鐵路隧道
[拼音]:tielu suidao
[外文]:railway tunnel
鐵路線路在穿越天然高程或平面障礙時(shí)修建的地下通道。高程障礙是指地面起伏較大的地形障礙,如分水嶺、山峰、丘陵、峽谷等。平面障礙是指江河、湖泊、海灣、城鎮(zhèn)、工礦企業(yè)、地質(zhì)不良地段等。鐵路隧道是克服高程障礙的有效方法,有時(shí)甚至是唯一的方法。它可使線路的標(biāo)高降低、長度縮短并減緩其縱向坡度,而提高運(yùn)量和行車速度。鐵路線路遇到平面障礙時(shí),可采用繞行或隧道穿越兩種方法。前者往往是不經(jīng)濟(jì)的甚至是不可能的,如江河、海峽等,采用隧道則常是一種最好的解決方法。
簡史
鐵路隧道的修建是和各國鐵路網(wǎng)的發(fā)展緊密聯(lián)系著的,蒸汽機(jī)車牽引鐵路上的第一座隧道是1826~1830年在英國利物浦至曼徹斯特鐵路上修筑的長1190米的雙線隧道。隨著鐵路的發(fā)展,從19世紀(jì)30年代起,各國都相繼修建鐵路隧道。由于技術(shù)水平的限制,當(dāng)時(shí)大都采用急彎陡坡的展線和深挖路塹或短的隧道群來避免修建長隧道。因此到上世紀(jì)中葉,新修建的鐵路隧道中,長度都不超過5公里。自從發(fā)明了硝化甘油和黃色炸藥,以及在礦山中應(yīng)用了機(jī)械鉆眼后,修建長隧道就成為可能。世界上第一座長度超過10公里的隧道,是1857~1871年建成的連接法國和意大利穿越阿爾卑斯山長達(dá)13.657公里的塞尼山雙線隧道,并首先使用了風(fēng)鉆。到第一次世界大戰(zhàn)結(jié)束時(shí)為止,由于鐵路運(yùn)量的不斷增長,山區(qū)鐵路已不能滿足需要。同時(shí),修筑隧道的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)也日趨完善,不僅新建了許多低位置的山麓長隧道,還將原有的許多深挖和高位置的山頂隧道改建為山麓隧道。第一次世界大戰(zhàn)后,由于各國鐵路網(wǎng)的建成,新建的鐵路長隧道已不多見,大多是改建原有的線路而采用長隧道方案。第二次世界大戰(zhàn)后,在日本開始修建軌距為1435毫米的鐵路新干線,線路標(biāo)準(zhǔn)要求高,最小曲線半徑為2500和4000米,限制坡度為20‰和15‰,同時(shí)要求克服高速行車時(shí)的噪聲和振動(dòng),因此修建了大量的鐵路隧道,尤其是10公里以上的長隧道。到1984年底為止,世界上共修建了將近一萬公里鐵路隧道,約占世界鐵路總長度的0.8%,其中有一半分布在中國和日本。世界上長度超過15公里的鐵路隧道如表所示。
中國第一座鐵路隧道長261米,是1887~1891年在臺(tái)灣臺(tái)北至基隆的鐵路線上修建的。1890~1904年在中東鐵路上修建了幾座雙線隧道,其中大興安嶺越嶺隧道長達(dá)3078米。隨后,相繼在東北地區(qū)、京廣、京張、廣九、隴海、湘桂等鐵路干線上修筑了一些隧道。到1949年為止,中國鐵路上共有400余座隧道,總延長約為100公里。中華人民共和國成立后,迅速改變了舊中國鐵路分布的不合理現(xiàn)象,在西南和西北等多山的高原地區(qū),修建了大量鐵路隧道。從1949~1984年的35年中,共修建了4000余座標(biāo)準(zhǔn)軌距的鐵路隧道,總延長已超過2000公里,有十余座長度超過5公里,成為當(dāng)今世界上鐵路隧道最多的國家,其中一半以上分布在云南、貴州、四川、陜西等省。
分類
鐵路隧道根據(jù)其所處的位置分為山嶺鐵路隧道、城市鐵路隧道及水底鐵路隧道。
山嶺鐵路隧道
山區(qū)鐵路在跨越分水嶺、沿河傍山或河道曲折而地勢(shì)陡峻的峽谷地段,常需修建隧道。因此就地形條件而言,山嶺隧道又可分為越嶺隧道和河谷線隧道。越嶺隧道是指跨越分水嶺埡口的隧道。在技術(shù)可能條件下,應(yīng)力爭修建較長的越嶺隧道,使線路不展線或少展線。河谷線隧道是指線路沿河傍山,受地形限制,線路位置移動(dòng)幅度不大,因而修建的隧道。根據(jù)地形情況,又分為河流彎曲地段沿河繞行或截彎取直的河曲線隧道,和河道較直、溝梁相間的掌指狀地段的傍山線隧道。
展線是越嶺地段克服巨大高差的有效措施。線路在側(cè)谷山地迂回向上,因地形的限制常要穿入山體而采用隧道。當(dāng)線路所繞彎子小于360°時(shí),稱為套線;位于其上的隧道,稱為套線隧道。若所繞彎子大于360°,稱為螺旋線;位于其上的隧道稱為螺旋線隧道。
城市鐵路隧道
見地下鐵道。
水底鐵路隧道
見水底隧道。
組成部分
鐵路隧道沿線路方向一般分為洞口路塹(或引道)、洞口和洞身三部分。隧道內(nèi)的線路常采用單向坡或雙向坡。單向坡適用于套線、螺旋線或較短的越嶺隧道;雙向坡適用于越嶺隧道和水底隧道。由于列車在隧道內(nèi)車輪與鋼軌間粘著系數(shù)的降低和空氣阻力的增大,隧道內(nèi)的縱向坡度和在上坡方向進(jìn)洞前一段路塹內(nèi)的縱向坡度,要進(jìn)行坡度折減。
隧道構(gòu)筑物
包括洞口(見洞口工程)、洞身襯砌結(jié)構(gòu)(見隧道及地下工程襯砌)和隧道內(nèi)外附屬構(gòu)筑物。此外,在坍方、落石、泥石流等危害的隧道洞口或路塹地段,常用明挖法接長隧道而修筑明洞或棚洞。隧道內(nèi)的附屬構(gòu)筑物包括道床,避車洞,水溝,安裝通信、照明、電氣化設(shè)備的洞室等。為了保證隧道內(nèi)行人和維修人員的安全,在隧道內(nèi)每側(cè),每隔一定距離設(shè)置有小避車洞和大避車洞。后者還供存放工具、材料之用。隧道外的構(gòu)筑物主要是指各種防排水措施,如泄水洞、截排水溝等(見隧道及地下工程防水),以及對(duì)需要進(jìn)行運(yùn)營通風(fēng)的隧道所設(shè)置的通風(fēng)道及通風(fēng)機(jī)房。
隧道施工
修建鐵路隧道的主要方法有礦山法、盾構(gòu)法、明挖法、沉管法及一些特殊的方法。選擇施工方法的原則應(yīng)符合快速、優(yōu)質(zhì)、安全、經(jīng)濟(jì)以及均衡生產(chǎn)的要求(見隧道及地下工程施工方法)。
有害氣體的防治
為了解決列車在隧道內(nèi)運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的有害氣體對(duì)人體健康的危害和改善工作環(huán)境,采?。?/p>
(1)運(yùn)營通風(fēng)(見隧道及地下工程通風(fēng));
(2)提高通過隧道時(shí)的列車速度以減少有害氣體侵入隧道和機(jī)車司機(jī)室內(nèi);
(3)降低內(nèi)燃機(jī)車油、水的溫度;
(4)鋪設(shè)整體道床以減少維修工作量及接觸有害氣體的時(shí)間;
(5)減少摩阻力以利于通風(fēng);
(6)在避車洞處設(shè)置防煙門,并加強(qiáng)個(gè)人防護(hù),使隧道內(nèi)人員避免吸入高濃度的有害氣體,以防止急性中毒等綜合防治措施。
隧道改建
對(duì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)較低不能滿足運(yùn)營要求或病害嚴(yán)重的隧道(見隧道及地下工程病害和整治)必須進(jìn)行改建。改建的主要內(nèi)容有:
(1)增大隧道凈空;
(2)碎石道床改為整體道床;
(3)隧道原有設(shè)備不足,增添設(shè)備或附屬構(gòu)筑物;
(4)增建仰拱或補(bǔ)建襯砌;
(5)襯砌加固補(bǔ)強(qiáng),全部或局部更換襯砌;
(6)原襯砌毀壞、坍塌的搶修等。隧道改建工程通常是在擾動(dòng)過的圍巖中和通車情況下進(jìn)行施工。因此在改建時(shí)應(yīng)采取可靠的技術(shù)安全措施,使圍巖和襯砌結(jié)構(gòu)具有足夠的穩(wěn)定性,保證行車安全和減少對(duì)行車的干擾。
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標(biāo)簽:鐵路隧道
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