专利名称：一种五孔四线铁路水底隧道及其修建方法
技术领域：
本发明涉及超长铁路隧道，尤其涉及一种五孔四线铁路水底隧道及其修建方法。 特别适用于地质条件较好的超长四线铁路隧道，以及近期修建双线铁路、远期再建成四线 铁路的情况。
背景技术：
目前，世界上尚无四线特长铁路海底隧道。现有的海底铁路隧道中以英法海峡隧 道最具有代表性，见图1。连接英国和法国的英法海峡隧道工程为双线铁路，其由三孔隧道 组成，内径4. 8米的服务隧道居中，内径7. 6米的铁路隧道位于两侧。建成后的铁路隧道主 要用于装载乘客、汽车的穿梭列车、特快列车和货物列车运行。每孔隧道有一条轨道和两条 步行道，其中一条步行道用于隧道维护，另一条靠近服务隧道一侧的步行道用于应急疏散。 服务隧道内径4. 8米，主要用于隧道日常维护和应急疏散。服务隧道与铁路隧道的中心距 为15米。隧道横断面内可行驶两辆服务隧道专用车辆，并有独立的供电、照明、排水系统。依照英法海峡隧道模式修建四线隧道时，需要增设三孔隧道，成六孔隧道布置，参 见图2，该布置形式存在以下问题1、六孔隧道布置，规模大，造价高，并且其中两孔为服务隧道，比较浪费。2、海峡隧道往往较长，像英法海峡49. 2km、台湾海峡120km等，并且局部存在一些 破碎带或断层。隧道开挖孔数越多，开挖长度也越大，施工风险相应增加。3、由于交通量是逐步增长的，如近期双线运营、远期再四线运营时，六孔隧道布置 方式难以利用已建成的隧道进行施工，使远期工程的工期很长。
发明内容
本发明的目的之一是针对上述背景技术存在的不足之处，提出一种在较大运行能 力下能提高逃生救灾的效率，增强灾害条件下隧道内部通风排烟能力的五孔四线铁路水底隧道。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案一种五孔四线铁路水底隧道，其特征 在于该隧道由并排排列的五条隧道组成，中间的一孔隧道用作服务隧道，左右各布置两孔 单线铁路隧道，相邻两孔隧道之间设置供通行的人行横通道，每孔单线铁路隧道与服务隧 道之间由横向风道连接。在上述方案中，所述服务隧道可以由隔板分隔成上下两个部分，上层用作纵向风 道，下层设有纵向疏散救援通道，在下层纵向疏散救援通道内布置有有轨救援车辆或无轨 救援车辆，在下层纵向疏散救援通道两旁设有供人们等待救援车辆的救援待避通道，在每 条铁路隧道中的铁路两旁，或铁路靠服务隧道的一旁设有供人通行的救援通道。在上述方案中，所述横向风道最好位于每条铁路隧道上部与服务隧道上层的纵向 风道之间。 在上述方案中，所述人行横通道最好位于每条铁路隧道中的救援通道与服务隧道的下层纵向疏散救援通道之间。在上述方案中，所述横向风道可以沿所述五孔隧道纵向间隔l_2km设置。在上述方案中，所述人行横通道可以沿所述五孔隧道纵向间隔250-500m设置。在上述方案中，在每条铁路隧道中沿隧道纵向可以间隔设置2个供通风用的竖 井。本发明的另一目的是提出一种修建上述五孔四线铁路水底隧道的修建方法，使其 能利用近期修建的隧道为远期隧道的施工提供条件，以降低工程造价。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案一种用于修建上述五孔四线铁路水 底隧道的修建方法，其特征在于，该方法包括如下工序1)先行开挖中央的服务隧道；2)跟进开挖左右两侧的铁路隧道；3)施工相邻隧道间的人行横通道；4)最后施工各单线铁路隧道与中央服务隧道之间的横向风道，形成五孔四线铁路隧道。在工序2)中，所述开挖左右两侧的铁路隧道可以为左右最外侧的两孔隧道；在工 序3)中，所述施工相邻隧道间的人行横通道可以为最外侧铁路隧道与服务隧道之间的人 行横通道；在工序4)中，所述施工各单线铁路隧道与中央服务隧道之间的横向风道可以为 最外侧铁路隧道与服务隧道之间的横向风道，形成三孔双线隧道；在工序4)之后还可以设 有工序5)修建紧邻服务隧道两侧的铁路隧道和工序6)施工后期两孔铁路隧道与中央服务 隧道之间的通风横通道，形成最终所需的五孔四线隧道。在上述工序5)中，可以利用人行横通道作为工作面，采用钻爆法开挖紧邻服务隧 道两侧的铁路隧道。本发明所述的五孔四线铁路水底隧道可以一次建成，也可以分期建成。当一次建 成时，其修建方法采用如下施工工序1)中央的服务隧道先行开挖，为避免地质条件的不确定性带来的施工风险，可采 用盾构法施工，并为铁路隧道的施工进行超前地质预报和对不良地质地段进行超前加固。2)左右两侧的各两孔隧道跟进开挖，由于中央的服务隧道提供了可靠的地质资料 并对不良地质地段进行了超前加固，两侧的隧道可以采用施工速度较快的TBM开挖。当隧 道大部分地段为软弱地层时，也可以采用盾构法施工。3)施工相邻隧道间的人行横通道。4)最后施工各单线铁路隧道与中央服务隧道之间的横向风道。形成五孔四线铁路 隧道。当采用近期建成双线铁路运营、远期再建成四线铁路运营的分期建成方法时，其 修建方法采用如下施工工序1)中央的服务隧道先行开挖，为避免地质条件的不确定性带来的施工风险，可采 用盾构法施工，并为铁路隧道的施工进行超前地质预报和对不良地质地段进行超前加固。2)左右两侧最外侧的两孔隧道跟进开挖，由于中央的服务隧道提供了可靠的地质 资料并对不良地质地段进行了超前加固，该两孔隧道可以采用施工速度较快的TBM开挖。 当隧道大部分地段为软弱地层时，也可以采用盾构法施工。
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3)施工最外侧铁路隧道与服务隧道之间的人行横通道和横向风道。4)形成三孔双线隧道进行运营。5)随着交通量的发展，再修建紧邻服务隧道两侧的铁路隧道。由于先行施工的三 孔隧道已充分探明了地质条件并对不良地质地段进行了超前加固，且先行施工的隧道可以 为后修建的两孔铁路隧道提供通风与运输通道，因此可以利用人行横通道作为工作面，采 用钻爆法开挖最后两孔铁路隧道。并且由于横通道数量较多，可以同时进行多个工作面施 工，快速修建最后两孔隧道，缩短施工工期。5)最后施工后期两孔铁路隧道与中央服务隧道之间的横向风道。形成最终所需的 五孔四线隧道。本发明的优点是1)四孔单线铁路隧道共用一孔服务隧道，造价经济。且由于铁路隧道运营灾害发 生概率极小，一孔服务隧道完全可以满足运营安全要求。2)可以根据交通量的增长分期实施，有利于降低工程造价，且后期施工的两孔铁 路隧道工期短。3)服务隧道的下层为纵向疏散救援通道，救援疏散通道可以根据隧道长度及交通 量的不同采用轻型轨道车、电瓶车或汽车等交通工具，可以提供快速疏散救援。4)服务隧道的上层空间为纵向风道，当火灾发生在列车尾部时，可以利用该风道 进行排烟，防止烟雾影响着火列车的后续列车。以下结合附图通过实施例对本发明的特征及相关特征做进一步详细说明，以便于 同行业技术人员的理解
图1是现有英法海峡双线铁路隧道布置型式图；图2是按英法海峡隧道模式布置的四线铁路隧道布置型式图；图3是本发明四线铁路隧道布置图；图4是图3中A-A剖面图；图5是分期修建实施例施工工序图。图5-1是第一步开挖中央的服务隧道5 ；图5-2是第二步开挖第一线铁路隧道1和第四线铁路隧道4 ；图5-3是第三步施工联络横通道；图5-4是第四步开挖第二线铁路隧道2和第三线铁路隧道3 ；图5-5是第五步施工通风横通道13。在图中，1为第一线铁路隧道，2为第二线铁路隧道，3为第三线铁路隧道，4为第四 线铁路隧道，5为服务隧道，6为人行横通道，7为横向风道，8为纵向风道、9为纵向疏散救援 交通车，10为铁路限界，11为救援通道，12为救援待避通道，13为通风横通道。
具体实施例方式本实例涉及一种四线铁路海底隧道布置型式，特别适用于地质条件较好的超长四 线铁路隧道，以及分期实施的四线铁路隧道。
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参见图3和图4。本实施例的五孔四线铁路海底隧道主要是基于四孔单线铁路隧 道+ —孔服务隧道的布置型式，五孔隧道呈”一”字形或” V”字形摆开，服务隧道5位于中 央，第一线铁路隧道1和第二线铁路隧道2依次位于服务隧道5的左侧，第三线铁路隧道 3和第四线铁路隧道4依次位于服务隧道5的右侧。上述第一、二、三、四铁路隧道为单线 铁路隧道，相邻两孔隧道之间设置供人们通行的人行横通道6，沿所述五孔隧道纵向每间隔 250-500m设置人行横通道6。每孔单线铁路隧道与服务隧道之间由横向风道7连接，沿所 述五孔隧道纵向每间隔l_2km设置一条横向风道7。本发明中服务隧道5分上下两层设计，上层用作纵向风道8，与两侧的铁路隧道通 过横向风道7相连，可为铁路隧道提供正常运营时的新鲜空气以及灾害条件下进行通风排 烟。下层设有纵向疏散救援通道，并通过人行横通道与两侧铁路隧道相连，在下层纵向疏散 救援通道内布置有纵向疏散救援交通车9，纵向疏散救援交通车9采用有轨救援车辆或无 轨救援车辆。在下层纵向疏散救援通道两旁设有供人们等待救援车辆的救援待避通道12， 在每条铁路隧道中的铁路两旁，或铁路靠服务隧道的一旁设有供人通行的救援通道11。在每条铁路隧道中沿隧道纵向间隔设置2个供通风用的竖井。本实施例修建方法采用如下两种施工工序当一次建成五孔四线时，具体的施工工序为1)位于中央的服务隧道5先行开挖，为避免地质条件的不确定性带来的施工风 险，可采用盾构法施工，并为后续铁路隧道的施工进行超前地质预报和对不良地质地段进 行超前加固。2)左右两侧的单线铁路隧道跟进开挖，由于中央的服务隧道5提供了可靠的地质 资料并对不良地质地段进行了超前加固，两侧的隧道可以采用施工速度较快的TBM开挖。 当隧道大部分地段为软弱地层时，也可以采用盾构法施工。3)施工相邻隧道间的人行横通道6。4)最后施工各单线铁路隧道与中央服务隧道5之间的横向风道7，形成五孔四线 铁路隧道。当近期建成双线铁路运营、远期再建成四线铁路运营时，具体的施工工序为参见 图51)中央的服务隧道5先行开挖，为避免地质条件的不确定性带来的施工风险，可 采用盾构法施工，并为后续铁路隧道的施工进行超前地质预报和对不良地质地段进行超前 加固。见图5-12)左右最外侧的第一线铁路隧道1和第四线铁路隧道4跟进开挖，由于中央的服 务隧道5提供了可靠的地质资料并对不良地质地段进行了超前加固，两侧的隧道可以采用 施工速度较快的TBM开挖。当隧道大部分地段为软弱地层时，也可以采用盾构法施工。见 图5-23)施工第一线铁路隧道1与服务通道5以及第四线铁路隧道4与服务通道5之间 的人行横通道6。见图5-3。4)施工第一线铁路隧道1与服务通道5以及第四线铁路隧道4与服务通道5之间 的横向风道⑵。见图5-3。5)形成三孔双线铁路隧道进行运营。
6)随着交通量的发展，增建成四线铁路。利用人行横通道6作为工作面，采用钻爆 法施工第二线铁路隧道2和第三线铁路隧道3，并利用第一线隧道1、第四线隧道4和服务 隧道5进行施工通风，利用服务隧道5及第二线铁路隧道2、第三线铁路隧道3进行施工运 输。见图5-4。7)最后施工第二线铁路隧道2、第三线铁路隧道3与中央服务隧道5之间的通风 横通道13。从而构成整个五孔四线的铁路隧道型式。见图5-5。正常运营情况下，当列车活塞风较大时，可以无须进行机械通风，当活塞风不足以 提供足够的新鲜空气时，可以利用横向风道7和通风横通道13与服务隧道5上部的纵向风 道8进行通风。在灾害条件下，当火灾发生在列车头部时，由于前方列车自行驶离隧道，可 以直接顺行车方向进行通风；当火灾发生在列车中部或尾部时，利用横向风道7和通风横 通道13与纵向风道8进行排烟通风，防止烟雾影响后方列车。当铁路隧道内发生灾害必须进行人员疏散时，人员从事故列车转移至纵向救援通 道11，再通过人行横通道6进入服务隧道5内的救援待避通道12，最后搭乘纵向疏散救援 交通车9离开隧道。隧道外救援人员可以按此相反的路径进入事故隧道内救援。本发明所述隧道能在较大运行能力下能提高逃生救灾的效率，增强灾害条件下隧 道内部通风排烟能力，并能利用近期修建的隧道为远期隧道的施工提供条件，以降低工程 造价。
权利要求
一种五孔四线铁路水底隧道，其特征在于该隧道由并排排列的五条隧道组成，中间的一孔隧道用作服务隧道，左右各布置两孔单线铁路隧道，相邻两孔隧道之间设置供通行的人行横通道，每孔单线铁路隧道与服务隧道之间由横向风道连接。
2.根据权利要求1所述的一种五孔四线铁路水底隧道，其特征在于，所述服务隧道由 隔板分隔成上下两个部分，上层用作纵向风道，下层设有纵向疏散救援通道，在下层纵向疏 散救援通道内布置有有轨救援车辆或无轨救援车辆，在下层纵向疏散救援通道两旁设有供 人们等待救援车辆的救援待避通道，在每条铁路隧道中的铁路两旁，或铁路靠服务隧道的 一旁设有供人通行的救援通道。
3.根据权利要求2所述的一种五孔四线铁路水底隧道，其特征在于，所述横向风道位 于每条铁路隧道上部与服务隧道上层的纵向风道之间。
4.根据权利要求2所述的一种五孔四线铁路水底隧道，其特征在于，所述人行横通道 位于每条铁路隧道中的救援通道与服务隧道的下层纵向疏散救援通道之间。
5.根据权利要求1所述的一种五孔四线铁路水底隧道，其特征在于，所述横向风道沿 所述五孔隧道纵向间隔l_2km设置。
6.根根据权利要求1所述的一种五孔四线铁路水底隧道，其特征在于，所述人行横通 道沿所述五孔隧道纵向间隔250-500m设置。
7.根根据权利要求1所述的一种五孔四线铁路水底隧道，其特征在于，在每条铁路隧 道中沿隧道纵向间隔设置2个供通风用的竖井。
8.一种用于修建权利要求1所述五孔四线铁路水底隧道的修建方法，其特征在于，该 方法包括如下工序1)先行开挖中央的服务隧道；2)跟进开挖左右两侧的铁路隧道；3)施工相邻隧道间的人行横通道；4)最后施工各单线铁路隧道与中央服务隧道之间的横向风道，形成五孔四线铁路隧道。
9.根据权利要求1所述的修建方法，其特征在于，在工序2)中，所述开挖左右两侧的铁 路隧道为左右最外侧的两孔隧道；在工序3)中，所述施工相邻隧道间的人行横通道为最外 侧铁路隧道与服务隧道之间的人行横通道；在工序4)中，所述施工各单线铁路隧道与中央 服务隧道之间的横向风道为最外侧铁路隧道与服务隧道之间的横向风道，形成三孔双线隧 道；在工序4)之后还设有工序5)修建紧邻服务隧道两侧的铁路隧道和工序6)施工后期两 孔铁路隧道与中央服务隧道之间的通风横通道，形成最终所需的五孔四线隧道。
10.根据权利要求9所述的修建方法，其特征在于，在工序5)中，利用人行横通道作为 工作面，采用钻爆法开挖紧邻服务隧道两侧的铁路隧道。
全文摘要
本发明涉及一种五孔四线铁路水底隧道及其修建方法，其特征在于该隧道由并排排列的五条隧道组成，中间的一孔隧道用作服务隧道，左右各布置两孔单线铁路隧道，相邻两孔隧道之间设置供通行的人行横通道，每孔单线铁路隧道与服务隧道之间由横向风道连接。该隧道能在较大运行能力下能提高逃生救灾的效率，增强灾害条件下隧道内部通风排烟能力，并能利用近期修建的隧道为远期隧道的施工提供条件，以降低工程造价。
文档编号E21D9/14GK101892845SQ201010103740
公开日2010年11月24日 申请日期2010年1月26日 优先权日2010年1月26日
发明者肖明清, 薛光桥 申请人:中铁第四勘察设计院集团有限公司