淺談鐵路隧道設(shè)計(jì)和施工

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1、淺談鐵路隧道設(shè)計(jì)與施工摘要：目前，我國(guó)高速鐵路發(fā)展成效顯著，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、改善民生、增強(qiáng)我國(guó)綜合實(shí)力和國(guó)際影響力發(fā)揮了重要作用，已然成為我國(guó)走向世界的名片。高速鐵路以高橋隧比著稱(chēng)，隧道設(shè)計(jì)施工更是會(huì)遇到比以往更復(fù)雜的情況，例如下穿既有構(gòu)筑物、瓦斯、采空區(qū)、溶巖溶洞、黃土等。所以提高和改善現(xiàn)有的設(shè)計(jì)施工理念顯得尤為重要。關(guān)鍵詞：鐵路隧道設(shè)計(jì)施工一體化目前，我國(guó)高速鐵路發(fā)展成效顯著，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、改善民生、增強(qiáng)我國(guó)綜合實(shí)力和國(guó)際影響力發(fā)揮了重要作用，已然成為我國(guó)走向世界的名片。高速鐵路以高橋隧比著稱(chēng)，隧道設(shè)計(jì)施工更是會(huì)遇到比以往更復(fù)雜的情況，

2、例如下穿既有構(gòu)筑物、瓦斯、采空區(qū)、溶巖溶洞、黃土等。所以提高和改善現(xiàn)有的設(shè)計(jì)施工理念顯得尤為重要。1.目前隧道設(shè)計(jì)施工存在的問(wèn)題1.1隧道設(shè)計(jì)問(wèn)題眾所周知，隧道工程是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)性極強(qiáng)的學(xué)科，長(zhǎng)期以來(lái)都是憑借經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)施工的⑴。隧道向著長(zhǎng)大方向的發(fā)展，然而偏少的地質(zhì)勘探資料，只能大致地描述出工程地質(zhì)的大體情況，設(shè)計(jì)人員僅能憑借現(xiàn)有的地質(zhì)資料進(jìn)行設(shè)計(jì)，必然造成圍巖分級(jí)不準(zhǔn)、斷層分布有誤、地下水強(qiáng)弱不明等情況。1.1.1隧道位置選擇的問(wèn)題隧道位置按地形條件的選擇原則：當(dāng)?shù)貏?shì)陡峭，無(wú)法繞行或以深路塹通過(guò)時(shí)，隧道穿山而過(guò)，是比較有利的方案；當(dāng)平面障礙繞行方

3、案不滿足曲線要求無(wú)法通過(guò)時(shí)，可采用隧道直線通過(guò)，路線行程縮短，運(yùn)營(yíng)條件改善，而且不受坡而落石的威脅。隧道位置按地質(zhì)條件的選擇原則：1）隧道中線走向與單斜巖層走正交最為有利⑵：a.當(dāng)單斜巖層傾角較小吋，隧道應(yīng)通過(guò)堅(jiān)硬的厚層巖層。若通過(guò)薄巖層時(shí)，應(yīng)以不透水的堅(jiān)硬巖層作為頂板；b.當(dāng)單斜構(gòu)造呈陡傾角時(shí)，陡傾角巖層一般有偏壓和不均勻壓力存在，若有軟弱夾層伴以有害節(jié)理切割時(shí),易產(chǎn)生坍塌或順層活動(dòng)，此情況下應(yīng)慎重以明洞通過(guò)。若存在兩種不同巖性的巖層走向與隧道走向平行時(shí)，應(yīng)將隧道設(shè)置在巖性較好的巖層屮，避免從兩種巖層接觸帶通過(guò)；c.當(dāng)單斜構(gòu)造呈直立巖層吋，

4、隧道中線宜垂直于巖層的走向穿過(guò)。若隧道中線與巖層走向一致吋,亦應(yīng)避開(kāi)不同巖層接觸帶。2）當(dāng)隧道通過(guò)褶皺構(gòu)造時(shí)，應(yīng)避免將隧道置于向斜或背斜的軸部，而應(yīng)將隧道置于翼部。若對(duì)向斜和背斜進(jìn)行比較時(shí)，則背斜比向斜略好。3）當(dāng)隧道通過(guò)斷裂構(gòu)造及不同巖層的接觸帶時(shí)，一般有呈破碎的碎石角礪及斷層泥存在，地下水量通常也很發(fā)育，切忌沿著（或靠近平行）斷層帶或破碎帯修建隧道。當(dāng)隧道必須通過(guò)斷層帶時(shí)，應(yīng)盡量使隧道走向與斷層走向垂直。4）隧道應(yīng)盡量避免通過(guò)滑坡、巖堆、錯(cuò)落、泥石流、特殊地質(zhì)等，若必須通過(guò)，需要采取相應(yīng)的措施保證工程安全質(zhì)量。通常情況下，線路選線階段隧道

5、位置的選擇基本按地形條件來(lái)選擇，很少考慮到隧道穿越不良地質(zhì)地區(qū)后所血臨的設(shè)計(jì)問(wèn)題，地質(zhì)勘察的深度和精度一般很難滿足設(shè)計(jì)的要求。蘭新高鐵張家莊隧道，在勘察設(shè)計(jì)階段未能對(duì)區(qū)內(nèi)滑坡、錯(cuò)落排查徹底，開(kāi)通運(yùn)營(yíng)后由于山體錯(cuò)動(dòng)，隧道襯砌破損、洞內(nèi)掉塊，造成剛剛開(kāi)通的蘭新高鐵蘭州至西寧段停運(yùn)。這對(duì)當(dāng)前躍進(jìn)式的高鐵發(fā)展敲響了警鐘。1.1.2隧道圍巖分級(jí)的問(wèn)題《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB10003-2005）中圍巖基本分級(jí)由巖石堅(jiān)硬程度和巖體完整程度兩個(gè)因素確定，再由地下水狀態(tài)和初始應(yīng)力場(chǎng)情況進(jìn)行修正。⑶表1鐵路隧道圍巖基木分級(jí)級(jí)別巖體特征土體特征圍巖彈性縱波速度

6、（km/h）I極硬巖，巖體完整>4.5n極硬巖，巖體較完整；碩巖，巖體完整3?5~4?5m極硬巖，巖體較破碎；硬巖或較碩巖互層，巖體較完整；較軟巖，巖體完整2?5~4.0IV極硬巖，巖體破碎；硬巖，巖體較破碎或破碎；較軟巖或較硬巖互層，且以軟巖為主，巖體較完整或較破碎；軟巖，巖體完整或較完整具壓密或成巖作用的黏性土、粉土及砂類(lèi)土，一般鈣質(zhì)、鐵質(zhì)膠結(jié)的粗角礫土、粗圓礫土、碎石土、卵石土、大塊石土、黃土（Qi、Q2）1?5~3?0V軟巖，巖體破碎至極破碎；全部極軟巖及全部極破碎巖（包括受構(gòu)造嚴(yán)重影響的破碎帶）一般第四系堅(jiān)硬、硬塑粘性上，稍密及以上

7、、微濕、潮濕的碎（卵）石土，粗圓礫七、細(xì)圓礫七、粗角礫土、細(xì)角礫土、粉土及黃土（Qs、Q

8、）1?0~2?0VI受構(gòu)造影響很?chē)?yán)重呈碎石、角礫及粉末、泥土狀的斷層帶軟塑狀黏性土、飽和的粉土、砂類(lèi)土等<1.0（飽和狀態(tài)的土<1.5）從表1屮可以看出，圍巖彈性縱波速度值存在相互交叉重卷的部分，使得隧道圍巖分級(jí)受人為因素影響較大。再加上具體工作中巖石強(qiáng)度的定性和定量常常產(chǎn)生較多矛盾，所以圍巖分級(jí)的實(shí)質(zhì)仍是“工程類(lèi)比法”，隧道設(shè)計(jì)很大程度上仍處于“經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)”階段?，F(xiàn)行的鐵路隧道圍巖分級(jí)在工作中顯得過(guò)于粗糙，致使圍巖級(jí)別判定錯(cuò)誤，相應(yīng)的支護(hù)形式、襯砌厚度及

9、施工方法也不準(zhǔn)確，從而導(dǎo)致隧道投資預(yù)算和施工工期的偏差。1丄3隧道工程量的問(wèn)題隧道工程數(shù)量的確定可以說(shuō)是設(shè)計(jì)階段最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，能夠準(zhǔn)確的計(jì)算各類(lèi)數(shù)量，是設(shè)計(jì)人員