项目3铁路隧道构造及设计
目录Contents隧道构造任务3.1隧道线路设计任务3.2隧道断面设计任务3.2
隧道结构由主体建筑物和附属建筑物两部分组成。本项目主要描述隧道的主体建筑物———衬砌和洞门的作用及类型,附属建筑物———避车洞、防排水设施的布置及类型,以及隧道线路的平、纵面设计,隧道断面设计。
教学目标知识目标通过本项目的学习,学生应掌握隧道衬砌的类型,洞门的作用,避车洞和防排水设施的作用,曲线隧道净空加宽的原因,隧道线路的平、纵面设计。能力目标通过本项目的学习,学生能够识别隧道各部分的构造,正确划分及选择隧道衬砌的类型,识别洞门的类型,进行避车洞的布置,初步选择隧道的位置。
教学目标案例1.越岭垭口的选择垭口在宜万铁路选线并不明显,但越岭隧道两端引线条件倒很重点,如齐岳山隧道有磨刀溪方案、百丈溪方案、过笔架山方案等;从恩施到利川有五大引线方案,引线不同,效果不同,都不是垭口控制。宜万铁路是条山岭线,蛇行于长江与清江分水岭上长江与清江相距从长阳至宜昌间距35km到奉节至恩施间距100km,其中只有贺家坪至榔坪间为垭口。此处走向顺直,地势狭隘,是典型的交通走廊,走廊内集中有宜万铁路、沪蓉高速公路、318国道、忠武煤气管道,还有几条电力高压线。为了有效合理利用共享资源,结合地质情况,铁路走行于垭口右侧,以隧道通过,避开与其他交通管线的矛盾,完全由穿越灰岩的地质条件来定线路方案。宜万铁路越岭隧道线路选线
教学目标2.地质选线宜万铁路地质条件特别复杂,越岭地段存在重大的多方案比选,在这些重点地段,于初测阶段前,超前安排了“加深地质工作阶段”,在不遗漏线路方案的区域范围内,开展以地质选线为主要内容的大面积区域地质工作。在充分掌握区域地质、基础地质、重大控制地质等的基础上,进行有依据的比选,从而保证了选线的质量。1)地质选线原则(1)尽量绕避大型或正处于发展中的滑坡、岩堆、顺层等不良地质体。不能绕避的要多害相权取其轻,选择合适的位置,考虑稳妥的处理措施,并需做好技术经济比较。(2)越岭地段尽量垂直或以大角度穿越构造线或断层破碎带。
教学目标(3)岩溶地段的选线原则。①尽量选择在较难溶解的地层上(如堡镇隧道选在了碎屑岩地段)。②应避开可溶性岩与非可溶性岩接触带,特别是不透水层接触带。③越岭线尽量选择在地下水分水岭通过,高程宜在垂直渗流带或阻水层的下部(如马鹿箐隧道选在地下水分水岭上)。④河谷线尽量选择岩溶发育较弱的一岸、高阶地、岩溶安全带中。⑤尽量避开大型暗河。
教学目标2)地质选线的成功案例榔坪至高坪段属紧坡越岭地段,重要的技术方案是跨越名岭野三关。野三关是三河夹二岭———清江支流泗渡河与四甲河间的野三关隧道及四甲河与野三河间的大支坪隧道,其中野三关隧道长13833m,为全线最长隧道,大支坪隧道长8770m。野三关隧道进口为巴东站,出口为支井河中桥,跨支井河便是大支坪隧道进口,大支坪隧道出口是深谷拱桥野三河大桥,桥西头紧接着高坪站。本段地质构造位于区域性东西向构造体系与新华夏构造体系复合交接部位,地表多为树枝状分布的小溪流,河谷深切呈“V”字形,形成复杂的构造形迹,岩溶、地下瓦斯、地应力等不良地质广泛分布。
教学目标线路在这里共推选了三大方案,即野三关南方案、野三关北方案、野三关取直方案。为作出准确的评价,设计单位在加深地质工作的基础上对三大方案进行了优化,又形成了新的三大优化方案,经定测后上报审批,最终采用野三关取直方案。从实施效果来看,仅在野三关隧道出口DK129+602处出现了溶腔,影响线路长度只有28m;大支坪隧道情况稍许复杂,但发现的岩溶大部分为充填型溶腔,溶腔为少水状态,施工风险性和治理难度都较小。图3-1为大支坪隧道溶腔平面形态图。
任务3.1隧道构造
1)洞身衬砌结构类型(1)整体式混凝土衬砌。整体式混凝土衬砌采用模筑现浇而成,对地质条件的适应性较强,易于按需要成型,整体性好,抗渗性强,适用于多种施工条件,可用木模板、钢模板或衬砌台车等,在我国隧道修筑中被广泛采用。由于它采用混凝土现浇而成,在灌注以后不能立即承受荷载,必须经过一个养护的过程,因而施工进度受到一定的限制。依据围岩地质特点的不同,整体式混凝土衬砌可采用多种形式,如半衬砌、厚拱薄墙衬砌、直墙拱形衬砌和曲墙拱形衬砌,其中后两种衬砌形式在铁路和公路隧道中较为常用。①直墙拱形衬砌。直墙拱形衬砌主要适用于地质条件比较好、水平向压力较小的Ⅰ~Ⅲ级围岩地层中。1.洞身衬砌任务3.1隧道构造3.1.1铁路隧道主体建筑物
图3-2为我国单线非电化铁路隧道直墙拱形衬砌的断面标准图,由上部拱圈、两侧竖直边墙和下部铺底三部分组合而成。拱圈是等厚的,两侧边墙是与拱圈等厚的竖直墙,与拱圈平齐衔接。洞内一侧边墙深度稍大,以便设置排水沟。隧道底板以贫混凝土做成平槽,称之为铺底