隧道的若干关键技术问题

2、若干关键技术问题的处理
2.2 隧道工程的耐久性
⑶其他材料耐久性要求：对锚杆的保护层厚度、 注浆饱满度、防水材料等的耐久性均提出相应要求。 ⑷施工有关要求：围岩本身是整个承载体系的 一部分，施工中应注意“爱护围岩”。 ⑸结构检测及维护：在设计使用年限内，应定 期对隧道结构及材料的使用状态、环境条件的变化进 行检测及监测，并进行综合评估。
2、若干关键技术问题的处理
2.2 隧道工程的耐久性
从传统的以“强度”为主导向以“性能”为主导 的设计方法转变，但要消除“免维修或不能维修”的 误解，建立起“把劣化构件或构件的性能恢复到设计 意图的使用水准以上的补修、补强”的概念。
2、若干关键技术问题的处理
2.2 隧道工程的耐久性 隧道工程的耐久性设计施工与地面结构有明显的不同。 首先是设计寿命计算方法不同，地面结构一般以混凝土 炭化深度达到钢筋处的时间作为使用年限，而隧道结构则不 同，其极限状态由围岩、初期支护和二次衬砌共同确定，一 定的混凝土炭化深度并不意味着隧道结构达到设计使用年限 （结构仍可能维持稳定）； 再者隧道结构大量采用了素混凝土，其耐久性判别与钢 筋混凝土也不同； 此外，除对模筑混凝土本身应提出耐久性指标要求外， 对喷射混凝土、锚杆、防排水材料等也均应达到相应的耐久 性要求，而目前对此研究相对欠缺。
2.3 隧道防排水设计 ⑴不同隧道规范对防水等级的划分不同
德国铁路隧道的防水等级（DS 853） 防水等级 1 潮湿情况 完全干燥
说
衬砌密实，内表面无潮湿情况
明
2
很干燥
衬砌密实，内表面仅有轻微潮湿存在(例如根据颜色)，不 允许滴漏渗水。 标准：轻微潮湿处用干手触摸无水痕，将一张吸墨纸或能 吸水的报纸贴放不致因吸水而变色 衬砌密实，内表面仅个别和局部有手感潮湿。手感潮湿处 显然系渗透所致，贴放吸墨纸或吸水的报纸亦会因吸水而 变色，但无滴水
2、若干关键技术问题的处理
2.1 支护结构设计与基底处理
初期支护 衬砌类型 喷砼 部位/厚度 (cm) Ⅱ（无仰拱） Ⅱ（有仰拱） Ⅲ Ⅲ偏 Ⅳ Ⅳ加 Ⅳ偏 Ⅴ Ⅴ加 Ⅴ偏 拱墙/10 拱墙/10 拱墙/15 拱墙/18 拱墙/25 仰拱/15 全环/25 全环/25 全环/28 全环/28 全环/28 钢筋网(φ 8) 网格间距 (cm) / / 25×25 20×20 20×20 20×20 20×20 20×20 20×20 20×20 设置部位 锚杆 长度（m） 间距（m） （环×纵） 1.5×1 1.5×1 1.2×1 1.2×1 1.0×1 1.0×1 1.0×1 1.0×0.8 0.80×1.0 0.80×1.0 规格 钢架 间距 （m） / / / 1.0(拱墙) 1.0(拱墙) 1.0(全环) 0.8(全环) 0.6～ 0.8(全环) 0.6(全环) 0.5(全环) 拱墙(cm) 仰拱/底板 (cm) 二次衬砌 预留变形量 (cm)
2、若干关键技术问题的处理
2.3 隧道防排水设计
从目前总体情况来看，隧道渗漏水问题十分严 重。据铁道部工务部门2002年秋检数据统计，我国 至2002年底，共有铁路隧道5 711座，总延长2 833 km出现渗漏，其中严重渗漏水的隧道有1 620座、 23400处、150 km；占总座数的28.4%，总长度的 5.3%。 而据交通部2002年数据统计，我国至2002年底， 共有公路隧道1 700座，总延长704 km出现渗漏，其 中严重渗漏水隧道达500余座，约占总座数的30%。
2、若干关键技术问题的处理
2.3 隧道防排水设计
2、若干关键技术问题的处理
2.3 隧道防排水设计
⑵隧道排水系统设计 ①洞内采用双侧水沟加中心管沟排水，中心水沟 的主要作用是增加排水能力，并有效疏干Ⅱ级围岩底 板下积水。 ②防水板背后纵环向设置排水盲沟系统，设置方 式和选材满足运营期可维护的要求。 ③施工缝和变形缝处设置必要的导水措施，作到 “引水归槽”。
2.3 隧道防排水设计 ⑴不同隧道规范对防水等级的划分不同 从国内外防水等级标准的对照中可以发现，国外隧道各防 水等级均以渗水量来定量地分级。隧道防水等级越高，则对渗 水量的控制也越严格，且都是通过测定渗水量来检验最后的防 水效果。 根据国内外的观点：一级标准的结构内壁是有少量渗水的， 但是由于渗水量极少，且随时都为正常的通风所带走，因此量 测极为困难，对验收工作带来困难。因此没有必要规定定量指 标，只通过感观的检查也可以判断工程是否达到一级标准。我 国《地下工程防水技术规范》中也以渗水量为指标来确立防水 等级，但对于渗水量极少的一级防水工程，考虑到实际量测的 操作性，仍然还是以感观目测为手段。
省别 线路长度（km） L≤1000m 隧 道 数 量 1000m＜L≤3000m 3000m＜L≤6000m 6000m＜L≤10000m L＞10000m 湖北 108.243 1—375 1—1179 湖南 517.892 74—26368 9—17255 2—6601 1—6861 2—14434 1-10331 广东 88.975 15—6098 5—6512
2、若干关键技术问题的处理
2.3 隧道防排水设计 ⑴不同隧道规范对防水等级的划分不同
英国隧道防水分级标准 级 O A 别 最大容许渗水量（L/m2∙d） 肉眼观察不到（NOTHING VISIBLE） 1
B
C D E U
3
10 30 100 不作限制（UNLIMITED）
2、若干关键技术问题的处理
总计（座—米）
隧线比（%）
2-1554
1.44
86—57085
11.02
23—37375
42.0
1、概述
武广客运专线隧道的特点与难点
⑴隧道断面大：内净空面积达100m2，需要开挖面积约160m2 （有仰拱）。 ⑵工程可靠性和耐久性要求高：设计使用年限要求100年，主 体结构要求“零缺陷”。 ⑶防排水要求高：防水等级要求达到一级，衬砌表面无湿渍。 ⑷环保与景观要求高：沿线隧道洞口植被发育，部分隧道穿 越森林公园景区或自然保护区；线路与高速公路、国道并行段 长，景观要求高。 ⑸防灾救援难度大：大瑶山一、二、三号隧道均为长度大于 6km的隧道，洞口桥隧相连，相邻洞口距离分别仅为169m、45m。 ⑹工程地质条件复杂：隧道主要不良地质有岩溶、富水断层、 高地应力、采空区等，短隧道一般覆土浅，地质条件差。
2、若干关键技术问题的处理
2.2 隧道工程的耐久性
隧道结构物按设计基准期100年进行修建，对于客运 专线隧道而言，除考虑普通铁路隧道所必须考虑的耐久性 要求外，还有其独特的一些方面。 最近一段时期，日本的铁路隧道相继发生3次重大的 混凝土掉块事故，引起了日本运输省的重视。事故发生的 原因通过理论分析、实地试验后认为：列车振动和产生的 空气压变动是一个重要原因。而日本新干线的列车速度， 从客运专线角度看，是比较低的（通过隧道时大致在 180～220km/h之间）。 可见，客运专线铁路隧道在耐久性方面需注意减少列 车振动的影响，可采取的措施是改善轨道结构构造和隧道 底部结构，并适当加大内净空，减少空气压力变化。
3
毛细渗透
2、若干关键技术问题的处理
2.3 隧道防排水设计 ⑴不同隧道规范对防水等级的划分不同
我国地下工程防水等级标准 防水等级 一级
标
不允许渗水，结构表面无湿渍
准
二级
不允许漏水，结构表面可有少量湿渍 工业与民用建筑：湿渍总面积不应大于总防水面积的1‰，单个湿 渍面积不大于0.1m2，任意100m2防水面积不超过1处。其他地下工程： 湿渍总面积不应大于总防水面积的6‰，单个湿渍面积不大于0.2 m2， 任意100 m2防水面积不超过4处
/ / 拱部 拱部 拱墙 拱墙 拱墙 拱墙 拱墙 拱墙
2.5 2.5 3.0 3.0 3.5 3.5 3.5 4.0 4.0 4.0
/ / / 型钢 格栅 格栅或型钢 型钢 格栅或型钢 型钢 型钢
35 35 40 40* 45* 45* 50* 50* 50* 55*
/30* 35/ 55/ 55*/ 55*/ 55*/ 60*/ 60*/ 60*/ 65*/
武广客运专线
隧道的若干关键技术问题
铁道第四勘察设计院 肖明清 王克金
2005年11月
1、概述
武广客运专线铁四院设计范围内正线线路全长715.2km，新建隧道 187座，总长为112.2km，占线路总长度的15.7%。其中最长隧道为 大瑶山一号隧道，全长10085m；长度小于500m的隧道有138座，占 总座数的74％。
2、若干关键技术问题的处理
2.3 隧道防排水设计
⑵隧道排水系统设计
2、若干关键技术问题的处理
2.3 隧道防排水设计
⑶堵水设计 在地下水发育、地下水大量排放可能影响地 表生态环境时采用注浆堵水，将大量地下水截堵于 注浆圈外，少量渗入水进行引排，二次衬砌考虑一 定的水压力。
3～5 3～5 5～8 5～8 8～10 8～10 8～10 10～15 10～15 10～15
2、若干关键技术问题的处理
2.1 支护结构设计与基底处理
2、若干关键技术问题的处理
2.1 支护结构设计与基底处理
⑴根据围岩级别、埋深、偏压等具体条件对围岩自稳能力和支护结构受 力的影响，适当细化了支护结构类型：以往的习惯作法是浅埋段按降低一级 围岩级别设计，这难以正确反应工程的实际特性，也不够经济，因为客运专 线隧道跨度大，对应的浅埋段覆土厚度也增大，同时从环保要求出发，隧道 洞口位置一般较以往外延较多，致使浅埋段长度较长，因此有必要专门设计 浅埋段支护结构。 ⑵突出“加强基底”和注重“刚度变化”：①针对以往隧道底部易发病 害和高速列车运行要求，本线隧道加强了基底设计，Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩均采 用有仰拱结构，且仰拱厚度较拱墙衬砌大；②Ⅱ级围岩设计了有仰拱和无仰 拱二种结构，前者用于可溶岩地段，后者用于非可溶岩地段。③在不同工点 中经常有围岩级别不连续变化的情况，如断层部位为Ⅴ级围岩，其前后则为 Ⅱ级围岩，Ⅱ级围岩有仰拱结构，可用于这些突变部位，以利于基底的刚度 变化。 ⑶二次衬砌部分采用钢筋混凝土结构：Ⅳ、Ⅴ级围岩和Ⅲ级围岩偏压段 二衬砌均采用钢筋混凝土结构，主要是考虑列车长期的振动作用以及围岩蠕 变对二次衬砌受力的影响，同时也可减少大跨混凝土结构的收缩裂缝。
2、若干关键技术问题的处理
2.3 隧道防排水设计
根据客运专线铁路一级防水标准的要求，隧道工程需从 设计、施工、运营维护三个方面来达到“防水可靠、排水通畅、 系统可维护”的目标。 ⑴防水系统设计 ①二次衬砌混凝土抗渗等级不得小于S8，由于隧道跨度 大，混凝土内掺加具有补充收缩功能的防水剂，减少收缩裂缝。 ②拱墙部位敷设防水板＋土工布。 ③喷射混凝土中掺加合成纤维，既可减少回弹量，也可 减少喷射混凝土早期裂缝，有利于减少初期支护渗漏水。 ④加强施工缝和变形缝的防排水措施。
2、若干关键技术问题的处理
2.3 隧道防排水设计 ⑵隧道防水施工、监理及验收不规范。 ⑶隧道防水的设计依据不充分：勘察资料不足，理论依据 不足。 ⑷对高水压、岩溶地区等特殊地段，没有提出明确的设计 与施工规定。 ⑸在隧道设计规范中，没有考虑复合式衬砌所承受的水压 力问题，但当地下水补给与排除不均衡时，可能承受水压力。 与欧美、日本等发达国家相比，我国隧道的防排水技术相 对比较落后，归纳起来就是措施少、材料性能差、施工工艺与 管理不够严格等。
2、若干关键技术问题的处理
2.2 隧道工程的耐久性
⑴正确选择混凝土原材料及配合比，严格控制水 胶比和水泥用量。 ⑵采用合理的结构及构造措施、严格控制裂缝宽 度，其中在结构设计方面采取的措施有：①隧道均采用 单心圆断面，有利于结构受力；②内净空预留工务工程 技术作业空间，可以用于进一步采取耐久性加强措施； ③适当提高衬砌结构混凝土强度等级，隧道初期支护采 用C25喷混凝土，二次衬砌采用C30素混凝土或C35钢筋 混凝土。
有少量漏水点，不得有线流和漏泥砂 单个湿渍面积不大于0.3 m2，单个漏水点的漏水量不大于2.5L/d， 任意100 m2防水面积不超过7处 有漏水点，不得有线流和漏泥砂 整个工程平均漏水量源自文库大于2L m2∙d，任意100 m2防水面积的平均漏 水量不大于4L／m2∙d
三级
四级
2、若干关键技术问题的处理