浅谈铁路隧道设计和施工

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1、浅谈铁路隧道设计与施工摘要：目前，我国高速铁路发展成效显著，对社会经济发展、改善民生、增强我国综合实力和国际影响力发挥了重要作用，已然成为我国走向世界的名片。高速铁路以高桥隧比著称，隧道设计施工更是会遇到比以往更复杂的情况，例如下穿既有构筑物、瓦斯、采空区、溶岩溶洞、黄土等。所以提高和改善现有的设计施工理念显得尤为重要。关键词：铁路隧道设计施工一体化目前，我国高速铁路发展成效显著，对社会经济发展、改善民生、增强我国综合实力和国际影响力发挥了重要作用，已然成为我国走向世界的名片。高速铁路以高桥隧比著称，隧道设计施工更是会遇到比以往更复杂的情况，

2、例如下穿既有构筑物、瓦斯、采空区、溶岩溶洞、黄土等。所以提高和改善现有的设计施工理念显得尤为重要。1.目前隧道设计施工存在的问题1.1隧道设计问题众所周知，隧道工程是一个经验性极强的学科，长期以来都是凭借经验设计施工的⑴。隧道向着长大方向的发展，然而偏少的地质勘探资料，只能大致地描述出工程地质的大体情况，设计人员仅能凭借现有的地质资料进行设计，必然造成围岩分级不准、断层分布有误、地下水强弱不明等情况。1.1.1隧道位置选择的问题隧道位置按地形条件的选择原则：当地势陡峭，无法绕行或以深路堑通过时，隧道穿山而过，是比较有利的方案；当平面障碍绕行方

3、案不满足曲线要求无法通过时，可采用隧道直线通过，路线行程缩短，运营条件改善，而且不受坡而落石的威胁。隧道位置按地质条件的选择原则：1）隧道中线走向与单斜岩层走正交最为有利⑵：a.当单斜岩层倾角较小吋，隧道应通过坚硬的厚层岩层。若通过薄岩层时，应以不透水的坚硬岩层作为顶板；b.当单斜构造呈陡倾角时，陡倾角岩层一般有偏压和不均匀压力存在，若有软弱夹层伴以有害节理切割时,易产生坍塌或顺层活动，此情况下应慎重以明洞通过。若存在两种不同岩性的岩层走向与隧道走向平行时，应将隧道设置在岩性较好的岩层屮，避免从两种岩层接触带通过；c.当单斜构造呈直立岩层吋，

4、隧道中线宜垂直于岩层的走向穿过。若隧道中线与岩层走向一致吋,亦应避开不同岩层接触带。2）当隧道通过褶皱构造时，应避免将隧道置于向斜或背斜的轴部，而应将隧道置于翼部。若对向斜和背斜进行比较时，则背斜比向斜略好。3）当隧道通过断裂构造及不同岩层的接触带时，一般有呈破碎的碎石角砺及断层泥存在，地下水量通常也很发育，切忌沿着（或靠近平行）断层带或破碎帯修建隧道。当隧道必须通过断层带时，应尽量使隧道走向与断层走向垂直。4）隧道应尽量避免通过滑坡、岩堆、错落、泥石流、特殊地质等，若必须通过，需要采取相应的措施保证工程安全质量。通常情况下，线路选线阶段隧道

5、位置的选择基本按地形条件来选择，很少考虑到隧道穿越不良地质地区后所血临的设计问题，地质勘察的深度和精度一般很难满足设计的要求。兰新高铁张家庄隧道，在勘察设计阶段未能对区内滑坡、错落排查彻底，开通运营后由于山体错动，隧道衬砌破损、洞内掉块，造成刚刚开通的兰新高铁兰州至西宁段停运。这对当前跃进式的高铁发展敲响了警钟。1.1.2隧道围岩分级的问题《铁路隧道设计规范》（TB10003-2005）中围岩基本分级由岩石坚硬程度和岩体完整程度两个因素确定，再由地下水状态和初始应力场情况进行修正。⑶表1铁路隧道围岩基木分级级别岩体特征土体特征围岩弹性纵波速度

6、（km/h）I极硬岩，岩体完整>4.5n极硬岩，岩体较完整；硕岩，岩体完整3・5~4・5m极硬岩，岩体较破碎；硬岩或较硕岩互层，岩体较完整；较软岩，岩体完整2・5~4.0IV极硬岩，岩体破碎；硬岩，岩体较破碎或破碎；较软岩或较硬岩互层，且以软岩为主，岩体较完整或较破碎；软岩，岩体完整或较完整具压密或成岩作用的黏性土、粉土及砂类土，一般钙质、铁质胶结的粗角砾土、粗圆砾土、碎石土、卵石土、大块石土、黄土（Qi、Q2）1・5~3・0V软岩，岩体破碎至极破碎；全部极软岩及全部极破碎岩（包括受构造严重影响的破碎带）一般第四系坚硬、硬塑粘性上，稍密及以上

7、、微湿、潮湿的碎（卵）石土，粗圆砾七、细圆砾七、粗角砾土、细角砾土、粉土及黄土（Qs、Q

8、）1・0~2・0VI受构造影响很严重呈碎石、角砾及粉末、泥土状的断层带软塑状黏性土、饱和的粉土、砂类土等<1.0（饱和状态的土<1.5）从表1屮可以看出，围岩弹性纵波速度值存在相互交叉重卷的部分，使得隧道围岩分级受人为因素影响较大。再加上具体工作中岩石强度的定性和定量常常产生较多矛盾，所以围岩分级的实质仍是“工程类比法”，隧道设计很大程度上仍处于“经验设计”阶段。现行的铁路隧道围岩分级在工作中显得过于粗糙，致使围岩级别判定错误，相应的支护形式、衬砌厚度及

9、施工方法也不准确，从而导致隧道投资预算和施工工期的偏差。1丄3隧道工程量的问题隧道工程数量的确定可以说是设计阶段最重要的一个环节，能够准确的计算各类数量，是设计人员