一種五孔四線鐵路水底隧道及其修建方法

專利名稱：一種五孔四線鐵路水底隧道及其修建方法
技術領域：
本發明涉及超長鐵路隧道，尤其涉及一種五孔四線鐵路水底隧道及其修建方法。 特別適用于地質條件較好的超長四線鐵路隧道，以及近期修建雙線鐵路、遠期再建成四線 鐵路的情況。
背景技術：
目前，世界上尚無四線特長鐵路海底隧道。現有的海底鐵路隧道中以英法海峽隧 道最具有代表性，見圖1。連接英國和法國的英法海峽隧道工程為雙線鐵路，其由三孔隧道 組成，內徑4. 8米的服務隧道居中，內徑7. 6米的鐵路隧道位于兩側。建成后的鐵路隧道主 要用于裝載乘客、汽車的穿梭列車、特快列車和貨物列車運行。每孔隧道有一條軌道和兩條 步行道，其中一條步行道用于隧道維護，另一條靠近服務隧道一側的步行道用于應急疏散。 服務隧道內徑4. 8米，主要用于隧道日常維護和應急疏散。服務隧道與鐵路隧道的中心距 為15米。隧道橫斷面內可行駛兩輛服務隧道專用車輛，并有獨立的供電、照明、排水系統。依照英法海峽隧道模式修建四線隧道時，需要增設三孔隧道，成六孔隧道布置，參 見圖2，該布置形式存在以下問題1、六孔隧道布置，規模大，造價高，并且其中兩孔為服務隧道，比較浪費。2、海峽隧道往往較長，像英法海峽49. 2km、臺灣海峽120km等，并且局部存在一些 破碎帶或斷層。隧道開挖孔數越多，開挖長度也越大，施工風險相應增加。3、由于交通量是逐步增長的，如近期雙線運營、遠期再四線運營時，六孔隧道布置 方式難以利用已建成的隧道進行施工，使遠期工程的工期很長。

發明內容
本發明的目的之一是針對上述背景技術存在的不足之處，提出一種在較大運行能 力下能提高逃生救災的效率，增強災害條件下隧道內部通風排煙能力的五孔四線鐵路水底隧道。為實現上述目的，本發明采用如下技術方案一種五孔四線鐵路水底隧道，其特征 在于該隧道由并排排列的五條隧道組成，中間的一孔隧道用作服務隧道，左右各布置兩孔 單線鐵路隧道，相鄰兩孔隧道之間設置供通行的人行橫通道，每孔單線鐵路隧道與服務隧 道之間由橫向風道連接。在上述方案中，所述服務隧道可以由隔板分隔成上下兩個部分，上層用作縱向風 道，下層設有縱向疏散救援通道，在下層縱向疏散救援通道內布置有有軌救援車輛或無軌 救援車輛，在下層縱向疏散救援通道兩旁設有供人們等待救援車輛的救援待避通道，在每 條鐵路隧道中的鐵路兩旁，或鐵路靠服務隧道的一旁設有供人通行的救援通道。在上述方案中，所述橫向風道最好位于每條鐵路隧道上部與服務隧道上層的縱向 風道之間。 在上述方案中，所述人行橫通道最好位于每條鐵路隧道中的救援通道與服務隧道的下層縱向疏散救援通道之間。在上述方案中，所述橫向風道可以沿所述五孔隧道縱向間隔l_2km設置。在上述方案中，所述人行橫通道可以沿所述五孔隧道縱向間隔250-500m設置。在上述方案中，在每條鐵路隧道中沿隧道縱向可以間隔設置2個供通風用的豎 井。本發明的另一目的是提出一種修建上述五孔四線鐵路水底隧道的修建方法，使其 能利用近期修建的隧道為遠期隧道的施工提供條件，以降低工程造價。為實現上述目的，本發明采用如下技術方案一種用于修建上述五孔四線鐵路水 底隧道的修建方法，其特征在于，該方法包括如下工序1)先行開挖中央的服務隧道；2)跟進開挖左右兩側的鐵路隧道；3)施工相鄰隧道間的人行橫通道；4)最后施工各單線鐵路隧道與中央服務隧道之間的橫向風道，形成五孔四線鐵路隧道。在工序2)中，所述開挖左右兩側的鐵路隧道可以為左右最外側的兩孔隧道；在工 序3)中，所述施工相鄰隧道間的人行橫通道可以為最外側鐵路隧道與服務隧道之間的人 行橫通道；在工序4)中，所述施工各單線鐵路隧道與中央服務隧道之間的橫向風道可以為 最外側鐵路隧道與服務隧道之間的橫向風道，形成三孔雙線隧道；在工序4)之后還可以設 有工序5)修建緊鄰服務隧道兩側的鐵路隧道和工序6)施工后期兩孔鐵路隧道與中央服務 隧道之間的通風橫通道，形成最終所需的五孔四線隧道。在上述工序5)中，可以利用人行橫通道作為工作面，采用鉆爆法開挖緊鄰服務隧 道兩側的鐵路隧道。本發明所述的五孔四線鐵路水底隧道可以一次建成，也可以分期建成。當一次建 成時，其修建方法采用如下施工工序1)中央的服務隧道先行開挖，為避免地質條件的不確定性帶來的施工風險，可采 用盾構法施工，并為鐵路隧道的施工進行超前地質預報和對不良地質地段進行超前加固。2)左右兩側的各兩孔隧道跟進開挖，由于中央的服務隧道提供了可靠的地質資料 并對不良地質地段進行了超前加固，兩側的隧道可以采用施工速度較快的TBM開挖。當隧 道大部分地段為軟弱地層時，也可以采用盾構法施工。3)施工相鄰隧道間的人行橫通道。4)最后施工各單線鐵路隧道與中央服務隧道之間的橫向風道。形成五孔四線鐵路 隧道。當采用近期建成雙線鐵路運營、遠期再建成四線鐵路運營的分期建成方法時，其 修建方法采用如下施工工序1)中央的服務隧道先行開挖，為避免地質條件的不確定性帶來的施工風險，可采 用盾構法施工，并為鐵路隧道的施工進行超前地質預報和對不良地質地段進行超前加固。2)左右兩側最外側的兩孔隧道跟進開挖，由于中央的服務隧道提供了可靠的地質 資料并對不良地質地段進行了超前加固，該兩孔隧道可以采用施工速度較快的TBM開挖。 當隧道大部分地段為軟弱地層時，也可以采用盾構法施工。
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3)施工最外側鐵路隧道與服務隧道之間的人行橫通道和橫向風道。4)形成三孔雙線隧道進行運營。5)隨著交通量的發展，再修建緊鄰服務隧道兩側的鐵路隧道。由于先行施工的三 孔隧道已充分探明了地質條件并對不良地質地段進行了超前加固，且先行施工的隧道可以 為后修建的兩孔鐵路隧道提供通風與運輸通道，因此可以利用人行橫通道作為工作面，采 用鉆爆法開挖最后兩孔鐵路隧道。并且由于橫通道數量較多，可以同時進行多個工作面施 工，快速修建最后兩孔隧道，縮短施工工期。5)最后施工后期兩孔鐵路隧道與中央服務隧道之間的橫向風道。形成最終所需的 五孔四線隧道。本發明的優點是1)四孔單線鐵路隧道共用一孔服務隧道，造價經濟。且由于鐵路隧道運營災害發 生概率極小，一孔服務隧道完全可以滿足運營安全要求。2)可以根據交通量的增長分期實施，有利于降低工程造價，且后期施工的兩孔鐵 路隧道工期短。3)服務隧道的下層為縱向疏散救援通道，救援疏散通道可以根據隧道長度及交通 量的不同采用輕型軌道車、電瓶車或汽車等交通工具，可以提供快速疏散救援。4)服務隧道的上層空間為縱向風道，當火災發生在列車尾部時，可以利用該風道 進行排煙，防止煙霧影響著火列車的后續列車。以下結合附圖通過實施例對本發明的特征及相關特征做進一步詳細說明，以便于 同行業技術人員的理解


圖1是現有英法海峽雙線鐵路隧道布置型式圖；圖2是按英法海峽隧道模式布置的四線鐵路隧道布置型式圖；圖3是本發明四線鐵路隧道布置圖；圖4是圖3中A-A剖面圖；圖5是分期修建實施例施工工序圖。圖5-1是第一步開挖中央的服務隧道5 ；圖5-2是第二步開挖第一線鐵路隧道1和第四線鐵路隧道4 ；圖5-3是第三步施工聯絡橫通道；圖5-4是第四步開挖第二線鐵路隧道2和第三線鐵路隧道3 ；圖5-5是第五步施工通風橫通道13。在圖中，1為第一線鐵路隧道，2為第二線鐵路隧道，3為第三線鐵路隧道，4為第四 線鐵路隧道，5為服務隧道，6為人行橫通道，7為橫向風道，8為縱向風道、9為縱向疏散救援 交通車，10為鐵路限界，11為救援通道，12為救援待避通道，13為通風橫通道。
具體實施例方式本實例涉及一種四線鐵路海底隧道布置型式，特別適用于地質條件較好的超長四 線鐵路隧道，以及分期實施的四線鐵路隧道。
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參見圖3和圖4。本實施例的五孔四線鐵路海底隧道主要是基于四孔單線鐵路隧 道+ —孔服務隧道的布置型式，五孔隧道呈”一”字形或” V”字形擺開，服務隧道5位于中 央，第一線鐵路隧道1和第二線鐵路隧道2依次位于服務隧道5的左側，第三線鐵路隧道 3和第四線鐵路隧道4依次位于服務隧道5的右側。上述第一、二、三、四鐵路隧道為單線 鐵路隧道，相鄰兩孔隧道之間設置供人們通行的人行橫通道6，沿所述五孔隧道縱向每間隔 250-500m設置人行橫通道6。每孔單線鐵路隧道與服務隧道之間由橫向風道7連接，沿所 述五孔隧道縱向每間隔l_2km設置一條橫向風道7。本發明中服務隧道5分上下兩層設計，上層用作縱向風道8，與兩側的鐵路隧道通 過橫向風道7相連，可為鐵路隧道提供正常運營時的新鮮空氣以及災害條件下進行通風排 煙。下層設有縱向疏散救援通道，并通過人行橫通道與兩側鐵路隧道相連，在下層縱向疏散 救援通道內布置有縱向疏散救援交通車9，縱向疏散救援交通車9采用有軌救援車輛或無 軌救援車輛。在下層縱向疏散救援通道兩旁設有供人們等待救援車輛的救援待避通道12， 在每條鐵路隧道中的鐵路兩旁，或鐵路靠服務隧道的一旁設有供人通行的救援通道11。在每條鐵路隧道中沿隧道縱向間隔設置2個供通風用的豎井。本實施例修建方法采用如下兩種施工工序當一次建成五孔四線時，具體的施工工序為1)位于中央的服務隧道5先行開挖，為避免地質條件的不確定性帶來的施工風 險，可采用盾構法施工，并為后續鐵路隧道的施工進行超前地質預報和對不良地質地段進 行超前加固。2)左右兩側的單線鐵路隧道跟進開挖，由于中央的服務隧道5提供了可靠的地質 資料并對不良地質地段進行了超前加固，兩側的隧道可以采用施工速度較快的TBM開挖。 當隧道大部分地段為軟弱地層時，也可以采用盾構法施工。3)施工相鄰隧道間的人行橫通道6。4)最后施工各單線鐵路隧道與中央服務隧道5之間的橫向風道7，形成五孔四線 鐵路隧道。當近期建成雙線鐵路運營、遠期再建成四線鐵路運營時，具體的施工工序為參見 圖51)中央的服務隧道5先行開挖，為避免地質條件的不確定性帶來的施工風險，可 采用盾構法施工，并為后續鐵路隧道的施工進行超前地質預報和對不良地質地段進行超前 加固。見圖5-12)左右最外側的第一線鐵路隧道1和第四線鐵路隧道4跟進開挖，由于中央的服 務隧道5提供了可靠的地質資料并對不良地質地段進行了超前加固，兩側的隧道可以采用 施工速度較快的TBM開挖。當隧道大部分地段為軟弱地層時，也可以采用盾構法施工。見 圖5-23)施工第一線鐵路隧道1與服務通道5以及第四線鐵路隧道4與服務通道5之間 的人行橫通道6。見圖5-3。4)施工第一線鐵路隧道1與服務通道5以及第四線鐵路隧道4與服務通道5之間 的橫向風道⑵。見圖5-3。5)形成三孔雙線鐵路隧道進行運營。
6)隨著交通量的發展，增建成四線鐵路。利用人行橫通道6作為工作面，采用鉆爆 法施工第二線鐵路隧道2和第三線鐵路隧道3，并利用第一線隧道1、第四線隧道4和服務 隧道5進行施工通風，利用服務隧道5及第二線鐵路隧道2、第三線鐵路隧道3進行施工運 輸。見圖5-4。7)最后施工第二線鐵路隧道2、第三線鐵路隧道3與中央服務隧道5之間的通風 橫通道13。從而構成整個五孔四線的鐵路隧道型式。見圖5-5。正常運營情況下，當列車活塞風較大時，可以無須進行機械通風，當活塞風不足以 提供足夠的新鮮空氣時，可以利用橫向風道7和通風橫通道13與服務隧道5上部的縱向風 道8進行通風。在災害條件下，當火災發生在列車頭部時，由于前方列車自行駛離隧道，可 以直接順行車方向進行通風；當火災發生在列車中部或尾部時，利用橫向風道7和通風橫 通道13與縱向風道8進行排煙通風，防止煙霧影響后方列車。當鐵路隧道內發生災害必須進行人員疏散時，人員從事故列車轉移至縱向救援通 道11，再通過人行橫通道6進入服務隧道5內的救援待避通道12，最后搭乘縱向疏散救援 交通車9離開隧道。隧道外救援人員可以按此相反的路徑進入事故隧道內救援。本發明所述隧道能在較大運行能力下能提高逃生救災的效率，增強災害條件下隧 道內部通風排煙能力，并能利用近期修建的隧道為遠期隧道的施工提供條件，以降低工程 造價。
權利要求
一種五孔四線鐵路水底隧道，其特征在于該隧道由并排排列的五條隧道組成，中間的一孔隧道用作服務隧道，左右各布置兩孔單線鐵路隧道，相鄰兩孔隧道之間設置供通行的人行橫通道，每孔單線鐵路隧道與服務隧道之間由橫向風道連接。
2.根據權利要求1所述的一種五孔四線鐵路水底隧道，其特征在于，所述服務隧道由 隔板分隔成上下兩個部分，上層用作縱向風道，下層設有縱向疏散救援通道，在下層縱向疏 散救援通道內布置有有軌救援車輛或無軌救援車輛，在下層縱向疏散救援通道兩旁設有供 人們等待救援車輛的救援待避通道，在每條鐵路隧道中的鐵路兩旁，或鐵路靠服務隧道的 一旁設有供人通行的救援通道。
3.根據權利要求2所述的一種五孔四線鐵路水底隧道，其特征在于，所述橫向風道位 于每條鐵路隧道上部與服務隧道上層的縱向風道之間。
4.根據權利要求2所述的一種五孔四線鐵路水底隧道，其特征在于，所述人行橫通道 位于每條鐵路隧道中的救援通道與服務隧道的下層縱向疏散救援通道之間。
5.根據權利要求1所述的一種五孔四線鐵路水底隧道，其特征在于，所述橫向風道沿 所述五孔隧道縱向間隔l_2km設置。
6.根根據權利要求1所述的一種五孔四線鐵路水底隧道，其特征在于，所述人行橫通 道沿所述五孔隧道縱向間隔250-500m設置。
7.根根據權利要求1所述的一種五孔四線鐵路水底隧道，其特征在于，在每條鐵路隧 道中沿隧道縱向間隔設置2個供通風用的豎井。
8.一種用于修建權利要求1所述五孔四線鐵路水底隧道的修建方法，其特征在于，該 方法包括如下工序1)先行開挖中央的服務隧道；2)跟進開挖左右兩側的鐵路隧道；3)施工相鄰隧道間的人行橫通道；4)最后施工各單線鐵路隧道與中央服務隧道之間的橫向風道，形成五孔四線鐵路隧道。
9.根據權利要求1所述的修建方法，其特征在于，在工序2)中，所述開挖左右兩側的鐵 路隧道為左右最外側的兩孔隧道；在工序3)中，所述施工相鄰隧道間的人行橫通道為最外 側鐵路隧道與服務隧道之間的人行橫通道；在工序4)中，所述施工各單線鐵路隧道與中央 服務隧道之間的橫向風道為最外側鐵路隧道與服務隧道之間的橫向風道，形成三孔雙線隧 道；在工序4)之后還設有工序5)修建緊鄰服務隧道兩側的鐵路隧道和工序6)施工后期兩 孔鐵路隧道與中央服務隧道之間的通風橫通道，形成最終所需的五孔四線隧道。
10.根據權利要求9所述的修建方法，其特征在于，在工序5)中，利用人行橫通道作為 工作面，采用鉆爆法開挖緊鄰服務隧道兩側的鐵路隧道。
全文摘要
本發明涉及一種五孔四線鐵路水底隧道及其修建方法，其特征在于該隧道由并排排列的五條隧道組成，中間的一孔隧道用作服務隧道，左右各布置兩孔單線鐵路隧道，相鄰兩孔隧道之間設置供通行的人行橫通道，每孔單線鐵路隧道與服務隧道之間由橫向風道連接。該隧道能在較大運行能力下能提高逃生救災的效率，增強災害條件下隧道內部通風排煙能力，并能利用近期修建的隧道為遠期隧道的施工提供條件，以降低工程造價。
文檔編號E21D9/14GK101892845SQ201010103740
公開日2010年11月24日 申請日期2010年1月26日 優先權日2010年1月26日
發明者肖明清, 薛光橋 申請人:中鐵第四勘察設計院集團有限公司