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高速铁路隧道工程技术(客专技术培训)PPT课件

为了降低隧道的空气动力效应,增大隧道有效净 空面积是较好的结构工程措施,也是当前世界各国高 速铁路发展的总趋势。
客运专线隧道的特点
客运专线线隧道的横断面较大,隧道受力和衬砌混凝土的地 质环境复杂,且列车运行速度较高,隧道维修有一定的时间限制, 对隧道衬砌的安全性、耐久性和抗渗防水性、抗冻性性能要求提 高。对耐久性、等耐久性指标应严格控制。复合衬砌和整体式衬 砌比喷锚衬砌安全,且永久性好,故永久性衬砌一般不采用喷锚 衬砌。
目前,世界隧道界对喷锚衬砌做为永久性衬砌尚有不同看法, 随着对喷锚技术的不断深入研究和技术质量的不断提高,喷锚衬 砌的应用也会更加广泛。但在目前情况下,特别在高速铁路隧道 中仍不宜采用喷锚衬砌。
客运专线隧道的特点
大断面隧道的受力情况不利,尤以隧道 底部较为复杂,隧道拱脚和边墙脚处的应力 集中更严重,需要对边墙底与仰拱连接处进 行加强,并要求有更高的围岩强度或更好的 地基承载力。
新奥法就是施工过程中充分发挥围岩本身具有的自 承能力,即洞室开挖后,利用围岩的自稳能力及时进行以 喷锚为主的初期支护,使之与围岩密贴,减小围岩松动范 围,提高自承能力,使支护与围岩联合受力共同作用。
新奥法概念
• 奥地利国家 地下空间委员会1980年提出的 新奥法“定义”:“新奥地利隧道修建方法 (简称新奥法)遵循这样一个 原理,即通过发 挥(activation)围岩承载环的主动作 用,使围 岩(岩土体)成为承载结构”。
新奥法遵循原则
(1)应当考虑岩体的力学特性。 (2)应当在适宜的时机构筑适宜的支护结构,
避免在围岩中出现不利的应力应变状态。 (3)为使围岩形成力学上十分稳定的支承环
结构,必须构筑一个闭合的支护结构。 (4)由现场量测监控围岩动态。新奥法与喷锚支护的关系
喷锚支护只是一种支护手段,并且新奥法中的喷锚 支护手段在理论上也有它自己的独立体系。
• 同普氏理论用围岩最终形成的天然平衡拱 来描述围岩的自承能力不同,新奥法强调可 以主动地通过恰当的围岩支护手段来激发围 岩的承载能力,将围岩组织成“承载环“。 新奥法概念的提出确实促进了传统的隧道修 建技术从设计到施工的全面革新。
新奥法概念
2000版《中国土木工程指南》第八篇隧道及地下工程中是这样 定义和诠释“新奥法”的:“当隧道埋深超过一定限度后,常用暗 挖法施工。暗挖法最初采用传统的矿山法。20世纪中叶创造了新奥 法,此法尽量利用围岩的自承能力,用柔性支护如锚喷支护控制围 岩的变形及应力重分布,使达到新的平衡,目前已用于修建各种用 途的隧道。”“新奧法施工的基本思想是充分利用围岩的自承能力 和开挖面的空间约束作用,采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段, 及时对围岩进行加固,约束围岩的松弛和变形,并通过对围岩和支 护的量测、监控来指导隧道和地下工程设计施工。”这些文字应该 是对新奥法比较权威的注解。
隧道施工
隧道施工关键控制点
• 1 以确定合理的初期支护参数、控制塌方, 保证隧道施工经济合理、结构安全。
• 2 以隧道防排水施工达到预期目的、不产生 渗漏水现象保证营运安全。
• 3 以隧道净空、宽度、平面和纵面指标满足 设计、施工规范要求,保证工程外观及内 在质量。
新奥法概念
新奥法是六十年代奥地利专家腊布希维兹总结前人在 隧道施工中累积的经验后所提出来的一套隧道设计、施工 的新技术。1948年提出,并于1962年奥地利第八届土力学 会议(萨尔茨堡)得到正式命名的隧道施工方法。
客运专线隧道的特点
隧道渗漏水的危害主要会引起洞内金属设备及 钢轨锈蚀、隧道衬砌丧失承载力、隧底翻浆冒泥破 坏道床或使整体道床下沉开裂、有冻害地区的隧道 衬砌背后积水引起衬砌冻胀开裂、衬砌漏水会引起 衬砌挂冰而侵人净空。从运营安全上对隧道防排水 要求提高。
客运专线隧道的特点
为减低养护维修工作量、保障运营安全 对隧道病害的监测、诊断及评定、整治技术 需求。
隧道施工技术
客运专线隧道的特点
客运专线线上的隧道不同于一般的铁路隧道,当 高速列车在隧道中运行时要遇到空气动力学问题,主 要表现为空气动力效应所产生的新特点及现象。为了 降低及缓解空气动力学效应,除了采用密封车辆及减 小车辆横断面积外,必须采取有力的结构工程措施, 增大隧道有效净空面积及在洞口增设缓冲结构;另外 还有其它辅助措施,如在复线上双孔单线隧道设置一 系列横通道;以及在隧道内适当位置修建通风竖井、 斜井或横洞。
新奥法所使用的支护手段
新奥法所使用的支护手段中,除了喷锚支护外, 还有钢拱支架、U型可缩性支架、钢筋网、二次模注砼 等,在特殊情况下,还要配合使用注浆加固、冻结加 固等特殊手段,并且这些支护手段的最终目的是约束 围岩变位,使围岩和支护结构共同形成支承结构。另 外,新奥法构筑支护手段的时间效应和空间效应对形 成支承环结构、保障围岩稳定有很重要的意义。
从理论上讲,隧道力学理论分成两个体系。一是松 动压学派,一是粘、弹、塑性理论学派。
松动压学派是以研究作用于隧道支护结构上的荷载 ---松动压为中心来解决支护结构设计问题的。
粘、弹、塑性理论学派是以研究围岩中应力再分 配为中心来解决隧道支护结构设计问题的。新奥法理 论属于粘、弹、塑性理论学派的第二分支,因此,没 有松动压的概念。
客运专线隧道的特点
除围岩的整体性外,围岩自身强度对客运专线大 断面隧道施工方法的确定、隧道的稳定与安全有较 大影响。开挖后,隧道周边围岩出现更大范围的塑 性化和更大的变形,围岩自稳所要求的围岩强度更 高。产生拱作用要求的埋深更深,浅埋隧道的松弛 压力更大,浅埋隧道的辅助施工措施要求更强。隧 道拱顶更不稳定,拱顶围岩存在拉应力区,拱顶岩 块崩塌的可能性更大
客运专线隧道的特点
隧底结构由于在长期列车重载作用及地下水侵 蚀的影响下极易产生破坏,从而引起基底沉陷、道 床翻浆冒泥等病害,不但增加养护维修工作量,而 且严重影响运营安全,尤其是高速铁路对隧道底部 的强度较普通铁路要求更高,且高速铁路隧道的断 面跨度较大,因此要求高速铁路对底板厚度和仰拱、 底板混凝土强度要求提高。
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