向莆铁路隧道初步设计原则正式稿.docx
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向莆铁路隧道初步设计原则正式稿
新建铁路
向莆线
向塘至莆田(福州)段初步设计
隧道设计原则
审定:
肖明清
审查:
颜志伟
审核:
龚彦峰
编写:
徐文俊殷怀连
铁道第四勘察设计院
2006年12月武汉
新建铁路向莆线向塘至莆田(福州)段初步设计
主要设计原则及有关规定
一、主要采用的标准、规范、规定
1、《铁路隧道设计规范》(TB10003-2005);
2、《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》(TB10108-2002);
3、《铁路隧道防排水技术规范》(TB10119-2000);
4、《铁路瓦斯隧道技术规范》(TB10120-2002);
5、《铁路隧道运营通风设计规范》(TB10068-2000);
6、《铁路隧道辅助坑道技术规范》(TB10109-95);
7、《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002);
8、《铁路隧道施工规范》(TB10204-2002);
9、《客运专线铁路隧道工程施工技术指南》(TZ214-2005);
10.《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GB50086-2001);
11、《地下工程防水技术规范》(GB50108-2001);
12、《铁路建设贯彻国防要求技术规程(试行)》(铁计〔2005〕23号);
13、《铁路桥隧守护设施设计规定》(铁建函[1998]160号文发布);
14、《标准轨距铁路机车车辆限界和建筑限界》(GB146.2-83);
15、《新建客货共线铁路设计暂行规定》(铁建设[2003]76号);
16、《新建时速200~250公里客运专线铁路设计暂行规定》(铁建设[2005]140号);
17、《新建时速200公里客货共线铁路设计暂行规定》(铁建设[2005]285号)
18、《200Km/h客货共线铁路双层集装箱运输建筑限界(暂行)》
19、《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》(铁建设[2005]157号)。
20、《铁路混凝土施工质量验收补充标准》(铁建设[2005]160号)
21、《铁路工程抗震设计规范》(GB50111-2005)
22、《客运专线工程质量验收暂行标准》(铁建设[2005]160号
23、《新建向塘至莆田铁路可行性研究审查意见》(初稿)
二、线路主要技术标准
1.铁路等级:
Ⅰ级;
2.正线数目:
双线;联络线及既有线改造工程:
单线
3.限制坡度:
6‰;
4.旅客列车速度目标值:
200km/h,预留250km/h;联络线及既有线改造工程速度目标值:
120km/h;
5.正线线间距:
4.6m;
6.最小曲线半径:
4500m;
7.牵引种类:
电力
8.机车类型:
客车采用电动车组,货车采用SSJ3;
9.牵引质量:
4000t;
10.到发线有效长度:
850m;
11.闭塞类型:
自动闭塞;
12.行车指挥方式:
调度集中;
13.建筑限界:
满足开行双层集装箱列车要求。
三、隧道单、双线修建方案
正线长度大于15km的雪峰山、戴云山、高盖山和青云山隧道分别采用两座基本平行的单线隧道。
长度小于15km的隧道采用一座双线隧道方案。
受15km以上特长隧道分线影响,其两端的隧道根据线间距情况采用两条单线隧道、燕尾式隧道或双线隧道。
四、隧道施工工法
本线戴云山等六座隧道分别考虑采用“TBM法”、“TBM法+钻爆扩挖法”方案和钻爆法方案进行设计,采用“TBM法”、“TBM法+钻爆扩挖法“方案时,掘进机暂考虑按下表采用;其余隧道全部采用钻爆法施工。
掘进机使用情况汇总表
隧道名称
隧道设置
TBM选用
雪峰山隧道
两条单线隧道
出口1台敞开式TBM+1台小直径TBM
戴云山隧道
两条单线隧道
进口1台双护盾TBM+1台小直径TBM
出口2台敞开式TBM
出口1台敞开式TBM+1台小直径TBM
高盖山隧道
两条单线隧道
出口1台敞开式TBM+1台小直径TBM
青云山隧道
两条单线隧道
进口1台敞开式TBM+1台小直径TBM
宝台山隧道
一条双线隧道
出口1台小直径TBM
金瓜山隧道
出口1台小直径TBM
合计
4台敞开式全断面TBM、1台双护盾式全断面TBM、7台小直径TBM
五、隧道建筑限界及衬砌内轮廓
1、向莆正线
隧道建筑限界按满足《时速200~250公里客运专线铁路设计暂行规定》的“客运专线铁路建筑接近限界”、《新建时速200公里客货共线铁路设计暂行规定》的“电力牵引KH-200桥隧建筑限界”、《200km/h客货共线铁路双层集装箱运输建筑限界(暂行)》的电力牵引双层集装箱运输隧道建筑限界(SJX-SD)拟定。
双线钻爆法隧道衬砌内轮廓采用铁道部通用图“通隧(2005)0201”,直线地段隧道衬砌轨面以上净空面积为92m2。
双线隧道采用小断面掘进机导洞扩挖法时,其内轮廓与上述钻爆法内轮廓相同。
单线钻爆法施工隧道衬砌内轮廓按照上述限界重新拟定,衬砌内净空面积为58.21m2。
采用TBM法施工单线隧道,复合式衬砌结构隧道内径为9.08m,轨面以上内净空面积为58.5m2;管片衬砌结构隧道内径为9.28m,隧道轨面以上内净空面积为59.54m2。
TBM工法隧道预备洞、出发洞、拆卸洞及风机安装段等地段隧道衬砌内轮廓除满足相关限界要求外,还要考虑掘进机通过、出发、拆卸和风机安装等特殊要求。
2、联络线及既有线改造工程(单线)
隧道建筑限界按照“隧限-2A(GB146.2-83)”办理。
六、衬砌支护类型及参数
㈠衬砌支护结构
1、明洞结构设计
⑴明暗分界里程的确定
①线路中线与等高线正交的情况下,地面纵坡陡于1:
2.5时,一般按拱顶覆土厚不大于2.0m为明暗分界条件。
地面纵坡为缓坡时,根据实际情况按拱顶覆土厚不大于5.0m为明暗分界条件。
②线路中线与等高线斜交的情况下,按拱腰覆土t不大于3.0m为明暗分界条件。
③明洞(棚洞)长度设计按不小于5m考虑。
⑵明洞设计
明洞设计断面分路堑式、偏压式、单压式明洞,设计根据地形地质条件分别选用。
路堑式明洞与偏压式明洞结构断面相同。
单压式明洞外侧边墙基础加深一般不超过3m,当地面横坡较陡、地质情况较好、外侧边墙基础落空较多时,考虑采用棚洞结构。
2、暗洞结构设计
⑴全线钻爆法施工的暗挖隧道采用曲墙复合式衬砌。
Ⅲ~Ⅵ级围岩隧道采用曲墙带仰拱的衬砌结构形式,Ⅱ级围岩采用曲墙带钢筋混凝土底板的结构形式。
隧道洞口段及偏压浅埋地段采用相应的加强或偏压衬砌。
全断面TBM工法施工单线隧道衬砌结构采用圆形衬砌断面,敞开式TBM施工地段采用拱墙复合式衬砌+仰拱预制块,双护盾TBM施工地段采用管片式衬砌。
⑵暗洞衬砌深浅埋的确定
当地面水平或接近水平,且双线隧道覆盖深度小于下表所列数值时,按浅埋隧道进行设计,否则按深埋隧道设计。
围岩级别
深浅埋分界覆土厚度m
衬砌支护措施
Ⅴ
30~35
深埋
Ⅴ级
浅埋
Ⅴ级加强
Ⅳ
15~20
深埋
Ⅳ级
浅埋
Ⅳ级加强
Ⅲ
8~10
深埋
Ⅲ级
浅埋
Ⅳ级
⒀隧道偏压段采用偏压复合衬砌,偏压判定依据下表。
①地形偏压
隧道是否承受偏压力,视地形、地质条件以及外侧的围岩覆盖厚度而定,一般按下表确定。
偏压隧道外侧拱肩山体最小覆盖厚度t(m)
地面坡1:
m
Ⅳ级围岩
Ⅴ级围岩
石
土
1:
1
13(9)
—
—
1:
1.5
12(8)
18(10)
33(21)
1:
2
11(7)
16(9)
28(18)
1:
2.5
—
14(8)
23(15)
注:
Ⅲ、Ⅳ级石质围岩的t值应扣除表面风化破碎层和坡积层厚度。
当外侧拱肩最大覆土厚度小于表中括号内数值时,应在洞外采取可靠的工程措施保持山体稳定,如地表注浆、地表锚杆等。
②地质构造偏压
由于岩层产状、岩体顺层滑动、不良地质体(滑坡、岩堆)及地质构造等造成的隧道衬砌结构偏压,通过工程类别或计算拟定衬砌支护参数。
⑷一般隧道洞口段应设置不小于10m的加强段衬砌;围岩较差地段的衬砌应向围岩较好地段延伸,延伸长度5~10m;偏压衬砌段应延伸至一般衬砌段内5m以上。
⑸全线长度大于5km的隧道洞口及洞身浅埋段应按《铁路建设贯彻国防要求技术规程(试行)》予以加强,满足承受冲击波压力0.2MPa的要求。
⑹运营期间作为救援通道或泄水洞等用途的辅助坑道,根据地质条件,采用喷锚支护整体式衬砌或喷锚衬砌;仅作为施工之用,围岩较好时采用喷锚支护。
⑺不良地质地段如岩堆、瓦斯、高地应力等支护结构设计在工点中单独设计。
㈡复合式衬砌设计参数
1、双线隧道复合式衬砌(钻爆法)设计参数见下表:
衬砌形式
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅳ加
Ⅳ偏
Ⅴ
Ⅴ加
Ⅴ偏
二次
衬砌
拱墙厚度(cm)
35(砼)
40(砼)
45(钢筋砼)
50(钢筋砼)
55(钢筋砼)
底板/仰拱厚度(cm)
30(钢筋砼)
50(砼)
55(钢筋砼)
60(钢筋砼)
65(钢筋砼)
初期支护
C25喷砼
设置部位及厚度(cm)
拱墙:
5
拱墙:
13
拱墙:
25仰拱:
10
拱墙:
25仰拱:
25
拱墙:
25仰拱:
25
拱墙:
28仰拱:
28
拱墙:
28仰拱:
28
拱墙:
28仰拱:
28
钢筋网
钢筋规格(HPB235)
/
Φ8
Φ8
Φ8
Φ8
Φ8
Φ8
Φ8
设置部位
/
拱部及局部边墙
拱墙
拱墙
拱墙
拱墙
拱墙
拱墙
网格间距(cm)
/
25*25
20*20
20*20
20*20
20*20
20*20
20*20
锚杆
设置部位
局部
拱墙
拱墙
拱墙
拱墙
拱墙
拱墙
拱墙
长度(m)
2.5
3
3.5
3.5
3.5
4
4
4
间距(环向m×纵向m)
1.5×1.2
1.2×1.0
1.0×1.0
1.0×1.0
1.0×1.0
1.0×0.8
1.0×0.8
1.0×0.8
钢架
规格
/
/
160格栅
I18型钢
I18型钢
180格栅
I20a型钢
I20a型钢
设置部位
/
/
拱墙
拱墙、仰拱
拱墙、仰拱
拱墙、仰拱
拱墙、仰拱
拱墙、仰拱
纵向间距(m)
/
/
1
1
0.8
0.8
0.8
0.6
预留变形量(cm)
3~5
5~8
8~10
10~15
2.双线隧道复合式衬砌(小直径TBM导洞扩挖法)设计参数见下表:
衬砌形式
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅳ加
Ⅳ偏
Ⅴ
Ⅴ加
Ⅴ偏
二次衬砌
拱墙厚度(cm)
35(砼)
40(砼)
45(钢筋砼)
50(钢筋砼)
55(钢筋砼)
底板/仰拱厚度(cm)
30
(钢筋砼)
50(砼)
55(钢筋砼)
60(钢筋砼)
65(钢筋砼)
初期支护
喷砼
设置部位及设置厚度(cm)
拱墙:
5
拱墙:
13
拱墙:
25仰拱:
10
拱墙:
25仰拱:
25
拱墙:
25
仰拱25
拱墙:
28
仰拱28
拱墙:
28仰拱:
28
拱墙:
28仰拱:
28
钢筋网
钢筋规格(HPB235)
/
φ8
φ8
φ8
φ8
φ8
φ8
φ8
设置部位
/
拱部及
局部边墙
拱墙
拱墙
拱墙
拱墙
拱墙
拱墙
网格间距(cm)
/
25×25
20×20
20×20
20×20
20×20
20×20
20×20
锚杆
设置部位
局部
拱墙
拱墙
拱墙
拱墙
拱墙
拱墙
拱墙
长度(m)
2.5
3
3.5
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