引用格式：韩华轩.印尼雅万高铁隧道设计技术标准的选择研究[J].隧道建设（中英文），2020，40（6）：845.HAN Huaxuan. Stady on selction of tuel design standard for Jakarta-Bandung High-speed Railway Prject in Indonesia J]. TumelConstruction 2020 40(6) : 845.
印尼雅万高铁隧道设计技术标准的选择研究
韩华轩
（中国铁路设计集团有限公司，天津300308）
摘要：印尼雅万高铁隧道穿越火山维积地层及高烈度震区.为解决隧道设计面临的中国设计标准对该项目的适用性、材料本地化、本地专业协会强审等问题，结合项目自然、社会和技术特性，通过对本地和国内外相关隧道标准的对比分析和计算比较，得到以下主要结论：1)通过对目标国技术标准研究，可以以中国铁路隧道技术体系为基确，结合项目技术特性合理选择使用设计方法.2)火山维积地层隧道的围岩荷载计算，《铁路隧道设计规范》的计算方法是适宜的；火山土V级深浅埋的标准，可按60m进行界定；膨胀力按附加围岩压力的比值定量考虑.3）对于抗震计算标准，采用反应位移法和（城市轨道交通结构抗震设计规范》标准较为适宜.4)对于隧道防灾疏散救援标准，可采用中国铁路隧道标准；隧道钢材设计标准可采用本地材料的替代方案；隧道的红线用地和房屋拆迁应着重考虑私有制国家的社会特性；建筑物保护技术标准可采用中国经验.
关键词：雅万高铁隧道；设计技术标准；火山维积层；抗震设计：防灾疏散
文章编号：(2020)
DOI : 10. 3973/j. issn. . 2020. 06. 010
中图分类号：U455 文献标志码：A
StudyonSelectionofTunnelDesignStandardfor Jakarta-BandungHigh-speed Railway Project in Indonesia
HAN Huaxuan
( China Raileay Design Corporation Tianyjin 300308 China)
Abstract ; The tunnels of Jakarta-Bandung High-speed Railway in Indonesia are constructed in volcanic deposits andhigh-intensity seismic zone. In order to solve the problems in tunnel design such as the applicability of Chinesestandards localization of materials and review by local professional associations elc. parative analysis andcalculation is conducted for Chinese and international tunnel stanxdards by considering the natural social and technicalcharacteristics of the project. The main conclusions are as follows: ( 1 ) By studying the technical standards inIndonesia the design method shall be selected properly according to the technical characteristics of the project based on
the technical system of railway tunnels in China. ( 2) For the load on a tunnel in volcanic deposits the calculationmethod in Code for Design of Railway Tuzunel is applicable. The standard of buried depth for a tunnel in Grade Vvolcanic soil can be taken as 60 m. The swellng presue canb deemned qutiatiely arding the sres ratisg o ap pue po uoesp asuodsau a ppus ursap osas a o ()ou upus a oDesign of Urban Rail Tronsit Stractures are more appropriale. (4) For the standard of disaster prevention and evacuationin tunnels the Chinese standard of railway tunnels is applicable for the project. Local steel can be an alternative planfor design standard of tunnel steel. For land requisition and building demolition the characteristics of private landownership in Indonesia should be considered. The technical standard of building protection can refer to Chineseexperiences
Keywords : Jakarta-Bandung High-speed Railway Tunnel; technical design standard ; volcanic deposits; seismic design ;disaster prevention and evacuation
方案等具体专业方面对雅方高铁遇到的独特技术问题近年来，我国高速铁路建设成就举世瞩目，具备了进行了研究，并给出了技术对策.关于中国铁路隧道对中日、中德隧道技术标准体系的差异和利彝进行了对比分析，并对中国隧道技术标准的局部改进提出了建议，可以看出，欧日标准差异明显，并不是对任意国家均适合.
0引言
“走出去"的核心竞争力，铁路隧道更是进入了快速发技术标准与世界高铁大国的差异，文献[6-7]分别针展阶段，平均每年新增运营铁路隧道1400多km，形成了较为系统的设计理论和标准，积累了大量工程案例.与国内铁路项目相比，境外隧道工程涉及目标国政治、经济、人文、法律、自然地质条件等方面，出现了一些新的工程技术背景和边界条件，我国隧道的设计理论和标准能否与项目特殊条件相吻合，技术方法需要做哪些适应性的取舍、调整和改进，是需要首先研究的问题.
然而，目前针对采用中国标准框架下的中国铁路隧道技术标准境外设计实践的本地适应性研究还鲜见涉及，如何验证和体现中国铁路隧道技术标准的可靠性和竞争力，也罕见具体案例.本文以雅万高铁隧道设计及工程实践为背景，重点针对印尼技术标准对比、爪哇岛火山堆积地质特性、高烈度地震区等边界条件下的隧道设计技术标准进行相关适应性研究和取舍，
新建印度尼西亚雅加达至万隆高铁（简称“雅万高铁"）是中国高铁第一次全系统、全要素和全产业链走出国门、走向世界，标志着完整的中国高铁标准和中国方案真正在异域国家全面落地.关于中国高铁技术确定一些解决关键间题的技术方法.主要专业技术标准的适用性进行了分析和确定.文献[4-5]分别从火山地层地质和高铁混凝土本地化配合项目采用中印尼双方合资、合作建设和管理方式
标准对于雅万高铁的适用性研究，文献[2-3]从高铁1工程概况
总体全局方面对雅万高铁线路土建工程、四电集成等1.1项目概况
雅万高铁全长142.3km，最高设计时速350km.
1.2隧道概况及主要技术标准
1.3隧道特殊工程地质条件
（BOOT），建设采用EPC模式，由中国和印尼企业共同承建.曲线半径、线间距、隧道净空截面积、设计活载、列控系统等主要技术标准采用中国高速铁路规范规定.项目设计由中国设计企业承担，并接受印尼政府和专业协会机构在相关土建结构物安全性和法律法规方面的强制审查.
项目全线共有13座双线隧道，包括1座城市大直径盾构隧道（1885m）和12座山岭隧道，全长约16.82km.隧道以中小隧道为主，最长隧道4.4km.盾构隧道设计时速200km，最大线间距4.4m，采用内径为11.7m的管片结构；其余隧道最大线间距5.0m，采用轨面以上内净空100m²的内轮廊.
项目沿线为热带雨林气候，分早季、雨季，年均降雨量2400mm以上，瞬时降雨量高.爪哇岛位于板块交接带，为高烈度地震区，50年超越概率为10%的地震动峰值加速度为0.23g-0.35g，抗震设防烈度为8度.沿线存在地震及地震液化层、火山、滑坡、地面沉
降、活动断裂、软土及松软土、膨胀岩土、火山沉积土等，其中火山沉积土层的岩性、胶结程度及强度分布不均，黏性土具有大孔隙比、超高含水量、高液限指数、高压缩性特点，物理力学指标特殊，在我国罕见.隧道区址为剥蚀残丘缓坡，隧道穿越第四系火山堆积、残积土层，软塑一半胶结一胶结状，地层软鸦，黏性土和火山灰沉积泥岩具有膨胀性，全线隧道V、V级围岩占比近80%，隧道长距离位于黏土及粉质黏土地层.某典型第四系火山堆积地层隧道的纵断面如图1所示，该隧道的力学指标见表1.
隧道洞口一般均处于浅层火山灰软土层.万隆地区的主要物理力学指标（见表2和表3）显示，火山灰软土层含水率、孔比、液限和压缩性指标普遍高于国内一般软土.仅从液性指数判断，该地区软土大部分应为流塑状，但钻探揭示除表层外，土体岩芯基本呈软塑一硬塑状；压缩试验和标贯击数表明，该地区软土具有一定强度，矿物分析表明为火山灰成结构性软土；本地调研的工程实践表明，土体遇水及在被扰动破坏结构性后，工程性质明显变差，极易引起溜塌松散变形.
图1某典型第四系火山堆积地层隧道纵断面
表1典型隧道第四系火山维积土层力学指标表
Table 1 Mechanical indioes ef typical quatemary volcanic deposits along tunnel route
天然状态土的物理性搭标 可整性能 直剪试验岩土类别 素措及围岩分级 天然含天然密度饱和度 塑性指数液性指数 黏聚力 内摩擦角 基本承载力 0 /Ps水率a/%p/（g/cm²） s /% c/ kPa g/(°)软薪土 于呈土状 V级 手厨易碎，手呈砂土 45~60 1.50~ 1. 60 56~5g 15~25 0.6~0. 9 25~35 9~15 60~160半胶结粉质黏土 状，V级 3545 1.601.65 8087 1112 0. 5~0.9 4350 2532 160250半胶结粉土 锤击呈碎块状，于拾有砂 28 35 1.66 1. 70 75 83 68 4045 3338 250300感 V级
表2常规物理指标Table 2 Physical parameters
统计项目 天然密度天然含水率跑和度天然孔液限 塑限液性指数塑性指数 透系数/ 水平涉 透系数/ 整向诊 有机质 含量p/(g/em²) /% S/%原比o/%o/% 4 fp (x10* cm/s) (×10~ cm/s) W_/%范围值 1.11.5 71 292 73. 9~100 1.35.3 51. 5~197 32120 0. 962. 94 19.587. 8 0. 161.81 0.683.58 626平均值 1.3 142 97.33.3115.561.21.62 44.5 0.72 1.6 11. 78
表3力学性质指标Table 3 Mechanical parameters
固结系数统计项目 内摩擦角（快剪）黏聚力（快剪） /(°) c /APs a1-/( 1/MPa) 压缩系数 无侧限抗压 强度/kPs 灵敏度s. C /(cn²/x) 标贯N/击范围值 01~9 13~61 0.57~6.87 11~85 1.33~7.8 0. 22~0.76 0~7平均值 7.1 26.5 2.37 39.8 3.0 0.57 2.4
需要考虑的基本要素和相应判别标准；对隧道地面建筑变形保护及地面沉降标准提出了基本的要求；对于隧道围岩级别的判定，提出了可以使用Terzaghi分类、RQD、RMR、Q系统或其他分类标准进行分类的要求.对于交通土建工程结构抗震设计方面，《桥梁地震荷载设计标准》”是唯一对交通类结构物抗震设计进行详细规定的专业规范，采用的抗震理念和方法基本与关国标准一致，并未发现隧道抗震设计内容.
2印尼铁路隧道设计标准及分析
2.1印尼既有铁路及隧道相关设计标准
印尼既有铁路路网为窄轨铁路，大部分修建于100年前，运营归属国有铁路公司，铁路客货运占用市场份额分别为7.3%和0.67%，公路是主要的运输方式”.印尼铁路技术标准体系相对基础和简要，并非像中国一样分为设计、施工、检验、运营等门类复杂的标准体系，专业的铁路规范主要为《铁路技术规范》，内容以列车轴重、建筑限界、线路、轨道、路基等技术参数规定为主，桥梁重点规定了基本的荷载模式等；对于隧道结构，则是较为笼统地列举了隧道的分类和结构组成，以及一些需要考虑的荷载和影响因素，对于如何考虑并没有明确.
2.2印尼隧道设计标准的分析
通过涉及隧道岩土工程标准的参考文献可以看出，印尼隧道标准参考欧关、日本、澳大利亚、新加坡等隧道或矿山巷道标准，各取所长，体现了印尼技术标准兼容并包的风格.印尼的工程技术标准并没有针对不同的土建结构专业制定专门的规范，而是将各种土建结构间题概化为地质岩土和结构2个主要门类.
爪哇岛近百年未修建铁路隧道，因此并未发现针对铁路隧道的专业性规范.《隧道开挖和加固方法》虽然对开挖支护与岩土状态的理论和关系进行了分类分析和数值计算并进行了推荐，但侧重于矿山巷道方面.随着雅加达地铁的修建，近年来出版的《岩土工程设计要求》（简称《岩土规范》）中包含了关于隧道的章节，对山岭隧道、盾构隧道的基本勘察设计要求进行了定性和概要性地罗列，包括调查与设计程序、需要考虑的荷载、隧道挖掘与支护加固和防排水
在结构设计计算方面，规范规定相对概化和定性化，不规定具体的设计计算细节，但对需要验算的项目和需要考虑的因素提出了明确的要求，设计参数更偏重于理论计算和详实的数据支撑，对设计承包商的理论和计算水平有较高的要求.
在隧道围岩分级理论方面，《岩土规范》虽然提到了RQD/RMR等欧美分级方法，但并未强制规定，只是
要求必须对围岩进行细化分类；在隧道防灾通风等方《隧规》剪切滑移破坏为理论基础的浅理荷载计算方法.面，未见明确规定；在支护参数方面，对照印尼隧道标同时，限量排水型半包防水隧道，按照《隧规》不考虑外设计基本参数，中国隧道结构设计基本参数均不低于印尼隧道设计参数.基于以上分析，确定在隧道设计基本理念上，应以中国铁路隧道技术体系为基础，充分吸取欧关、日本等的设计理论和方法，充分考虑印尼自然政治和地质特性，制定适宜的设计技术标准和工程对策.
准及矿山巷道支护参数与中国铁路隧道同等当量时的水压力；全包防水及盾构隧道，按照水土合算、分算理论计算.在二次衬砌荷载分配上，火山堆积岩以泥岩、页岩和砂质泥岩等软质岩为主，按照二次衬砌能够承担70%围岩荷载进行考虑；浅理及断层被辞带等地段需要考虑抗震时，按照二次衬砌承担100%地震荷载考虑；对于有下穿要求的地面荷载，按30kPa取值.
3.1.2土质隧道计算
国内铁路土质隧道大部分以浅理为主，以松弛土压力理论来计算围岩荷载.对于松弛土压力理论，根据不同情况文分为《隧规》浅理隧道计算公式、太沙基理论和黄土隧道计算公式，优缺点比较见表4.基于各种计算方法的优缺点，考虑到隧址火山堆积土层具有一定骨架强度和半胶结的特性，结合抗震工况进行综合试算比较.对于浅理隧道，黄土隧道计算公式更加保守，但是综合考虑抗震工况后，由于《隧规》浅理荷载计算方法得到的侧压力比其他2种方法大，与反应位移法的地震位移效应和荷载效应组合后，《隧规》方法略趋于安全.由于缺乏项目所在地区浅理土质隧道土压力的实测数据，确定土质浅理隧道荷载计算方法采用《隧规》推荐方法.
3雅方高铁隧道设计技术标准选择适应性分析
3.1隧道结构计算原则适应性
中国铁路隧道在多年的实践中，形成了以围岩分级体系为基础和以荷载-结构理论模式为推荐方法的设计理论体系，随着《铁路隧道设计规范》（简称《隧规》）的不断修订，隧道支护衬砌的标准设计不断完善，相继制定出了不同时速断面标准、不同地质的复合式衬砌参考图，基本满足了中国铁路隧道设计的需要.对于雅万高铁火山堆积地层岩土隧道，由于岩土性质的特殊性及国际工程的特殊要求，支护衬砌的选取和岩土荷载计算理论的适应性研究必不可少.
3.1.1基本的计算原则
按照《隧规》，强度验算可采用容许应力法或破损阶段法，裂缝验算须按照极限状态法进行.考虑到极限状态设计法是国际上较为通用和认可的计算方法，同时《铁路隧道设计规范（极限状态法）》也在我国发布，故项目采用极限状态法进行验算，采用分项系数进行荷载组合.按照火山堆积岩土性质，将支护结构分为岩质和土质2个大类.考虑到项目整体埋深较浅（90m以内），地应力等构造应力较小，围岩压力计算
对于土质深理铁路隧道垂直土压力，国内计算方法有《隧规》的塌方统计理论公式法及黄土隧道深理弹塑性区半径公式法.由于黄土隧道深理弹塑性区压力计算公式主要取决于土质的黏聚力和内摩擦角，理论基础与太沙基理论基本类似，都适用于有一定黏聚力和成拱效应的薪性土.考虑到本项目火山堆积深层土大部分具有一定骨架结构和弱胶结作用，理论上黄上，针对岩质围岩，对于深埋采用以《隧规》塌方统计土隧道深埋土压力公式对本项目适应性更强.输人本为理论基础的深埋荷载计算方法；对于浅埋，采用以项目半胶结粉质黏土土层指标（见表1)，分别采用《隧
