中歐鐵路隧道標(biāo)準(zhǔn)差異性研究與制修訂建議

劉 喆,倪光斌,林傳年,霍建勛

(1.中國鐵路經(jīng)濟(jì)規(guī)劃研究院有限公司技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)所,北京 100038；2.山東大學(xué)齊魯交通學(xué)院,濟(jì)南 250216)

1 概述

進(jìn)入21 世紀(jì)以來，隨著我國高速鐵路、城際鐵路跨越式發(fā)展，以及國家“西部大開發(fā)”戰(zhàn)略的實(shí)施，我國鐵路隧道修建里程迅速增加。截至2020年底，已有16 798座鐵路隧道投入運(yùn)營，共計(jì)約19 630 km；高速鐵路隧道3 631座，共計(jì)約6 003 km[1-3]。近年來，為推動鐵路高質(zhì)量發(fā)展，進(jìn)一步促進(jìn)我國中西部鐵路建設(shè)，隧道工程發(fā)揮了鐵路基建排頭兵的作用?，F(xiàn)階段隧道建設(shè)普遍具有長(長度)、大(斷面)、深(埋深)、群(隧道群)、高(標(biāo)準(zhǔn))等特點(diǎn)，高海拔、高地應(yīng)力、高地溫、有害氣體等特殊條件[4-9]隧道屢見不鮮，加之地質(zhì)條件極為復(fù)雜，為隧道工程建設(shè)帶來了前所未有之挑戰(zhàn)。我國隧道工程建設(shè)者發(fā)揮了一不怕苦二不怕死的“兩路”精神，迸發(fā)了無限創(chuàng)造力，在理論中實(shí)踐，在實(shí)踐中總結(jié)，形成了具有我國鐵路隧道特色的鐵路隧道標(biāo)準(zhǔn)體系。例如，通過2009年通車的石太客專太行山隧道[10]的成功建設(shè)，首創(chuàng)了鐵路隧道防災(zāi)救援疏散技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，相關(guān)成果納入了TB 10621—2009《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范(試行)》、TB 10020—2012《鐵路隧道防災(zāi)救援疏散工程設(shè)計(jì)規(guī)范》等標(biāo)準(zhǔn)；通過2010年通車的宜萬鐵路巖溶高風(fēng)險(xiǎn)隧道[11]的成功建設(shè)，攻克了復(fù)雜巖溶山區(qū)鐵路工程建設(shè)重大技術(shù)難題，相關(guān)成果納入了Q/CR 9217—2015《鐵路隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)規(guī)程》、Q/CR 9247—2016《鐵路隧道工程風(fēng)險(xiǎn)管理技術(shù)規(guī)范》、Q/CR 9251—2020《鐵路巖溶隧道勘察設(shè)計(jì)規(guī)范》等標(biāo)準(zhǔn)；通過2014年通車的西格二線新關(guān)角隧道[12]的成功建設(shè)，攻克了高原特長隧道運(yùn)營防災(zāi)疏散救援安全等多項(xiàng)技術(shù)難題，為我國30 km 以上特長高海拔隧道修建技術(shù)提供了技術(shù)支撐，相關(guān)成果納入TB10020—2017《鐵路隧道防災(zāi)救援疏散工程設(shè)計(jì)規(guī)范》等標(biāo)準(zhǔn)。逐步形成了以工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、運(yùn)維標(biāo)準(zhǔn)(技術(shù)規(guī)章)的鐵路隧道工程標(biāo)準(zhǔn)體系。

相比而言，歐盟是世界上鐵路技術(shù)最為先進(jìn)的地區(qū)之一，其鐵路標(biāo)準(zhǔn)在全世界范圍內(nèi)具有廣泛的影響力[13]，歐盟鐵路安全指令、互聯(lián)互通技術(shù)規(guī)范(TSI)等標(biāo)準(zhǔn)得到了廣泛應(yīng)用，是很多國家，特別是鐵路不發(fā)達(dá)國家實(shí)際采用的標(biāo)準(zhǔn)。隨著中國鐵路技術(shù)和裝備實(shí)力的不斷提升，中國鐵路已經(jīng)基本不存在與其他鐵路先進(jìn)國家明顯的“硬實(shí)力”差距；而與鐵路先進(jìn)國家在標(biāo)準(zhǔn)方面的“軟實(shí)力”競爭對于中國鐵路“走出去”能否中標(biāo)以及盈利影響日益明顯，標(biāo)準(zhǔn)日益成為世界鐵路市場競爭的關(guān)鍵因素[14-17]。為滿足中國鐵路“走出去”實(shí)際需要，尤其是我國在承建國外隧道工程中遇到的標(biāo)準(zhǔn)差異問題[18-19]，對比中歐鐵路隧道標(biāo)準(zhǔn)差異性的研究十分必要。

2 主要對比標(biāo)準(zhǔn)目錄及內(nèi)容

對比標(biāo)準(zhǔn)主要選取了設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收等工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，也涉及隧道防排水材料等產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，助力中國標(biāo)準(zhǔn)體系“走出去”。因此，歐洲隧道標(biāo)準(zhǔn)對比清單涵蓋歐盟鐵路指令、基礎(chǔ)設(shè)施互聯(lián)互通技術(shù)規(guī)范、歐洲隧道主體設(shè)計(jì)及施工標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)調(diào)研結(jié)果，列出歐盟及我國隧道專業(yè)的主要標(biāo)準(zhǔn)對比目錄，見表1。

表1 中國與歐盟鐵路隧道專業(yè)主要標(biāo)準(zhǔn)目錄

上述主要標(biāo)準(zhǔn)中，歐盟鐵路互聯(lián)互通技術(shù)規(guī)范TSI 1299/2014/EU《鐵路基礎(chǔ)設(shè)施》主要規(guī)定了鐵路基礎(chǔ)設(shè)施子系統(tǒng)，包括了隧道結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求；歐盟鐵路互聯(lián)互通技術(shù)規(guī)范TSI 1303/2014/EU《鐵路隧道安全》主要規(guī)定了有關(guān)隧道安全的基本要求，主要包括緊急出口、設(shè)備室、緊急照明系統(tǒng)的功能和技術(shù)規(guī)范等內(nèi)容。該標(biāo)準(zhǔn)所有內(nèi)容適用于長度為1～20 km的隧道，長度超過20 km隧道需要特殊的安全調(diào)查。長度小于1 km隧道適用性在條文中也有具體約定；歐盟標(biāo)準(zhǔn)EN 14067-3:2003《鐵路應(yīng)用-空氣動力學(xué)-第3部分：隧道空氣動力學(xué)》和EN14067-5:2006+A1:2010《鐵路應(yīng)用-空氣動力學(xué)-第5部分：隧道中空氣動力要求和試驗(yàn)程序》主要規(guī)定了車內(nèi)瞬變壓力的允許變化值和相關(guān)試驗(yàn)依據(jù)。

由于歐盟層面標(biāo)準(zhǔn)對隧道設(shè)計(jì)的側(cè)重點(diǎn)在安全性、通用性設(shè)計(jì)，缺少設(shè)計(jì)細(xì)則，對比納入了國際鐵路聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)UIC R 779-11《基于空氣動力學(xué)確定鐵路隧道斷面面積的方法》，德國國家標(biāo)準(zhǔn)DS 800 01《德國鐵路工程設(shè)計(jì)一般設(shè)計(jì)原則》、DS 800 02《德國鐵路新線設(shè)計(jì)規(guī)范》；德國企業(yè)規(guī)程RiL853《鐵路隧道的設(shè)計(jì)、施工和維修》等在歐盟地區(qū)實(shí)際使用的標(biāo)準(zhǔn)，以及歐盟、美國、日本等國在工程設(shè)計(jì)及實(shí)踐方面的內(nèi)容，對比隧道設(shè)計(jì)理論與方法，設(shè)計(jì)使用年限，單雙線隧道設(shè)置原則，隧道限界、輪廓及斷面布置，洞門及緩沖結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)原則，舒適度標(biāo)準(zhǔn)，防災(zāi)疏散救援，襯砌，防排水系統(tǒng)，通風(fēng)與照明等10項(xiàng)主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研究分析。通過從我國與歐盟鐵路隧道主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)原則、計(jì)算方法、設(shè)計(jì)推薦值及制定依據(jù)等內(nèi)容的對比，從安全性、穩(wěn)定性、舒適性、經(jīng)濟(jì)適用性等方面對二者之間的差異及原因進(jìn)行全方位分析。

3 主要標(biāo)準(zhǔn)對比分析

3.1 隧道設(shè)計(jì)理論與方法

3.1.1 中國標(biāo)準(zhǔn)

《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：隧道結(jié)構(gòu)可采用破損階段法和容許應(yīng)力法設(shè)計(jì)，采用極限狀態(tài)法設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

3.1.2 歐盟標(biāo)準(zhǔn)

歐洲標(biāo)準(zhǔn)《結(jié)構(gòu)計(jì)算基礎(chǔ)》進(jìn)行了如下規(guī)定。

(1)隧道采用極限狀態(tài)法進(jìn)行設(shè)計(jì)。

(2)具體工點(diǎn)中，理論計(jì)算與工程類比設(shè)計(jì)相結(jié)合。

對比來看，目前我國鐵路隧道設(shè)計(jì)主要采用破損階段法和容許應(yīng)力法設(shè)計(jì)，但隨著我國鐵路工程建設(shè)“走出去”戰(zhàn)略的深入，為滿足鐵路隧道工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)國際交流的需要，以GB 50216—2019《鐵路工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》為指導(dǎo)，我國鐵路隧道設(shè)計(jì)理論方法正在向極限狀態(tài)法轉(zhuǎn)軌，隨著Q/CR 9129—2018《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范(極限狀態(tài)法)》的實(shí)施，以及正在編制的鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范(極限狀態(tài)法)》，國內(nèi)采用極限狀態(tài)法設(shè)計(jì)的鐵路隧道將不斷增加，通過工程實(shí)踐積累的相關(guān)數(shù)據(jù)可持續(xù)優(yōu)化相應(yīng)系數(shù)，并使整個(gè)鐵路隧道工程結(jié)構(gòu)體系趨于協(xié)調(diào)，標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)更加經(jīng)濟(jì)合理。

3.2 設(shè)計(jì)使用年限

3.2.1 中國標(biāo)準(zhǔn)

《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》《城際鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》《市域(郊)鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定如下。

(1)隧道主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限應(yīng)為100年。

(2)邊仰坡防護(hù)結(jié)構(gòu)，洞內(nèi)外排水結(jié)構(gòu)、電纜溝槽應(yīng)為60年。

3.2.2 歐盟標(biāo)準(zhǔn)

法國隧道和地下空間協(xié)會AFTES相關(guān)規(guī)定：工程設(shè)計(jì)和建筑使用壽命應(yīng)當(dāng)達(dá)到100年，在此期間內(nèi)，不需要對建筑物的承重結(jié)構(gòu)進(jìn)行重大的修理工作。

對比來看，我國混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性主要考慮了環(huán)境、材料、構(gòu)件和結(jié)構(gòu)四個(gè)層次，其中隧道主體結(jié)構(gòu)是指拱墻襯砌和仰拱、底板，應(yīng)按100年設(shè)計(jì)使用年限。我國鐵路隧道考慮地下水的侵蝕環(huán)境、采用襯砌結(jié)構(gòu)形式、材料的防腐蝕等級和在正常使用階段的維護(hù)、維修等因素，確定主體結(jié)構(gòu)使用年限為100年。鐵路隧道洞口邊仰坡防護(hù)結(jié)構(gòu)，洞內(nèi)外排水結(jié)構(gòu)、電纜溝槽設(shè)計(jì)使用年限應(yīng)為60年。

歐盟層面雖對設(shè)計(jì)使用年限沒有直接規(guī)定，但是通過對其成員國法國AFTES條款的相關(guān)規(guī)范可以看出，主體結(jié)構(gòu)應(yīng)按滿足100年正常使用的要求設(shè)計(jì)。

3.3 單雙線隧道設(shè)置原則

3.3.1 中國標(biāo)準(zhǔn)

《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：新建雙線10 km及以上的特長隧道應(yīng)根據(jù)地形地質(zhì)條件，結(jié)合施工方法、施工組織要求，以及運(yùn)營與防災(zāi)疏散救援工程設(shè)置等需求，進(jìn)行修建單洞雙線隧道和雙洞單線隧道的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。

3.3.2 歐盟標(biāo)準(zhǔn)

UIC《鐵路隧道安全》規(guī)定：對于長度超過1 km以上的新建或既有隧道為了減少隧道產(chǎn)生險(xiǎn)情或?yàn)?zāi)害后的影響，可采用兩個(gè)單線隧道方案。

對比來看，中歐標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于單雙線隧道的設(shè)計(jì)原則主要從安全和經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā)。歐洲標(biāo)準(zhǔn)中德國要求人員逃生時(shí)距緊急出口的距離不大于500 m，故一般采用雙洞單線，考慮德國鐵路隧道一般長度較短，埋深淺，通?？稍O(shè)置豎井或短斜井作為緊急出口，因此，德國鐵路一般采用單洞雙線隧道；而法國則重點(diǎn)考慮防災(zāi)疏散救援等因素，要求相對較高。而由于我國鐵路隧道工程數(shù)量巨大，特長隧道多，尤其是大斷面的高速鐵路隧道，從經(jīng)濟(jì)角度分析采用單洞雙線隧道較雙洞單線隧道更加符合現(xiàn)階段鐵路建設(shè)。

3.4 隧道限界、輪廓及斷面布置

3.4.1 中國標(biāo)準(zhǔn)

《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定如下。

(1)隧道襯砌內(nèi)輪廓應(yīng)考慮建筑限界、股道數(shù)及線間距、設(shè)備空間、空氣動力學(xué)效應(yīng)、軌道結(jié)構(gòu)形式及其運(yùn)營維護(hù)方式、養(yǎng)護(hù)及工程技術(shù)作業(yè)空間、救援通道空間、機(jī)車車輛類型及其密封性等因素綜合確定。

(2)根據(jù)行車速度不同分別采用不同的限界，當(dāng)設(shè)計(jì)行車速度分別為250，350 km/h時(shí)對應(yīng)單線隧道軌頂面以上凈空橫斷面分別不宜小于58，70 m2；對應(yīng)雙線隧道軌頂面以上凈空橫斷面分別不宜小于90，100 m2。

《城際鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定如下。

當(dāng)設(shè)計(jì)行車速度分別為120、160、200 km/h時(shí)對應(yīng)直線地段單線隧道軌面以上凈空橫斷面面積分別不應(yīng)小于35，35，48 m2；對應(yīng)直線地段雙線隧道軌面以上凈空橫斷面面積分別不應(yīng)小于64，64，72 m2。

3.4.2 歐盟標(biāo)準(zhǔn)

《鐵路隧道設(shè)計(jì)、施工和養(yǎng)護(hù)》規(guī)定如下。

(1)隧道參考圖中各列車速度目標(biāo)值下隧道標(biāo)準(zhǔn)橫斷面(以暗挖法為例)的凈空面積如下。

①城市快速鐵路速度≤120 km/h時(shí)，單線隧道30～33.8 m2。

②客貨共線速度≤160 km/h時(shí)，單線隧道48.7～54.2 m2。

③快速客運(yùn)160 km/h<速度≤230 km/h時(shí)，單線隧道51.3～54.9 m2，雙線隧道(有砟、無砟)均為79.2 m2。

④高速鐵路230 km/h<速度≤300 km/h時(shí)，單線隧道無砟軌道為59.7 m2，有砟軌道為60.1，60.6 m2。雙線隧道(有砟、無砟)均為92 m2。

(2)隧道襯砌內(nèi)輪廓應(yīng)考慮建筑限界(GC)、股道數(shù)量與線間距、架空接觸網(wǎng)懸掛方式、隧道設(shè)備空間、軌道型式、工程技術(shù)空間、空氣動力學(xué)影響、線路超高等。

對比來看，我國與歐盟國家在隧道限界、輪廓及斷面布置的設(shè)計(jì)原則基本一致。與德國標(biāo)準(zhǔn)相比，我國高鐵隧道凈空斷面比德國略大；我國城際鐵路隧道凈空斷面比德國略小。這主要是由于車輛制造工藝與德國等發(fā)達(dá)國家相比尚有差距，當(dāng)車速提高后，對列車氣密性要求更高。

3.5 洞門及緩沖結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)原則

3.5.1 中國標(biāo)準(zhǔn)

《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定如下。

(1)隧道洞口設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合地形、地質(zhì)和環(huán)境條件，綜合考慮景觀要求，采取“早進(jìn)晚出”的設(shè)計(jì)原則。隧道洞門宜選用斜切式和帽檐式結(jié)構(gòu)形式，洞門施工應(yīng)減少洞口邊仰坡開挖。

(2)隧道洞口緩沖結(jié)構(gòu)設(shè)置應(yīng)考慮列車類型及長度、隧道長度、隧道凈空有效面積、隧道內(nèi)軌道類型、隧道洞口附近地形和居民情況等因素。

(3)洞口緩沖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)符合下列規(guī)定。

①緩沖結(jié)構(gòu)形式應(yīng)考慮實(shí)用、美觀以及洞口附近的地形環(huán)境條件等因素，緩沖結(jié)構(gòu)宜采用與隧道內(nèi)輪廓形狀相似的開孔式結(jié)構(gòu)形式。

②緩沖結(jié)構(gòu)橫斷面不變時(shí)，側(cè)面或頂面應(yīng)開減壓孔，減壓孔面積可根據(jù)實(shí)際情況確定，宜為隧道凈空有效面積的1/5～1/3。

③緩沖結(jié)構(gòu)宜采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

兩座隧道洞口距離小于30 m時(shí)，宜采用明洞形式連接。

《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：隧道洞口緩沖結(jié)構(gòu)設(shè)置應(yīng)考慮列車類型、隧道長度、隧道凈空有效面積、軌道類型、洞口環(huán)境等因素，可采用等截面開孔式、變截面式或輔助坑道開孔等形式。

3.5.2 歐盟標(biāo)準(zhǔn)

《鐵路隧道設(shè)計(jì)、施工和養(yǎng)護(hù)》規(guī)定如下。

(1)兩個(gè)相鄰隧道洞門的距離應(yīng)該不小于250 m。

(2)速度大于200 km/h時(shí)，正斜切的洞門斜率不得大于45°。

(3)如洞門上的仰坡角度大于1∶1.5的，洞門至邊坡坡趾必須有一段最短3 m的緩沖段。如果緩沖段超過10 m，則洞門前墻的高度可以降低到1 m。

對比來看，我國與歐盟國家針對隧道洞門及緩沖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的考慮因素是一致的，均要求盡可能結(jié)合環(huán)境地貌、地質(zhì)條件等進(jìn)行設(shè)計(jì)，此外，考慮列車行車速度達(dá)到300 km/h后，加大斷面對防止微壓波不能起到顯著作用，洞口均要求設(shè)置緩沖結(jié)構(gòu)，且緩沖結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)設(shè)置考慮了列車類型、隧道長度、隧道凈空有效面積等因素，也基本與德國標(biāo)準(zhǔn)一致。我國隧道洞門主要采用擋墻式、端墻式、環(huán)框式、斜切式等型式，洞口緩沖結(jié)構(gòu)主要采用等截面開孔式、變截面式或輔助坑道開孔等，歐洲隧道洞門及緩沖結(jié)構(gòu)考慮因地制宜設(shè)計(jì)，形式更加多樣化。

3.6 舒適度標(biāo)準(zhǔn)

3.6.1 中國標(biāo)準(zhǔn)

《高速鐵路工程動態(tài)驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范》規(guī)定：隧道動態(tài)檢測指標(biāo)應(yīng)符合，列車通過隧道時(shí)車內(nèi)瞬變壓力應(yīng)小于1.25 kPa/3 s。

《鐵路應(yīng)用 空氣動力學(xué) 第3部分》規(guī)定：車內(nèi)空氣壓力變化影響旅客的乘坐舒適性，應(yīng)滿足，1 s內(nèi)車內(nèi)空氣變化≤500 Pa且3 s內(nèi)車內(nèi)空氣壓力變化≤800 Pa。

3.6.2 歐盟標(biāo)準(zhǔn)

《基于空氣動力學(xué)的考慮確定鐵路隧道橫截面積》規(guī)定：為保證乘客聽覺舒適度達(dá)到令人滿意的標(biāo)準(zhǔn)，需限制1輛或多輛列車進(jìn)入隧道并在隧道中行駛時(shí)產(chǎn)生的壓力變化，1,4 s和10 s內(nèi)產(chǎn)生的峰間壓力變化需低于規(guī)定限值，但是規(guī)范中沒有明確限制，只是在附表中給了其成員國采用的數(shù)值，如德國。

(1)即使在可達(dá)出現(xiàn)的、機(jī)車內(nèi)已有的壓力保護(hù)設(shè)備停止工作的情況下，以及在無密封承壓的機(jī)車內(nèi)，機(jī)車內(nèi)的壓力變化不得大于10 kPa。

(2)對于ICE系列的列車來說，不應(yīng)使機(jī)車所受到的作用超過其允許的臨界值。

(3)對于裝配了運(yùn)行良好的壓力保護(hù)裝置的ICE系列列車，涉及到乘客舒適度的機(jī)車內(nèi)部壓力變化值應(yīng)滿足下列要求(極少數(shù)隧道3 s內(nèi)壓力變化不大于1.25 kPa；經(jīng)常性的隧道直通行駛1 s內(nèi)0.5 kPa，3 s內(nèi)0.8 kPa，10 s內(nèi)1.0 kPa)。

(4)對于高速線路及快速交通的單線隧道，根據(jù)隧道長度及列車行駛的速度可能會出現(xiàn)間隔10 s、超過1.0 kPa的壓力變化，這種變化需要與UB客運(yùn)協(xié)調(diào)一致。

對比來看，與歐盟國家相比，我國的舒適度標(biāo)準(zhǔn)與德國基本相近，且考慮車內(nèi)瞬變壓力指標(biāo)的高速鐵路隧道需滿足的凈空面積值及列車動態(tài)密封指數(shù)要求，隧道凈空有效面積有一定的優(yōu)化空間，但工程實(shí)踐也表明，在高鐵建設(shè)迅猛發(fā)展和列車速度不斷提高的情況下，根據(jù)我國隧道和列車參數(shù)建立更為科學(xué)的具有復(fù)合型指標(biāo)的舒適度準(zhǔn)則是十分必要的。

3.7 防災(zāi)疏散救援

3.7.1 中國標(biāo)準(zhǔn)

《鐵路隧道防災(zāi)救援疏散工程設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定如下。

(1)長度20 km及以上的隧道或隧道群應(yīng)設(shè)置緊急救援站，緊急救援站之間的距離不應(yīng)大于20 km。

(2)長度10 km及以上的單洞隧道，應(yīng)在洞身段設(shè)置不少于1處緊急出口或避難所。

(3)長度≥5 km且<10 km的單洞隧道，宜結(jié)合施工輔助坑道，在隧道洞身段設(shè)置1處緊急出口或避難所。

(4)并行的兩座隧道或隧道與平行導(dǎo)坑之間的橫通道間距不宜大于500 m，困難條件下不應(yīng)大于1 000 m。

(5)疏散通道走行面高度不應(yīng)低于軌頂面，其寬度不應(yīng)小于0.75 m，高度不應(yīng)小于2.2 m。

3.7.2 歐盟標(biāo)準(zhǔn)

《鐵路隧道安全》規(guī)定如下。

(1)本條款適用于長度超過1 km的隧道。

①安全區(qū)域應(yīng)便于開始從列車上自行疏散的人員以及應(yīng)急響應(yīng)服務(wù)人員進(jìn)入。

②從列車到安全區(qū)的接入點(diǎn)應(yīng)選擇以下解決方案之一：通往地面的橫向和/或垂直緊急出口。這些出口應(yīng)至少每1 000 m設(shè)置1處；相鄰獨(dú)立隧道之間的交叉通道，可將相鄰隧道用作安全區(qū)域。應(yīng)至少每隔500 m提供1個(gè)橫向通道。

③通道門凈寬應(yīng)繼續(xù)保持至少1.5 m寬和2.25 m高。

(2)本條款適用于長度超過0.5 km的隧道。

疏散通道應(yīng)至少在軌道一側(cè)的單線隧道中建造，并在雙線或多線隧道中兩側(cè)建造。疏散通道的寬度應(yīng)至少為0.8 m；疏散通道上方的最小垂直間隙應(yīng)為2.25 m；應(yīng)避免逃生區(qū)域內(nèi)障礙物造成的局部收縮。障礙物的存在不得將疏散通道最小寬度減少到0.7 m以下，且障礙物的長度不得超過2 m。

對比來看，歐盟標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定隧道緊急出口間距應(yīng)小于1 km，我國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定隧道緊急出口間距應(yīng)小于5 km，該指標(biāo)為中歐隧道防災(zāi)救援的重要差異體現(xiàn)。近年來，隨著TB10020—2017《鐵路隧道防災(zāi)救援疏散工程設(shè)計(jì)規(guī)范》的實(shí)施，我國大量新建隧道采用了緊急出口間距應(yīng)小于5 km的指標(biāo)要求，根據(jù)工程應(yīng)用來看，較好地滿足了防災(zāi)疏散安全相關(guān)要求。同時(shí)，仍需要通過進(jìn)一步的實(shí)踐積累，提升標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。

3.8 襯砌

3.8.1 中國標(biāo)準(zhǔn)

《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定如下。

(1)礦山法隧道襯砌應(yīng)采用曲墻式襯砌，并應(yīng)優(yōu)先采用復(fù)合式襯砌。

(2)計(jì)算復(fù)合式襯砌時(shí)，初期支護(hù)應(yīng)按主要承載結(jié)構(gòu)計(jì)算；二次襯砌在Ⅰ～Ⅲ級圍巖可作為安全儲備；Ⅳ～Ⅵ級圍巖宜按不同情況進(jìn)行承載結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

3.8.2 歐盟標(biāo)準(zhǔn)

《噴射混凝土襯砌》規(guī)定：暗挖隧道采用復(fù)合式襯砌，初期支護(hù)僅作為施工階段的承載體系，運(yùn)營階段僅考慮二次襯砌作為承載體系，承受全部荷載。

對比來看，歐盟標(biāo)準(zhǔn)對比主要采用德國《噴射混凝土襯砌》的相關(guān)規(guī)定。中德兩國鐵路隧道襯砌類型的選擇原則是一致的，礦山法隧道普遍采用復(fù)合式襯砌，隧道充分利用圍巖的自身承載能力和開挖面的空間約束作用，采用錨桿和噴混凝土作為主要支護(hù)手段，及時(shí)對圍巖加固，約束圍巖的松弛和變形，并通過監(jiān)控量測實(shí)現(xiàn)動態(tài)設(shè)計(jì)和施工。但兩國進(jìn)行隧道復(fù)合式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，除噴射混凝土和模筑混凝土的最小厚度要求不同外，在復(fù)合式襯砌的受力機(jī)理等方面也存在不同：中國鐵路隧道復(fù)合式襯砌初期支護(hù)、二次襯砌共同作為承載體系，根據(jù)圍巖級別不同，初期支護(hù)和二次襯砌考慮按不同比例分擔(dān)圍巖壓力；而德國考慮初期支護(hù)的耐久性一般情況下達(dá)不到設(shè)計(jì)使用年限，初期支護(hù)僅在施工階段考慮承載作用，運(yùn)營階段僅考慮二次襯砌作為承載體系。

3.9 防排水系統(tǒng)

3.9.1 中國標(biāo)準(zhǔn)

《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：復(fù)合式襯砌初期支護(hù)與二次襯砌之間應(yīng)設(shè)置防水層，防水層一般由防、排水板與緩沖層組成，宜采用分離式。防水層可根據(jù)水文地質(zhì)條件和結(jié)構(gòu)防水設(shè)防要求，采用全封閉、半封閉設(shè)計(jì)。

3.9.2 歐盟標(biāo)準(zhǔn)

《噴射混凝土襯砌》規(guī)定：高速鐵路隧道防水一般采用全封防水。

對比來看，歐盟標(biāo)準(zhǔn)對比主要采用德國《噴射混凝土襯砌》的相關(guān)規(guī)定。對于中國鐵路隧道防排水采取“防、堵、截、排，因地制宜、綜合治理，保護(hù)環(huán)境”的原則，其中山嶺隧道復(fù)合式襯砌的初期支護(hù)與二次襯砌之間設(shè)置防水層，防水層一般為半封閉設(shè)計(jì)，必要時(shí)采用全周敷設(shè)方式。德國隧道數(shù)量少、長度短，普遍采用全封閉防水設(shè)計(jì)，采用抗水壓襯砌，地下水不允許流入隧道，且要求清污分流。同時(shí)，需要注意的是，挪威等歐洲國家采用噴錨永久襯砌，防排水系統(tǒng)以排水為主，并設(shè)置柔性防水層。近年來，隨著環(huán)保理念的不斷深入，我國隧道建設(shè)引起地下水環(huán)境變化越來越被重視，考慮隧道排水引起的地表淺層地下水的流失可能對地表植被產(chǎn)生影響，部分地區(qū)的環(huán)保要求采用全包防水和抗水壓襯砌設(shè)計(jì)。

3.10 通風(fēng)與照明

3.10.1 中國標(biāo)準(zhǔn)

《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：鐵路隧道應(yīng)根據(jù)需要設(shè)置正常照明、應(yīng)急照明及照明插座箱等。

《鐵路隧道運(yùn)營通風(fēng)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定如下。

(1)運(yùn)營通風(fēng)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)牽引種類、隧道長度、隧道平面與縱斷面、道床類型、行車速度與密度、自然條件、氣象條件及兩端洞口地形條件等因素綜合確定；

(2)緊急救援站應(yīng)采用自然排煙或與機(jī)械加壓防煙相結(jié)合的防災(zāi)通風(fēng)方式。

《鐵路隧道防災(zāi)疏散救援工程設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：長度為5 km及以上或設(shè)有緊急救援站、緊急出口、避難所的隧道內(nèi)應(yīng)設(shè)置應(yīng)急照明。

3.10.2 歐盟標(biāo)準(zhǔn)

《鐵路隧道安全性》規(guī)定：長度大于0.5 km的隧道應(yīng)設(shè)置應(yīng)急照明。

《德國鐵路工程設(shè)計(jì)一般設(shè)計(jì)原則》規(guī)定：救援通道照明應(yīng)用于指示自救和外部救援的方向。500～1 000 m長的隧道應(yīng)設(shè)置無供電故障的照明設(shè)備；1 000 m以上的隧道應(yīng)設(shè)置帶蓄電池的方向照明設(shè)備。

對比來看，由于我國鐵路隧道數(shù)量巨大，特長隧道多，各種不良地質(zhì)和特殊巖土隧道種類齊全，工程實(shí)踐表明，長度大于20 km的隧道運(yùn)營時(shí)，若無足夠的輔助坑道進(jìn)行自然換氣，則需考慮機(jī)械通風(fēng)換氣，歐盟相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)未見相關(guān)技術(shù)要求。但歐盟標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于防災(zāi)照明方面的要求較高。

4 對比結(jié)論與建議

4.1 對比結(jié)論

通過分析我國與歐盟隧道標(biāo)準(zhǔn)的主要差異性及等效性，總結(jié)出主要對比結(jié)論如下。

整體看來，我國鐵路隧道已形成從勘察、設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收到運(yùn)維階段的系統(tǒng)規(guī)范體系，而歐標(biāo)則不完全相同，相關(guān)的規(guī)范條文多為開放性、原則性內(nèi)容，定量指標(biāo)很少，不同國家和地區(qū)對標(biāo)準(zhǔn)的具體規(guī)定可能還稍有偏差。

針對海外工程設(shè)計(jì)，總結(jié)中歐標(biāo)準(zhǔn)在隧道設(shè)計(jì)指標(biāo)的差異性與等效性如下。

(1)中歐標(biāo)準(zhǔn)完全一致：無。

(2)中歐標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)原理和方法相同，規(guī)定基本一致的有：隧道設(shè)計(jì)理論與方法，設(shè)計(jì)使用年限，隧道限界、輪廓及斷面，洞門及緩沖結(jié)構(gòu)，舒適度標(biāo)準(zhǔn)等5項(xiàng)指標(biāo)。例如，我國與歐盟對隧道結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限要求等指標(biāo)基本一致，且我國的相關(guān)技術(shù)規(guī)定更加系統(tǒng)、明確、細(xì)致，具有更好的實(shí)施性；又如，在隧道限界、輪廓及斷面，舒適度標(biāo)準(zhǔn)等標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)原則上也保持一致，但由于中國和歐洲各國在車輛限界、列車尺寸和性能等方面的差異，此類標(biāo)準(zhǔn)在具體參數(shù)值上存在一定差異。

(3)中歐標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定有較大差異的有：單雙線隧道設(shè)計(jì)原則，防災(zāi)救援，襯砌，防排水系統(tǒng)，通風(fēng)與照明等5項(xiàng)指標(biāo)。這主要是由于中歐在國情、地理氣候條件、建設(shè)理念、設(shè)計(jì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)等方面具有顯著差異而導(dǎo)致的結(jié)果。

4.2 建議

結(jié)合隧道專業(yè)對比結(jié)論，為進(jìn)一步提升我國隧道專業(yè)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)國際化水平，提出具體建議如下。

(1)參照歐盟隧道相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)理念和先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，提出我國隧道標(biāo)準(zhǔn)制修訂建議。

①Q(mào)/CR 9129—2018《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范(極限狀態(tài)法)》已于2018年頒布實(shí)施，鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范(極限狀態(tài)法)》即將發(fā)布，已積累一定的設(shè)計(jì)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，建議在安全可靠的前提下，進(jìn)一步推進(jìn)我國鐵路隧道設(shè)計(jì)方法向極限狀態(tài)法轉(zhuǎn)化，目前雖然開展了大量的設(shè)計(jì)檢算，采用極限狀態(tài)法進(jìn)行了典型結(jié)構(gòu)形式正向設(shè)計(jì)，但未能覆蓋所有結(jié)構(gòu)形式，規(guī)范中的分項(xiàng)系數(shù)、設(shè)計(jì)參數(shù)還需要結(jié)合相關(guān)結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整，也需結(jié)合歐盟相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和隧道工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，及時(shí)優(yōu)化完善，促進(jìn)我國與國際隧道設(shè)計(jì)方法全面融合。

②建議在進(jìn)一步提升我國列車制造水平的基礎(chǔ)上，總結(jié)實(shí)車試驗(yàn)數(shù)據(jù)，運(yùn)營測試，結(jié)合隧道內(nèi)的空氣動力學(xué)效應(yīng)等科研成果和工程實(shí)踐，進(jìn)一步優(yōu)化我國的隧道限界、輪廓及斷面布置，提升隧道工程的經(jīng)濟(jì)合理性。

(2)對于我國隧道設(shè)計(jì)的科學(xué)理念和先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，建議在國際標(biāo)準(zhǔn)中適時(shí)引入我國標(biāo)準(zhǔn)。

①我國幅員遼闊，隧道修建所處地質(zhì)條件極為復(fù)雜多變，黃土、高地應(yīng)力、巖爆、突泥突水、瓦斯等地質(zhì)情況頻現(xiàn)，目前，我國鐵路隧道運(yùn)營及在建里程近2萬km，其中近40年建成的約有12 400 km，近年來積累了大量復(fù)雜地質(zhì)情況的隧道工程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，建議將復(fù)雜地質(zhì)圍巖分級方法、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)措施、施工方法(鉆爆法)等提升為國際標(biāo)準(zhǔn)，為世界類似工程提供參考。

②歐盟標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定隧道緊急出口間距應(yīng)小于1 km，我國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定隧道緊急出口間距應(yīng)小于5 km，該指標(biāo)為中歐隧道防災(zāi)救援的重要差異體現(xiàn)。2017版鐵路防災(zāi)疏散救援標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施以來，我國大量新建隧道采用了緊急出口間距應(yīng)小于5 km的指標(biāo)要求，根據(jù)工程應(yīng)用來看，較好地滿足了防災(zāi)疏散安全相關(guān)要求。尤其在類似于我國西部山區(qū)修建長大隧道時(shí)，我國標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)體現(xiàn)了更好的經(jīng)濟(jì)性。建議相關(guān)科研部門持續(xù)開展研究，結(jié)合超長大規(guī)模隧道群等重大項(xiàng)目，開展現(xiàn)場實(shí)測分析，形成強(qiáng)有力的科研成果支撐，適時(shí)推動我國防災(zāi)疏散救援相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)被采納形成國際標(biāo)準(zhǔn)。