第04讲隧道主体附属建筑结构-合肥工业大学

1、第4讲：隧道附属建筑任课老师：侯超群 唐飞 Email: 合肥工业大学 交通运输工程学院隧道工程2本讲主要内容：本讲主要内容： 公路隧道附属建筑 铁路隧道附属建筑 第第4 4讲讲 隧道附属建筑结构隧道附属建筑结构3主要内容： 紧急停车带 横洞和预留洞室 运营通风设施 运营照明设施公路隧道附属结构公路隧道附属结构44.1 紧急停车带 目前，我国参照PIARC推荐值，规定2km以上隧道必须设置宽2.5m，长2540的紧急停车带，间隔750m 。紧急停车带和方向转换场布置(单位：m)约750紧急停车带310km以上隧道需设置方向转换场约40公路隧道附属结构公路隧道附属结构5横洞间距尺寸名 称间距(m

2、)尺寸(m)宽高行人横洞200300 2.02.2行车横洞400500 4.04.5 行车方向分离的双洞公路隧道，当长度超过400m时宜设置行人横洞，长度超过800m时宜设置行车横洞。4.2 横洞和预留洞室公路隧道设计规范规定 500m以上的高速公路隧道和一级公路隧道宜设置专用消防器材洞室。公路隧道附属结构公路隧道附属结构6通风分类自然通风机械通风纵向式半横向式全横向式混合式射流式风道式和喷嘴式竖井排风送风式吸风式4.3.1 通风方式分类4.3 运营通风设施公路隧道附属结构公路隧道附属结构7 公路隧道通风与照明设计规范规定宜设置机械通风的条件： 双向交通隧道：LN6105 单向交通隧道：LN2

3、105 L 隧道长度，单位m； N 设计交通流量，辆/h。4.3.2 机械通风的设置规定公路隧道附属结构公路隧道附属结构8 纵向射流式通风双向交通时可用于长度1km以下的隧道 单向交通时可用于2km左右的隧道4.3.3 通风方式 基本原理同铁路隧道纵向射流通风 风机设置 在同一个断面上设置一至两台风机，风机的纵向间距为70m左右，风机距洞口的距离可长些，可取100m。 适用条件公路隧道附属结构公路隧道附属结构9射流风机射流风机公路隧道附属结构公路隧道附属结构10 带竖井的纵向式通风竖井纵向通风示意图竖井集中送排烟示意图 在长大隧道中，竖井用于排气时，起到了烟囱的作用，效果很好。 公路隧道附属结

4、构公路隧道附属结构11 半横向式通风半横向通风示意图1324 它将新鲜空气经送风道直接吹向汽车的排气孔高度附近，直接稀释排气，污染空气在隧道上部扩散，经过两端洞门排出洞外公路隧道附属结构公路隧道附属结构12中性点对向交通污染浓度风速风压单向交通中性点半横向式通风及其特点公路隧道附属结构公路隧道附属结构13 全横向式通风全横向通风示意图 它的特点是风在隧道的横断面方向流动，一般不发生纵向流动，因此有害气体的浓度在隧道轴线方向的分布均匀。该通风方式有利于防止火灾蔓延和处理烟雾。123456公路隧道附属结构公路隧道附属结构14全横向式通风及其特点污染浓度对向交通风速=0风压=0污染浓度单向交通风压风

5、速公路隧道附属结构公路隧道附属结构15 一般仅限公路隧道，根据隧道的具体条件和需要，由竖井与各种通风方式组合成为最合理的通风系统。水底隧道 全横向式通风城市隧道 全横向式和半横向式山岭隧道 纵向式通风和半横向式 混合式通风4.3.4 隧道类型与通风方式选择公路隧道附属结构公路隧道附属结构16 单向交通隧道设计风速不宜大于10m/s ，特殊情况可取12m/s ； 4.3.5 通风风速与交通条件 通风风速的要求 双向交通隧道设计风速不应大于8m/s；人车混合通行的隧道设计风速不应大于7m/s。 交通条件的影响 单向交通时，车速越大，大型车比例越高，车道的平均截面积与隧道的过风面积的比值越小，活塞作

6、用越显著 双向交通时风流效果互为抵消，几乎无活塞作用 公路隧道附属结构公路隧道附属结构174.3.6 通风设计标准 CO设计浓度 烟雾设计浓度隧道长度/m全（半）横向式通风人车混合通行1000300010002000/ppm250200150100CO设计浓度计算行车速度(km/h)100806040K/m10.00650.00700.00750.0090烟雾设计浓度K公路隧道附属结构公路隧道附属结构参考公路隧道通风照明设计规范18 黑（白）洞效应 适应滞后现象 隧道烟雾能见度低 出洞口眩光 公路隧道中长度超过100m的高速公路、一、二级公路隧道设置昼夜不断的照明，对于能通视、交通量较小、行人

7、密度不大的短隧道可不设白天的照明。4.4.1 隧道运营的视觉问题4.4 运营照明设施4.4.2 隧道照明规定公路隧道附属结构公路隧道附属结构19P 洞口（或棚口） S 接近段起点 A 适应点 d 适应距离 L20(S) 洞外亮度L20(A) 适应点亮度 Lth 入口段亮度 Ltr1、Ltr2、Ltr3 过渡段亮度；Lin 中间段亮度 Dtr1、Dtr2、Dtr3 过渡段1、2、3分段长度洞口Lth亮度L(cd/m )d接近段SP2L20(S)L20(A)Ltr3Lin(m) 入口段 Dth过渡段DtrB中间段Ltr1Ltr2适应曲线第4节 公路隧道附属建筑各照明段亮度与长度运营照明设施4.4.

8、3 照明设置区段划分公路隧道附属结构公路隧道附属结构20 洞口接近段 在洞口前，从注视点到适应点之间的一段道路，在照明上称为接近段。 入口段 指进入隧道洞口的第一段，如设置了遮阳棚等光过渡建筑，则其入口为该段的开始点。 司机开始注视之点称为注视点。继续接近洞口时，司机视野中外界景物会逐渐减少，当行驶至某位置时，外界景物会全部消失，在司机眼前看到的仅洞口，这时距洞口的距离约为10m，这点称为适应点。 公路隧道附属结构公路隧道附属结构21 过渡段 介于入口段和中间段之间的区段。 中间段 也称基本短，此时司机已适应洞内光线。 其任务是解决从入口段的高亮度到中间段的低亮度之间的的剧烈变化(可差数十倍)

9、给司机造成的不适应现象，使之能有充分的适应时间。 出口段 单向交通隧道中，应设置出口段照明，以便缓和白洞效应带来的不利影响 双向交通隧道中，无出口段照明 公路隧道附属结构公路隧道附属结构22 遮阳棚 在路基两侧种植常青树； 采用削竹式洞门形式； 大幅坡面绿化； 采用冷色调，反射率应小于0.17。4.4.4 接近段的减光建筑与减光措施 减光建筑 遮光格栅 减光措施公路隧道附属结构公路隧道附属结构23公路隧道附属结构公路隧道附属结构24公路隧道附属结构公路隧道附属结构25 铁路隧道附属结构主要内容： 避车洞 电力及通讯设施 运营通风设施铁路隧道附属结构铁路隧道附属结构264.1 避车洞4.1.1

10、概念 列车通过隧道时，为保证洞内人员及维修设备安全，在隧道两侧边墙上交错均匀地修建了洞室，用于躲避列车，故称之为避车洞。 根据避车洞室的大小，其分为大避车洞和小避车洞。大避车洞：存放维修设备与材料小避车洞：方便人员躲避列车铁路隧道附属结构铁路隧道附属结构27 大避车洞布置 碎石道床每侧每隔300m布置一个 整体道床每侧每隔420m布置一个 隧道长度在300m以下可不布置大避车洞 隧道长度在300400m时，在隧道中间布置一个4.1.2 避车洞布置注：注：隧道长度300m以下时，如果两端洞口接桥或路堑，当桥上无避车台或路堑两边侧沟外无平台时，应与隧道一并考虑布置大避车洞。 铁路隧道附属结构铁路隧

11、道附属结构28 单线隧道每侧每隔60m布置一个小避车洞 双线隧道每侧每隔30m布置一个小避车洞 小避车洞布置 隧道内大、小避车洞应交错设置于两侧边墙内，大避车洞之间设小避车洞 不得将避车洞设于衬砌断面变化处、不同衬砌类型衔接处或变形缝处 隧道行人较多，或曲线半径小，视距较短时，小避车洞还可适当加密 整体布置原则铁路隧道附属结构铁路隧道附属结构29碎石道床整体道床避车洞布置图铁路隧道附属结构铁路隧道附属结构30 直线段且有人行道时避车洞底面与人行道顶面齐平 采用碎石道床的曲线段隧道上，在各种不同的超高值E时，线路内侧和外侧的避车洞底面低于内轨顶面的高度分别为h1及h2 直线段无人行道时避车洞底面

12、与道碴顶面 (或侧沟盖板顶面)齐平，采用整体道床时，与道床面齐平4.1.3 避车洞底部标高设置原则：便于维修小车和人员避入铁路隧道附属结构铁路隧道附属结构3150超高后内外侧轨枕端头道碴面联线内侧0.33E25h1避车洞未超高时内外侧轨枕端头道碴面联线50150内轨顶面h1内轨顶面EEh2(单位：cm)h2251.33E外侧避车洞避车洞底部标高示意图铁路隧道附属结构铁路隧道附属结构32括号中数字为小避车洞尺寸(单位：cm）400(200)250(100)280(220)2%275(218)180(170)280(220)R=250304.1.4 避车洞净空大小避车洞基本尺寸 避车洞衬砌类型与隧

13、道衬砌类型相适应铁路隧道附属结构铁路隧道附属结构334.2 电力及通讯设施 电缆槽用混凝土浇筑，槽内铺以细砂做垫层，保护穿越隧道的照明、通讯、信号及电力等电缆。 电缆槽在转折处，应以半径不小于1.2m的曲线联接，以免电缆弯曲而折断 隧道长度大于500m时，需在设有电缆槽的同侧大避车洞内设置余长电缆槽4.2.1 电缆槽4.2.2 信号继电器和无人增音站洞 根据铁路隧道设计规范的相关规定设置即可。铁路隧道附属结构铁路隧道附属结构344.3.1 自然通风 利用洞内的自然风（由洞口间的温度差、大气压力差引起）和列车运行所引起的活塞风以达到通风的目的。优点：简单，节能缺点： 隧道两洞口的高差较小，总的热

14、压差不足，不能 形成有效风速、风压 双向行车时活塞风效应受到影响4.3 运营通风设施铁路隧道附属结构铁路隧道附属结构354.3.2 机械通风铁路隧道设计规范规定： 内燃机车牵引的单线隧道，长度2km以上宜设置 电力机车牵引的单线隧道，长度8km以上宜设置 (若行车密度较低、自然风条件较好可适当加长) 双线隧道应根据行车密度、自然条件等具体情况，选定设置机械通风的隧道长度和通风方式 对内燃机牵引的双线隧道，当隧道长度L(km)行车密度N(对/d)100时，应设置机械通风铁路隧道附属结构铁路隧道附属结构36铁路隧道机械通风一般采用纵向式通风。概念：在通风机的作用下使风流沿着隧道全长方向流动的通风方

15、式 。 纵向式通风具体方式 洞口风道式通风 喷嘴式通风 射流式通风 竖井、斜井式通风铁路隧道附属结构铁路隧道附属结构37洞口风道式通风 洞口风道式通风 把通风机设置在隧道高洞口端处，通风道与隧道联通，当列车车尾一出洞口，立即开动通风机(抽风)。铁路隧道附属结构铁路隧道附属结构38喷咀轨面空气室适于列车运行密度大且不太长的隧道缺点：结构复杂，施工工艺高，维修不便，设备效率不高 喷嘴式通风喷嘴式通风 它在隧道洞门衬砌上方设计一汇集新鲜空气的气室，开动通风机则洞外新鲜空气被压送到气室，积聚到一定压力时由喷咀以高速和极小的交角喷进隧道内，形成稳定风流。 铁路隧道附属结构铁路隧道附属结构39射流式风机风

16、流射流式风机布置方式：沿纵向每100150等距布置 集中布置在洞口射流风机特点： 射流式风机通风射流式风机纵向通风 体积小；风力大；可逆向；费用低；噪声大。铁路隧道附属结构铁路隧道附属结构40 竖井、斜井式通风 机械通风所需动力与隧道长度的立方成正比，因此在长隧道中，常常设置竖井进行分段通风。竖井用于排气，有烟囱作用，效果良好。 双向交通的隧道，因新风是从两侧洞口进入，竖井宜设于中间。 单向交通时，由于新风主要自入口一侧进入，竖井应靠近出口侧设置。 铁路隧道附属结构铁路隧道附属结构漏水的长期作用，可能造成隧道侵蚀破坏，危害隧道结构的耐久性；严寒地区，隧道衬砌渗水反复的冻融循环，在衬砌内部造成衬

17、砌混凝土冻胀开裂破坏；隧道漏水还将使隧道拱部和侧墙产生冰凌侵入净空；隧道滴水将使路面结冰，降低轮胎与路面的附着力，恶化隧道的营运条件，危及行车安全；隧道渗漏水还将极大地降低隧道内各种设施的使用功能和寿命。 水对隧道的危害：隧道防排水设施隧道防排水设施412.隧道设计规范一般规定 隧道防排水应遵循“防、排、截、堵相结合，因地制宜，综合治理”的原则，保证隧道结构物和运营设备的正常使用和行车安全。隧道防排水设计应对地表水、地下水妥善处理，洞内外应形成一个完整通畅的防排水系统。隧道防排水设施隧道防排水设施42 (1)(1) “防防” 要求隧道衬砌、防水层具有防水能力，防止地下水透过防水层、衬砌结构渗入

18、洞内。 (2)(2) “排排” 隧道应有畅通的排水设施，将衬砌背后、路面结构层下的积水排人洞内中心水沟或路侧边沟，排出衬砌背后的积水，能减少或消除衬砌背后的水压力；排出路面结构层下的积水，能防止路面冒水、翻浆、结构破坏。 (3)(3) “截截” 对易于渗漏到隧道的地表水，应采用设置截（排）水沟、清除积水、填筑积水坑洼地、封闭渗漏点等措施。对于地下水，应采取导坑、泄水洞、井点降水等措施。 (4) (4) “堵堵” 针对隧道围岩有渗漏水地段，采用注浆、喷涂、堵水墙等方法，将地下水堵在围岩体内。 3.治水原则与措施43防水层防水层 隧道防排水设施隧道防排水设施44 排水沟 隧道内排水建筑物排水沟与电

19、缆沟横断面图 铁路隧道沟底纵坡与线路纵坡一致，一般不得小于3，横向排水坡不应小于2%。隧道防排水设施隧道防排水设施45隧道排水隧道排水沟沟 隧道防排水设施隧道防排水设施46排水沟基本形式隧道防排水设施隧道防排水设施47 盲沟 盲沟的作用是在衬砌与围岩间通过过水通道，并使之汇入泄水孔，主要用于引导较为集中的局部渗流水。弹簧软管盲沟引排局部水隧道防排水设施隧道防排水设施48弹簧软管弹簧软管环向盲沟环向盲沟 隧道防排水设施隧道防排水设施49化学纤维渗滤布盲沟引排大面积渗水隧道防排水设施隧道防排水设施50 隧道防排水设计应对地表水、地下水妥善处理，洞内外应形成一个完整通畅的防排水系统。 1. 1. 一

20、般规定一般规定： 摘自摘自公路隧道设计规范公路隧道设计规范 高速公路、一级公路、二级公路隧道防排水应满足下列要求： 1) 1) 拱部、边墙、路面、设备箱洞不渗水。 2) 2) 有冻害地段的隧道衬砌背后不积水，排水沟不冻结。 3) 3) 车行横通道、人行横通道等服务通道拱部不滴水，边墙不淌水。 三级公路、四级公路隧道应做到：隧道防排水设施隧道防排水设施51 1)1) 拱部、边墙不滴水，路面不积水，设备箱洞不渗水 2)2) 有冻害地段的隧道衬砌背后不积水，排水沟不冻结。 当隧道内渗漏水引起地表水减少，影响居民生产、生活用水时，应对围岩采取堵水措施，减少地下水的渗漏，同时应注意保护自然环境。 2.

21、2. 防水要求防水要求 隧道采用复合式衬砌时，在初期支护与二次衬砌之间应设置防水板及无纺布设置防水板及无纺布。要求： 无纺布密度不小于300g/m2； 防水板应采用易于焊接的防水卷材，厚度不小于1.0mm，接缝搭接长度不小于100mm。 二次衬砌应满足抗渗要求。混凝土的抗渗等级，有冻害地段及最冷月份平均气温低于-15的地区不低于S8，其余地区不低于S6。 隧道防排水设施隧道防排水设施52 3. 3. 排水要求排水要求 按地下水和营运清洗污水、消防污水分离排放的原则设置纵向排水系统，应能保证排水畅通，避免洞内积水。隧道内排水应符合下列规定：隧道内排水应符合下列规定： 1) 路面两侧应设纵向排水沟

22、，引排营运清洗水、消防水和其它废水。 2) 隧道纵向排水坡宜与隧道纵坡一致。 3) 路侧边沟可设置为开口式明沟或暗沟。当边沟为暗沟时，应设沉沙池、滤水篦，其间距宜为2530m。 4) 检修道或人行道的道面应考虑排水，可酌情设0.5%1.5%的横坡，亦可在墙脚与检修道交角处设宽50mm、深30mm的纵向凹槽，以利道面清洁排水。隧道防排水设施隧道防排水设施53 路面结构底部排水设施应符合下列规定：路面结构底部排水设施应符合下列规定： 1) 路面结构下宜设纵向中心水沟（管），集中引排地下水。 2) 中心水沟（管)断面积应根据隧道长度、纵坡、地下水渗流量，通过水力计算确定。 3) 中心水沟（管）纵向应按间距50m设沉沙池，并根据需要设检查井。 4) 隧底应设横向导水管，以连接中心水沟（管）与衬砌墙背排水盲管。 5) 路面底部应设不小于1.5%的横向排水坡度。 6) 寒冷和严寒地区有地下水的隧道，最冷月份平均气温低于-10C时，应采用深埋中心水沟；最冷月份平均气温低于-25时，应在隧道下设防寒泄水隧洞。隧道防排水设施隧道防排