高速铁路隧道工程技术(客专技术培训)PPT课件

为了降低隧道的空气动力效应，增大隧道有效净 空面积是较好的结构工程措施，也是当前世界各国高 速铁路发展的总趋势。
客运专线隧道的特点
客运专线线隧道的横断面较大，隧道受力和衬砌混凝土的地 质环境复杂，且列车运行速度较高，隧道维修有一定的时间限制， 对隧道衬砌的安全性、耐久性和抗渗防水性、抗冻性性能要求提 高。对耐久性、等耐久性指标应严格控制。复合衬砌和整体式衬 砌比喷锚衬砌安全，且永久性好，故永久性衬砌一般不采用喷锚 衬砌。
目前，世界隧道界对喷锚衬砌做为永久性衬砌尚有不同看法， 随着对喷锚技术的不断深入研究和技术质量的不断提高，喷锚衬 砌的应用也会更加广泛。但在目前情况下，特别在高速铁路隧道 中仍不宜采用喷锚衬砌。
客运专线隧道的特点
大断面隧道的受力情况不利，尤以隧道 底部较为复杂，隧道拱脚和边墙脚处的应力 集中更严重，需要对边墙底与仰拱连接处进 行加强，并要求有更高的围岩强度或更好的 地基承载力。
新奥法就是施工过程中充分发挥围岩本身具有的自 承能力，即洞室开挖后，利用围岩的自稳能力及时进行以 喷锚为主的初期支护，使之与围岩密贴，减小围岩松动范 围，提高自承能力，使支护与围岩联合受力共同作用。
新奥法概念
• 奥地利国家 地下空间委员会1980年提出的 新奥法“定义”：“新奥地利隧道修建方法 (简称新奥法)遵循这样一个 原理，即通过发 挥(activation)围岩承载环的主动作 用，使围 岩(岩土体)成为承载结构”。
新奥法遵循原则
（1）应当考虑岩体的力学特性。 （2）应当在适宜的时机构筑适宜的支护结构，
避免在围岩中出现不利的应力应变状态。 （3）为使围岩形成力学上十分稳定的支承环
结构，必须构筑一个闭合的支护结构。 （4）由现场量测监控围岩动态。新奥法与喷锚支护的关系
喷锚支护只是一种支护手段，并且新奥法中的喷锚 支护手段在理论上也有它自己的独立体系。
• 同普氏理论用围岩最终形成的天然平衡拱 来描述围岩的自承能力不同，新奥法强调可 以主动地通过恰当的围岩支护手段来激发围 岩的承载能力，将围岩组织成“承载环“。 新奥法概念的提出确实促进了传统的隧道修 建技术从设计到施工的全面革新。
新奥法概念
2000版《中国土木工程指南》第八篇隧道及地下工程中是这样 定义和诠释“新奥法”的：“当隧道埋深超过一定限度后，常用暗 挖法施工。暗挖法最初采用传统的矿山法。20世纪中叶创造了新奥 法，此法尽量利用围岩的自承能力，用柔性支护如锚喷支护控制围 岩的变形及应力重分布，使达到新的平衡，目前已用于修建各种用 途的隧道。”“新奧法施工的基本思想是充分利用围岩的自承能力 和开挖面的空间约束作用，采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段， 及时对围岩进行加固，约束围岩的松弛和变形，并通过对围岩和支 护的量测、监控来指导隧道和地下工程设计施工。”这些文字应该 是对新奥法比较权威的注解。
隧道施工
隧道施工关键控制点
• 1 以确定合理的初期支护参数、控制塌方， 保证隧道施工经济合理、结构安全。
• 2 以隧道防排水施工达到预期目的、不产生 渗漏水现象保证营运安全。
• 3 以隧道净空、宽度、平面和纵面指标满足 设计、施工规范要求，保证工程外观及内 在质量。
新奥法概念
新奥法是六十年代奥地利专家腊布希维兹总结前人在 隧道施工中累积的经验后所提出来的一套隧道设计、施工 的新技术。1948年提出，并于1962年奥地利第八届土力学 会议（萨尔茨堡）得到正式命名的隧道施工方法。
客运专线隧道的特点
隧道渗漏水的危害主要会引起洞内金属设备及 钢轨锈蚀、隧道衬砌丧失承载力、隧底翻浆冒泥破 坏道床或使整体道床下沉开裂、有冻害地区的隧道 衬砌背后积水引起衬砌冻胀开裂、衬砌漏水会引起 衬砌挂冰而侵人净空。从运营安全上对隧道防排水 要求提高。
客运专线隧道的特点
为减低养护维修工作量、保障运营安全 对隧道病害的监测、诊断及评定、整治技术 需求。
隧道施工技术
客运专线隧道的特点
客运专线线上的隧道不同于一般的铁路隧道，当 高速列车在隧道中运行时要遇到空气动力学问题，主 要表现为空气动力效应所产生的新特点及现象。为了 降低及缓解空气动力学效应，除了采用密封车辆及减 小车辆横断面积外，必须采取有力的结构工程措施， 增大隧道有效净空面积及在洞口增设缓冲结构；另外 还有其它辅助措施，如在复线上双孔单线隧道设置一 系列横通道；以及在隧道内适当位置修建通风竖井、 斜井或横洞。
新奥法所使用的支护手段
新奥法所使用的支护手段中，除了喷锚支护外， 还有钢拱支架、U型可缩性支架、钢筋网、二次模注砼 等，在特殊情况下，还要配合使用注浆加固、冻结加 固等特殊手段，并且这些支护手段的最终目的是约束 围岩变位，使围岩和支护结构共同形成支承结构。另 外，新奥法构筑支护手段的时间效应和空间效应对形 成支承环结构、保障围岩稳定有很重要的意义。
从理论上讲，隧道力学理论分成两个体系。一是松 动压学派，一是粘、弹、塑性理论学派。
松动压学派是以研究作用于隧道支护结构上的荷载 ---松动压为中心来解决支护结构设计问题的。
粘、弹、塑性理论学派是以研究围岩中应力再分 配为中心来解决隧道支护结构设计问题的。新奥法理 论属于粘、弹、塑性理论学派的第二分支，因此，没 有松动压的概念。
客运专线隧道的特点
除围岩的整体性外，围岩自身强度对客运专线大 断面隧道施工方法的确定、隧道的稳定与安全有较 大影响。开挖后，隧道周边围岩出现更大范围的塑 性化和更大的变形，围岩自稳所要求的围岩强度更 高。产生拱作用要求的埋深更深，浅埋隧道的松弛 压力更大，浅埋隧道的辅助施工措施要求更强。隧 道拱顶更不稳定，拱顶围岩存在拉应力区，拱顶岩 块崩塌的可能性更大
客运专线隧道的特点
隧底结构由于在长期列车重载作用及地下水侵 蚀的影响下极易产生破坏，从而引起基底沉陷、道 床翻浆冒泥等病害，不但增加养护维修工作量，而 且严重影响运营安全，尤其是高速铁路对隧道底部 的强度较普通铁路要求更高，且高速铁路隧道的断 面跨度较大，因此要求高速铁路对底板厚度和仰拱、 底板混凝土强度要求提高。