向莆铁路隧道初步设计原则(正式稿)

新建铁路向莆线向塘至莆田（福州）段初步设计隧道设计原则审定：肖明清审查：颜志伟审核：龚彦峰编写：徐文俊殷怀连铁道第四勘察设计院2006年12月武汉新建铁路向莆线向塘至莆田（福州）段初步设计主要设计原则及有关规定一、主要采用的标准、规范、规定1、《铁路隧道设计规范》（TB10003-2005）；2、《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》（TB10108-2002）；3、《铁路隧道防排水技术规范》（TB10119-2000）；4、《铁路瓦斯隧道技术规范》（TB10120-2002）；5、《铁路隧道运营通风设计规范》（TB10068-2000）；6、《铁路隧道辅助坑道技术规范》（TB10109-95）；7、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）；8、《铁路隧道施工规范》（TB10204－2002）；9、《客运专线铁路隧道工程施工技术指南》（TZ214－2005）；10.《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086-2001）；11、《地下工程防水技术规范》（GB50108-2001）；12、《铁路建设贯彻国防要求技术规程（试行）》(铁计〔2005〕23号)；13、《铁路桥隧守护设施设计规定》（铁建函［1998］160号文发布）；14、《标准轨距铁路机车车辆限界和建筑限界》（GB146.2-83）；15、《新建客货共线铁路设计暂行规定》（铁建设［2003］76号）；16、《新建时速200～250公里客运专线铁路设计暂行规定》（铁建设［2005］140号）；17、《新建时速200公里客货共线铁路设计暂行规定》（铁建设［2005］285号）18、《200Km/h客货共线铁路双层集装箱运输建筑限界(暂行)》19、《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》（铁建设［2005］157号）。

20、《铁路混凝土施工质量验收补充标准》（铁建设［2005］160号）21、《铁路工程抗震设计规范》（GB50111-2005）22、《客运专线工程质量验收暂行标准》（铁建设［2005］160号23、《新建向塘至莆田铁路可行性研究审查意见》（初稿）二、线路主要技术标准1．铁路等级：Ⅰ级；2．正线数目：双线；联络线及既有线改造工程：单线3．限制坡度：6‰；4．旅客列车速度目标值：200km/h，预留250km/h；联络线及既有线改造工程速度目标值：120km/h；5．正线线间距：4.6m；6．最小曲线半径：4500m；7．牵引种类：电力8．机车类型：客车采用电动车组，货车采用SSJ3；9．牵引质量：4000t；10．到发线有效长度：850m；11．闭塞类型：自动闭塞；12．行车指挥方式：调度集中；13．建筑限界：满足开行双层集装箱列车要求。

三、隧道单、双线修建方案正线长度大于15km的雪峰山、戴云山、高盖山和青云山隧道分别采用两座基本平行的单线隧道。

长度小于15km的隧道采用一座双线隧道方案。

受15km以上特长隧道分线影响，其两端的隧道根据线间距情况采用两条单线隧道、燕尾式隧道或双线隧道。

四、隧道施工工法本线戴云山等六座隧道分别考虑采用“TBM法”、“TBM法＋钻爆扩挖法”方案和钻爆法方案进行设计，采用“TBM法”、“TBM法＋钻爆扩挖法“方案时，掘进机暂考虑按下表采用；其余隧道全部采用钻爆法施工。

掘进机使用情况汇总表隧道名称隧道设置TBM选用雪峰山隧道两条单线隧道出口1台敞开式TBM+1台小直径TBM进口1台双护盾TBM+1台小直径TBM 戴云山隧道两条单线隧道出口1台敞开式TBM+1台小直径TBM 高盖山隧道两条单线隧道出口1台敞开式TBM+1台小直径TBM青云山隧道两条单线隧道进口1台敞开式TBM+1台小直径TBM出口1台小直径TBM宝台山隧道一条双线隧道金瓜山隧道出口1台小直径TBM4台敞开式全断面TBM、1台双护盾式全断面TBM、合计7台小直径TBM五、隧道建筑限界及衬砌内轮廓1、向莆正线隧道建筑限界按满足《时速200～250公里客运专线铁路设计暂行规定》的“客运专线铁路建筑接近限界”、《新建时速200公里客货共线铁路设计暂行规定》的“电力牵引KH－200桥隧建筑限界”、《200km/h客货共线铁路双层集装箱运输建筑限界（暂行）》的电力牵引双层集装箱运输隧道建筑限界（SJX－SD）拟定。

双线钻爆法隧道衬砌内轮廓采用铁道部通用图“通隧（2005）0201”，直线地段隧道衬砌轨面以上净空面积为92 m2。

双线隧道采用小断面掘进机导洞扩挖法时，其内轮廓与上述钻爆法内轮廓相同。

单线钻爆法施工隧道衬砌内轮廓按照上述限界重新拟定，衬砌内净空面积为58.21 m2。

采用TBM法施工单线隧道，复合式衬砌结构隧道内径为9.08m，轨面以上内净空面积为58.5 m2；管片衬砌结构隧道内径为9.28m，隧道轨面以上内净空面积为59.54m2。

TBM工法隧道预备洞、出发洞、拆卸洞及风机安装段等地段隧道衬砌内轮廓除满足相关限界要求外，还要考虑掘进机通过、出发、拆卸和风机安装等特殊要求。

2、联络线及既有线改造工程（单线）隧道建筑限界按照“隧限-2A（GB146.2-83）”办理。

六、衬砌支护类型及参数㈠衬砌支护结构1、明洞结构设计⑴明暗分界里程的确定①线路中线与等高线正交的情况下，地面纵坡陡于1:2.5时，一般按拱顶覆土厚不大于2.0m为明暗分界条件。

地面纵坡为缓坡时，根据实际情况按拱顶覆土厚不大于5.0m 为明暗分界条件。

②线路中线与等高线斜交的情况下，按拱腰覆土t不大于3.0m为明暗分界条件。

③明洞（棚洞）长度设计按不小于5m考虑。

⑵明洞设计明洞设计断面分路堑式、偏压式、单压式明洞，设计根据地形地质条件分别选用。

路堑式明洞与偏压式明洞结构断面相同。

单压式明洞外侧边墙基础加深一般不超过3m，当地面横坡较陡、地质情况较好、外侧边墙基础落空较多时，考虑采用棚洞结构。

2、暗洞结构设计⑴全线钻爆法施工的暗挖隧道采用曲墙复合式衬砌。

Ⅲ～Ⅵ级围岩隧道采用曲墙带仰拱的衬砌结构形式，Ⅱ级围岩采用曲墙带钢筋混凝土底板的结构形式。

隧道洞口段及偏压浅埋地段采用相应的加强或偏压衬砌。

全断面TBM工法施工单线隧道衬砌结构采用圆形衬砌断面，敞开式TBM施工地段采用拱墙复合式衬砌＋仰拱预制块，双护盾TBM施工地段采用管片式衬砌。

⑵暗洞衬砌深浅埋的确定当地面水平或接近水平，且双线隧道覆盖深度小于下表所列数值时，按浅埋隧道进行设计，否则按深埋隧道设计。

围岩级别深浅埋分界覆土厚度m 衬砌支护措施Ⅴ30～35 深埋Ⅴ级浅埋Ⅴ级加强Ⅳ15～20 深埋Ⅳ级浅埋Ⅳ级加强Ⅲ8～10 深埋Ⅲ级浅埋Ⅳ级⒀隧道偏压段采用偏压复合衬砌，偏压判定依据下表。

①地形偏压隧道是否承受偏压力，视地形、地质条件以及外侧的围岩覆盖厚度而定，一般按下表确定。

偏压隧道外侧拱肩山体最小覆盖厚度t（m）地面坡1:mⅣ级围岩Ⅴ级围岩石土1:1 13(9) ——1:1.5 12(8) 18(10) 33(21)1:2 11(7) 16(9) 28(18)1:2.5 —14(8) 23(15)注：Ⅲ、Ⅳ级石质围岩的t值应扣除表面风化破碎层和坡积层厚度。

当外侧拱肩最大覆土厚度小于表中括号内数值时，应在洞外采取可靠的工程措施保持山体稳定，如地表注浆、地表锚杆等。

②地质构造偏压由于岩层产状、岩体顺层滑动、不良地质体（滑坡、岩堆）及地质构造等造成的隧道衬砌结构偏压，通过工程类别或计算拟定衬砌支护参数。

⑷一般隧道洞口段应设置不小于10m的加强段衬砌；围岩较差地段的衬砌应向围岩较好地段延伸，延伸长度5～10m；偏压衬砌段应延伸至一般衬砌段内5m以上。

⑸全线长度大于5km的隧道洞口及洞身浅埋段应按《铁路建设贯彻国防要求技术规程（试行）》予以加强，满足承受冲击波压力0.2MPa的要求。

⑹运营期间作为救援通道或泄水洞等用途的辅助坑道，根据地质条件，采用喷锚支护整体式衬砌或喷锚衬砌；仅作为施工之用，围岩较好时采用喷锚支护。

⑺不良地质地段如岩堆、瓦斯、高地应力等支护结构设计在工点中单独设计。

㈡复合式衬砌设计参数1、双线隧道复合式衬砌（钻爆法）设计参数见下表：衬砌形式ⅡⅢⅣⅣ加Ⅳ偏ⅤⅤ加Ⅴ偏二次衬砌拱墙厚度（cm）35（砼）40（砼）45（钢筋砼）50（钢筋砼）55（钢筋砼）底板/仰拱厚度（cm）30（钢筋砼）50（砼）55（钢筋砼）60（钢筋砼）65（钢筋砼）初期支护C25喷砼设置部位及厚度（cm）拱墙：5 拱墙：13拱墙：25仰拱：10拱墙：25仰拱：25拱墙：25仰拱：25拱墙：28仰拱：28拱墙：28仰拱：28拱墙：28仰拱：28钢筋网钢筋规格（HPB235）/ Φ8 Φ8 Φ8 Φ8 Φ8 Φ8 Φ8 设置部位/拱部及局部边墙拱墙拱墙拱墙拱墙拱墙拱墙网格间距（cm）/ 25*25 20*20 20*20 20*20 20*20 20*20 20*20锚杆设置部位局部拱墙拱墙拱墙拱墙拱墙拱墙拱墙长度（m） 2.5 3 3.5 3.5 3.5 4 4 4间距（环向m×纵向m）1.5×1.21.2×1.0 1.0×1.0 1.0×1.0 1.0×1.0 1.0×0.8 1.0×0.8 1.0×0.8钢架规格/ / 160格栅I18型钢I18型钢180格栅I20a型钢I20a型钢设置部位/ / 拱墙拱墙、仰拱拱墙、仰拱拱墙、仰拱拱墙、仰拱拱墙、仰拱纵向间距（m）/ / 1 1 0.8 0.8 0.8 0.6预留变形量（cm）3～5 5～8 8～10 10～152．双线隧道复合式衬砌（小直径TBM导洞扩挖法）设计参数见下表：衬砌形式ⅡⅢⅣⅣ加Ⅳ偏ⅤⅤ加Ⅴ偏二次衬砌拱墙厚度（cm）35（砼）40（砼）45（钢筋砼）50（钢筋砼）55（钢筋砼）底板/仰拱厚度（cm）30（钢筋砼）50（砼）55（钢筋砼）60（钢筋砼）65（钢筋砼）初期支护喷砼设置部位及设置厚度（cm）拱墙：5 拱墙：13拱墙：25仰拱：10拱墙：25仰拱：25拱墙：25仰拱25拱墙：28仰拱28拱墙：28仰拱：28拱墙：28仰拱：28钢筋网钢筋规格（HPB235）/ φ8φ8φ8φ8φ8φ8φ8设置部位/拱部及局部边墙拱墙拱墙拱墙拱墙拱墙拱墙网格间距（cm）/ 25×25 20×20 20×20 20×20 20×20 20×20 20×20 锚杆设置部位局部拱墙拱墙拱墙拱墙拱墙拱墙拱墙长度（m） 2.5 3 3.5 3.5 3.5 4 4 4间距（环向m×纵向m）1.5×1.2 1.2×1.0 1.0×1.0 1.0×1.0 1.0×1.0 1.0×0.8 1.0×0.8 1.0×0.8钢架规格/ / 160格栅I18型钢I18型钢180格栅I20a型钢I20a型钢设置部位/ / 拱墙拱墙、仰拱拱墙、仰拱拱墙、仰拱拱墙、仰拱拱墙、仰拱纵向间距（m）/ / 0.8 0.8 0.6 0.6 0.6 0.6预留变形量（cm）3～55～88～1010～153．单线隧道复合式衬砌（钻爆法）设计参数见下表：衬砌形式ⅡⅢⅣⅣ加Ⅳ偏ⅤⅤ加Ⅴ偏二次衬砌拱墙厚度（cm）30（砼）35（砼）40（砼）45（钢筋砼）50（钢筋砼）底板/仰拱厚度（cm）30（钢筋砼）45（砼）45（钢筋砼）50（钢筋砼）50（钢筋砼）初期支护喷砼设置部位及厚度（cm）拱墙：5 拱墙：10 拱墙：15拱墙：23仰拱：10拱墙：23仰拱：23拱墙：23仰拱：23拱墙：25仰拱：25拱墙：25仰拱：25钢筋网钢筋规格（HPB235）/ Φ8Φ8Φ8Φ8Φ8Φ8Φ8设置部位/ 拱部拱墙拱墙拱墙拱墙拱墙拱墙网格间距（cm）/ 25*25 25*25 25*25 20*20 20*20 20*20 20*20 锚杆设置部位局部拱墙拱墙拱墙拱墙拱墙拱墙拱墙长度（m） 2 2.5 3.0 3.0 3.0 3.5 3.5 3.5间距（环向×纵向、m）/ 1.2×1.2 1.2×1.0 1.2×1.0 1.0×1.0 1.0×0.8 1.0×0.8 1.0×0.8 钢架规格/ / / 150格栅I16型钢150格栅I18型钢I18型钢设置部位/ / / 拱墙拱墙、仰拱拱墙拱墙、仰拱拱墙、仰拱纵向间距（m）/ / / 1.0 0.8 0.8 0.8 0.6预留变形量（cm）1～33～55～88～124．单线隧道复合式衬砌（小直径TBM导洞扩挖法）设计参数见下表：衬砌形式ⅡⅢⅣⅣ加Ⅳ偏ⅤⅤ加Ⅴ偏二次衬砌拱墙厚度（cm） 30（砼） 35（砼）40（砼）45（钢筋砼）50（钢筋砼）底板/仰拱厚度（cm）30（钢筋砼）45（砼）45（钢筋砼）50（钢筋砼）50（钢筋砼）初期支护喷砼设置部位及厚度（cm）拱墙：5 拱墙：10拱墙：23仰拱：10拱墙：23仰拱：10拱墙：23仰拱：23拱墙：23仰拱：23拱墙：25仰拱：25拱墙：25仰拱：25钢筋网钢筋规格（HPB235）/ Φ8Φ8Φ8Φ8Φ8Φ8Φ8设置部位/ 拱部拱墙拱墙拱墙拱墙拱墙拱墙网格间距（cm）/ 25*25 25*25 25*25 20*20 20*20 20*20 20*20 锚杆设置部位局部拱墙拱墙拱墙拱墙拱墙拱墙拱墙长度（m） 2 2.5 3.0 3.0 3.0 3.5 3.5 3.5间距（环向×纵向、m）/ 1.2×1.2 1.2×1.0 1.2×1.0 1.0×1.0 1.0×0.8 1.0×0.8 1.0×0.8钢架规格/ / 150格栅150格栅I16型钢150格栅I18型钢I18型钢设置部位/ / 拱墙拱墙拱墙、仰拱拱墙拱墙、仰拱拱墙、仰拱纵向间距（m）/ / 1.2 0.8 0.6 0.6 0.6 0.6预留变形量（cm）1～33～55～88～125．单线隧道复合式衬砌（TBM法）设计参数见下表：围岩级别ⅡⅢⅣⅤ衬砌形式一般地段岩爆地段一般地段局部岩爆一般地段软岩且节理发育地段一般地段浅埋、顺层偏压段二次衬砌（cm）35（砼）35（钢筋砼）初期支护C25喷砼设置部位及厚度（cm）5 10 13 18 20钢筋网钢筋规格（HPB235）/ Φ8 Φ8 Φ8 Φ8 Φ8 Φ8 Φ8 设置部位/ 半圆局部半圆全环全环网格间距（cm）/ 25*25 25*25 25*25 25*25 20*20 20*20 20*20锚杆设置部位/ 局部局部半圆半圆全环全环全环长度（m）/ 2.0 2.0 2.0 2.5 3.0 3.0 3.5 间距（环向m×纵向m）/ 1.2×1.2 1.2×1.2 1.2×1.2 1.2×1.0 1.0×1.0 1.0×1.0 1.0×0.8钢架规格/ / / / / I16型钢I18型钢I20a型钢设置部位/ / / / / 全环全环全环纵向间距（m）/ / / / / 1.8 0.9 0.9预留变形量（cm） 3 5 10 10注：地下水发育段根据地下水发育程度适当加强。