1隧道工程第11章高速鐵路的隧道工程Tunnelengineeringofhigh-speedrail23高速4567891011121314151617中國中西部第一條高速鐵路鄭州至西安高速鐵路正式投入運(yùn)營。列車運(yùn)營時(shí)速350公里，開通后列車直達(dá)最短時(shí)間由6個(gè)多小時(shí)縮短至2小時(shí)以內(nèi)。鄭州至西安高速鐵路全長505公里，鄭西高鐵全線正線橋梁達(dá)137座，312公里，全線隧道38座，總計(jì)78.2公里。這條鐵路全線大量采用了“以橋代路”和大量隧道，橋隧長度占到線路總長的77％，是目前國內(nèi)建成的高速鐵路中橋隧所占比重較大的。這不僅大大提高了線路基礎(chǔ)穩(wěn)固程度，有效地減少了鐵路對(duì)沿線城鎮(zhèn)的切割，更重要的是節(jié)省了大量土地。

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大部分隧道位于新老黃土地層，為淺埋雙線黃土隧道，隧道開挖斷面大，施工難度大，其中難度之最為秦東隧道。

7686米的秦東隧道，位于陜西潼關(guān)境內(nèi)，為雙線黃土隧道，是鄭西鐵路客運(yùn)專線的控制性工程，最大開挖斷面達(dá)164平方米，也是目前世界上最大斷面的黃土隧道，是我國特有的高原地質(zhì)隧道。在濕陷性黃土地區(qū)進(jìn)行隧道施工，由于土質(zhì)松軟，承載力極低，遇水就要沉落，隧道施工的風(fēng)險(xiǎn)非常大。而在濕陷性砂質(zhì)黃土地質(zhì)條件下進(jìn)行特大斷面雙線高速鐵路隧道開挖，在全世界尚屬首次，毫無經(jīng)驗(yàn)參考。19

鄭西高速鐵路90％的線路處于黃土覆蓋區(qū)，絕大部分處在濕陷性黃土地層。如何使長達(dá)近400公里的濕陷性黃土保持穩(wěn)定，特別是如何保證鋪設(shè)無砟軌道的沉降控制要求，成為鄭西高速鐵路建設(shè)成敗的關(guān)鍵。針對(duì)濕陷性黃土地區(qū)修建高速鐵路的世界級(jí)難題，2005年工程開工前，鐵四院在鐵道部組織下，分段選取全線代表性工點(diǎn)，展開濕陷性黃土的浸水試驗(yàn)。

在河南鞏義隧道設(shè)計(jì)中，鐵四院的設(shè)計(jì)人員通過大斷面黃土隧道合理支護(hù)參數(shù)的選擇和確定，提出了國內(nèi)首套時(shí)速350公里雙線黃土隧道襯砌設(shè)計(jì)圖，在下穿310國道段施工中實(shí)現(xiàn)了路面零沉降。20212223

無碴軌道是以混凝土或?yàn)r青砂漿取代散粒道碴道床而組成的軌道結(jié)構(gòu)型式，它具有軌道穩(wěn)定性高，剛度均勻性好，結(jié)構(gòu)耐久性強(qiáng)和維修工作量顯著減少等特點(diǎn)，對(duì)于高速鐵路較傳統(tǒng)的有碴軌道有更好的適應(yīng)性。

在鐵路上，“砟”的意思是小塊的石頭。常規(guī)鐵路都在小塊石頭的基礎(chǔ)上，再鋪設(shè)枕木或水泥鋼軌，但這種鐵路不適于列車高速行駛。世界高速鐵路的發(fā)展證實(shí)，高速鐵路基礎(chǔ)工程如果使用常規(guī)的軌道系統(tǒng)，道砟粉化嚴(yán)重，線路維修頻繁，安全性、舒適性、經(jīng)濟(jì)性相對(duì)較差。無砟軌道是高速鐵路工程技術(shù)的發(fā)展方向。

無砟軌道的軌枕本身是混凝土澆灌而成，而路基也不用碎石，鐵軌、軌枕直接鋪在混凝土路上。無砟軌道是當(dāng)今世界先進(jìn)的軌道技術(shù)，可以減少維護(hù)、降低粉塵、美化環(huán)境，而且列車時(shí)速可以達(dá)到200公里以上。

2425津京城際的無碴軌道

26鄭西高鐵全線廣泛應(yīng)用了具有世界先進(jìn)水平的無縫線路和無碴軌道技術(shù)，讓乘坐舒適度大幅提高。那么什么是無縫線路和無碴軌道技術(shù)呢?下面我們?cè)敿?xì)的為您介紹一下：

無縫技術(shù)工人在打磨鋼軌

27無縫線路：所謂“無縫線路”，就是把不鉆孔、不淬火的25m長的鋼軌，在基地工廠用氣壓焊或接觸焊的辦法，焊成200m到500m的長軌，然后運(yùn)到鋪軌地點(diǎn)，再焊接成1000m到2000m的長度，鋪到線路上就成為一段無縫線路。如果沒有加工、運(yùn)輸、施工上的困難，從理論上講，“無縫線路”可以無限長。這種徹底消滅軌縫的辦法，我國鐵路正在一些主要干道上采用。假如你是個(gè)細(xì)心人，當(dāng)你乘火車進(jìn)京就會(huì)注意到，昔日的“咔噠咔噠”聲已經(jīng)大為較少。28一般鐵路軌道的處理方式：將每根12.5m或25m長的鋼軌聯(lián)結(jié)成軌道，很顯然每隔12.5m或25m就會(huì)有一個(gè)接頭。接頭之間還有一道軌縫，大約為6mm。留軌縫的道理很簡單，是為了防止鋼軌在熱脹冷縮時(shí)產(chǎn)生的溫度力。不要小看這個(gè)溫度力，但鋼軌溫度每改變1℃，每根鋼軌就會(huì)承受1.645噸的壓力或拉力。軌溫變化幅度為50℃時(shí)，一根鋼軌則要承受高達(dá)82.25噸的壓力或拉力。

疑問：難道“無縫線路”就不存在熱脹的問題嗎？29物質(zhì)不滅定律告訴我們，任何一種物質(zhì)都不會(huì)消失，只不過從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式。鋼軌的溫度力也同樣如此，它不可能消失，是人們?cè)阼F路線上采用強(qiáng)大的線路阻力來鎖定軌道，限制了鋼軌的自由伸縮。在我國是采用高強(qiáng)螺栓、扣板式扣件或彈條扣件等對(duì)鋼軌進(jìn)行約束。實(shí)驗(yàn)表明，直徑24mm的高強(qiáng)螺栓，六孔夾板接頭可提供40至60噸的縱向阻力。彈條扣件每根軌枕可提供1.6噸的縱向阻力。

30優(yōu)點(diǎn)：

無縫線路是鐵路軌道現(xiàn)代化的重要內(nèi)