高速度带来的隧道空气动力学问题:市政道路验收规范、隧道空气阻力、瞬变压力、洞口微气压波等增大增强:需要加大隧道断面积、改善洞口及辅助结构的设置等。
采用250km/h铁路隧道衬砌内轮廓设计
双线隧道=92m2
单线隧道=60m2
高速铁路隧道空气动力学效应
隧道洞口设计
斜切式洞口设计:降低瞬变压力与微气压波。
需要时设置洞口缓冲结构。
衬砌结构设计
现代隧道衬砌结构设计的特点:
采用岩石力学模型,而不采用传统的荷载-结构模型;
围岩既是荷载的来源,又是承载结构;围岩是主要的承载结构;
锚喷支护只是用来加固围岩,提高围岩的承载能力;
二次衬砌作为安全储备,视具体情况决定是否施设;l强调信息化施工。
单层衬砌和复合式衬砌的本质区别:
单层衬砌各支护层间不设置隔离层(防水板),而是采用自防水措施。
•排水型复合式衬砌:
二次衬砌不承受水压力;
初期支护承担施工阶段全部荷载;
二次衬砌承担附加荷载以及作为安全储备。
•防水型复合式衬砌:
二次衬砌承受水压力,一般远大于围岩压力;
初期支护承担施工阶段全部荷载;
二次衬砌承担全部后期围岩压力。
衬砌结构耐久性设计
影响高速铁路隧道衬砌结构耐久性的因素:
环境因素:环境类别分为碳化环境、氯盐环境、化学侵蚀环境、冻融破坏环境和磨蚀环境;
列车运行因素:高速列车运行引起的压力波动以及列车振动作用也是影响结构耐久性的主要因素。
有初始裂纹的衬砌结构,在气动压力波正压、负压的反复作用下,衬砌结构将产生疲劳,裂纹不断扩展,直到断裂破坏;同时,衬砌结构底部在列车振动荷载的作用下,也容易出现疲劳性破坏。
底部结构设计
多采用无咋轨道结构;–降低隧道内轨道结构高度;–从而减少开挖面积,降低工程造价;–施工方便;–缺点是噪音大,有条件时,采取消音措施。
防排水设计
满足一级防水标准,即二次衬砌不允许渗水、二次衬砌表面无湿渍;
高速铁路隧道防排水应遵循“防、排、截、堵结合,因地制宜,综合治理”的原则优先设计防水型隧道情况:
地面生态和社会环境敏感地区;
地表下沉影响较大,从而危及结构物正常使用及周边环境的场合;
地下水具有腐蚀性,需要将地下水与混凝土隔离的场合。