鐵路隧道底部結(jié)構(gòu)及防排水設(shè)計(jì)

第四章隧道底部結(jié)構(gòu)及防排水設(shè)計(jì)

主講老師：張俊儒隧道底部結(jié)構(gòu)先學(xué)習(xí)：有砟軌道用散體材料碎石組成道床的傳統(tǒng)軌道形式，也叫普通軌道，即我們最常說的有砟軌道。特點(diǎn)：因在軌枕下鋪設(shè)一層碎石組成的道床，減少了地面應(yīng)力，碎石道床還提高了軌道的彈性和排水性能，使軌道便于維修。無碴軌道概念無砟軌道前面學(xué)習(xí)到：常規(guī)鐵路都在小塊石頭的基礎(chǔ)上，再鋪設(shè)枕木或水泥鋼軌，但這種鐵路不適于列車高速行駛。世界高速鐵路的發(fā)展證實(shí)，高速鐵路基礎(chǔ)工程如果使用常規(guī)的軌道系統(tǒng)，道砟粉化嚴(yán)重，線路維修頻繁，安全性、舒適性、經(jīng)濟(jì)性相對較差。無砟軌道是高速鐵路工程技術(shù)的發(fā)展方向。無砟軌道的軌枕本身是混凝土澆灌而成，而路基也不用碎石，鐵軌、軌枕直接鋪在混凝土路上。無砟軌道是當(dāng)今世界先進(jìn)的軌道技術(shù)?？梢詼p少維護(hù)、降低粉塵、美化環(huán)境、軌道穩(wěn)定性高、剛度均勻性好、結(jié)構(gòu)耐久性強(qiáng)，而且列車時(shí)速可以達(dá)到200公里以上。廣泛采用！?。∠瓤磶讖垐D片！

無碴軌道概念無碴軌道概念無碴軌道概念隧道內(nèi)板式軌道結(jié)構(gòu)由鋼軌、扣件、軌道板、混凝土底座或混凝土支承層等組成。隧道內(nèi)鋪設(shè)無碴軌道的基本要求雙塊式無碴軌道結(jié)構(gòu)由鋼軌、扣件、混凝土道床板、混凝土支承層等組成。隧道內(nèi)鋪設(shè)無碴軌道的基本要求根據(jù)隧道仰拱和填充或底板的結(jié)構(gòu)受力情況，可以利用隧道的仰拱或底板兼做無碴軌道的混凝土支承層或混凝土底座。利用填充作為無碴軌道支承層的結(jié)構(gòu)如下圖所示。隧道內(nèi)鋪設(shè)無碴軌道的基本要求利用底板作為無碴軌道混凝土支承層的結(jié)構(gòu)如下圖所示。隧道內(nèi)鋪設(shè)無碴軌道的基本要求隧道內(nèi)混混凝土支支承層或或混凝土土底座在在距隧道道洞口200m范圍內(nèi)伸伸縮縫設(shè)設(shè)置與露露天區(qū)間間一致，，洞內(nèi)其其余地段段伸縮縫縫間距可可適當(dāng)加加大，在在隧道結(jié)結(jié)構(gòu)沉降降縫處對對應(yīng)設(shè)置置伸縮縫縫。隧道混凝凝土回填填層是基基底內(nèi)無無碴軌道道的直接接承力層層，回填填層混凝凝土強(qiáng)度度等級不不低于C20，以兼做做支承層層回填混混凝土的的強(qiáng)度等等級不低低于C25。隧道內(nèi)鋪鋪設(shè)無碴碴軌道的的基本要要求隧道仰仰拱基基底不不得有有積水水，必必要時(shí)時(shí)應(yīng)采采取注注漿或或其他他措施施治理理，防防止隧隧底基基底軟軟化或或水土土顆粒粒流失失。隧隧道內(nèi)內(nèi)應(yīng)設(shè)設(shè)雙側(cè)側(cè)水溝溝，并并確保保排水水系統(tǒng)統(tǒng)通暢暢，根根據(jù)各各隧道道的水水文地地質(zhì)情情況，，預(yù)留留必要要的排排水儲儲備能能力。。不良地地質(zhì)地地段，，仰拱拱施工工前應(yīng)應(yīng)進(jìn)行行基底底承載載力檢檢測。。當(dāng)圍圍巖基基底承承載力力達(dá)不不到0.3MPa，或者者預(yù)計(jì)計(jì)發(fā)生生沉降降變形形時(shí)，，應(yīng)采采取地地基加加固措措施。。一般般情況況下，，活動動斷層層地段段不宜宜鋪設(shè)設(shè)無碴碴軌道道。如如鋪設(shè)設(shè)無碴碴軌道道。應(yīng)應(yīng)采取取方便便維修修或調(diào)調(diào)整的的相應(yīng)應(yīng)措施施。隧道內(nèi)內(nèi)鋪設(shè)設(shè)無碴碴軌道道的基基本要要求下圖為為博格格板式式無碴碴軌道道在國國外隧隧道中中的應(yīng)應(yīng)用情情況。。無碴軌軌道的的應(yīng)用用情況況博格板板是一一塊塊塊長6.45米、高高20厘米、、重達(dá)達(dá)9.6噸的混混凝土土承軌軌臺，，每一一塊的的長、、寬、、高誤誤差都都被嚴(yán)嚴(yán)格控控制在在３毫毫米以以內(nèi)。。實(shí)際際上，，每塊塊博格格板就就相當(dāng)當(dāng)于連連成一一體的的10塊枕木木。博博格板板全部部鋪設(shè)設(shè)完成成后，，鋼軌軌就被被直接接固定定在博博格板板上。。我國在在京津津城際際使用用！雷達(dá)2000型無碴碴軌道道的結(jié)結(jié)構(gòu)圖圖無碴軌軌道的的應(yīng)用用情況況德國雷雷達(dá)型型無碴碴軌道道于1972年首次次鋪設(shè)設(shè)于德德國比比勒菲菲爾德德至哈哈姆的的一段段線路路上，，以Rheda車站而命名，，屬軌枕埋入入式無碴軌道道。雷達(dá)2000型無碴軌道是是雷達(dá)型無碴碴軌道系統(tǒng)發(fā)發(fā)展的最新型型式，主要由由鋼軌、扣件件、預(yù)制雙塊塊式軌枕、混混凝土道床板板以及水硬性性支承層組成成。雷達(dá)2000型無碴軌道的的結(jié)構(gòu)圖無碴軌道的應(yīng)應(yīng)用情況雷達(dá)2000型無碴軌道的的結(jié)構(gòu)圖無碴軌道的應(yīng)應(yīng)用情況雷達(dá)2000型無碴軌道的的結(jié)構(gòu)圖無碴軌道的應(yīng)應(yīng)用情況下圖為日本新新干線隧道內(nèi)內(nèi)框型板式無無碴軌道的應(yīng)應(yīng)用實(shí)例。無碴軌道的應(yīng)應(yīng)用情況我國隧道內(nèi)無無碴軌道的研研究始于20世紀(jì)60年代，正式推推廣應(yīng)用的僅僅有軌枕嵌入入式（支承塊塊式)整體道床。無碴軌道的應(yīng)應(yīng)用情況路隧過渡段工工程為減小過渡段段線路的剛度度突變，需要要在路基與隧隧道連接處設(shè)設(shè)置過渡段，，以實(shí)現(xiàn)過渡渡段范圍內(nèi)線線路剛度的漸漸進(jìn)過渡。下圖為韓國無無碴軌道與有有碴軌道路基基過渡段結(jié)構(gòu)構(gòu)。洞外有碴軌道道側(cè)33.6m范圍內(nèi)道床碎碎石按照不同同的密實(shí)度搗搗固，形成不不同的剛度梯梯度。無碴軌軌道的素混凝凝土基礎(chǔ)延伸伸到有碴軌道道約60m長度范圍內(nèi)，，形成剛度的的漸進(jìn)過渡。。下圖為德國無無碴軌道路隧隧過渡段，在在隧道出口鋪鋪設(shè)5cm厚的硬泡沫板板，從隧道出出口按照5.75%的坡度填筑楔楔形水泥土，，.逐步向普通填填筑路基過渡渡。路隧過渡段工工程我國的相關(guān)技技術(shù)規(guī)定：為為保證過渡段段無砟軌道末末端支承層的的可靠連接，，自無砟軌道道起點(diǎn)至洞內(nèi)內(nèi)25m范圍內(nèi)，對仰仰拱回填層進(jìn)進(jìn)行鑿毛處理理，并應(yīng)預(yù)埋埋與底座的連連接鋼筋。路隧過渡段工工程中國路隧過渡段工工程隧道內(nèi)無碴軌軌道的防噪聲聲措施與鋪設(shè)有碴軌軌道相比，鋪鋪設(shè)無碴軌道道對隧道內(nèi)壓壓力波的傳播播和洞口微氣氣壓波均有明明顯的負(fù)面作作用，不利于于緩解隧道內(nèi)內(nèi)空氣動力學(xué)學(xué)效應(yīng)。采取措施：盡量在洞內(nèi)軌軌道上面或隧隧道邊壁，采采取一些增加加壁面粗糙度度或具有吸聲聲作用的材料料。另一種措措施是在洞外外設(shè)置加高的的防聲墻。隧道內(nèi)無碴軌軌道的防噪聲聲措施荷蘭某隧道為為降低隧道內(nèi)內(nèi)及洞口噪聲聲，在兩側(cè)墻墻壁安裝吸聲聲板的措施。。隧道內(nèi)無碴軌軌道的防噪聲聲措施德國科隆-法蘭克福某隧隧道內(nèi)在無碴碴軌道面上鋪鋪設(shè)預(yù)制吸聲聲材料，以減減小無碴軌道道對空氣動力力學(xué)效應(yīng)的負(fù)負(fù)面影響。隧道防排水設(shè)設(shè)計(jì)（一）高速鐵鐵路隧道防水水標(biāo)準(zhǔn)為了保證高速速鐵路安全運(yùn)運(yùn)行和設(shè)備正正常運(yùn)轉(zhuǎn)，根根據(jù)《客運(yùn)專線鐵路路隧道工程施施工技術(shù)指南南》（TZ214-2005）和《客運(yùn)專線鐵路路隧道工程施施工質(zhì)量驗(yàn)收收暫行標(biāo)準(zhǔn)》（鐵建設(shè)[2005]160號），隧道襯襯砌和設(shè)備洞洞室襯砌的防防水等級應(yīng)達(dá)達(dá)到《地下工程防水水技術(shù)規(guī)范》（GB50108-2001）規(guī)定的一級級防水標(biāo)準(zhǔn)，，即二次襯砌砌不允許滲水水、二次襯砌砌表面無濕漬漬。（二）防排水水原則高速鐵路隧道道防排水應(yīng)遵遵循“防、排排、截、堵結(jié)結(jié)合，因地制制宜，綜合治治理”的原則則，在設(shè)計(jì)時(shí)時(shí)需要考慮以以下因素：1水文和氣候因因素；2地下水類型、、水位，以及及補(bǔ)給徑流和和排泄特征；；3地下水化學(xué)成成分（是否具具有侵蝕性或或腐蝕性）；；4地下水排放對對周圍生態(tài)環(huán)環(huán)境的影響；；5隧道開挖方法法和隧道襯砌砌設(shè)計(jì)等。隧道可分為防防水型隧道和和排水型隧道道。在下列條件下下，需優(yōu)先設(shè)設(shè)計(jì)防水型隧隧道：1地面生態(tài)和社社會環(huán)境敏感感，要求嚴(yán)格格限制排水以以免對其造成成影響，特別別是在隧道地地區(qū)居民分布布密集或存在在地下水供水水水源，大量量排放會對環(huán)環(huán)境等造成重重大影響的場場合；2地表下沉影響響較大，從而而危及結(jié)構(gòu)物物正常使用及及周邊環(huán)境的的場合；3地下水具有腐腐蝕性，需要要將地下水與與混凝土隔離離的場合。（二）防排水水原則（三）防水工工程措施防水工程措施施包括：初期支護(hù)噴射射混凝土防滲滲；防水層；施工縫及變形形縫防水；襯砌混凝土自自防水；襯砌背后回填填注漿。（三）防水工工程措施初期支護(hù)噴射射混凝土防滲滲：為提高其其防水質(zhì)量，，應(yīng)做好以下下幾點(diǎn)：對噴射混凝土土的圍巖基面面進(jìn)行處理；；對噴射射混凝凝土背背后孔孔隙進(jìn)進(jìn)行注注漿；；對突出出的錨錨桿頭頭進(jìn)行行處理理；加強(qiáng)噴噴射混混凝土土的濕濕潤養(yǎng)養(yǎng)護(hù)，，減少少裂紋紋；調(diào)整混混凝土土配合合比或或摻加加外加加劑等等，提提高混混凝土土的抗抗?jié)B能能力。。（三）防防水工程程措施防水層：：復(fù)合式襯襯砌中的的防水層層是隧道道防排水水技術(shù)的的核心；；防水層為為不透水水表面光光滑的高高分子防防水卷材材，不僅僅起到將將地層滲滲水拒于于二次襯襯砌之外外的防水水作用，，而且對對初期支支護(hù)與二二次襯砌砌還起到到隔離與與潤滑作作用，使使初期支支護(hù)噴射射混凝土土對二次次襯砌模模筑混凝凝土的約約束應(yīng)力力減少，，從而避避免二襯襯混凝土土產(chǎn)生裂裂縫，提提高了二二次襯砌砌的防水水抗?jié)B能能力；防水層通通常由緩緩沖墊層層與防水水板兩部部分組成成。（三）防防水工程程措施施工縫與與變形縫縫：施工縫是是由于隧隧道襯砌砌混凝為防止由于襯砌不均勻下沉而引起裂縫，在地質(zhì)條件變化顯著、襯砌受力不勻地段，應(yīng)設(shè)置沉降縫，為防止由于溫度變化劇烈或混凝土凝結(jié)時(shí)的收縮影響而引起襯砌開裂，應(yīng)設(shè)置伸縮縫，這兩種結(jié)構(gòu)縫統(tǒng)稱為變形縫；變形縫應(yīng)采用柔性材料做防水處理。下頁圖！（三）防水水工程措施施施工縫與變變形縫：高速鐵路隧隧道施工縫縫構(gòu)造形式式高速鐵路隧隧道帶接水水盒的變形形縫構(gòu)造形形式（三）防水水工程措施施防水混凝土土：二次襯砌混混凝土既是是外力的承承載結(jié)構(gòu)，，也是防水水的最后一一道防線，，因此要求求襯砌具有有一定的抗抗?jié)B性；防水混凝土土是以水泥泥、砂、石石為原料，，通過規(guī)定定的及配比比，并摻入入少量外加加劑，通過過調(diào)整配合合比、抑制制或減少空空隙率、改改變孔隙特特征、增加加各原料界界面間的密密實(shí)性等方方法，配置置具有一定定抗?jié)B能力力的防水混混凝土；根據(jù)《客運(yùn)專線鐵鐵路隧道工工程施工技技術(shù)指南》要求，二次次襯砌防水水混凝土抗抗?jié)B等級不不低于P8。（三）防水水工程措施施襯砌背后回回填注漿：：回填注漿是是二次襯砌砌完成后，，為了填充充二次襯砌砌與防水板板之間的空空隙而進(jìn)行行的注漿；；回填注漿漿應(yīng)在襯砌砌混凝土強(qiáng)強(qiáng)度達(dá)到70%后進(jìn)行；一一般來說，，通過在澆澆筑二次襯襯砌時(shí)拱頂頂按一定間間距預(yù)埋的的垂向注漿漿管可進(jìn)行行回填注漿漿；襯砌背后注注漿宜選用用水泥漿液液、水泥砂砂漿或摻有有石灰、黏黏土、膨潤潤土、粉煤煤灰的水泥泥漿液；回填注漿及襯襯砌內(nèi)注漿的的壓力應(yīng)小于于0.5MPa。（四）排水工工程措施在排水型隧道道中，必須做做好襯砌背后后的排水系統(tǒng)統(tǒng)，使水能通通暢排出。隧隧道排水系統(tǒng)統(tǒng)主要包括環(huán)環(huán)向排水盲溝溝、縱向排水水盲溝、側(cè)溝溝、橫向排水