铁路隧道建设理念及主要设计原则115页PPT

智能照明控制
设计智能化的照明控制系统，实现照 明的自动调节和节能控制。
03
铁路隧道施工
施工方法
明挖法
直接在地面开挖隧道，适用场地开阔、地下 水位较浅的情况。
盾构法
使用盾构机在地下挖掘隧道，适用于长距离 、大直径的隧道。
暗挖法
在地下挖掘隧道，适用场地受限、地下水位 较深的情况。
顶管法
使用顶管机将管道顶入地下，适用于穿越河 流、道路等障碍物的情况。
定期清理隧道内外的垃圾、淤泥和积水，保持隧 道整洁。
安全监控
安装和维护隧道安全监控系统，实时监测隧道内 的各项指标，预防安全事故的发生。
维护保养的方法与技术
定期检查
按照规定的时间间隔对隧道进行全面检查， 及时发现并处理问题。
预防性维护
采取预见性的措施，对可能出现问题的部位 进行提前维护，防止问题扩大。
附属结构设计
设计合理的消防、通风、照明 等附属设施，提高隧道的运营
效率和安全性。
通风设计
风量计算
根据隧道长度、断面尺寸、列 车流量等因素，计算合理的通
风风量。
通风方式选择
根据实际情况选择合适的通风 方式，如机械通风或自然通风 。
通风设备选型
根据所需风量和风压要求，选 择合适的通风设备，并确保其 可靠性和节能性。
《铁路隧道》ppt课件
目 录
• 铁路隧道概述 • 铁路隧道设计 • 铁路隧道施工 • 铁路隧道维护与保养 • 铁路隧道事故预防与处理 • 铁路隧道发展趋势与展望
01
铁路隧道概述
定义与特点
基本属性
铁路隧道是铁路线路中穿越山岭或河流等障碍物的建筑结构，允许列车在其中通行 。
特点包括封闭性、坚固性和耐久性，以保障列车安全、快速、舒适地通过。

3#溶洞
2002年9月10日， 3#溶洞正洞超前下导坑施工到
DK354+879处时，掌子面突发爆喷型突泥，瞬间，硬塑～ 软塑状粘土塞满244m长的下导坑空间，涌泥量4200m3
4#溶洞
5#溶洞
4#溶洞是由多个小岩溶溶 隙组成的溶隙群段，该溶 洞开挖施工后，受降雨影 响，多次发生大规模涌水 涌泥。
4、如何做到结构寿命、质量在百年 以上而少维修。 5、如何提高修建隧道的技术含量而 不断产生重大科研成果的出现和申报.南 昆线的模式应引以为戒。 6、如何重视人文科学和工程建设的 融合，而涌现出一批高素质人才。
针对以上六个问题应从理念上， 而不从具体方法上应重视以下意见和 建议。因理念不清，理念错误会导致 全盘否定，这是反映一个单位、一个 设计水平是否高低的关键问题，只有 辨别真象、坚持实事求是，才能有所 作为。
5、有轨运输、无轨装碴。
（三）长隧施工通风方法 采用压入式和射流正洞式通风， 可实现左、右洞调节，通风效果很 好。
（四）设备投入是加快长隧道施工的关 键 钻爆作业线，装碴运输作业线喷锚 支护作业线、防水板、混凝土衬砌作业 线是四条正洞和平导的必须配套设备， 注浆作业线、通风作业线、排水作业线 为三条辅助作业线，七条作业线的设备 投入费用应占隧道施工总费用的20%左 右。否则，隧道施工是实现不了安全、 优质和快速。
复杂山区铁路隧道建设 的理念和原则
中国工程院院士
王梦恕
复杂山区铁路隧道的建设，遇到各种 前所未有的地形、地貌，复杂的地质、奇 特的地下水系……如此种种。 1、如何进行合理地、实事求是地优秀 勘测设计。 2、如何结合隧道特点进行工程建设的 科学管理。 3、如何在合理快速工期修建过程中减 少风险、确保安全。

一、背景
因此，在隧道工程领域中，我们不仅是
一个名副其实的“隧道”大国，而且正在向 “隧道”强国迈进。
一、背景
这些长隧道的修建，无疑地是一个新的 机遇和挑战，我们应该利用这个机遇，将我 国的隧道设计、施工及维修管理的技术提高 到一个新的水平。
应该指出，我国近4000km的铁路隧道和近 1000km的公路隧道，以及水工隧道、部分地 下铁道，基本上是采用矿山法修筑的，因此，
使用性能
有关使用性的性能
有关功能性的性能
对第三者影响的性能
美观·景观
耐久性能
与安全性有关的
与使用性有关的
与对第三者影响有关的
与美观·景观有关的
图3 结构物的性能
结构物的性能
也就是说，结构物不仅要满足安全、使用的 要求，也要同时满足美观·景观、对第三者影 响及耐久性的要求。而耐久性要求与安全、使 用、美观·景观等要求有着直接和间接的关系。
结构物的性能
对隧道结构物来说，我们一再强调它与一般工程 结构物在性质上有很大的不同。
首先它是一个隐蔽性极强的工程。隐蔽性同时 伴随巨大的风险性；因此它也是一个风险性极强的
工程； 它的力学状态是不确定的，而且受到施工方法
的极大影响。
特别是隧道结构的可维修性极差。因此对隧道
结构物的设计特别是在耐久性、可靠性及可维修性 方面提出了不同的要求。
穿越xx几座特长铁路隧道
一、背景
例如我国铁路开始的新一轮铁路建设，在 总 长 12500km 的 铁 路 线 上 ， 隧 道 总 延 长 约 2500km，而目前开始修建的客运专线就有近 700km的单、双线铁路隧道，长度超过10km以 上的，有10多座，其中最长的太行山隧道， 长度达27.8km，目前已经开始修建。

十、装运渣
• 装运渣时间是隧道施工重要作业环节，在掘进循 环中占比重很大。
• 装渣机械：按行走方式：轨行式、轮胎式、履带 式；
• 按动力方式：风动、电动、内燃； • 按作业方式：铲斗式、立爪式、耙斗式； • 一般采用装载机、铲斗装渣机、立爪装载机。 • 运渣方式：有轨运输（平板车、矿车、槽式列车
）和无轨运输（自卸汽车）。
• 双侧壁导坑法施工断面更小，工序更复杂，临时 材料用量大，主要为人工施工，施工沉降量小。
双侧壁导坑法施工工序示意图
八、浅埋暗挖法施工
浅埋暗挖法是王梦恕院士于20世纪80年代在北京地铁创 立的，2004年12月出版了《地下工程浅埋暗挖技术 通论》，详细介绍浅埋暗挖法施工。
浅埋暗挖法采用了新奥法基本原理，创建了信息化量测 反馈设计与施工的新理念，采用先柔后刚的复合式衬 砌新型支护结构体系，初期支护承担全部基本荷载， 二次衬砌作为安全储备，初期支护和二次衬砌共同承 担特殊荷载；采用多种辅助工法，超前支护，改善加 固围岩，调动部分围岩的自承能力；采用不同的开挖 方法，及时支护封闭成环，与围岩共同形成暖联合支 护体系；施工中应用监控量测、信息反馈和优化设计 ，实现不塌方，少沉降。
• 在不良地质、浅埋隧道二衬应提前施作。 • 二衬台车要有足够的强度，保证多次使用不变形
。台车面板非活动部分尽量焊接成整体后，采用 砂轮打磨光滑。 • 二衬砼采用高性能砼或防水砼，砼掺合料多，强 度增长慢。砼拌合时间要符合要求，砼养护要到 位，防止砼强度不够。砼运输中不得随意加水， 砼入模防止离析，震捣时防止漏捣。
钻爆设计
• 隧道开挖根据地质条件、开挖断面、开挖方法、 循环进尺、钻眼机具、爆破器材及环境要求进行 钻爆设计。
• 钻爆设计的内容：炮眼（掏槽眼、辅助眼、周边 眼、底板眼）布置、深度、斜率、数量，爆破器 材，装药量和装药结构，起爆方法和爆破顺序， 钻眼机具和钻眼要求，主要技术指标及必要的说 明。

ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
17、 17、地铁盾构施工的经济效益分析
(1)盾构Φ6.23m一台6000万元 资金沉积, (1)盾构Φ6.23m一台6000万元,资金沉积,周围太 盾构Φ6.23m一台6000万元, 3.5年 年可把6000万收回(不计利息), 6000万收回 ),第五 慢，3.5年～4年可把6000万收回(不计利息),第五 年可开始盈利,每年最多能赚1000万元。 1000万元 年可开始盈利,每年最多能赚1000万元。 (2)盾构搬家 一般城市之间300 400万 盾构搬家， 300～ (2)盾构搬家，一般城市之间300～400万/次。 (3)盾构从竖井拆除再组装一次30～50万 盾构从竖井拆除再组装一次30 (3)盾构从竖井拆除再组装一次30～50万/次。 (4)适用盾构法施工一个盾构掘进长度为6KM以上 适用盾构法施工一个盾构掘进长度为6KM以上， (4)适用盾构法施工一个盾构掘进长度为6KM以上， 这是发挥盾构快速施工，性价比最好的工程筹划。 这是发挥盾构快速施工，性价比最好的工程筹划。 (5)一班人马配 一班人马配2 台盾构才能提高稳定技术人员、 (5)一班人马配2—3台盾构才能提高稳定技术人员、 高级技工的施工能力。 高级技工的施工能力。这是施工单位合理部署的举 措。 结论：应合理慎重规划应用盾构。与钻爆法、 结论：应合理慎重规划应用盾构。与钻爆法、 浅埋暗挖法相比，经济效益要低10倍左右。 10倍左右 浅埋暗挖法相比，经济效益要低10倍左右。
14、隧道宜近不宜联， 14、隧道宜近不宜联， 可采用小间距隧道， 可采用小间距隧道，反 对双联拱、多连拱， 对双联拱、多连拱，取 消盾构隧道的横通道。 消盾构隧道的横通道。
15、 15、大断面硬岩隧道宜采用 小导洞超前爆破， 小导洞超前爆破，可减震 30%，也可采用小TBM TBM超 30%，也可采用小TBM超 钻爆法扩大。 前，钻爆法扩大。 隧道及路堑边坡采用光 面爆破，不准预裂爆破。 面爆破，不准预裂爆破。

（一）高速铁路的背景
5 我国高速铁路的修建概况
• 3、青岛—石家庄—太原 • 全长约770km，预计3个小时 • 连接华北和华东地区。 • 其中， • 其延长线太原—中卫—银川也已经开工
（一）高速铁路的背景
5 我国高速铁路的修建概况
（一）高速铁路的背景
5 我国高速铁路的修建概况
石太专线连接太行山隧道的孤山大桥
（一）高速铁路的背景
5 我国高速铁路的修建概况
太中银铁路示意图
（一）高速铁路的背景
5 我国高速铁路的修建概况
• 4、上海—南京—武汉—重庆—成都 • 简称沪汉蓉高速铁路 • 全长约全长2078km，预计7个小时 • 连接西南、华中和华东地区
（一）高速铁路的背景
5 我国高速铁路的修建概况
（一）高速铁路的背景
（一）高速铁路的背景
2 高速铁路的三大优势
• 三是运能与低碳的有效结合，特别适宜于 大运量的城市间、城市群和城郊的高频率 运输
– 高速铁路运输能力特别大，有年运输量可达亿 人次以上的优势
– 减少环境污染
（一）高速铁路的背景
2 高速铁路的三大优势 • 高铁的典型低碳优势：
– 高铁的发展适应了当今世界低碳经济发展的趋势。 – 高速列车比汽车和飞机能耗要小得多 • 研究表明： – 若以普通铁路每人每公里消耗能源为1单位
s o u t h w e s t j I a o t o n g u nIversIty
《高 速 铁 路 隧 道》课程 第一讲
绪论
前言：
➢（一）老师自我介绍 ➢（二）课程考核办法 ➢（三）目前的铁路发展形势 ➢（四）就业去向问题
主要内容：
➢（一）高速铁路的背景 ➢（二）高速铁路隧道的特点 ➢（三）本课程讲述的内容

隧道工程施工的特点：
(1)隐蔽性大 (2)作业的循环性强 (3)作业空间有限 (4)作业的综合性 (5)施工是动态的 (6)作业环境恶劣 (7)作业的风险性大 (8)气候影响小
.
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隧道施工方法
施工方法的选择原则：
(1)确保施工方法，改善施工环境 (2)应根据设计文件、施工、衬砌方法、工期要求、装备水平、施工队伍素质等 综合因素决定 (3)地质变换频繁隧道应考虑其适应性，便于工序调整转换 (4)应尽量采用新技术、新工艺、新设备、新材料 (5)按照新奥法原理，掌握应用好光爆、喷锚、量测施工三要素
新奥法施工的特点：
1.及时性
2.封闭性
3.粘结性
4.柔性
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新奥法
新奥法应遵循的基本原则
归纳起来，施工中不管采用哪种方法，都必须遵循的基本技术原则是 (1) 因为围岩是隧道的主要承载单元，所以要在施工中充分 保护和爱 护围岩 (2) 为了充分发挥围岩的结构作用，应容许围岩有可控制的变形 (3) 变形的控制主要是通过支护阻力(即各种支护结构)的效应达到的 (4) 在施工中，必须进行实地量测监控，及时提出可靠的、足够数量的 量测信息，以指导施工和设计 (5) 在选择支护手段时，一般应选择能大面积的、牢固的与围岩紧密接 触的、能及时施设和应变能力强的支护手段
提高测量精度。
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6
辅助坑道
三、平行导坑设计要点
1、平行导坑益设于地下水源的一侧，以便于平行 导坑拦截地下水。
2、平行导坑与隧道的净距，一般为15 ～ 20m。 3、平行导坑的纵坡应与隧道的纵坡一致，其底部 高程应低于隧道底部高程0.2 ～ 0.6m，以利于隧道的 排水与运输 4、为了便于调车与出渣进料，应设置反向横通道 5、横通道一般与正洞斜交，交角在40°～45°。

适应地形地貌
隧道线路设计应结合地形地貌，合理选择线路走向和埋深，减少对 自然景观的破坏。
考虑施工方法
隧道线路设计应考虑施工方法，为施工创造有利条件，降低施工难 度和风险。
隧道线路的平面设计
线形设计
隧道平面设计应根据路线走向、 地形地貌、施工方法等因素进行 线形设计，包括直线、曲线、坡
度等要素的合理组合。
隧道位置应考虑建设成本和运营成本 ，尽量缩短隧道长度，降低工程造价 ，提高运营效益。
环境保护
隧道应尽量减少对周边环境的破坏， 避开自然保护区、水源地等敏感区域 ，确保施工过程和运营过程中的环境 保护。
隧道线路设计的基本要求
满足行车安全和舒适性
隧道线路设计应满足行车安全和舒适性的要求，保证车辆在隧道 内行驶的稳定性、视距和通风等条件。
横断面设计
横断面设计应根据隧道长度、埋深 、地质条件等因素进行合理布置， 包括车道宽度、路肩宽度、侧向净 空等要素的合理配置。
纵断面设计
纵断面设计应根据地形地貌、埋深 、排水要求等因素进行合理布置， 包括坡度、坡长、竖曲线半径等要 素的合理配置。
03 隧道结构设计
隧道结构的形式与特点
隧道结构形式
根据隧道的功能、地形、地质等 因素，隧道结构形式可分为圆形 、矩形、马蹄形、椭圆形等。
隧道结构特点
隧道结构需具备承受一定荷载、 适应地质变化、防止渗漏水等功 能，同时要满足安全、经济、环 保等要求。
隧道结构的荷载分析
01
02
03
静荷载
包括隧道顶部的土重、侧 壁土压力、地下水压力等 。
动荷载
包括列车、汽车等交通工 具行驶时产生的振动和冲 击力。
隧道通风与照明的实施要点
合理选择通风设备

粗骨料采用坚硬耐久的卵石或砂 石，粒径不应大于15mm。 三、隧道衬砌断面设计的一般原那么
1、设计衬砌断面，主要是确定衬 砌内轮廓线、轴线和厚度。
2、衬砌内轮廓线，其内轨顶 面以上应满足限界Leabharlann 求，不得侵入 限界，以确保行车平安。
3、衬砌断面的轴线应尽量与 压力曲线相重合，使衬砌断面承受 压应力，以充分发挥衬砌材料的抗 压能力。
4、半路堑单压式拱形明洞 ①适用于：傍山线路上半路堑 地段 ②特点：荷载不对称，承受偏 侧压力，拱圈为等截面，内侧边墙 为等厚直墙，外侧设有耳墙的不等 厚斜墙。
〔二〕棚式明洞〔简称棚洞〕 1、盖板式明洞 由内墙、外墙、钢筋混凝土
盖板组成的简支构造。 2、刚架式明洞 由外侧刚架、内侧重力式墩
台构造、横顶梁及钢筋混凝土盖 板组成。
成，它的内轮廓与隧道相一致，但构 造截面的厚度要比隧道大一些，并且 构造巩固，可抵抗较大的推力。
1、路堑式拱形明洞 ①适用于 ： 路堑边坡处于对称或接近对称； 边坡岩层根本稳定；仅防有少量坍 塌，难以用暗挖法修建的隧道时。
②特点：承受对称荷载，拱、墙 均为等截面，边墙为直墙式。
③要求：洞顶做防水层，上面夯 填土后，覆盖粘土层，并做纵向排水。
二、明洞 用明挖法修建的隧道称为明洞。 明洞一般修筑在隧道的进出口处，
当遇到地质条件差且洞顶覆盖层较薄， 用暗挖法难以进洞时；或洞口路堑边 坡上有落石而危急行车平安时；或铁 路、公路、河渠必须在铁路上方通过， 且不宜做立交桥或涵渠时，均需要修 建明洞。
2、明洞分类 拱式明洞 棚式明洞
〔一〕拱式明洞 由拱圈、边墙及仰拱〔铺底〕组
〔二〕整体式混凝土衬砌构造类型 隧道衬砌按照不同的围岩类别，
有直墙式衬砌和曲墙式衬砌两种形式。 1、直墙式衬砌 这种类型的衬砌适用于地质条件比