高铁隧道安全防护技术总结

张春武

摘要:高速铁路速度快,对隧道安全性要求不容丝毫疏忽,本文结合对武广客运专线隧道典型工点的处理,对高速铁路隧道洞门位置的选取、洞口安全防护进行了总结、反思。

关键词:隧道洞门选取危岩落石处理边仰坡防护

中图分类号:
TU997 文献标识码:
A

1、引言

高铁隧道洞门位置或型式的选取不当,边仰坡防护不到位,危岩落石没有采取措施,武广高铁运行时速350km/h,在运营期间一旦发生事故,后果将不可设想。本文将结合本人在武广客运专线配合施工期间对本线隧道典型安全防护工点的处理,进行总结与反思。

2、工程概述

武广客专韶花段全段位于广东省境内,共新建隧道(含明洞)44座,总延长51.862km,隧道长度占线路长度的32.57%。全线长隧道(大于3km)共6座,最长隧道为牛岭隧道隧道,长7588m。全线隧道均为双线隧道。

3、安全防护案例

3.1、洞口位置、洞门形式的选择及危岩落石处理

(1)洞口位置、洞门形式的选择

本段隧道设计贯彻了相关审查意见和设计原则,综合考虑了地形、地貌、地质条件及附近建筑物、周边自然环境等因素,尽量与当地自然环境、风土人情和人文景观相协调,不刷或少刷自然山坡;
对明挖洞口,在工程完工后洞顶回填恢复原地貌。当条件适宜时,优先采用了带高帽檐的斜切式洞门,桥台进洞的竹园隧道出口采用了棚洞结构。

坪岭隧道进口

竹园隧道出口

(2)危岩落石处理

武广客专韶花段穿越可溶岩地段的隧道共15座,部分隧道洞口灰岩裸露,自然坡面陡峻,坡面上存在危岩落石。针对这部分洞口工程设计过程中采取了设置高帽檐形式洞门、接长明洞、设置主动及被动防护网相结合的措施,如马哉石隧道出口接长单压式明洞67m(如下图),猴岩隧道出口接长双耳墙明洞12m等;
对两厢山隧道进出口洞顶陡崖、山麻冲隧道出口陡崖采取了主动柔性网覆盖,对黎溪二号隧道、牛岭隧道出口等采取了被动刚性网防护。

马哉石隧道出口接长明洞

(3)洞口位置选择对危岩落石防护的影响

本段有部分隧道设计阶段由于对客运专线隧道洞口高可靠度认识高度不够,再加上考虑投资影响,洞口位置的选择欠合理,分述如下:

1)两厢山隧道进口

洞顶山坡陡峻,但距离线位较远(如下图),设计阶段对悬崖小范围采用主动柔性防护网覆盖,并于洞顶洞顶悬崖脚之缓坡处设置了被动刚性防护网,未接长明洞。

两厢山隧道进口

随着对客运专线隧道洞口高可靠性认识的进一步加强,此处原本有条件接长明洞,虽然工程投资会增加一些,若接长明洞30m,将最大限度地降低危岩落石对线路安全的威胁,为了弥补由此留下的隐患,在武广客专联调联试阶段增加了对陡崖的主动防护面积(见下图),在线路投入运营后再次增加防护面积,并于洞顶缓坡地带增加一道6m高的柔性被动防护网。

两厢山进口主动防护网

2)猴岩隧道出口

线路左侧山坡自然坡面陡峻,岩石裸露,且风化严重。为此,设计阶段接长双耳墙明洞12m(如下图)。

猴岩隧道出口接长双耳墙明洞

此处双耳墙明洞应再接长30m左右,虽然工程投资会增加一些,但将最大限度地降低危岩落石对线路安全的威胁,为了弥补由此留下的隐患,在武广客专联调联试阶段增加了对线路左侧危岩落石范围采取了支顶、增加主、被动柔性防护网的措施(见下图)。

猴岩隧道出口危岩落石防护

3)乌泥角2号隧道进口

洞顶线路右侧山坡岩石裸露,且风化严重,设计阶段接长明洞11m,并清除危石,对风化裂隙灌砂浆固结(如下图)。

乌泥角2号隧道出口

此处明洞若再接长10m左右,虽然工程投资会增加一些,但可消除洞顶危岩落石对线路安全的威胁,为了弥补由此留下的隐患,在线路投入运营后对洞顶裸露岩石采用柔性主动防护网覆盖,并于将坡面已设置的柔性被动防护网延伸至隧道洞顶。

3.2、边仰坡防护

本段隧道边仰坡防护优先采用了骨架护坡形式的坡面防护,对于覆盖层或全风化层较厚且风化界线较陡的洞口高陡边仰坡以及顺层设置了锚杆)框架梁及预加固桩等措施,如尖峰顶隧道出口、东坑林场隧道进口等,对硬质岩W2地层边仰坡采用喷C20混凝土防护;
洞口有危岩落石的地段采用了清除危石结合嵌补、支顶、设置主(被)动防护等措施,并在有条件的情况下采用了接长明洞的方式。

3.3、洞外排水系统

隧道洞口排水系统设计遵循了截、排水的原则,首先保证洞内水顺畅排出,并避免洞外水冲刷隧道洞门及边仰坡。

(1)隧道出洞为下坡时,洞内中心水沟和侧沟通过洞口检查井及沉淀池与路基侧沟顺接;
隧道出洞为上坡时,在隧道洞口两侧设置集水井,汇集坡面汇水后再引排至洞口6m外路基侧沟,路基侧沟作成与线路纵坡相反的纵坡,坡度不小于2‰。

(2)隧道洞口于边、仰坡开挖边缘线外约5m~8m处设置了天沟,其坡度根据地形设置,但不小于3‰,以免淤积,并以较短途径将洞顶地表水引排至自然稳定的沟谷中,与路嵌天沟或涵洞入口相接时,水沟末端与路堑天沟、涵洞入口采用无缝顺接。当天沟的纵坡较陡时,按要求设置了急流槽、消能池等。

(3)当隧道洞口或洞身浅埋地段地表有洼地、自然沟形等可能汇集地表水的不良地形地貌时,根据地表汇水量调查情况,对洼地、自然沟水进行截排、引流,避免了地表水的汇集。

4、结论

通过武广线几个典型隧道工点的整治浅析,笔者对隧道洞口安全防护的体会如下:

4.1洞口位置选取时须因地制宜、考虑洞口位置选择对危岩落石防护的影响,从安全性、合理性综合考虑选取。

4.2施工中要对隧道边仰坡的防护提高重视度,一开始刷方不到位,结果使后期处理难度大大加大,增加了不必要的工程费用。

4.3设计和施工中往往对洞口排水不够重视,导致洞口天沟排水,洞内排水以及洞口或洞身浅埋段地表水存在断头,漫流和地表汇集等现象,在今后的设计和施工中应做排水系统设计,对工程范围内排水应有明确的交待。