2 高速铁路隧道净空断面及衬砌支护参数
2隧道结构型式及支护参数
端墙 翼墙
•翼墙在正面起到抵抗山体纵向推力，增加洞门的 抗滑及抗倾覆能力的作用。两侧面保护路堑边坡起 挡土墙作用。
4.柱式洞门 当地形较陡(Ⅳ级围岩)，仰坡有下滑的可能性，又受 地形或地质条件限制，不能设置翼墙时，可在端墙中 部设置2个(或4个)断 面较大的柱墩，以增 加端墙的稳定性。柱 式洞门比较美观，适 用于城市附近、风景 区或长大隧道的洞口。
1
d
内轨面
内轨面 1
1-1剖面
环框式洞门
2.端墙式(一字式)洞门
适用于地形开阔、石质较稳定(Ⅱ~Ⅲ级围岩)的地区， 排水沟 由端墙和洞门顶排水沟组成。
端墙
•端墙的作用是抵抗山体纵向推力及支持洞口正面 上的仰坡，保持其稳定。 •洞门顶水沟用来将仰坡流下来的地表水汇集后排 走。
3.翼墙式(八字式)洞门
铁路隧道结构型式及支护参数
隧道结构构造
• 隧道衬砌构造 • 洞门与明洞 • 附属建筑物 • 高速铁路隧道空气动力学问题及 工程措施
平、纵、横断面的形状由道路隧道 的几何设计确定
洞身衬砌 主体构 造物 隧道 结构 构造
衬砌断面的轴线形状和厚度由衬砌 计算决定
洞门构造物 避车洞
明洞
附属构造 物
通风 照明 排水、消防、通讯等
2440 3000
1210 1100
2250 基本建筑限界
隧道建筑限界
4.直线隧道净空 在“隧道建筑限界”基础上，考虑避让等安全空间、 救援通道及技术作业空间，还考虑了在不同的围岩 压力作用下，衬砌结构的合理变形形状 。
隧道衬砌内轮廓 隧道建筑界限 基本建筑界限 机车车辆界限 5 6
-高速铁路隧道工程施工技术指南--铁建设【】241号
1总则1.0.1为指导高速铁路隧道工程施工，统一主要技术要求，加强施工管理，保证工程质量，制定本技术指南。
1.0.2本指南适用于新建时速250~350km高速铁路隧道工程施工。
时速250km以下客运专线、城际铁路隧道工程施工应参照执行1.0.3高速铁路隧道工程施工必须执行国家法律法规及相关技术标准，严格按照设计文件施工，满足工程结构、耐久性能及系统使用功能要求，保证设计使用年限内正常运营。
1.0.4建设各方应从管理制度、人员配备、现场管理和过程控制四个方面加强标准化管理，实现质量、安全、工期、投资效益、环境保护、技术创新等建设目标。
1.0.5高速铁路隧道工程施工应积极推行机械化、工厂化、专业化、信息化。
1.0.6高速铁路隧道工程施工质量应重视地质核查、超前地质预报和监控量测工作，做好超前支护、初期支护、基地处理、防排水及二次衬砌等关键工程的施工。
1.0.7高速铁路隧道工程施工应加强现场管理，规范现场布置，提高文明施工水平。
1.0.8高速铁路隧道工程施工应重视对地质灾害的识别评估、规划预防、检测应急、工程治理等工作，有效减少地质灾害及其影响。
1.0.9高速铁路隧道工程设计文物保护单位和其他文物古迹的，应根据文物保护行政部门要求和批准的设计保护措施组织施工。
1.0.10高速铁路隧道工程施工应根据国家节约资源、节约能源、减少排放等有关法规和技术标准，结合工程特点、施工环境编制并实施工程施工节能减排技术方案。
1.0.11高速铁路隧道工程施工应按《铁路隧道施工抢险救援指导意见》有关规定组建施工抢险救援机构，配置救援设备。
1.0.12高速铁路隧道工程施工的各类人员应经过专门培训，考核合格后方可上岗。
1.0.13高速铁路隧道工程施工资料的收集和整理工作应与工程进度同步进行，做到系统、完整、真实、准确，保证其具有有效的查考利用价值和完备的质量责任追溯功能，并应按有关规定做好资料的归档管理工作。
隧道竣工后应根据施工特点及时编写单项和全面的施工技术总结。
双线隧道复合式衬砌支护参数表
双线隧道复合式衬砌支护参数表
工缝处应留设Φ16插筋，每延米单侧至少设4根，每根插筋要求在施工缝上下各30cm长。
3. Ⅲ、Ⅳ级围岩拱墙二次衬砌素混凝土结构中掺加纤维素，掺量未0.9kg/m3。
5.相邻钢架间采用Φ22钢筋连接，环向间距1.0m，斜向布置。
6.当钢架分节与施工工法不匹配时，施工过程中可适当调整其分节位置，并根据施工方法设置锁脚钢管，锁脚钢管采用φ42、壁厚3.5mm钢管，长4m。
7.钢筋混凝土衬砌和仰拱（底板）的钢筋净保护层厚度5cm。
8.素混凝土二衬使用里程局隧道洞口≤150m时，采取在二村内设置三肢钢架与单层钢筋网片相结合的方式对结构进行加强。
三肢钢架纵向间距2m一榀，钢架主筋采用Φ22钢筋，单层钢筋网位于衬砌内侧，采用Φ16钢筋，间距200mm×200mm。
高速铁路桥隧建筑物技术标准 隧道衬砌、洞门、防排水等技术标准
护坡
混凝土
C30 C30 C30 — C20
钢筋混凝土
C35 C35 C35 C35 —
喷射素或纤维混凝土
C25 C25 C25 — —
注： 1. 护坡材料也可采用C20喷射混凝土，但土质及风化岩边坡不应采用。 2. 最冷月平均气温低于-15℃的地区，表列水泥砂浆强度应提高一级。
隧道衬砌、洞门、防排水等技术标准
第3.10.2条
软、硬地层分界处及对衬砌受力有不良影 响处应设置变形缝，变形缝宽度宜在 20～30mm。施工缝、变形缝应符合国 家《地下工程防水技术规范》要求的一级 防水等级，采取可靠的防水措施。
隧道衬砌、洞门、防排水等技术标准
第3.10.3条 钢筋混凝土保护层厚度：拱墙、仰拱不应小于5cm，底板不应小于4cm，沟槽不应小于 3.5cm。
第3.11.5条 中心水管和检查井应符合下列规定：
1.中心水管内径不应小于40cm，当排水量较大时内 径不应小于60cm，管壁厚度不应小于内径的1/10。 2.轨顶与中心水管管底高差不应小于1.35m，排水 量较大时不应小于1.5m。水管中心上方顶面设置顶 宽不小于16cm，深度不小于8cm的弧形排水凹槽。 3.当采用钢筋混凝土底板时，管座以上（不低于管 中心高度）中心水管布设梅花形泄水孔。
隧道衬砌、洞门、防排水等技术标准
第3.11.4条 中心水沟应符合下列规定：
1 中心水沟宽度不应小于60cm，深度不应小于80cm（无砟轨道）或100 cm （有砟轨道）。
2 当采用钢筋混凝土底板时，轨顶至中心水沟底面高差不应小于1.5m；钢筋混 凝土侧壁和底板厚度分别不应小于20cm和25cm。
隧道衬砌、洞门、防排水等技术标准
高铁隧道(衬砌)
三、拱墙衬砌施工
拱墙二次衬砌混凝土浇筑前，应针对工程特点和施工条件，制定施工 全过程和施工环节的质量控制与质量保证措施，以及相应的施工技术条 例。 1、拱墙混凝土浇筑方法 准备工作： （1）施工模板台车走形轨道的中线和轨面设计高程误差应不大于 ±10mm，台车就位后启动微调机构，用仪器校正模板外轮廓与设计净 空相吻合，并锁定台车。 （2）清除模板、钢筋上的杂物和油污，堵塞模板上的裂隙和孔洞。 （3）防水层表面灰粉已经清除并洒水润湿。 （4）钢筋混凝土二次衬砌地段，必须用与衬砌混凝土相同配合比的细 石混凝土或砂浆做垫块。钢筋保护层的厚度，主筋保护层尺寸应不小于 30mm，迎水面主筋保护层不小于50mm。 （5）拌和站、运输车、输送泵、捣固机械等处于正常运转状态，设备 能力满足二次衬砌混凝土施工的需要。 （6）二次衬砌作业区段的照明、供电、供水、排水系统应满足衬砌正 常施工要求，隧道内通风条件良好。 （7）检查各类预埋件位臵是否准确。
在高地应力软弱围岩、膨胀岩等可能产生大变形，且变形 长期不能趋于稳定的不良地质隧道，二次衬砌应根据工程具 体情况和监测结果确定施作时间，衬砌结构应有足够的强度 和刚度。 二次衬砌施工要遵循“仰拱超前、拱墙整体衬砌”的原则。 初期支护完成后，为有效地控制其变形，仰拱尽量紧跟开挖 面施工。仰拱施作完成后，利用多功能作业平台人工铺设防
4、钢筋接头设臵 钢筋接头应设臵在承受应力较小处，并应分散布臵。当设计未 提出要求时，应符合下列规定： （1）焊（连）接接头在受弯构件的受拉区不得大于50％，轴心 受拉构件不得大于25％。 （2）机械连接接头不应大于50%，轴心受拉构件不得大于25%。 （3）绑扎接头在构件的受拉区不得大于25％，在受压区不得大 于50％。 （4）钢筋接头应避开钢筋的弯曲处，距离弯曲点的距离不得小 于钢筋直径的10倍。 （5）在同一根钢筋上应少设接头。“同一连接区段”内，同一 根钢筋上不得超过一个接头。 （6）“同一连接区段”长度：焊接接头或机械连接接头为35d （为纵向受力钢筋的较大直径）且不小于500mm，绑扎接头为1.3 倍搭接长度且不小于500mm。凡接头中点位于该连接区段长度内 的接头均属于同一连接区段。 （7）当施工中分不清受拉区还是受压区时，接头设臵应符合受 拉区规定。
高速铁路隧道隧道结构设计与技术标准
1、衬砌类型的选取 根据二次衬砌结构在运营期间是否承受水压力
排水型衬砌型式 复合式衬砌 结构 防水型衬砌型式
不承受水压力
承受水压力
二种类型结构的设计原则与支护参数有所不同。
二.主要设计原则及措施
（二）结构设计
1、衬砌类型的选取
暗挖隧道采用复合式衬砌； 明挖隧道采用整体式衬砌； Ⅲ～Ⅵ级围岩隧道衬砌应采用曲墙有仰拱的形式；
钢支撑
钢支撑 125H
喷混凝土 20cm
喷混凝土 15cm
图 10
日本 Narashinodai 隧道开挖步骤
一.境内外高铁隧道概况
（一）境外高铁隧道概况
5、台湾
台北－高雄高速铁路
台湾南北高速铁路 全线长394km，设计时 速350km/h，运行时速 300km/h，其中暗挖施 工隧道42座，总长 39km。 隧道净空有效面积 为90m2。双线隧道净空 跨度为15.35m，净高 10.5m，线间距4.5m， 实际开挖面积 147~155m2。
一.境内外高铁隧道概况
（二）国内高铁隧道概况
1、武广客运专线
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
乌龙泉 武汉
咸宁
韶关
广州
岳阳
长沙
株洲 衡阳 郴州 衡山
隧道概况如下：
项目 数据 隧道数 （座） 222 隧道总长 度(km) 172 隧线比 19.8％ 特长隧道 数(座-m) 1-10081 3～10km隧道数 (座-m) 12-67163 最长隧道 名称 大瑶山一号 长度 10081 速度目标 值 350km/h
排水型结构支护参数表
初期支护 锚杆 间距（m） （环×纵） 钢架 间距 （m） 二次衬砌 预留变形 量(cm)
隧道工程第九章 高速铁路隧道构造
③技术作业空间
工程技术作业空间用来安放施工辅助设施， 作为预留设备安装或加强衬砌以及安装降噪声护 墙板。其允许在有限的长度范围内设臵一些设备， 如接触导线张力调整器和接触导线开关以及接头 的紧回装臵等。 工程技术作业空间在安全空间和救援通道之 外，其宽度为0.3m。不得用工程技术作业空间来 满足隧道建设的施工误差。
无砟轨道
世界高速铁路的发展证实，高速铁路道床采用 碎石铺设，再在道床上铺设枕木或钢筋混凝土轨， 道砟粉化严重，线路维修频繁，安全性、舒适性、 经济性相对较差。无砟轨道是高速铁路工程技术的 发展方向。
无砟轨道的轨枕本身是混凝土浇灌而成，而路 基也不用碎石，轨枕浇筑在混凝土道床内。无砟 轨道是当今世界先进的轨道技术。可以减少维护、 降低粉尘、美化环境、轨道稳定性高、刚度均匀 性好、结构耐久性强，而且列车时速可以达到200
一、净空断面内各种功能空间的配臵
①安全空间（安全区） 安全空间是为铁路内部员工和特殊情况下养护人员预留 的，包括靠衬砌侧安放施工设施（宽0.3m）或开关柜（宽 0.4m，长1.3m）的空间。
安全区相对于危险区而言； 行车速度大于160km/h，危险区为线路中 线至边缘3m； 小于200km/h，人员可在隧道内停留；大 于200km/h，一般不准停留。
正切曲线渐变Ⅰ型喇叭口
正切曲线渐变Ⅱ型喇叭口
(一)直切式洞门
适用于洞口山体坡度较陡，或距离城市较近， 或有风景要求的隧道。
(二)倒切式洞门：适用于洞口岩层稳定，整体性 好，洞口山体坡度很陡，或峭壁岩体处的隧道。
直线渐变倒切式洞门
倒切式洞门
(三)正切式洞门 适用于洞口 山体坡度较缓， 或距离城市较 近，或有风景 要求或桥隧相 连地段的隧道。
阻塞比：是指列车车体断面积与隧道断面积 的比值。从各国的实践看，采用阻塞比可以确定 隧道横断面积。阻塞比一般取 0.13左右。 隧道横断面积：通常是指轨道面以上的断面 积。也就是，在列车尺寸、形状一定的条件下， 如何根据列车速度确定合理的阻塞比，而后根据 列车断面积决定合理的隧道横断面积。
高速铁路的断面比选
高速铁路隧道断面方案比选1 问题的提出高速列车通过隧道时会产生一系列的空气动力学效应，如压力波动、出口处微压波、洞内行车阻力增大等，这将影响旅客乘车舒适度、引起爆破噪声并危及洞口建筑物等。
为了消减空气动力学效应，目前高速铁路隧道断面所采取的方案大致可以分为两类：（1）“小断面”方案：以日本早期修建的新干线为代表，为了节省投资，采用了相对较小的净空面积。
相应地，阻塞比用得很大。
主要通过提高车辆密封程度和修建洞口缓冲棚来消减瞬变压力和洞口微压波。
但是，高密封性能的车辆的制造和维护不仅在技术上有难度，而且会加大费用；缓冲棚的修建当然也会增加造价。
因此，其他国家则更加倾向于采用“大断面”方案。
（2）“大断面”方案：以德国DB为代表，主要通过扩大断面来消减空气动力学效应。
空气动力学效应对高速铁路隧道断面方案的确定起着决定性作用。
因此，高速铁路隧道断面方案除了考虑经济性、安全性和运营维修等方面的因素之外，还必须重点考虑乘车舒适性和洞口的环境效应（如图1所示）。
图1 断面优化权衡树显然过高的舒适性和安全性势必要投入较大的资金；而较小的投入则会降低乘车舒适性。
为了能在舒适性、经济性、安全性、环境效应以及运营维修等五个方面获取一个最低的平衡点，本文对以上五个方面进行高速铁路隧道断面的权衡分析。
考虑到高速铁路隧道设计参数较多，本文是在设计时速为350km/h，微压波的最大值为10kpa，最大瞬变压力临界值控制标准为3kpa/3s的约束条件下结合黄晶岭隧道的工程背景用权衡分析中的加权评分法对隧道进行断面形式的优化。
2 工程背景黄晶岭隧道进口位于福建省长乐市玉田乡西埔村，穿过黄晶岭，于福清市作坊占坝村附近出洞，隧道全长5706m。
隧址属低山剥蚀地貌，海拔40～530米，相对高差约50～400米。
自然坡度多为20～50°,山脊及山顶呈缓坡状起伏绵延，沟谷地带坡陡沟深。
进口植被发育,出口附近较发育，生态环境保护良好。
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单线圆形结构，有
效面积66m ；盾 构外径10.8m， 内径9.8m，管片 厚度50cm。
2
单洞双线和双洞单线方案比较：
高速铁路均设计为双线，因此存在单
洞双线和双洞单线的比较： 从地质条件、建设工期、施工难度和 方法、运营通风、防灾救援、工程投资、 空气动力学影响等方面综合考虑进行选择。
单洞双线和双洞单线方案比较：
一般隧道在边墙底均加强。研究与试验证明，边墙与仰
拱若采用顺接则可改善受力状况，故隧道采用曲墙式衬 砌。
衬砌支护参数的特点
衬砌支护参数的特点
衬砌支护参数的特点
衬砌结构支护参数
II级无仰拱衬砌结构
衬砌结构支护参数
II级无仰拱衬砌结构 底板配筋
衬砌结构支护参数
II级有仰拱衬砌结构
衬砌结构支护参数
范围内设置一些设备，如接触导线张力调整器和接触导线开关 以及接头的紧回装置等。 工程技术作业空间在安全空间和救援通道之外，其宽度应 为0.3m。不得用工程技术作业空间来满足隧道建设的施工误 差。
断面形式
断面形式
断面形式
断面形式
狮子洋隧道位于广 深港客运专线上，
国内第一座水下高
速铁路隧道， 350km/h，双洞
优缺点比较： 单洞双线阻塞比小，能有效提高乘车舒适度；双洞单线 有利于防灾救援； 地质条件差，考虑施工难度和风险，宜选用用TBM或盾构，考虑施工风险，采用双洞 单线；运营通风方面，双洞单线利用列车活塞风更有利。
单洞双线和双洞单线方案比较：
优缺点比较：
选择原则：
隧道长度大于20km，从防灾救援方面考虑，采用双洞单
线方案。 兰武二线乌鞘岭隧道（20050m）；石太客运专线太行 山隧道（27839m）。
二 衬砌支护参数
衬砌支护参数的特点
高速铁路隧道的横断面较大，受力比较复杂，且列
车运行速度较高，隧道维修有一定的时间限制，复合衬
砌比喷锚衬砌安全，且永久性较好，所以隧道衬砌大部 分采用复合式衬砌。 考虑大断面隧道的受力情况不利，尤以隧道底部较 为复杂，而两侧边墙底直角变化容易引起应力集中，故
环境
投资
影响小
较低
影响大
高20%-40%
单洞双线和双洞单线方案比较：
选择原则：
隧道长度小于10km，采用单洞双线，可利用施
工期间的辅助坑道作为防灾救援的紧急通道；
如郑西线的函谷关隧道（7851m）、秦东隧道
（7684m）；
单洞双线和双洞单线方案比较：
选择原则： 隧道长度10~20km，应结合隧道两端引线、车站布点等 相关工程进行系统的经济技术比选，也可结合防灾救援
衬砌侧安放施工设施（宽0.3m）或开关柜（宽0.4m，长1.3m） 的空间。
预留空间问题：
① 安全空间（安全区）
安全区相对于危险区而言； 行车速度大于160km/h，危险区为线路中线至边缘3m；
小于200km/h，人员可在隧道内停留；大于200km/h，一般不
准停留。
预留空间问题：
① 安全空间
隧道内安全空间应在距线路中线3.0m 以外，单线隧道设 在电缆沟一侧，多线隧道必须设在两侧。安全空间尺寸：高度不
应小于2.2m，宽度不应小于0.8m。安全区的地面应不低于轨面
规定高度，必须平整，允许有3‰的横向排水坡。安全空间的地面 与接触网设备的带电部件之间的距离不小于3.95m。
预留空间问题：
②救援通道
隧道内应设置贯通的救援道路，用于自救或外部救援。 救援通道应设在安全空间一侧，距线路中线不应小于2.3m。
列车风等等；
考虑的因素：建筑限界，线间距，空气动力学效应所需空间； 预留空间：安全空间、避难和救援空间、养护和工程技术空间； 设备安装空间。
高速与普速的区别：
在满足以上条件的基础上，从结构受力等方面应对断 面进行优化，并使盈余空间最小。
预留空间问题：
① 安全空间（安全区）
是为铁路内部员工和特殊情况下养护人员预留的，包括靠
V级衬砌结构
衬砌结构支护参数
V级衬砌结构配筋图
西南交通大学
Southwest jiaotong university
高速铁路隧道净空断面及 衬砌支护参数
主讲老师：张俊儒
主要内容：
隧道净空断面大小及形式 衬砌支护参数
一 隧道净空断面大小及形式
高速与普速的区别：
普速铁路隧道设计：
列车速度低，不考虑空气动力学效应；
根据建筑限界、衬砌结构合理性、并考虑维修养护、工程投资合 理确定。 高速铁路隧道设计： 区别是空气动力学效应，包括瞬变压力、行车阻力、微气压波、
及养护维修考虑，采用双线隧道加贯通平导的方案进行
比较。 如霞浦隧道（13099m），采用双线加贯通平导方案， 贯通平导对养护维修非常方便； 武广客专大瑶山隧道群之大瑶山一号隧道（10081m）
为全线最长隧道，考虑隧道群及两端引线工程，结合空
气动力学因素的影响，设计为单洞双线。
单洞双线和双洞单线方案比较：
救援通道走行面应不低于轨面高程。
救援通道宽度不应小于1.5m，在装设专业设施处，宽度可减少 0.25m；净高不应小于2.2m。
说明：救援通道可部分侵
入建筑限界，因为救援通 道时在列车停运时使用的。
预留空间问题：
③ 技术作业空间 工程技术作业空间用来安放施工辅助设施，作为预留设备
安装或加强衬砌以及安装降噪声护墙板。其允许在有限的长度
项目
施工难度
单洞双线
断面大，软弱围岩 中易塌方，容易变 形，风险大
双洞单线
断面小，发生坍塌的机会小， 风险较小
运营通风 防灾救援
难以利用活塞风 发生火灾，消防与 救援难度大，线路 中断运营
影响小
可利用活塞风 一座隧道发生火灾，可通过 另一座灭火，并利用横通道 疏散人员，仅中断一条线路
影响大
空气动力学