-250·125·10
0.6
0.7
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▪ 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。
4.05
7.350
2.60
2.50
2.60 0.87 2.60
3.26
4.02 4.53
4.20 5.08
0.70
7.90
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▪ 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。
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▪ (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。
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▪ 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。
①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。
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开挖方式A工序
上半断面与下导坑同时开挖
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上断面留核心土开挖
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(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。
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▪ 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。
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▪ 2)施工工序 ①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。 ②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。 ③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。 ④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10~20kg/cm2。压浆孔只在拱部 交错配置,每米0.5~3.0个。
-
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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62~64m2,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
245
275
隧道高度H(m) 7.15
7.4
7.4
7.4
7.4 7.25
隧道宽度L(m) 9.6
9.6
9.6
9.6
9.6
9.5
高跨比H/L
0.75
0.77
0.77
0.77 0.77 0.76
隧道断面积(m2) 64
64
64
64
64
64
线间距(m) 4.2
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