隧道工程建设标准及施工技术

第四章隧道工程建设标准及施工技术

第一节隧道工程设计要求

客运专线铁路的隧道设计是由限界、构造尺寸、使用空间和缓解及消减高速列车进入隧道诱发的空气动力学效应两方面的要求确定的。研究表明，以上两方面要求中，后者起控制作用，但隧道工程设计及施工过程中以隧道横断面的限界、构造尺寸、使用空间为控制要点。

一、隧道横断面有效净空尺寸的选择

在确定隧道横断面有效净空尺寸之前，首先要正确地选择隧道设计参数。高速列车进入隧道时产生的空气动力学效应，与人的生理反应和乘客的舒适度相联系。这就要制定压力波动程度的评估办法及确定相应的阈值，目前较通用的评估参数是相应于某一指定短时间内的压力变化值，如3s或4s内最大压力变化值。我国拟采用压力波动的临界值(控制标准)为3.0Kpa/3s。

根据ORE提出的压力波动与隧道阻塞比关系可以推算出满足舒适度要求时，阻塞比β宜取为：当V=250km/h时，β=0.14；当V=350 km/h时，β=0.11。

隧道横断面形式一般为园形(部分或全部)、具有或没有仰拱的马蹄形断面。而影响隧道横断面尺寸的因素有：

(1)建筑限界；

(2)电气化铁路接触网的标准限界及接触网支承点和接触网链形悬挂的安装范围；

(3)线路数量：是双线单洞还是单线双洞；

(4)线间距；

(5)线路轨道横断面；

(6)需要保留的空间如安全空间，施工作业工作空间等；

(7)空气动力学影响；

(8)与线路设备的结构相适应。

二、客运专线隧道与普通铁路隧道的不同点

1．当高速列车在隧道中运行时要遇到空气动力学问题，为了降低及缓解空气动力学效应，除了采用密封车辆及减小车辆横断面积外，必须采取有力的结构工程措施，增大隧道有效净空面积及在洞口增设缓冲结构；另外还有其它辅助措施，如在复线上双孔单线隧道设置一系列横通道；以及在隧道内适当位置修建通风竖井、斜井或横洞。

2．客运专线隧道的横断面较大，受力比较复杂，且列车运行速度较高，隧道维修有一定的时间限制，复合衬砌和整体式衬砌比喷锚衬砌安全，且永久性好，故一般不采用喷锚衬

砌。

目前，世界隧道界对喷锚衬砌做为永久性衬砌尚有不同看法，随着对喷锚技术的不断深入研究和技术质量不断提高，喷锚衬砌的应用也会更加广泛。但在目前情况下，特别在高速铁路隧道中仍不宜采用喷锚衬砌。

3．隧底结构由于在长期列车重载作用及地下水侵蚀的影响下极易产生破坏，从而引起基底沉陷、道床翻浆冒泥等病害，不但增加养护维修工作量，而且严重影响运营安全，尤其是高速铁路对隧道底部的强度较普通铁路要求更高，且高速铁路隧道断面跨度较大，因此要求高速铁路隧道铺底厚度不小于30cm。

4．提出了隧道衬砌混凝土的耐久性控制要求。

隧道衬砌混凝土的地质环境复杂，对耐久性、抗渗性、抗冻性等耐久性指标应严格控制。

三、客运专线隧道主要技术标准简介

新建铁路客运专线隧道设计主要由限界、构造尺寸、使用空间和缓解或消减列车进入隧道诱发的空气动力学效应两方面的要求确定。研究表明，当列车以200公里以上时速通过铁路隧道时，空气动力学效应对行车、旅客乘车舒适度、洞口环境的不利影响已十分明显且起控制作用，因此，隧道的设计除须遵照现行《铁路隧道设计规范》（TB10003）规定及提高防灾救援要求外，还应考虑下列因素：

①隧道内形成的瞬变压力对乘员舒适度及相关车辆结构的影响；

②空气阻力的增大对行车的影响；

③隧道口所形成的微压波对环境的影响；

④列车风对隧道内作业人员待避条件的影响。

列车进入隧道时产生的空气动力学效应是由多种因素所确定的，在隧道方面主要有隧道内轨顶面以上净空面积、隧道壁面的粗糙度、洞口及缓冲结构形式、辅助坑道的设置、道床类型等。

其中，瞬变压力主要表现在由于压力的瞬间变化使人的听觉感到不适，影响其大小的主要因素是行车速度、隧道横断面的大小和阻塞比以及列车的密封系数。

洞口微气压波是列车进人隧道时产生的压缩波在另一端释放时产生爆破声，影响周围环境，微气压波的量值主要取决于行车速度和隧道净空面积(阻塞比)，但行车速度更为敏感，当行车速度达到300km／h以上时，加大断面对防止微气压波不能起到显著作用。应考虑在洞口设置缓冲结构。

解决行车阻力问题主要也是加大隧道断面面积。

缓解或消减列车进入隧道诱发的空气动力学效应的主要设计措施是：在列车相关参数一定的条件下，适当加大隧道内轨顶面以上净空面积（减小阻塞比），优化断面形状和尺寸，在洞口修建缓冲结构，利用辅助坑道等。

（一）隧道断面内轮廓

增大隧道横断面面积对空气动力学效应有整体减缓作用。

隧道断面内轮廓主要根据下列条件确定：

①隧道净空横断面面积应满足空气动力学效应影响标准；

②满足铁路建筑接近限界要求，双线隧道还应满足线间距要求；

③养护、维修和救援空间要求。

空气动力学效应影响标准为：空气压力最大变化值ΔP＜3KPa/3s（舒适度标准），列车在隧道内运行时的空气阻力增量一般不超过明线上空气阻力的30%。

在实际设计中除应满足以上条件外，还应从围岩稳定、结构受力及空间利用等角度对断面形状和尺寸进行优化。

隧道断面净空面积既充分满足空气动力学效应标准的要求，又要满足救援通道空间的需要。按《铁路隧道设计规范》（TB10003）计算的曲线隧道的加宽值较小，完全在富裕量以内，故隧道内轮廓可不考虑曲线加宽。但应对控制点或计算点是否满足宽度要求进行验算。

1．《新建时速200公里客货共线铁路设计暂行规定》（以下称《200公里暂规》）规定：单线隧道内轨顶面以上净空面积应不小于50m2；双线隧道内轨顶面以上净空面积应不小于80m2。

2．《京沪高速铁路设计暂行规定》（以下称《高速暂规》）规定：单洞双线隧道断面有效面积不宜小于100m2；单线隧道断面有效面积不宜小于70m2。限速地段当检算行车速度小于或等于200km/h 时，可采用较小的隧道断面有效面积，但双线隧道断面有效面积不应小于80m2；单线隧道断面有效面积不应小于50m2。

3．在实际设计中除应满足以上条件外，还应从围岩稳定、结构受力及空间利用等角度对断面形状和尺寸进行优化。

（二）安全空间

《高速暂规》规定：隧道内安全空间应在距线路中线3.0m以外，单线隧道设在电缆槽一侧，多线隧道必须设在两侧。

安全空间尺寸：高度不应小于2.2m，宽度不应小于0.8m。

安全区的地面应不低于轨面规定高度，必须平整，允许有3‰的横向排水坡。

安全空间的地面与接触网设备的带电部件之间的距离不小于3.95m。

（三）隧道衬砌

隧道衬砌采用复合式衬砌或整体衬砌，不得采用喷锚衬砌；隧道均应采用曲墙式衬砌，其中边墙与仰拱内轮廓的连接宜采用顺接断面；仰拱矢跨比应结合隧道衬砌受力和沟槽设置情况确定，取1/12～1/15为宜。

III～VI级围岩应采用曲墙带仰拱的衬砌，I、II级围岩地段可采用曲墙不带仰拱的衬砌。

各级围岩隧道结构及仰拱填充混凝土强度等级不应低于C25，钢筋混凝土强度等级不应低于C30；I、II级围岩底版厚度不应小于30cm，混凝土强度等级不应低于C25。

安全空间与救援通道位置示意

（四）救援通道

1．《200公里暂规》规定：长度在500m以上的隧道应设贯通整个隧道的救援通道，双线隧道在两侧设置，单线隧道在单侧设置；救援通道宽1.25m，高2.2m，外侧距线路中线不得小于2.2m。

2．《高速暂规》规定：隧道内应设置贯通的救援道路，用于自救或外部救援。救援通道

应设在安全空间一侧，距线路中线不应小于2.3m。救援通道走行面应不低于轨面高程。救援通道宽度不应小于1.5m，在装设专业设施处，宽度可减少0.25m；净高不应小于2.2m。

3．救援通道的规定参考了德国规范，预留空间不控制隧道横断面大小，但与建筑限界一起可以作为控制隧道横断面宽度的依据。

4．救援通道可部分侵入建筑限界，因为救援通道是在列车停运条件下才使用。

5．根据德国规范，两端洞口救援通道的长度，在配备救援列车时为1000m，无救援列车时为500m，因为无车辆和带有呼吸面罩的工作人员不能及时走完较远的距离。实际设计时，紧急出口可与施工辅助坑道一并考虑。根据德国规范，救援通道的最小宽度应不小于1.25m。（五）缓冲结构物

1．《200公里暂规》规定：进口缓冲结构的设置应根据出口微压波峰值的大小来确定。当出口外50m范围内无建筑物、出口外20m处的微压波峰值大于50Pa时，应设置缓冲结构；当出口外50m范围内有建筑物且建筑物处的微压波峰值大于20Pa，应设置缓冲结构；当建筑物对微压波峰值有特殊要求时，缓冲结构应进行特殊设计。

缓冲结构断面有效面积应为隧道内轨顶面以上净空面积的1.4～1.5倍，在缓冲结构纵向中心附近沿两侧对称分布开孔，开孔总长宜为1/2缓冲结构长，开孔面积为隧道内轨顶面以上净空面积的0.2～0.3倍，缓冲结构长度不应小于隧道断面的水力直径。

2．《高速暂规》规定：一般情况下，隧道洞口可不设置缓冲结构。隧道洞口有建筑物或特殊环境要求时，可考虑设置缓冲结构。缓冲结构设计应符合下列规定：

①隧道洞口设置缓冲结构应考虑的因素为：列车类型及长度、隧道长度及横断面净空面积、隧道内轨道类型、隧道洞口附近地形和洞口附近居民情况。

②缓冲结构形式应从实用美观角度出发，结合洞口附近的地理环境确定。

③缓冲结构侧面或顶面应开减压孔，开孔面积根据实际情况确定，一般开孔面积为隧道断面有效面积的0.2～0.3倍。

④缓冲结构宜采用钢筋混凝土。

3．对于预留缓冲结构条件的洞口，若有路基挡墙，其挡墙位置应在缓冲结构之外。（六）辅助洞室

隧道内可不设置供维修人员使用的避车洞，但应考虑设置存放维修工具和其他业务部门需要的专用洞室。洞室应沿隧道两侧交错布置，每侧布置间距应为500m左右。洞室尺寸宜参照现行《铁路隧道设计规范》大避车洞尺寸设计，并满足有关专业的技术要求。

（七）隧道防排水

采用复合式衬砌隧道，初期支护与二次衬砌之间应铺设防水板。

隧道内均应设置双侧排水沟。单洞双线隧道，根据地下水量，可增设中心深排水沟。

富水地层隧道应采用深排水沟，水沟水位应在铺底面20cm以下，并符合下列规定：

①单线隧道，深排水沟可设在两侧原水沟下方；双线隧道，应设中心深排水沟，深排

水沟应设置在仰拱或底版中心下面。

②隧道衬砌背后应设置与深排水沟配套的纵、环向排水盲沟。纵向排水盲沟设在两侧边墙下部，其高度不应低于隧道内水沟底面；环向排水盲沟应与纵向排水盲沟连通。

中心深排水沟应设检查井，检查井可以设在线路中间或两侧安全通道下面。检查人员不能进入水沟内部时，其间距宜围30～50m，能够进入水沟内部时，间距宜为150～200m。（八）防灾与救援

1．《200公里暂规》规定：隧道内两侧应设紧急呼叫电话，单侧两部电话的距离为500m，隧道两侧错开设置。电话应安装在器材洞内，并设标示牌。当隧道长度大于1000m时，在有条件的情况下宜设置紧急出口。紧急出口上方设标示牌；有条件时，应在两单线隧道间设置联络通道，间距不宜小于500m。紧急出口通道横断面尺寸为：宽度不小于2.3m；高度不小于2.5m；纵向仰角不大于35o；竖井作为出口时井内应设阶梯和送风设备。

救援通道应按有关规定设置应急疏散标志，指示两个方向分别到洞口或紧急出口的整百米数。并配备灯光及应急照明来显示方向。

紧急出口和紧急电话标示牌处应设灯光照明和应急照明，紧急出口通道内应设应急照明设备。

2．《高速暂规》规定：双线隧道内两侧应设置贯通整个隧道的救援通道。

隧道内两侧均应设置紧急呼叫电话，并符合下列规定：

①呼叫电话应沿隧道两侧交错布置，且单侧电话间距宜为500m。

②电话应安装在电话问内，并设标示牌。

③电话间的尺寸应为：宽0.4m，深0.8m，高1.0m。电话间地面应高于轨面0.7m。

当隧道长度大于1000m时，在有条件的情况下宜设置紧急出口。紧急出口上方应设标示牌。

紧急出口通道断面最小尺寸应符合下列规定：

①宽度不应小于2.3m；高度不小于2.5m；

②纵向仰角不应大于25o。

③竖井作为出入口时井内应设旋梯。

满足以上条件的施工辅助坑道应保留，并改造为紧急出口。

救援通道每隔200m应设图象文字标记，指示两个方向分别到下一个洞口或紧急出口的整百米数。并配备灯光显示方向。

（九）照明

1．《200公里暂规》规定：长度在500m以上的隧道应设固定式照明设施。500m以下的隧道应在洞内装设照明插座。

2．《高速暂规》规定：隧道内照明设置应考虑维修养护、满足紧急情况下的人员疏散及救援人员的通行要求。同时也应考虑列车进入隧道后的亮度变化对旅客乘车舒适度的影响。

并满足下列规定：

①长度大于100m的隧道内应设固定的电力照明。

②长度不小于500m的隧道内应设置应急照明设备，应急照明灯具安装间隔不大于50m，该设备必须在供电中断时能自动接通并能连续工作2小时以上。

③紧急呼叫电话处及紧急出口处、紧急出口通道内均应设置应急照明灯具。

（十）抗震设计

基本烈度为７度时的V～VI级围岩的双线隧道和基本烈度为8、9度时的IV～VI级围岩的单线隧道与III～VI级围岩的双线隧道应考虑抗震设防措施，单线隧道设防段长度不宜小于25m，双线隧道不宜小于35m。

设防地段的隧道宜采用带仰拱的曲墙式衬砌，其中IV～VI级围岩地段宜采用钢筋混凝土。

隧道洞门宜采用翼墙式，洞门结构宜采用混凝土浇注。

第二节隧道工程施工技术

一、施工技术简介

（一）开挖方法

隧道施工中，开挖方法是影响围岩稳定的重要因素之一。因此，在选择开挖方法时，应对隧道断面大小及形状、围岩的工程地质条件、支护条件、工期要求、工程量、机械配备能力、经济性等相关因素进行综合分析，采用恰当的开挖方法，尤其应与支护条件相适应。

铁路客运专线隧道建议开挖方法：V级围岩浅埋或洞口地段采用双侧壁导坑法，深埋地段采用环形开挖留核心土法或CRD工法；Ⅳ级围岩浅埋或洞口地段采用CRD工法或CD工法，深埋地段采用短台阶法；Ⅲ级围岩采用台阶法，II级围岩采用全断面法施工。按开挖隧道的横断面分部情形来分，以上开挖方法又可分为全断面开挖法、台阶开挖法和分部开挖法。

1．全断面开挖法

全断面开挖有较大的工作空间，适用于大型配套机械化施工，施工速度较快，且因单工作面作业，便于施工组织和管理，但开挖面大，围岩相对稳定性降低，且每循环工作量相对较大，要求具有较强的开挖、出渣能力和相应的支护能力。

有较大的断面进尺比（即开挖断面面积与掘进进尺之比），可获得较好的爆破效果，且爆破对围岩的震动次数较少，有利于围岩的稳定，但每次爆破震动强度却较大，要求进行严格的控制爆破设计，尤其是对于稳定性较差的围岩。

采用全断面法开挖时应注意摸清开挖面前方的地质情况，加强对支护后围岩的动态量测与监控，随时准备好应急措施（包括改变施工方法），以确保施工安全，尤其应注意突然发生的地质条件恶化如地下泥石流。各工序使用的机械设备务求配套，以充分发挥机械设备的

使用效率和各工序之间的协调进行，在保证隧道稳定安全的条件下，提高施工速度。

2．台阶开挖法

台阶开挖法可以有足够的工作空间和相当的施工速度。但上下部作业有干扰。

台阶开挖虽增加对围岩的扰动次数，但台阶有利于开挖面的稳定。尤其是上部开挖支护后，下部作业就较为安全，但应注意下部作业时对上部稳定性的影响。

台阶开挖时应注意台阶长度要适当。选用长台阶还是短台阶、微台阶，应根据两个条件来确定：其一是初期支护形成闭合断面的时间要求，围岩稳定性愈差，闭合时间要求愈短；其二是上半断面施工时开挖、支护、出渣等机械设备所需的空间大小的要求。还应注意解决好上、下半断面作业的相互干扰问题，尤其是短台阶干扰较大，要注意作业组织，对于长度较短的隧道，可将上半断面贯通后，再进行下半断面施工。下部开挖时，应注意上部的稳定，若围岩稳定性较好，则可以分段顺序开挖，若围岩稳定性较差，则应缩短下部掘进循环进尺，若稳定性更差，则可以左右错开，或先拉中槽后挖边帮。

3．分部开挖法

分部开挖因减少了每个开挖洞室的跨度，能显著增强隧道围岩的相对稳定性，且易于进行局部支护，因此它主要适用于围岩软弱破碎严重的隧道或设计断面较大的隧道中。分部开挖由于作业面较多，各工序相互干扰较大，且增加了对围岩的扰动次数，若采用钻爆掘进，则更不利于围岩的稳定，施工组织和管理的难度亦较大。

导坑超前开挖，有利于提前探明地质情况，并予以及时处理。但若采用的导坑断面过小，则施工速度就较慢。

分部开挖时应注意工作面较多，相互干扰大，应注意组织协调，实行统一指挥；由于多次开挖对围岩的扰动大，不利于围岩的稳定，应特别注意加强对爆破开挖的控制；应尽量创造条件，减少分部次数，尽可能争取用大断面开挖；凡下部开挖，均应注意上部支护或衬砌的稳定，减少对上部围岩及支护、衬砌的扰动和破坏。尤其是边帮部位开挖时。

（二）一般辅助施工措施

1．对浅埋、偏压等地形、地质条件较差的隧道洞口、洞身段应先预加固围岩后再开挖，视地质条件可采用地表砂浆锚杆、地面预注浆、地表旋喷桩等加固围岩，网喷混凝土或砂浆锚杆等加固边仰坡，并根据具体围岩情况设置长管棚（10 m～40m）、超前小导管、超前锚杆等超前支护措施；

2．软岩段隧道的基底应予以加强，可采用围岩注浆、钢管桩、旋喷桩或其它加固措施，确保衬砌有足够的强度、刚度和抗裂性。

3．岩溶发育的长大隧道，根据隧道环境要求、具体围岩状况、水压、水量等采用恰当的注浆堵水措施。

（三）不良地质及特殊地质地段施工措施

隧道穿越不良地质地层主要表现为岩堆、高地温、高地应力、瓦斯、溶洞及暗河等，特

殊地质主要表现为软岩、岩溶、黄土，应针对不同地质采取相应的处理措施。

1．岩堆

清除地表孤石，采用自进式注浆锚杆加固地表，采用自进式锚杆作超前支护。

2．高地温

高地温地段隧道施工应加强地温监测及施工通风，做好人员防护措施。

3．高地应力

高地应力硬岩地段可能发生岩爆，弱岩爆段采用洒水、局部加深炮眼，中等岩爆段采用局部增设钢筋网，强岩爆采用超前钻孔预爆破以释放地应力等措施。隧道深埋断层破碎带段可能存在高地应力引起的软岩塑性变形问题，可采用适当加大预留变形、加长锚杆及加强支护结构等措施。施工中应加强监测及试验，并根据监测数据判定地应力的影响，以便设计应对措施，并做好施工人员及设备的防护措施。

4．瓦斯

穿越煤系地层段隧道衬砌结构采用气密性混凝土、全包双层放水层，并提出加强施工监测、通风、人员防护及预留运营通风条件等措施。

5．一般岩溶及溶洞、暗河

对溶洞、暗河发育地段隧道，根据隧道地质及环境调查具体情况，采用超前预注浆、超前帷幕注浆、后注浆等多种措施以加固围岩、截堵地下水，结合防水混凝土衬砌结构，共同保证运营安全、满足环保要求。尽量维系岩溶暗河的既有通路，在暗河与设计路肩高程相近的情况下，采用打设泄水洞，提前截排暗河水，确保结构运营安全。

6．黄土

开挖方法宜采用短台阶法或分部开挖法（留核心土法），初期支护应紧跟开挖面施作。宜采用复合式衬砌，开挖后以喷射混凝土、锚杆、钢筋网和钢支撑作初期支护，以形成严密的支护体系。必要时可采用超前锚杆、管棚支撑加固围岩。在初期支护基本稳定后，进行永久支护衬砌。衬砌背后回填要密实，尤其是拱顶回填。做好洞顶、洞门及洞口的防排水系统工程，并妥善处理好陷穴、裂缝，以免地面积水浸蚀洞体周围，造成土体坍塌。在含有地下水的黄土层中施工时，洞内应施作良好的排水设施。在干燥无水的黄土层中施工，应管理好施工用水，不使废水漫流。

施工中如发现工作面有失稳现象，应及时用喷射混凝土封闭、加设锚杆、架立钢支撑等加强支护。

在黄土隧道中喷射混凝土和砂浆锚杆作为施工临时支护效果良好。

施工时特别注意拱脚与墙脚处断面，如超挖过大，应用浆砌片石回填。如发现该处土体承载力不够，应立即采取相应措施进行加固。宜先作仰拱，如果不能先作仰拱时，可在开挖与灌筑仰拱前，为防止边墙向内位移，应加设横撑。

二、隧道施工监测与检测技术

（一）隧道检测技术的主要内容

按隧道修建过程分，其主要内容包括：材料质量检测、超前支护与预加固围岩施工质量检测、开挖质量检测、初期支护施工质量检测、防排水质量检测、施工监控量测、混凝土衬砌质量检测、通风检测、照明检测等。

1．材料检测

隧道工程的常用原材料有：衬砌材料、支护材料、防排水材料。

支护材料包括锚杆、喷射混凝土和钢构件等，防排水材料包括注浆材料、高分子合成卷材、排水管和防水混凝土等。

2．施工质量检测

主要内容包括：超前支护及预加固、开挖、初期支护、防排水和衬砌混凝土质量检测。

支护质量主要指锚杆安装质量、喷射混凝土质量和钢构件质量。对于锚杆，施工质量检测的内容有锚杆的间排距、锚杆的长度、锚杆的方向、注浆式锚杆的密实度、锚杆的抗拔力等。对于喷射混凝土，施工中应主要检测其强度、厚度和平整度。对于钢构件，则要检测构件的规格与节间连接、架间距、构件与围岩的接触情况以及与锚杆的连接。此外，对支护背后的回填密实度也要进行探测。其中，用锚杆拉拔仪、扭力扳手等检测锚杆抗拔力，用锚杆质量检测仪、锚杆密实度检测仪检测锚杆砂浆密实度和长度，用凿孔、隧道激光断面仪、摄影机、混凝土测厚仪、地质雷达、超声波检测仪等检测支护结构厚度，用地质雷达、超声波检测仪检测支护结构缺陷及支护结构背后空洞。

衬砌混凝土质量检测包括衬砌的几何尺寸、衬砌混凝土强度、混凝土的完整性、混凝土裂缝、衬砌背后的回填密度和衬砌内部钢架、钢筋分布等的检测。其中外观尺寸容易用直尺量测，混凝土强度及其完整性则需用无损探测技术完成，混凝土裂缝可用塞尺等简单方法检测，衬砌背后的回填密实度和衬砌内部钢架、钢筋分布等可采用地质雷达法和钻孔法检测。（二）施工监控量测的主要内容、测试项目及手段

1．主要内容

围岩状态（包括原岩应力、松弛范围等）测试；荷载（围岩压力及支护层间压力）测试；支护结构状态（包括支护结构内力、位移等）测试。

2．测试项目及手段

隧道周边位移及断面：精密水准仪、收敛计、全息摄影机、全站仪、隧道激光断面仪（激光隧道限界检测仪）等。

围岩内部位移：钻孔多点位移计（机械式、电测式）、地面挠度仪、测斜仪等。

隧道地面沉降：精密水准仪、全断面沉降仪、激光扫平仪等。

原始地应力：水劈裂、应力解除、声发射、钻孔应力（应变、变形）计等。

岩体破坏状态：岩体声波测试仪。

超前地质预报：浅层地震仪。

围岩压力及支护层间压力：压力传感器。

围岩弹性波测试：声波仪。

支护结构内力：混凝土应变计。

锚杆轴力：电测锚杆、锚杆测力计。

（三）隧道变形量测要点

隧道变形（位移）是隧道围岩和支护结构力学形态变化最直接最明显的反映，也是影响围岩和支护稳定各因素的综合反映，并且变形也是在工程中最容易获取和最直观的信息，是铁路隧道监控量测的必测项目。

1．地表下沉量测控制要点：

浅埋隧道洞顶地表下沉量测应在隧道尚未开挖前就开始进行，借以获得开挖过程中全位移曲线。测点和拱顶下沉量测布置在同一断面上。测点纵向间距与隧道埋深和开挖宽度有关，横向测点一般布置在4—6倍洞室宽范围，隧道中线附近密些，外侧渐稀，间距为2～5m。在开挖影响范围以外设置2～3个水平基点。

2．净空变化量测和拱顶下沉量测控制要点：

净空变化量测和拱顶下沉量测，应在同一断面上进行。以水平基线量测为主，必要时设置斜基线。对以下情况要调整量测的断面位置、间隔、频率：

①对膨胀性地质，地层长期不稳定时：缩短间隔、增加频率；

②早开挖或迟缓开挖时：调整断面位置、缩短间隔、增加频率；

③隧道的总长发生变化时：调整断面位置、增长或缩短间隔；

④地质良好，且是同样连续时：增长间隔、减少频率；

⑤地质变化显著时：调整断面位置、增长或缩短间隔、增加或减少频率；

⑥能很快取得测定值时：增长间隔、减少频率。

拱顶下沉量测测点，一般布置在拱中和两侧拱腰，每断面布置三点，当受通风管阻碍或有其他障碍时，可适当移动位置。水准基点一般设在拱顶，选择在围岩稳定地段设置。

3．围岩稳定性判别标准

围岩稳定性判别标准问题，不仅同围岩类别以及其他地质因素有关，而且还同施工方法、支护手段等人为因素有关，是比较复杂的。因此，在评价围岩稳定程度时应根据工程的具体情况采用下述三种判别标准综合分析，以确定比较符合实际的标准。

①根据实测位移或预计最终位移值判别：

在隧道开挖过程中若发现量测的位移总量超过某一临界值时，或者根据已回归函数预计最终位移将超过某一临界值时，表明围岩难以稳定，需要加强支护。

②根据位移变化速率判断

位移变化速率大于某临界值时则认为围岩未稳定，反之则认为围岩已经达到基本稳定。可根据工程特点和围岩条件，制定本工程的位移临界变化速率的标准。

③根据位移变形加速度判断

变形速率不断下降，表示围岩趋于稳定，支护是安全的；变形速率长时间保持不变，应及时调整施工程序和加强支护系统的刚度和强度；变形速率逐渐增加，表示围岩已达到危险状态，必须立即停工加固。

4．量测数据的处理

由于现场量测所得的原始数据，不可避免具有一定的离散性，其中包含着测量误差甚至测试错误，必须进行整理和数学处理：将同一量测断面的各种量测数据进行分析对比、相互印证，以确认量测结果的可靠性；探求围岩变形或支护系统的受力随时间变化规律、空间分布规律，判定围岩和支护系统稳定状态。

量测数据处理的主要内容包括：

①绘制位移、应力、应变随时间变化的曲线——时态曲线；

②绘制位移速率、应力速率、应变速率随时间变化的曲线；

③绘制位移、应力、应变随开挖面推进变化的曲线——空间曲线；

④绘制位移、应力、应变随围岩深度变化的曲线；

⑤绘制接触压力、支护结构应力在隧道横断面上的分布图。

由于量测误差所造成的离散性，按实测数据所绘制的位移等物理量随时间或空间变化的散点图上下波动，很不规则，难以用来分析。因此，需要采用数学处理的方法，将实测数据整理成实验曲线或经验公式。

回归分析是目前量测数据处理的主要方法，通过对量测数据回归分析可以预测最终值和各阶段的变化速率。常用的回归曲线方程有：①对数函数，②指数函数，③双曲函数三、探地雷达在隧道工程检测上的应用

1．原理

探地雷达法是根据电磁波在不同介质中传播特性不同的原理进行工作的。由探地雷达天线发出的电磁波, 经电性不均匀体反射后, 由接收天线接收并被仪器记录。当仪器发出的脉冲，被一不同电阻抗的目标体反射回来后, 探地雷达就会同时记录到发射脉冲和目标体反射回来的反射脉冲。被反射回来的脉冲将滞后于发射脉冲一段时间,这个时间是电磁脉冲通过周围介质的速度和目标体的埋藏深度的函数, 即：

υ

=

t2

h

式中：t为目标体反射波的双程走时(ns)

h为目标体的埋藏深度(m)

υ为电磁波在周围介质中传播的速度(ns

m)

发射的单脉冲信号以时间和振幅的函数记录下来, 称之为一次扫描。当天线沿着测量面移动时, 记录测量面不同位置上的多次扫描,得到时间域脉冲信号的剖面, 构成探地雷达

记录。若已知地层的速度 ，即可得到目标体的深度分布。

2．衬砌背后回填密实度的判识

密实：信号幅度较弱，甚至没有界面反射信号；

不密实：衬砌界面的强反射信号同相轴呈绕射弧形，且不连续，较分散；

空洞：衬砌界面反射信号强，三振相明显，在其下部仍有强反射界面信号，两组信号时程差较大。

3．衬砌内部钢架、钢筋位置分布的的判识

钢架：分散的月牙形强反射信号；

钢筋：连续的小双曲线形强反射信号。

4．衬砌界面的判识

非复合衬砌隧道：振幅较强、同相轴比较连续的第一组波就是衬砌界面的反射信号，在该界面上读取的即为隧道的衬砌厚度。

复合式衬砌隧道：当第一次衬砌与第二次衬砌间存在间隙时，在该界面上读取的即为隧道的第二次衬砌厚度。

有初期支护隧道：当初期支护与二次衬砌间存在间隙时，在该界面上读取的即为二次衬砌的厚度。

5．衬砌背后空隙的判识

空隙是指隧道衬砌背后没有全部回填，衬砌与围岩间存在的空洞。由于空气与混凝土的介电常数差异较大，衬砌与围岩之间有明显的空隙，图像中就会表现为衬砌界面反射信号增强，如果空洞较大，还会在界面信号下方产生绕射信号。

6．衬砌背后回填密实的判识

回填密实是指衬砌与围岩密贴、无间隙。由于衬砌混凝土与围岩的介电常数差异较小，如果衬砌密贴，地质雷达图像中就会表现为振幅较弱的界面反射信号或没有界面反射信号。

7．衬砌背后基本密实的判识

基本密实是指隧道衬砌背后绝大部分已回填密实，只有局部存在空隙。这种情况地质雷达绝大部分图像与回填密实图像的征状相同，只有局部衬砌界面呈强反射信号。

简述客运专线铁路隧道与普通铁路隧道的异同你眼中的客运专线隧道的特点。