一、???? 新建客專隧道概況
我國鐵路隧道的修建經(jīng)歷了從清朝末年至今,已有近120年的歷史。這期間,鐵路隧道勘測手段和設(shè)計(jì)理論不斷更新,施工方法和技術(shù)裝備不斷改善,技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不斷提高,截止2006年底,我國已經(jīng)成功修建了7500多座、總延長4300多座公里的鐵路隧道,隧道數(shù)量和總長度均居世界前列。我國鐵路隧道建造水平實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。在高速鐵路隧道方面,我們已掌握了大部分關(guān)鍵技術(shù),初步形成了中國高速鐵路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。在“十一五”期間,我國將新建鐵路17000公里,其中客運(yùn)專線7000公里,在建和擬建的客運(yùn)專線項(xiàng)目中,設(shè)計(jì)隧道總長度1000公里,今后幾年還將修建超過3000公里的鐵路隧道。
石太鐵路有隧道32座,隧道總長度74.58公里,其中包括迄今為止中國最大的鐵路隧道——太行山隧道,全長27.839公里,設(shè)計(jì)為雙洞單線。
武廣客運(yùn)專線設(shè)計(jì)時(shí)速350公里,共有隧道(含明洞)224座,總長172.952公里,占線路總長18.81%,聯(lián)絡(luò)線隧道12座,總長3.802公里。全線最長的隧道為瀏陽河隧道10.115公里。
鄭州至西安客運(yùn)專線位于河南、陜西省境內(nèi)。陜西省境內(nèi)隧道4座,隧道總長13.7公里,最長的秦東隧道,長7691m,為黃土隧道,河南省境內(nèi)共有隧道22座,隧道總長31.022公里,其中張茅隧道全長8460m。難度較大的黃土雙線隧道函谷關(guān)隧道全長7851m。
合武鐵路客運(yùn)專線,東起合肥,經(jīng)六安、麻城、至武漢,穿越大別山腹地,是國家規(guī)劃的滬漢蓉快速通道的重要組成部分,線路全長357公里,控制工程大別山隧道,全長13253m;另有金寨隧道,全長10700m。
其他各線隧道累計(jì)長度為:甬溫福廈280km,京滬高速15km,武漢合肥80km,武漢成都300km。
為了克服客運(yùn)專線上高速列車在隧道內(nèi)運(yùn)行所引起的空氣動(dòng)力學(xué)問題,客運(yùn)專線上隧道大部分采用雙線鐵路隧道通過,隧道線間距5m,軌面以上有效面積100m2,開挖斷面積140~170 m2,,屬超大斷面隧道。雙洞單線線間距35 m,軌面以上有效面積為60 m2,。為了有利于緩解空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng),洞口結(jié)構(gòu)采用切削式為主導(dǎo)形式。
二、???? 高速鐵路隧道工程特點(diǎn),施工應(yīng)遵循的原則和基本施工方法
(一)特點(diǎn)
1、隧道斷面大,增加了施工難度,尤其是對于軟弱圍巖及不良地質(zhì)地段施工更是如此。
在高速運(yùn)行的條件下,對隧道技術(shù)的要求主要是空氣動(dòng)力學(xué)特性方面的(行車阻力、瞬變壓力、微氣壓波、列車風(fēng)力等),對行車、旅客乘車舒適度、列車相關(guān)性能和洞口循環(huán)的不利影響十分明顯。因此有效面積當(dāng)高速鐵路速度達(dá)300~350km/h時(shí)單線隧道為70m2,雙線隧道為100 m2。由于斷面的擴(kuò)大和長大隧道的增加,使得隧道施工難度增加,常常成為全線控制工期的關(guān)鍵工程。
2、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)高
客專隧道由于橫斷面較大,受力比較復(fù)雜,且列車運(yùn)行速度較高,隧道維修受到限制,對隧道襯砌的安全性、耐久性和防水性能要求提高。為了突出“加強(qiáng)基地”和注重剛度變化原則,Ⅲ~Ⅴ級圍巖襯砌均采用有仰拱結(jié)構(gòu),且仰拱厚度較拱墻大,Ⅱ級圍巖隧道底板采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),部分地下水發(fā)育地段也采用有仰拱結(jié)構(gòu)。Ⅳ、Ⅴ級圍巖和Ⅲ級圍巖偏壓段襯砌均采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。軟弱圍巖基底還須加固等。施工工藝要求更高了,如仰拱全幅灌注,拱墻拆模達(dá)到8MPa以上才允許拆除等。設(shè)置可靠的防災(zāi)救援系統(tǒng),采用有利于緩解空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)的洞口形式,洞口設(shè)計(jì)既要滿足結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定、環(huán)保、景觀的要求,又要滿足結(jié)構(gòu)減緩微氣壓波影響的要求,切削式洞口結(jié)構(gòu)就成為主導(dǎo)的洞式形式。
3、施工作業(yè)環(huán)境較差
作業(yè)空間狹窄,具有圍巖滲漏水、空氣污染、噪音大、采光困難的特點(diǎn)。
4、隧道圍巖復(fù)雜多變,施工方法具有變化的不確定性,增加施工組織難度。
5、隧道地質(zhì)與水文地質(zhì)變化,在設(shè)計(jì)中難以正確反應(yīng),勘測設(shè)計(jì)手段不易達(dá)到定量標(biāo)準(zhǔn),不少是采用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)判定,與實(shí)際揭示狀況有較大出入。
(二)隧道施工應(yīng)遵循的原則
客專隧道施工應(yīng)本著“快速、優(yōu)質(zhì)、高效”的指導(dǎo)思想,按照“保護(hù)圍巖、內(nèi)實(shí)外美、重視環(huán)境、動(dòng)態(tài)施工”的原則組織施工。使隧道施工符合技術(shù)先進(jìn)、質(zhì)量優(yōu)良、施工安全、進(jìn)度均衡、消耗降低、有利環(huán)保的目的。
(三)隧道基本施工方法
施工方法的選擇,主要是開挖與運(yùn)輸方法的選擇,從大的方法可分為鉆爆法、掘削法(掘進(jìn)機(jī)法、盾構(gòu)法、掘進(jìn)機(jī)輔以鉆爆法)、沉埋管段法(水底隧道)。
下面主要講鉆爆法施工。
1、選擇施工方法的指導(dǎo)思想
(1)確保施工安全、改善施工環(huán)境;
(2)應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)文件、施工調(diào)查情況、圍巖級別,結(jié)合隧道長度、斷面大小、工期要求、裝備水平、隊(duì)伍素質(zhì)等綜合因素確定;
(3)地質(zhì)變化較大隧道應(yīng)考慮其適應(yīng)性,便于調(diào)整;
(4)應(yīng)盡量采用新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新材料;
(5)認(rèn)真按照新奧法施工原則,掌握應(yīng)用好光爆、噴錨、量測施工三要素。
2、????????? 客專隧道基本施工方法
客專隧道基本施工方法有:全斷面法;臺階法;新奧法的分部開挖法,包括:中隔壁法(CD)、交叉中隔壁法(CRD)法和雙惻壁導(dǎo)坑法(又稱眼鏡法)。
對于硬巖宜采用全斷面法與臺階法。分部開挖法適用于軟巖,臺階法不宜采用長臺階,因不利于初期支護(hù)及早封閉成環(huán)。硬巖隧道的爆破將會嚴(yán)重破壞已成形的中隔壁(或中隔墻)。