鐵路隧道治水

鐵路隧道施工或運營過程中，為預(yù)防和消除地下水或地面水的危害所采取的截水、排水、堵水和防水等措施，以及防止隧道冰凍病害所采取的措施。

隧道滲水和漏水，是隧道常見的病害，如據(jù)1981年統(tǒng)計：中國鐵路隧道中不合標準的隧道（拱部滴水成線，邊墻有漏水，冬季需要刨冰等），占全國鐵路隧道總長的4%左右,占鐵路隧道總座數(shù)的40%左右。隧道滲水和漏水的主要原因是：①隧道綜合治水設(shè)施不夠完善；②隧道襯砌混凝土不夠密實或接縫處理不當；③隧道襯砌發(fā)生裂損、腐蝕；④隧道襯砌背后存在積水或承壓水等。

隧道滲水和漏水會造成隧道內(nèi)鋼軌和設(shè)備銹蝕，并會引起道床不穩(wěn)固；在電力牽引區(qū)段還可能造成漏電事故等；在嚴寒地區(qū)，還會因滲水和漏水凍結(jié)而侵入限界，影響隧道正常使用，危及行車安全。因此，對隧道滲水和漏水病害必須采取多種措施進行綜合整治。

截水為減少流向隧道的水量，控制隧道滲水和漏水而采取的治水措施。主要是在隧道的靠水源側(cè)周圍，開挖截水溝，或做好地面天然溝溪鋪砌工程。

排水為疏導(dǎo)隧道周圍的水和排出隧道內(nèi)的水所采取的治水措施。主要是利用溝、管、槽等設(shè)施排水。為排出較大的水量可設(shè)泄水洞，或利用施工時的平行導(dǎo)坑。

襯砌的排水措施，除隧道內(nèi)設(shè)排水溝外，一般在襯砌背后根據(jù)水流狀況,設(shè)置縱向和橫向排水通道,把水導(dǎo)入隧道中心或兩側(cè)設(shè)置的排水溝，并沿溝排出洞外。施工時遇有涌水量較大的地段，一般可鉆孔先把水導(dǎo)至排水溝，或修建集水坑集中泵水。

堵水為堵塞襯砌背后水路或襯砌滲漏部位水路所采取的治水措施。主要是采取注漿法。注漿常用水泥系、水泥-水玻璃系、化學(xué)材料系等材料。

防水防止隧道滲水和漏水采取的措施。主要有防止大面積滲漏和防止局部縫隙滲漏兩個方面。防止大面積滲漏，以設(shè)置防水層或提高襯砌混凝土本身抗?jié)B性為主。防水層所使用的材料有合成樹脂類、合成橡膠類、瀝青類等。設(shè)置防水層一般采用鋪設(shè)由上述材料制成的薄板的方法，有時也采用噴涂法。

為防止局部縫隙滲漏，在構(gòu)筑中的襯砌施工縫一般用止水帶作主要隔水層；已建成隧道的滲漏縫隙，可用速凝止水材料，如超早強水泥（日本的止水水泥）等堵塞，然后再敷以聚氯乙烯膠泥條或摻有高分子材料的水泥（如聚胺酯水泥）等。

修建隧道復(fù)合式襯砌所常用的防水法，在涌水量大時，可在噴混凝土支護和就地灌筑混凝土之間設(shè)置防水層；在一般涌水量時，可用提高灌筑混凝土抗?jié)B能力的方法。

防凍措施嚴寒地區(qū)由于水引起的凍害通常發(fā)生在洞口附近。防凍主要采用保溫法，即在襯砌內(nèi)側(cè)或夾層部分的防水層上增加一層如聚胺酯樹酯、泡沫聚胺酯等保溫層。洞內(nèi)水溝等排水設(shè)施也需保溫，如中國東北地區(qū)常用加大水溝埋置深度的方法進行保溫。

正在施工的隧道已經(jīng)發(fā)生或可能發(fā)生大量涌水時，就要采取機械抽水、排水措施，甚至在開挖面預(yù)先注漿等措施，并應(yīng)儲備足夠的抽水設(shè)備。做好地質(zhì)和水文勘測工作，也是隧道治水很重要的一個方面。地質(zhì)和水文勘測工作，不但可為隧道擬定治水方案提供依據(jù)，而且可為隧道開挖和隧道襯砌施工避免地下水干擾創(chuàng)造條件。2100433B

鐵路工程瑞士山區(qū)鐵路

瑞士全國處于阿爾卑斯山脈中。鐵路線出色地適應(yīng)復(fù)雜的地形，在關(guān)鍵地段建造了長度超過14公里以上的四座山嶺隧道。國有標準軌距鐵路營業(yè)線4684公里已全部電氣化，連接法、德、奧、意諸鄰國。國有鐵路的哥達（Gotthard）線為北通聯(lián)邦德國，南接意大利的國際線，于19世紀80年代建成。在瑞士境內(nèi)最大坡度為26‰。為了登上陡峻的山坡，山脈兩側(cè)有5處螺旋形展線，螺旋線路大部分在隧道中。全線最高點為橫貫主山脈的圣哥達隧道，全長14.998公里。此線迄20世紀80年代一直是歐洲繁忙鐵路之一。一、二號辛普朗隧道是世界最長的兩座山嶺隧道。隧道附近的線路工程也是瑞士國有鐵路中的突出者。

世界上普通軌道鐵路的實際最陡坡度為70‰（1:14），用在瑞士的兩段 1.0米軌距的線路上。一般達到60‰及以上時，有必要采用齒輪與齒軌相契合的齒軌鐵路，以防輪軌之間粘著力不夠而發(fā)生滑動。齒軌線是在過陡的自然坡度地段代替展線與長隧道的一種方案。齒軌最大坡度，除一處460‰與一處260‰（都在瑞士）外，不超過250‰。瑞士境內(nèi)齒軌鐵路很多，為登山的有力工具。其中最著名的是越過少女峰埡口的少女峰鐵路，1.0米軌距，齒軌段落最大坡度250‰。少女峰埡口海撥3453米，為歐洲鐵路最高點。

鐵路工程南美高山鐵路

在南美安第斯山脈上有14條鐵路線海拔在4000米以上，6條為標準軌距，8條為1.0米軌距。工程上除應(yīng)付復(fù)雜的地形外，還有高寒缺氧的問題。其中，秘魯中央鐵路自西海岸卡亞俄經(jīng)首都利馬到安第斯山脊的標準軌距線路，最大坡度為40‰，充分利用展線和隧道技術(shù)。其中干線最高點已達海拔4784米，而在到礦區(qū)的支線上最高點達到海拔4831米，至70年代末，這是世界最高點的鐵路。

南美最著名、規(guī)模最大的齒軌鐵路在智利海岸的瓦爾帕萊索到阿根廷首都布宜諾斯艾利斯的 1.0米軌距國際線上。其越嶺方向直短，在山嶺兩側(cè)共有13段齒軌線路，最大坡度為83‰。

鐵路工程北美鐵路

北美西部有以落基山脈為主的廣大山區(qū)與高原，自北至南連綿不絕。美國和加拿大通過這些群山修建了9條東西橫貫大陸的鐵路干線，工程浩大，著稱于世。其中7條在美國，2條在加拿大。

在美國建成的第一條大干線，其中困難的工程主要在西自舊金山東至奧馬哈的3040公里間。1869年全線通車，有20‰的坡道連續(xù)20公里，曲線最小半徑175米。在圣菲鐵路中，自芝加哥經(jīng)堪薩斯城至洛杉磯的干線有1600公里蜿蜒于山區(qū)之中，東側(cè)采用35‰陡坡，利用展線技術(shù)，西側(cè)以約200公里的 14.3‰長大坡道跨過落基山脈。

在加拿大最著名的是加拿大太平洋鐵路。該線東起蒙特利爾，西迄太平洋岸的溫哥華，貫穿加拿大全境,全長4600多公里。其關(guān)鍵工程集中在西段，越過落基山脈的幾個山埡口處。線路最大坡度為26‰，最小曲線半徑175米，于1885年修通。

鐵路工程西伯利亞鐵路

自車里雅賓斯克至太平洋符拉迪沃斯托克（海參崴）長7416公里，自莫斯科算起全長9313公里的橫貫西伯利亞的大鐵路，于1891年沙俄時代，自東西兩端同時開工。初時，在中間通過貝加爾湖時，還需用船（在冬季用雪橇）運輸。于1916年，繞湖線路修成，全線通車。又于1974年開始修建西起貝加爾湖烏斯季庫特，東至阿穆爾河（即黑龍江）下游的共青城，全長3200公里的第二條西伯利亞貝阿干線。該線經(jīng)過 7座山嶺，困難地段的雙機牽引坡度為18‰，最長越嶺隧道長15.3公里。

這兩條鐵路所經(jīng)之處屬于大陸氣候，嚴寒季節(jié)氣溫最低達-50～-70°C，夏季氣溫達40°C。全線的60～65%通過永凍地帶，還經(jīng)行幾百公里的沼澤地帶和地震烈度達7～9級的頻發(fā)地震區(qū)，施工難度大。

鐵路工程日本高速鐵路

第二次世界大戰(zhàn)前的日本鐵路軌距均為 1.067米。戰(zhàn)后各國鐵路致力于提高旅客列車速度，日本開始修建標準軌距旅客列車的電氣化高速線。東海道新干線（東京-大阪）全長515公里，于1959年開工，1964年10月通車，最高速度達到210公里/時，開創(chuàng)了世界高速鐵路的紀錄。該線最大坡度20‰，最小曲線半徑2500米，所經(jīng)地形山巒起伏，修建了很多高架線路橋；隧道長度占鐵路線全長的46%。接著又于1967年3月至1975年3月完成了大阪—博多553公里的山陽新干線，最高速度提高到250公里/時，最大坡度采用15‰，最小曲線半徑4000米，隧道和橋梁總長占線路全長的87%。這兩條線通車后與舊線相比，行車時間縮短了一半。隨后，日本的高速鐵路線進一步推向全國，新建的有上越新干線（東京市的大宮—新潟，273公里）；籌建的有東北新干線（東京—盛岡，496公里）等。時速在200公里以上的高速鐵路線，在世界上，以日本鐵路的規(guī)模最大。

鐵路工程法國高速鐵路

自巴黎至里昂 425公里的電氣化標準軌距雙線旅客列車的高速鐵路，在1981年9月底大部分在新線上通車（1983年改線部分全部完成），宣告世界鐵路的列車速度又創(chuàng)新紀錄，試驗速度曾達380公里/時，設(shè)計速度300公里/時，實際運營速度260公里/時。與日本新干線一樣，其所以能行駛?cè)绱烁咚俚脑蛟谟冢孩倬€路的曲線半徑很大，采用4000米；②軌道仍采用傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，但對路基建筑、軌道強度、穩(wěn)定性與幾何形位比一般線路有更高的要求；③大功率的牽引設(shè)備與輕質(zhì)車輛（法國高速列車在兩端設(shè)機車，功率6000千瓦，鋁合金車廂）和經(jīng)濟的坡度標準相協(xié)調(diào)配套；④自動控制的信號與通信裝置；⑤與其他交通線全用立體交叉。法國高速線與日本新干線不同之點是：①地形條件相對平坦，不需象日本各線大部分設(shè)在橋上與隧道中。在 6次越過山地時，采用35‰的大坡，沿線兩側(cè)全部用網(wǎng)籬攔起，以防人畜侵入軌道。②425公里營業(yè)線中兩端利用舊線，實際建筑里程只有380公里。由于采用這兩項措施，在土建工程上節(jié)省大量投資，而在線路、機車、車輛、信號上采用先進的設(shè)備，從而得到明顯的經(jīng)濟效益。