1、鐵路隧道施工圖設(shè)計,中鐵隧道勘測設(shè)計院有限公司 China Railway Tunnel Survey & Design Institute CO.LTD 2012年7月14日,周 書 明Sunmoon Zhou,中國中鐵工程總公司科技拔尖人才 中鐵隧道集團鉆爆法隧道學科帶頭人 中鐵隧道勘測設(shè)計院副總工程師 Assistant Chief Engineer 青島膠州灣隧道工程設(shè)計總負責人Project Manager 中國中鐵工程總公司教授級高級工程師 Professor 中南大學巖土工程碩士 Master 天津市五一勞動獎?wù)芦@得者 風險與保險學會常務(wù)理事 Executive Director

2、 主持研究、設(shè)計海底（水下）隧道10項 10 underwater tunnels 主持設(shè)計鐵路隧道、公路隧道20多項 More than 20 tunnels 完成隧道科研項目28項 發(fā)表隧道論文50余篇 More than 50 thesises 從事隧道工作17年 17 service years of tunnel 出版專著1部,Professor Geotechnical Engineering Master E-mail： Tel：+86 22 27353556,提綱：,一、鐵路規(guī)劃發(fā)展 二、隧道院主要鐵路隧道業(yè)績 三、文件編制要求 四、主要采用規(guī)范、指南 五、設(shè)計依據(jù)文件 六、隧

3、道主要設(shè)計要點 七、其他情況說明,一,鐵路規(guī)劃發(fā)展,世界主要國家鐵路通車里程,福州到臺北 蒲田（泉州）到臺中 廈門到高雄,瓊州海峽通道規(guī)劃,本次研究根據(jù)建設(shè)條件、海峽兩岸規(guī)劃以及以往研究情況，在長約80km的海峽范圍內(nèi)擬定了西、中、東三個通道位置進行比選。,【國家鐵路隧道】,營業(yè)線路隧道6102座、3938913延長米。其中，長度10000米以上的特長隧道7座，長度在3000米以上至10000米的長隧道183座，長度在500米以上至3000米的中長隧道1901座，長度不足500米的短隧道4011座。,7座萬米以上的特長隧道是京廣線大瑤山隧道（14294.5米），西康線秦嶺一線隧道（18456米

4、）、二線隧道（18456米），寧西線東秦嶺隧道(12268米)，蘭新線烏鞘嶺左線隧道(20060米)右線隧道(20060米)，渝懷線圓梁山隧道(11070米)。,二,主要鐵路隧道業(yè)績,二.隧道院鐵路建設(shè)主要業(yè)績,1978年完成國家“4501”工程洛陽黃河水下鐵路隧道可行性研究和初步設(shè)計起累計勘測設(shè)計鐵路隧道700余公里。先后完成了寶成、鷹廈、成昆、川黔、膠濟、侯月、大秦、南昆，京九、內(nèi)昆、渝懷、宜萬等多條鐵路干線長大隧道的勘測設(shè)計工作。近幾年又承擔了橫茶吉、南廣、寶蘭、云桂、運三、山西中南部、杭黃等鐵路線長達隧道的勘測設(shè)計任務(wù)。,二.隧道院鐵路建設(shè)主要業(yè)績,第一條最長的雙線電氣化鐵路隧道京廣鐵

5、路大瑤山隧道（全長14.295Km）； 第一條最長單線鐵路隧道南昆鐵路米花嶺隧道（全長9.388km）。,京廣鐵路大瑤山隧道,米花嶺隧道,二.隧道院鐵路建設(shè)主要業(yè)績,我國第一條重載雙線鐵路隧道軍都山隧道（全長8.46km）； 京九鐵路最長隧道五指山隧道（全長4.45Km）； 侯月鐵路最長隧道云臺山隧道（全長8.147Km）； 襄渝鐵路狗磨灣三線隧道； 渝懷鐵路金洞隧道等。,五指山隧道,狗磨灣三線隧道,二.隧道院鐵路建設(shè)主要業(yè)績,鐵路勘測設(shè)計項目獲獎情況,鐵路勘察設(shè)計項目,鵝嶺隧道,鵝嶺隧道位于江西省境內(nèi)全長10.445km，為衡茶吉鐵路全線最長的隧道。設(shè)計時速200km/h。,呂梁山隧道,呂梁

6、山隧道全長23.4km,是山西中南部鐵路重載運煤通道控制工程,南呂梁山隧道,二青山隧道工程概況,新建鐵路太興線起點太原接軌點為西張站，興縣終點為安家莊站，正線全長175.2km。穿越呂梁山脈的二青山隧道，全長15.9km。,二青山隧道,三,文件編制要求,三、文件編制要求,文件編制嚴格按照鐵建2007152號設(shè)計文件編制辦法編制。,中華人民共和國行業(yè)標準 鐵路建設(shè)項目 預(yù)可行性研究、可行性研究和 設(shè)計文件編制辦法 TB10504-2007 主編單位：鐵道第一勘察設(shè)計院 批準部門：中華人民共和國鐵道部 施行日期：2007年10月1日,三、文件編制要求,設(shè)計說明內(nèi)容組成 一、初步設(shè)計審批意見的主要內(nèi)

7、容及執(zhí)行情況 二、設(shè)計說明（總的工程情況、設(shè)計內(nèi)容、工程數(shù)量與其他專業(yè)設(shè)計接口說明、采用的先進技術(shù)及其他必要的說明） 三、環(huán)境保護與水土保持措施 四、施工注意事項（施工方法、地質(zhì)超前預(yù)報措施及其他） 五、運營注意事項（特長隧道設(shè)備使用、養(yǎng)護、維修及事故逃逸措施） 六、安全施工的措施（根據(jù)地質(zhì)條件、風險等級、周邊環(huán)境、鄰近工程、重點部位和環(huán)節(jié)、營業(yè)線運營、新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝等因素，提出安全施工及安全運營的措施）,二、文件編制要求,圖紙目錄 一、隧道平面圖，比例1：2000或1：5000（特長隧道及5000m以上的長隧道洞頂部分的比例可用1:10000) 二、隧道縱斷面圖，比例橫1:5001:

8、5000，豎1:2001:2000 三、隧道洞身橫斷面圖，比例1:200或1:500 四、隧道洞口平面圖，比例1:200或1:500 五、隧道洞口縱、橫斷面圖，比例1:200 六、輔助坑道設(shè)計圖（含平面、縱、橫斷面及結(jié)構(gòu)設(shè)計圖）注：以上各圖，除結(jié)構(gòu)設(shè)計圖外，均應(yīng)繪注地質(zhì)資料。 七、隧道運營通風設(shè)計圖 八、特殊設(shè)計圖（如洞門、襯砌、支護、防水、排水設(shè)計等，含細部結(jié)構(gòu)設(shè)計圖，必要時附施工工藝圖）,四,主要采用規(guī)范指南,四、主要采用規(guī)范、指南,規(guī)范類： (1)鐵路隧道設(shè)計規(guī)范（TB10003-2005）； 鐵路隧道設(shè)計規(guī)范（TB 10003-2016）行業(yè)標準，自2017年1月25日起實施。 (2)

9、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB50010-2010）； (3)錨桿噴射混凝土支護技術(shù)規(guī)范(GB50086-2001)； (4)中空錨桿技術(shù)條件(TB/T3209-2008)； (5)鐵路工程結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標準度（GB50216-94）； (6)鐵路隧道防排水技術(shù)規(guī)范（TZ331-2009）； (7)地下工程防水技術(shù)規(guī)范(GB50108-2008)； (8)鐵路工程設(shè)計防火規(guī)范(TB10063-2007)； (9)鐵路瓦斯隧道技術(shù)規(guī)范(TB10120-2002)； (10)鐵路工程抗震設(shè)計規(guī)范(GB50111-2006)；,四、主要采用規(guī)范、指南,規(guī)范類： (11)鐵路隧道超前地質(zhì)預(yù)報技術(shù)指南（鐵

10、建設(shè)（2008）105）； (12)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計與施工指南（2005年修訂版）； (13)鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計暫行規(guī)定（鐵建設(shè)2005157號）； (14)鐵路隧道襯砌質(zhì)量無損檢測規(guī)范（TB10223-2004）； (15)鐵路隧道工程施工技術(shù)指南(TZ 204-2008)； (16)鐵路工程施工安全技術(shù)規(guī)程(TB10401.1-2003)； (17)鐵路隧道鉆爆法施工工序及作業(yè)指南（TZ231-2007）； (18)鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗收補充標準（鐵建設(shè)2005160號）；,五,主要設(shè)計依據(jù),五、主要設(shè)計依據(jù)文件,(1)關(guān)于本項目初步設(shè)計的批復(fù)（鐵鑒函【20*】*號）； (2

11、)關(guān)于本項目環(huán)境影響報告書的批復(fù)（環(huán)審【20*】*號） (3) 初步設(shè)計文件； (4) 施工設(shè)計平、縱斷面圖及相關(guān)資料； (5) 隧道詳勘工程地質(zhì)報告； (6) 測量定測成果報告。,六,鐵路隧道設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)及難點,六、鐵路隧道設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)及難點,1、隧道建設(shè)形式 根據(jù)我國隧道修建技術(shù)水平，對于15 km以上的特長隧道，設(shè)計宜采用雙洞單線隧道形式。,雙洞單線隧道,施工難度及風險相對較低； 有條件可利用其一施作平導(dǎo)，加快建設(shè)速度； 隧道互為救援通道，降低了防災(zāi)疏散難度。,單洞雙線隧道,易于發(fā)揮大型機械設(shè)備優(yōu)勢； 綜合造價相對較低； 節(jié)約土地，利于管理,六、鐵路隧道設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)及難點,2、隧道限界

12、根據(jù)鐵路技術(shù)標準以及用途，選擇合理的限界。其中，貨運鐵路主要滿足貨運列車通行；客運專線除考慮列車通行外，還應(yīng)根據(jù)旅客舒適度準則，確定隧道內(nèi)凈空面積。,單線隧道內(nèi)輪廓,雙線隧道內(nèi)輪廓,六、鐵路隧道設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)及難點,高速鐵路隧道舒適度準則,六、鐵路隧道設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)及難點,3、隧道洞門工程 隧道進、出口位置的確定應(yīng)貫徹“早進晚出”的原則，盡量減少對地表的破壞；單線隧道洞口中心挖高810m，邊仰坡最大挖高1014m。雙線隧道洞口中心挖高1012m，邊仰坡最大挖高1216m。 洞門型式應(yīng)盡可能美觀大方，洞口邊、仰坡不開挖或少開挖，因地制宜采取多種新型洞門結(jié)構(gòu)，并在洞門周邊加強植被防護，必要時可接長明洞

13、，恢復(fù)地表植被。,喇叭口倒切式,帽檐斜切式,六、鐵路隧道設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)及難點,3、隧道洞門工程 洞口施工防護措施：長管棚超前進洞法、接長明洞進洞法、小導(dǎo)坑反向擴大隧道進洞法、地層加固進洞法。采用最多的是長管棚超前進洞法，長管棚對洞口段圍巖的穩(wěn)定作用顯著。,六、鐵路隧道設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)及難點,4、隧道襯砌設(shè)計 除有特別要求外，隧道暗挖段均采用復(fù)合式襯砌。,二種類型結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則與支護參數(shù)有所不同。,根據(jù)二次襯砌結(jié)構(gòu)在運營期間是否承受水壓力分,六、鐵路隧道設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)及難點,4、 隧道襯砌設(shè)計 排水型襯砌支護參數(shù)的設(shè)計原則：初期支護承擔施工階段大部分荷載或全部荷載，二次襯砌承擔部分圍巖形變壓力（需要襯砌

14、緊跟時）以及由于初期支護可能劣化、軟巖蠕變、環(huán)境條件變化等而作用于二次襯砌上的荷載，并作為安全儲備。 防水型襯砌支護參數(shù)的設(shè)計原則：初期支護按滿足施工安全和控制地面沉降的要求確定，二次襯砌承擔全部圍巖壓力和水壓力。,六、鐵路隧道設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)及難點,4、隧道襯砌設(shè)計 鐵路隧道襯砌設(shè)計特點： 突出“加強基底”和注重“剛度變化”：針對以往隧道底部易發(fā)病害和列車運行要求，加強了基底設(shè)計，、級圍巖均采用有仰拱結(jié)構(gòu)，且仰拱厚度較拱墻襯砌大； 、級圍巖分別設(shè)計了一般襯砌、加強襯砌和偏壓襯砌，以適應(yīng)地形、地質(zhì)、埋深等多種條件變化的要求。,六、鐵路隧道設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)及難點,時速120Km/h 單線隧道復(fù)合式襯砌設(shè)

15、計參數(shù)表,六、鐵路隧道設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)及難點,時速350Km/h 雙線隧道復(fù)合式襯砌設(shè)計參數(shù)表,代表性支護結(jié)構(gòu)斷面圖,代表性支護結(jié)構(gòu)斷面圖,六、鐵路隧道設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)及難點,5、隧道軌下基礎(chǔ)預(yù)留設(shè)計 長度L6000M的隧道鋪設(shè)有碴軌道，長度L6000M的隧道鋪設(shè)無碴軌道，隧道根據(jù)軌道結(jié)構(gòu)高度，進行軌下結(jié)構(gòu)設(shè)計。,六、鐵路隧道設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)及難點,6、防排水設(shè)計 防水標準： 我國鐵路隧道防水等級為一級，即不允許滲水，結(jié)構(gòu)表面無濕漬。防排水原則根據(jù)根據(jù)隧道所處的環(huán)境條件確定。 防排水設(shè)計原則：,“排水型”隧道，防排水原則 “防、排、截、堵相結(jié)合，因地制宜、綜合治理”。其中“全排型”隧道的重點是“排水暢通、

16、運營可維護”，“以堵為主、限量排放”型隧道的重點是“堵水有效、排水暢通、運營可維護”。,“防水型”隧道，防排水原則 “以防為主，多道設(shè)防，輔之以排”，最關(guān)鍵的是防水措施的可靠性。,六、鐵路隧道設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)及難點,6、防排水設(shè)計“排水型”隧道 噴射混凝土層防水板縱向盲溝洞內(nèi)水溝組成隧道的防排水關(guān)鍵路徑。防水板兼有防水和排水的雙重作用，大面積的滲漏水必須封堵，少量的地下水可以引排。 縱向盲溝要確保其暢通性和運營可維護性，縱向盲溝管徑加大管徑，且按每1015m分段引入水溝的方式設(shè)置。,六、鐵路隧道設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)及難點,6、防排水設(shè)計 對于“防水型”隧道，應(yīng)加強噴射混凝土、二次襯砌的防水能力，確保防水板

17、的密封性，對施工縫采用多道措施止水，并設(shè)置可維護注漿管，施工縫內(nèi)側(cè)設(shè)置必要的引排措施。,六、鐵路隧道設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)及難點,6、防排水設(shè)計 位于寒冷或嚴寒地區(qū)，為防止隧道內(nèi)水流凍結(jié)引起襯砌掛冰、隧底結(jié)冰成錐、襯砌漲裂及線路隆起等凍害，應(yīng)設(shè)計配套排水設(shè)施。,六、鐵路隧道設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)及難點,7、隧道耐久性設(shè)計初期支護： 噴射混凝土：強度等級不低于C25，采用濕噴技術(shù)，摻加合成纖維。 錨桿：拱部采用中空錨桿，設(shè)置排氣孔以保證注漿飽滿度；邊墻采用全長粘結(jié)型錨桿，水泥砂漿強度等級不低于M20，錨桿應(yīng)設(shè)置置中器，使保護層厚度不少于10mm； 鋼架：鋼架應(yīng)有一定的保護層厚度，外側(cè)不小于4cm，內(nèi)側(cè)不小于3cm

18、； 注漿材料：作為永久加固和止水的注漿材料宜采用水泥漿。,中空注漿錨桿,C25濕噴混凝土,多重防腐錨桿,六、鐵路隧道設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)及難點,7、隧道耐久性設(shè)計 根據(jù)鐵路工程抗震設(shè)計規(guī)范，對符合下表條件的隧道進行驗算，視情況而定是否需要設(shè)防。 重點隧道口部按以下要求加強: 洞門應(yīng)采用鋼筋混凝土整體灌注，并按能承受沖擊波壓力0.2MPa計算其抗力。 洞門端墻應(yīng)能承受沖擊壓力0.2MPa計算其抗力。級及以下圍巖內(nèi)的雙線隧道洞門端墻應(yīng)采用鋼筋混凝土整體灌注。,隧道的抗震驗算范圍,六、鐵路隧道設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)及難點,7、隧道耐久性設(shè)計 二次襯砌：二次襯砌的耐久性也即素混凝土或鋼筋混凝土的耐久性，應(yīng)根據(jù)環(huán)境作用等

19、級按鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計暫行規(guī)定從混凝土原材料、配合比、養(yǎng)護等多方面采取嚴格的措施。,六、鐵路隧道設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)及難點,8、施工方法選擇 我國長大隧道施工方法有雙側(cè)壁導(dǎo)坑法、CRD法、CD法、臺階法、全斷面法，使用最多的是臺階法，在地質(zhì)條件十分不利、偏壓嚴重或地面沉降控制要求嚴格的地段多采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法和CRD法。 在軟弱圍巖或不良地質(zhì)條件下，初期支護的快速封閉成環(huán)至關(guān)重要，且仰拱距開挖面的最大距離應(yīng)控制在35m以內(nèi)。,雙側(cè)壁導(dǎo)坑法,CRD法,臺階法,六、鐵路隧道設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)及難點,8、施工方法選擇 為保證仰拱的整體性，客運專線隧道施工中要求仰拱必須分段一次整體施作，為使仰拱開挖及混凝土澆筑

20、時出碴、進料等運輸工序平行作業(yè)，采用仰拱棧橋施工。,六、鐵路隧道設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)及難點,9、施工輔助工法設(shè)計 1超前小導(dǎo)管 單線級，雙線級、級加強、級、級加強、拱部140范圍設(shè)置超前小導(dǎo)管支護措施。 2超前大管棚 隧道地質(zhì)條件較差的進、出口地段（一般為30m）拱部140范圍內(nèi)采用108管棚超前支護。管棚環(huán)向間距0.4米。 3鎖腳錨管 臺階法開挖時，臺階底部兩側(cè)每個的鋼架腳部打設(shè)N根鎖腳錨管，鎖腳錨管采用外徑42mm熱軋無縫鋼管，t=5mm。鎖腳錨管應(yīng)與鋼架焊接牢固。 4開挖工作面預(yù)注漿 根據(jù)具體情況，可采用超前帷幕注漿、全斷面封閉注漿、周邊半封閉注漿、小導(dǎo)管注漿等方法進行超前注漿堵水。 5徑向注漿

21、 對開挖后局部有水流的部位，采取徑向注漿堵水，注漿標準：地下水、級達到無水或者小于級。,六、鐵路隧道設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)及難點,10、輔助坑道設(shè)計 我國在建的客運專線長大隧道輔助坑道類型有斜井、平導(dǎo)、橫洞和豎井，除豎井外均采用無軌運輸方式。輔助坑道的設(shè)置原則與特點如下： 1、巖溶發(fā)育的隧道優(yōu)先采用平行導(dǎo)坑； 2、非巖溶隧道優(yōu)先采用橫洞，不具備橫洞條件時優(yōu)先采用無軌運輸斜井，斜井最大長度一般控制在2km左右； 3、在埋深淺、地面建筑密集的地段，優(yōu)先采用豎井，豎井位于隧道正上方。,六、鐵路隧道設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)及難點,11、防災(zāi)與救援設(shè)計 防災(zāi)救援設(shè)計的基本原則 防災(zāi)設(shè)計應(yīng)貫徹“以防為主，以消為輔，防消結(jié)合，立

22、足自救”的方針，要充分體現(xiàn)“以人為本”的理念。 當列車在隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)，凡能繼續(xù)運行時，均應(yīng)遵循“先將列車拉出洞外再進行列車解體及火災(zāi)事故處理”的基本原則。但一旦列車失去動力不能運行或因隧道太長無法及時拉出洞外時，必須考慮在洞內(nèi)實施快速疏散和消防救援。,六、鐵路隧道設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)及難點,11、防災(zāi)與救援設(shè)計 對于雙洞單線隧道，隧道間應(yīng)設(shè)置聯(lián)絡(luò)通道。 總長大于20km的隧道或隧道群設(shè)置“防災(zāi)救援定點”，“定點”處設(shè)置緊急出口和通風設(shè)施。,六、鐵路隧道設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)及難點,12、超前地質(zhì)預(yù)報 施工超前地質(zhì)預(yù)報設(shè)計按照“安全第一、預(yù)防為主”的原則制定，即超前地質(zhì)預(yù)報采用以地質(zhì)分析為主，長距離宏觀預(yù)報與短距離精確預(yù)報相結(jié)合、物理探測與超前探孔驗證相結(jié)合、多種物探方法相互補充驗證、定性與定量相結(jié)合的綜合超前預(yù)報方案。,TSP203原理圖,TSP203設(shè)備,六、鐵路隧道設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)及難點,13、環(huán)境保護及棄碴處理 1、隧道棄碴數(shù)量，按實際實方計算，但在計算棄碴占地時，應(yīng)根據(jù)開挖圍巖性質(zhì)，按理論開挖方的1.31.5倍計。 2、本線隧道棄碴應(yīng)優(yōu)先考慮利用。如不能利用，應(yīng)根據(jù)隧道附近地形和水文條件，認真研究棄碴方案，明確棄碴地點，棄碴場占地類型。 3、棄碴場設(shè)永久擋護工程，應(yīng)對地面坡度較大棄碴場的穩(wěn)定性進行檢算，必要時適當處理坡面，并做好必要的擋護和排水設(shè)施，