客运专线隧道修建技术

客运专线隧道修建技术

铁道部工程管理中心

肖广智

2008年11月15日

一、铁路隧道工程的技术进步

•近年来，随着铁路建设的快速发展，铁路隧道修建技术有了长足的进步，具体表现在以下几个方面。

•1．高速铁路隧道关键技术已经形成。

•研究解决了列车在隧道内高速运行产生的空气动力学问题，确定了不同运行速度目标值隧道净空断面，制定了各项技术标准，确定了大断面隧道的支护衬砌参数及施工方法，确定了洞口结构型式，确定了长大隧道防灾救援的标准和措施。

•2．艰险山区复杂地质条件长大隧道修建技术不断取得进步。

•乌鞘岭隧道的通车运营、石太客专太行山隧道的贯通、宜万铁路、云南大丽、玉蒙铁路的建设，标志着我们在长大隧道防灾救援、岩溶高压突水、高地应力、地质复杂多变等方面取得了很大的技术进步。

宜万铁路

•宜万铁路全长378km，隧道161座，其长度占全线总长的60%。其中岩溶隧道92座，长247 km，占隧道总长的74%。全线岩溶极其发育，有齐岳山等8座隧道为一级风险隧道，多次发生突水、突泥，采用综合地质预报手段及时探明前方岩溶发育情况，采取注浆堵水、限量排放和防灾报警等综合技术措施保证了隧道的施工安全。

•3．大断面黄土隧道的修建技术取得突破性进展。

•郑西客运专线正线全长458km，隧道38座，77公里，隧线比16.8％。建设过程中曾出现地面开裂、围岩变形过大、支护结构开裂、坍方，施工一度受阻的情况，通过开展科研和工程实践的摸索，较好的控制了隧道和围岩的变形，有力的保证了隧道施工安全，逐步形成了一套大断面黄土隧道设计施工综合配套技术。

•4．城市铁路大跨浅埋隧道的修建技术取得进展。

•北京地下铁路直径线采用单洞双线结构型式，采用盾构法和浅埋暗挖法施工，进展顺利。天津地下直径线、京石客专石家庄六线特大隧道正在设计中，今年将要开工建设。

•5．水下隧道修建技术取得进展。

•广深港客运专线狮子洋隧道，穿越珠江口狮子洋河段，是国内第一条水下铁路隧道。隧道工程范围全长10800m，采用四台泥水平衡式盾构施工，目前隧道两端各有一台盾构已开始掘进。

•武广客运专线浏阳河隧道位于湖南省长沙市东部，隧道工程范围全长10100m，设三座竖井、一座斜井。根据隧道各段所处的地质、地面环境、隧道埋深等条件分别采用明挖法、钻爆法及非爆破法施工，目前已施工至河底，进展顺利。

二、客运专线隧道概况

•截至目前，在建铁路客运专线线路长度约6365公里，隧道约662座，隧道总长度约891.975公里，隧线比约14％。部分在建客专隧道统计如下：武广线路全长869公里，隧道222座，总长172公里，隧线比19.8%；郑西线路全长458公里，隧道32座，总长75公里，隧线比16.8%；石太线路全长190公里，隧道27座，总长73公里，隧线比39.5%；温福线路全长298公里，隧道59座，总长149公里，隧线比50.%，详见下表。

客专隧道统计表

在建长大隧道统计表

三、客运专线隧道的特点

•与普速铁路隧道相比客运专线隧道具有以下特点：

•由于列车高速运行引起的空气动力学问题；

•隧道断面积大（如在350km/h速度的条件下，隧道有效净空面积为100m2，开挖断面积达170m2）；

•由于开挖断面积的增大，施工难度也急剧增加，特别是在浅埋和不良地质条件下的施工难度很大；

•列车高速运行，对洞内轨道（包括基底结构，如仰拱或铺底）的影响增大，需要加强基底结构；

•100年使用年限和混凝土的耐久性要求；

•新型的洞门形式和更高的洞口环保要求；

•高标准的防水要求（一级防水标准）。

•长大隧道的防灾救援和运营通风

四、高速列车在隧道内运行产生的空气动力学问题及工程措施

•高速列车在隧道内运行产生的空气动力学问题

•由于高速列车进入隧道产生瞬变压力造成旅客及乘务人员耳膜不适，舒适度降低，长期在这种条件下工作,会对铁路员工和车辆产生危害；高速列车进入隧道时，会在隧道出口产生微气压波，发出轰鸣声，如同“放炮”，引起扰民问题。•国外从隧道设计角度解决空气动力学效应引起的问题，主要通过以下两种途径：一种是以日本新干线为代表，通过

提高车辆密封强度来缓解车内瞬变压力，使之满足舒适度要求，同时修建洞口缓冲结构来消减洞口微压波；另一种以德国为代表，主要通过放大隧道净空断面来解决问题。

•通过进行隧道空气动力学效应和相关设计参数的研究，我们基本解决了隧道设计诸如净空、断面形式、缓冲结构物等问题。但隧道按有碴道床考虑，目前350km/h及200km/h长度大于6km隧道为无碴道床；研究手段主要为类比、数值分析和室内实验，现场实验验证只在遂渝线做过一次；以前的研究是针对最不利隧道长度，而对长隧道以及辅助导坑的影响还没有研究，因此在隧道空气动力学效应方面还存在以下问题需要研究：①适合我国国情乘客耳膜舒适度准则及压力波阀值研究；②长隧道内空气压力波动规律的研究；③辅助导坑的影响；④无碴轨道隧道空气动力学特性研究（主要是首波形态，以及在传播过程中的激化，相应缓冲结构参数）。

缓冲结构设置

•根据咨询报告，武广客专有29座隧道需设洞口缓冲结构，经过反复研究，目前在武广客专洞口环境条件要求较高的鹰嘴山等10座隧道的14个洞口设置缓冲结构，其他19座隧道预留以后设置条件。郑西、石太客专和即将建设的哈大客专的部分隧道也设置了洞口缓冲结构。

•本线震雷山一号、周家塘隧道进出口设置缓冲结构

五、隧道洞口型式及景观设计

•按照《铁路主要技术政策》的规定，隧道洞门建设要考虑生态和环保的有关要求，对铁路隧道洞口进行新型结构与景观设计是完全有必要的，以适应洞口环保、美观、结构安全和施工技术配套各方面的需要。

•新型洞门的形式：直切、正切、倒切和经过艺术化处理的洞口形式。

洞口型式

国外高速铁路洞口型式

六、隧道断面

•隧道净空面积影响因素：

–隧道建筑限界

–线间距

–应预留的空间：安全空间、救援通道、工程技术作业空间、内部配件空间等

–考虑空气动力学影响所需的空间

350km速度目标值断面

各国高速铁路隧道内净空面积表

我国客运专线隧道内净空面积

七、防灾救援

•防灾救援设计基本原则

•（一）贯彻“以防为主，以消为辅，防消结合，立足自救”的方针,体现“以人为本”的观念。

•（二）旅客列车在隧道内发生火灾时，凡能继续运行时，均应遵循“先将列车拉出洞外再进行列车解体及火灾事故处理”的基本原则。

•(三)隧道内设置贯通的救援通道和必要的紧急出口。

•(四)隧道内设置必要的监控、防灾报警、消防灭火、防排烟等系统。

•防灾及消防系统

•火灾自动报警系统，消火栓系统，火灾时的防、排烟系统，防灾通讯，防灾用电，其他灾害报警（瓦斯、有毒气体（CO等））

防灾疏散

•隧道防灾疏散问题在土建上，一是单洞双线和双洞单线问题，二是紧急出口数量问题,长隧道还有定点疏散问题。德