概述铁路隧道工程设计

1 建设概况

成都铁路局管段内的愉怀线重庆北至涪陵段增建第二线是渝怀铁路的西段，线路位于重庆市境内，经重庆江北、渝北、长寿、涪陵区，与既有渝怀铁路线相临。线路位于四川盆地东缘平行岭谷区，地形起伏较大，地形受地质构造控制，背斜成条状中低山，向斜成宽缓低山丘陵谷地，山脊与构造线一致，呈北东向展布。地势北低南高，线路沿长江两岸前行，在重庆市长寿区扇沱场经由长寿长江大桥由江北换至江南。沿线途经丘陵区与低山区。

渝涪增建二线隧道工程共27座，总长约29.7km，以单线隧道为主，双线隧道仅2座，且均为一线预留，最长隧道为新界牌坡隧道，长4243m。

2 工程地质与水文地质

沿线隧道出露有三叠系、侏羅系及第四系地层，其中三叠系地层主要分布于背斜山岭地带，为碎屑岩及碳酸盐类岩石，局部地段夹煤线及薄煤层，向斜谷地均为侏罗系“红层”内陆河湖相碎屑岩。第四系松散层主要分布于长江及支流附近地段以及丘间沟槽中，斜坡地带零星覆盖少量坡、残积层，在部分陡崖下堆积有崩坡积体。

全线地表水属于长江水系。地表水系呈树枝状、叶脉状分布。地下水类型主要有第四系堆积层孔隙水、碎屑岩裂隙水、岩溶裂隙和岩溶管道水三种类型。第四系孔隙水主要分布于河流两岸的河漫滩、阶地、沟口洪积扇的砂、卵石层和岩溶槽谷、地形低洼处、坡麓地带的松散碎石类土层中。碎屑岩裂隙水主要分布侏罗系全套“红层”，其次为三叠系须家河组、三叠系的雷口坡组地层。岩溶水主要分布于三叠系中下统的雷口坡组、嘉陵江组灰岩、白云质灰岩等可溶岩，且多分布于背斜轴部附近。

3 隧道主要技术标准

隧道内轮廓按旅客列车行车速度为120km/h进行设计，采用《GB146.2》之 “隧限2A”（单线）。单线隧道设计断面净空30.8m2。

本隧为单线电化隧道，均采用碎石道床，按重型轨道和一次铺设区间无缝线路设计。钢轨采用60kg/m、100m无螺栓孔新轨，Ⅲ型有挡肩轨枕（2.6米长）和Ⅱ型扣件，Ⅰ级碎石道床。

4 隧道洞口工程设计

（1）隧道贯彻“早进晚出”的原则，严格控制边、仰坡的开挖高度，尽量采用无仰坡进洞，维持洞口原始地貌，最大开挖高度一般不超过15m。

（2）洞口边仰坡存在顺层或开挖较高时，结合路基工程考虑预加固措施，确保边坡稳定。

（3）洞口坡面有危岩、落石时，进洞前清除对洞口构成威胁的危石，必要时采取网、喷、锚或者挂网等防护，并根据地形条件接长明洞，确保线路运营安全。

（4）隧道边仰坡开挖线外5～10m设置地表截水沟，截排仰坡以外地表水，并与既有线排水系统良好衔接，线路沿沟进洞时，根据洞口地形、地质条件以及冲沟流量情况，按排水有利的原则选择洞门位置及型式，必要时采取接长明洞设渡槽、改沟等工程措施，避免沟水直冲洞门。

（5）纵坡较陡、桥隧相连时，尽可能避免桥台进洞；如桥台紧邻洞门或伸入洞内时，洞门型式在满足以上几点要求时，兼顾桥隧施工的相互影响。

5 隧道支护和衬砌设计

（1）隧道均采用曲墙复合式衬砌，初期支护采用喷锚支护。

（2）明洞采用混凝土或钢筋混凝土衬砌，开挖边坡采用网喷防护，确保边坡稳定几施工安全。明洞与暗洞分界处设变形缝。

（3）洞口、浅埋、偏压、地质条件较差及与既有线隧道净距较小的隧道地段，初期支护适当加强，并采取超前预支护措施，二次衬砌采用加强衬砌C30混凝土或C35钢筋混凝土结构。

（4）隧道衬砌基础置于稳固地层，对于软弱松散地层，根据围岩的地质特性，选取加深基础、换填、钢管桩注浆、桩基或其它保证基础稳定的工程措施。

（5）混凝土施工应严格按照结构耐久性设计的有关要求进行。

（6）根据接触网专业的要求，在隧道洞身设锚段衬砌，位于曲线地段的隧道，其断面按要求进行加宽。

6 既有隧道加固设计

新建隧道邻近既有线或既有隧道时（如新双路隧道），线间距较小时，根据既有线或既有隧道的地形、地质、病害等情况，对既有隧道采用锚、网、喷、衬砌背后压浆或工字钢架等综合加固措施，增加既有隧道衬砌稳定性，同时保持既有隧道限界及衬砌结构不变；另外新建隧道采用控制爆破或非爆破开挖，爆破振动速度一般控制在5cm/s以下，以确保隧道施工与运营安全。既有隧道加固在断电条件下作业。施工中采取相应措施避免破坏洞内设备。

7 监控量测设计

按照《铁路隧道监控量测技术规程》的有关要求进行监控量测，现场监控量测不仅监测各施工阶段围岩和支护动态，确保施工安全，而且是调整初期支护设计参数、确保二次衬砌和仰拱施做时间的依据。

量测项目：洞内外观察、水平相对净空变化值的量测及拱顶下沉量测为必须进行的监控量测项目；浅埋地段应进行地表下沉量测；既有隧道应进行必要的监控量测，根据施工需要必要时增设地表下沉量测及围岩内部变形等量测项目。

8 防排水设计 8.1设计原则

隧道防排水遵循“防、截、堵、排结合，因地制宜，综合治理”的原则，通过切实可靠的设计、施工措施，对地表和地下水作妥善处理，使洞内外形成完整可靠的防排水系统。

8.2洞内防排水

（1）洞内均设计双侧水沟，水沟纵向坡度不小于3‰。

（2）衬砌拱墙背后设EVA防水板，厚度不小于1.5mm，背衬无纺布，拱墙环向设φ50透水盲管，两侧边墙下部纵向设φ100的透水盲管，并与侧沟连通，环向盲管间距按10米考虑。

（3）明洞衬砌外缘设外贴式防水层或防水砂浆，洞顶回填土，表层铺设粘土隔水层；暗洞段施工缝采用外贴止水带、中埋止水带及内缘聚硫密封胶防水。

（4）隧道防水应充分利用混凝土衬砌结构自防水能力，混凝土衬砌抗渗等级不低于P8。

8.3洞外防排水

（1）根据地形情况，洞口在开挖边仰坡外5～10m设截水天沟。

（2）路堑水原则上不经隧道排除，此外为防止洞外的路堑水流入隧道，当出洞端为上坡时，将洞外侧沟作成与线路纵坡相反的纵坡，坡度不小于2‰。

（3）隧道下穿浅埋沟谷时，根据沟内流水情况，必要时沟床应采用浆砌片石铺砌，以防地表水下渗。

9 辅助坑道设计 9.1设计原则

（1）一般长度大于4km的隧道，根据工期要求及地形、地质条件，考虑设置辅助坑道。

（2）当洞口无施工条件或因公路、水库等干扰而施工困难时，可考虑设置辅助坑道。

汪家溪二线隧道由于进口与既有线干扰较大，无施工条件；出口地形陡峭，为开辟工作面，于隧道出口线路前进方向左侧设置一横洞。

9.2辅助坑道内轮廓

辅助坑道单线内轮廓净空尺寸按为5m（宽）*6m（高）设计。 9.3辅助坑道衬砌支护设计

（1）辅助坑道按非永久性工程设计，除IV、V级围岩采用模筑衬砌外，其余均采用喷锚衬砌。

（2）辅助坑道洞口段及与正洞交叉段加强支护，以确保施工安全及结构稳定。

（3）辅助坑道在隧道主体工程竣工后，在保证隧道安全的前提下，在洞口及辅助坑道与正洞连接处采用浆砌片石封闭。

10 结语

渝涪线增建二线铁路隧道工程于2009年9月开工，并于2013年7月全部竣工通车。隧道设计满足工程建设的需要，对以后的类似工程具有参考价值。

参 考 文 献

[1] TB10003-2005.铁路隧道设计规范.北京：中国铁道出版社，2005 [2] 铁路工程设计技术手册-隧道.北京：中国铁道出版社，1995