隧道之二隧道结构及设计（PPT179页）

1、第二章隧道结构及设计.隧道勘测设计程序隧道线路： 隧道是线路穿越地理障碍的地下建筑，相应地将含有隧道的路线称为隧道线路。第1节隧道勘测设计程序及内容隧道线路勘测设计工作分为：三阶段设计两阶段设计一阶段设计其设计程序根据具体工作内容而有所差别。初步设计 技术设计 施工图设计.程序选择（1）对地形地质情况复杂、工程规模宏大、技术要求高、施工困难的工程项目，采用三阶段勘测设计程序。（2）对于工程规模一般、地形地质比较简单、施工技术不复杂的工程项目，采用两阶段勘测设计程序。（3）对于工程简单、施工容易、原则明确、地形地质明了的工程项目，采用一阶段勘测设计程序。 .隧道勘测.初步勘测初步勘测是初步设计阶

2、段的勘察测量。外业要完成导线测量、水准点设立、线路地形测量和相应的钻探、物探等工作。有以下主要任务：（1）经济与交通的调查 （2）路线方案的选择（3）线路局部方案的选择 （4）隧道方案的比选 （5）隧道附属建筑设计方案的选择。（6）隧道小区域的气象条件调查。 （7）隧道供电源的选择和供电点的布设。（8）隧道线路的给、排水方案选择。 （9）施预调查。 （10）有关协议或谈话纪要。 1.2.2详细勘测 详细勘测工作，主要是根据批准的隧道线路方案进行隧道轴线控制点订桩、测量高程、测绘洞口地形、详细的地质勘察、水文测绘、隧道附属建筑物工点测绘和必要的地质钻探，以及必须的现场设计。详细勘测资料是提供编制

3、技术设计（三阶段）、扩大初步设计（两阶段）和施工图设计的依据。 详细勘测需完成以下主要工作： （1）引线部分 （2）地质部分 （3）隧道部分 （4）给排水部分 （5）供电部分 （6）施预部分 （7）重大协议的签订1.2.2施工图补充勘测 根据批准后的设计修改意见进行补充详细勘测，如对局部改线、隧道轴线中重大的地质现象进一步探明，等等。1.3隧道设计 隧道建设项目一般按两阶段设计，即初步设计和施工图设计。对于修建任务紧急和方案明确、技术比较简单的项目及一般小型隧道，可采用一阶段设计，即施工图设计；工程浩大、技术复杂、施工艰难的项目采取三阶段设计，即初步设计、技术设计和施工图设计。1.3.1初步设

4、计 初步设计文件是根据批准的设计任务书中规定的要求和初步勘测资料编制的，设计文件为报送主管部门审批的文件，批准后，作为进行详细勘测、编制施工图以及控制投资的依据。初步设计文件一般由说明书、设计图表、施工方案和设计概算四部分组成。 具体内容如下：（1）隧道线路方案的选择和推荐意见，经济效益和技术合理性的论证。（2）隧道平面、纵断面和横断面的设计。（3）隧道附属结构物的设计。（4）隧道的通风、照明、安全、信控等设施设计。（5）路线中的桥涵、路基、路面的设计。（7）施工组织设计方案比选和推荐。（8）环境保护的措施。（9）主要工程数量，主要材料、设备、劳动力数量，用地和拆迁数量及总概算。1.3.2技术

5、设计 技术设计文件是根据批准的计划书和批准的初步设计文件以及详细勘测资料而编制的。技术设计是对复杂的隧道建设项目，在施工图设计前把主要的设计问题，先期进行方案比选研究，以达到在技术上合理，施工上方便，运营效益高，工程投资省的目的。批准的技术设计和修正概算，是建设投资的依据。技术设计具体内容如下：1）各项设计方案和技术问题及初步设计审批意见和执行情况。2）确定线路中建筑物的设计和工程数量，并按各工程指标计算工程量及费用。3）主要设备的类型与规格、数量及采购方案。4）计算主要材料数量、用地范围及数量、拆迁数量。5）环境保护措施。 6）重点工程施工过渡措施。7）施工组织设计和修正总概算。1.3.3施

6、工图设计 施工图:经审批后交付施工使用的文件，由总说明、路线、路基路面、桥梁涵洞、隧道及沿线设施、筑路材料、施工组织计划、施工预算等八篇组成。 施工图的编制是根据批准的初步设计或技术设计和详细勘测与补充勘测资料进行的。施工图设计具体内容如下：（1）全套详细尺寸的设计图。（2）设计中必要的说明。（3）施工所需要的各项资料表及施工大样图。（4）施工注意事项。（5）总预算。第二节 隧道建筑设计 隧道建筑一般包括： 主体建筑物和附属建筑物 它们的设计是根据勘测资料以及隧道使用要求等，进行具体的建筑位置、建筑型式和结构尺寸的确定。 隧道的建筑场地由综合考虑路线走向、路线中主要政治经济控制点选定； 隧道的

7、建筑位置则主要取决于建筑场地的地形、地质、水文、自然环境等条件；隧道的建筑结构类型及尺寸 除要适应前述的建筑环境外，还要着重考虑满足洞内交通环境的要求，要有稳定的地下空间和良好的洞内行驶条件。2.1隧道定位 隧道线路的选择必须结合地形、地质条件对诸多因素综合研究，全面分析，以选定既节省工程量又利于运营的方案。2.1.1越岭隧道位置的选择 理想的越岭线路位置是： 偏离主线路方向较小、距离短、线路顺直、选用哑口标高与主线路高差小、两侧展线少、主要技术指标和地质条件都较好的位置。（1） 垭口选择 越岭垭口的选择，必须结合基本方向，大范围地搜集区域地形、地质、水文等资料，按照工期要求和可能要用的隧道长

8、度以及两端引线的主要技术条件，综合政治、经济等因素进行多方案的广泛调查研究和比选。（2） 标高选定 在选定隧道高程时，务必全面衡量，从技术和经济两方面，尤其是在今后长远运营条件上，做出综合的比较，才能作出合理的决定。 低位隧道高位隧道图2-1-2 越岭高程对隧道长度的影响2.1.2河谷线上隧道位置的选择 线路沿河傍山而行时称之为河谷线路。这种线路左右受到山坡和河谷的制约，上下受到标高和限制坡度的控制，虽然线路选择时可能移动幅度不大，但对工程的难易、大小都有影响。1平面定位2选择傍山隧道标高3长隧道与短隧道群的比选2.1.3 洞口位置确定 理想的洞口位置应选择在地质条件好，地势开阔，施工方便，技

9、术、经济合理之处。在选择隧道洞口位置时应注意以下几个原则：（1）洞口不宜设在还口沟谷的中心或沟底低洼处，不要与水争路。 （2）洞口应避开不良地质地段，如断层、滑坡、岩堆、岩溶、流砂、泥石流、盐岩。多年冻土、雪崩等，以及避开地表水汇集处。 （3）不破坏或少破坏地表坡面。 （4）减少洞口路堑段长度，延长隧道提前进洞。（5）洞口线路宜与等高线正交。使隧道正面进人山体，洞口结构物不致受到偏侧压力。 （6）当线路位于有可能被水淹没的河滩或水库回水影响范围以内时，隧道洞口标高应高出洪水位加波浪高度，以防洪水灌人隧道。（7）为了确保洞口的稳定和安全，边坡及仰坡均不宜开挖过高。B A 沟底附近洞口平面位置示意

10、图 贴壁进动时洞口纵断面示意图 陡壁下接常明洞时纵断面示意图洞门平面示意图a) 正交洞门b) 斜交洞门（8）当洞口附近遇有水沟或水渠横跨线路时，可设置拉槽开沟的桥梁或涵洞，排泄水流。 （9）当洞口地势开阔，有利于施工场地布置时，可利用弃碴有计划、有目的地改造洞口场地，以便布置运输便道，材料堆放场，生产设施及生活用房等。 总之，隧道洞口位置的选择，应根据地形、地质条件，考虑边坡、仰坡的稳定，结合洞外有关工程及施工难易程度，本着“早进晚出”的指导思想，全面综合地分析确定。2.2几何设计2.2.1平面设计 隧道平面：是指隧道中心线在平面上的投影。 这个线状的投影是由直线段和曲线段组成的，其中曲线段又

11、可由缓和曲线和圆曲线组成。直线段的限制技术指标是： 直线长度；曲线段的限制技术指标有： 圆曲线最小半径和曲线长度。（1） 曲线隧道存在如下缺点：曲线隧道内部净空需要加宽，造成开挖和衬砌工程量的增加；隧道通风条件恶化，尤其是小半径曲线和反向曲线更为不利；增加了隧道施工难度，如测量、内装。吊顶等工作困难。（2）若必须设置曲线时，其半径不宜小于不设超高的曲线半径。（3）当地形条件限制不得不使用小半径曲线时，公路隧道线路按下列公式计算最小半径，同时加宽加高隧道空间。（4）对公路隧道，当洞外明线出现曲线时，要使曲线的缓直点（或直缓点）距洞口不小于40 m。洞内必须设置反向曲线时，中间的夹直线长度不小于4

12、4 m。（5）铁路隧道在曲线两端设缓和曲线时，应尽可能将缓和曲线设在洞外一个适当距离以外，因为缓和曲线在平面上的半径总在改变，竖向的外轨超高也在变化，这样，在双重变化下，列车行驶不平稳。圆曲线的长度也不应短于一节车厢的长度。在同一座隧道内，最好不设二个以上的曲线，尤其是不宜设置反向曲线或复合曲线。两曲线间应有足够长的夹直线，一般要求在3倍车辆长度以上。.2.2纵断面设计 隧道纵断面: 是指隧道中心线展直后在垂直面上的投影。 直线段的技术指标是: 纵坡坡度; 曲线段的技术指标是: 竖曲线最小半径和曲线最小长度。1隧道纵断面的坡形 （）一字坡形 （）人字形坡 （）V字形坡 （）W字形坡 2隧道纵坡

13、坡度 公路山岭隧道控制坡度的主要因素是通风问题，一般把纵坡保持在2以下比较好，超过2时有害物质的排出量迅速增加，因此纵坡大于3 是不可取的。 对于不存在通风问题的隧道，可按普通公路设置纵坡。 坡道型式示意图(a)单面坡(b)人字坡对于铁路隧道，隧道内线路的最大允许坡度要在明线最大限制坡度上乘以一个折减系数m，其原因如下：（1）列车车轮与钢轨踏面间的粘着系数降低机车的牵引能力有时是由车轮与轨面之间的粘着力来控制的。 （2）洞内空气阻力增大列车在隧道内行驶，其作用犹如一个活塞，洞内空气将像活塞那样给前进的列车以空气阻力，使列车的阻力加大。按现行规范，除隧道长度小于400 m时，上述影响不太显著，坡

14、度可以不折减以外，凡大于400 m的隧道都要考虑坡度的折减。折减的方法按下式进行：对于铁路隧道，还存在一个坡度连接的问题，为了行车平顺，两个相邻坡段坡度的代数差值不大于重车方向限制值i，否则会引起车辆之间仰俯不一，车钩受扭，发生断裂。若两坡段间的代数差值超限，就需要在两个坡段之间插入一段缓和坡段进行过渡。当坡差大于3时，列车行驶就有不平顺的感觉。为此，在变坡点处应设置竖曲线连接。.隧道横断面设计2.3.1铁路隧道净空断面 1）直线隧道净空 隧道净空：是指隧道衬砌的内轮廓线所包围的空间。 隧道净空是根据“隧道建筑限界”确定的； “隧道建筑限界是根据“基本建筑限界制定的， “基本建筑限界”又是根据

15、“机车车辆限界”制定的。 “机车车辆限界” “基本建筑限界” “隧道建筑限界 隧道净空“限界”： 是一种规定的轮廓线，这种轮廓线以内的空间是保证列车安全运行所必需的。“建筑限界”： 是建筑物不得侵人的一种限界。 蒸汽及内燃牵引的单线、双线隧道限界图14002000187522502250400085004000244024406000121010001500300035601100300015001000244024403560(单线)(双线)轨面隧道建筑限界基本建筑限界电力牵引的单线、双线隧道限界图20002250225040008500400024402440655010003000425

16、03000150023004250(单线)(双线)轨面隧道建筑限界基本建筑限界40002400550125012101700140018751100230010001500（1）机车车辆限界。它是指机车车辆最外轮廓的限界尺寸。它是指机车车辆最外轮廓的限界尺寸。要求所有在线路上行驶的机车车辆停在平坡直线上时，车体所有部分都必须容纳在此限界范围内而不得超越。 （2）基本建筑限界。它是指线路上各种建筑物和设备均不得侵人的轮廓线 。它的用途是保证机车车辆的安全运行及建筑物和设备不受损害。 单线电力牵引铁路隧道衬砌内轮廓图(单位：mm)2200隧道衬砌内轮廓隧道建筑界限基本建筑界限机车车辆界限内轨面24

17、350220024502450134566650（3）隧道建筑限界它是指包围“基本建筑限界”外部的轮廓线。用于安装通讯信号、照明、电力等设备。 （4）直线隧道净空“直线隧道净空”要比“隧道建筑限界”稍大一些，除了满足限界要求外，还考虑了在不同的围岩压力作用下，衬砌结构的合理受力形状以及施工方便等因素。 曲墙衬砌内轮廓直墙衬砌内轮廓89008880400022502250190190内轨顶面118752450244024001702000234565432（单位：mm）770040005501250750R=23004500R=230030001500500-1210-线路中线 双线电力牵引铁路

18、隧道衬砌内轮廓图牵引铁路隧道衬砌内轮廓图1.加宽原因(1)车辆通过曲线时，转向架中心点沿线路运行，而车辆本身却不能随线路弯曲仍保持其矩形形状。故其两端向曲线外侧偏移,中间向曲线内侧偏移。(2)由于曲线外轨超高，车辆向曲线内侧倾斜，使车辆限界上的控制点在水平方向上向内移动了一个距离。 内侧加宽 W1= d内1d内2 外侧加宽 W2= d外 总加宽 W= W1W2 d内1d内2d外曲线隧道净空的加宽值为：曲线隧道净空加宽原因断面示意图ABFd内2CGHEBFOC车辆轴线O车辆长度L车辆前后转向架间距l线路中线曲线半径d外d内2d外 曲线隧道净空加宽原因图（2）双线曲线隧道加宽值的计算 双线曲线隧道

19、的内侧加宽值及外侧加宽值与单线隧道加宽值计算相同内外侧线路中线间的加宽值按以下情况计算：（）外侧线路的外轨超高大于内侧线路的外轨超时：其他情况（3）曲线隧道中线与线路中线偏移距离内侧线路中线至隧道中线的距离外侧线路中线至隧道中线的距离直墙衬砌内轮廓内轨顶面隧道中线内侧线路中线外侧线路中线曲墙衬砌内轮廓890Wd1d2245+W1400+W3245+W2 双线隧道曲线加宽示意图 单线隧道曲线加宽示意图曲线隧道中心线加宽后隧道内轮廓线W内dW外直线隧道中心线直线隧道内轮廓线）曲线隧道与直线隧道衬砌的衔接方法 根据铁路隧道设计规范规定：位于曲线地段的隧道，其断面加宽除圆曲线部分按上述计算值加宽外，缓

20、和曲线部分可分两段加宽，即自圆曲线至缓和曲线中点，并向直线方向延长 13 m，采用圆曲线加宽断面（按 W值加宽）；其余缓和曲线，并自直缓分界点向直线段延长22m，采用缓和曲线中点加宽断面，其加宽值取圆曲线之半，即按W2加宽，如图25所示。 曲线隧道与直线隧道衔接方法平面示意图缓和曲线中点加宽断面直线断面圆曲线加宽断面Rdd/213mR缓和曲线中点缓和曲线终点d/222m线路中线隧道中线2公路隧道净空断面 公路隧道的建筑限界包括车道、路肩、路缘带、人行道等的宽度，以及车道、人行道的净高。我国公路隧道设计规范规定的建筑限界。 如图26所示、见表24。公路隧道的净空除包括公路建筑限界外，还包括通风管

21、道、照明设备、防灾设备、监控设备、运营管理设备等附属设备所需要的足够的空间，以及富裕量和施工误差等。 确定隧道净空断面应注意以下几个问题：（1）各级公路隧道行车道的宽度，均按隧道建筑“限界”的规定设置，隧道内的车道宽度原则上应与前后道路一致，一般应避免产生“瓶颈”现象。 （2）公路隧道是供车辆通行的车行隧道。（3）单车道的长隧道，应设有错车道；0.25路上设施E人行道wEH4.02.52.5人行道0.25 公路建筑限界公路隧道横断面起拱线火灾报警器事故电话内装车行道建筑限界消火栓人行道人行道设备安装范围设备安装范围101015100顶板照明器工作行道第三节 隧道结构设计 隧道结构构造 由主体构

22、造物和附属构造物两大类组成。主体构造物： 是为了保持岩体的稳定和行车安全而修建的人工永久建筑物，通常指洞身衬砌和洞门构造物，洞身衬砌平、纵、横断面的形状由隧道的几何设计确定。在山体坡面有发生崩坍和落石可能时，往往需要拉长洞身即修筑明洞。洞门的构造型式由多方面的因素决定，如岩体的稳定性、通风方式、照明状况、地形地貌以及环境条件等。附属构造物是主体构造物以外的其他建筑物，是为了运营管理、维修养护、防排水、通风、照明等而修建的构造物。.主体构造物结构及设计.洞身衬砌结构类型及选择1模板砌筑混凝土整体式衬砌模板砌筑混凝土整体式衬砌，是在坑道内借助模板（钢模板或钢模台车）浇灌混凝土而成的衬砌。它作为一个

23、支护结构，支撑着坑道围岩。这种衬砌对地质条件适应性强，易于按需要成形，而且可以适合多种施工方法。因而，在我国隧道工程中广泛采用。依照不同的地质条件，又有直墙式和曲墙式两种形式。（1）直墙式适用条件：这种形式的衬砌适用于地质条件比较好，属于我国围岩分类中的IV、V类围岩。围岩压力以竖向为主，几乎没有或仅有很小的水平侧向压力。组成：衬砌由上部拱圈，两侧竖直边墙和下部铺底三部分组合而成，整个结构是敞口的，并不闭合，只是以素混凝土做成平槽，称之为铺底，以便安放线路的道碴。（2）曲墙式适用条件： 曲墙式衬砌适用于地质条件比较差，岩体松散破碎，强度不大，又有地下水，侧向水平压力也相当大的情况。组成：它由顶

24、部拱圈、侧面曲边墙和底部仰拱组成。2装配式衬砌随着隧道施工机械化的发展，出现了装配式隧道衬砌。这种衬砌是将若干在工厂或现场预制的构件运人坑道内，用机械拼装而成，一经装配，即可承受围岩压力。3锚喷支护喷射混凝土是以压缩空气为动力，将掺有速凝剂的混凝土拌和物喷射到坑道的壁面上凝结而成的整体式支护结构。锚杆是一种插人到围岩岩体内的杆形构件，一端固定在围岩中，另一端借助托板固定在隧道周边岩面上，限制围岩位移，提高围岩自稳能力。锚杆与喷射混凝土组合形成锚喷支护。 锚喷支护是一种积极主动的支护方法，能充分调动围岩本身的自撑能力，把一向视为外界荷载的围岩，变为整个支护体系的一个组成部分，共同负担着支护任务。

25、 4复合式衬砌复合式衬砌由外衬和内衬两层组成，所以也有人叫它为“双层衬砌”。按内、外村的组合情况可分为：（1）喷锚支护与混凝土衬砌；（2）喷锚支护与喷射混凝土衬砌；（3）可缩式钢拱喷射混凝土与混凝土衬砌；（4）装配式衬砌与混凝土衬砌等多种组合形式。5衬砌材料 用于隧道结构的材料应具有足够的强度、耐久性、抗渗性、耐腐蚀性和抗冻性等。另一方面，隧道是大型构造物，每延米隧道都需要大量建筑材料，衬砌材料应当具有价格便宜、能就地取材、便于机械化施工的特性。目前常用的衬砌材料：（1）混凝土； （2）钢筋混凝土； （3）喷射混凝土；（4）锚杆； （5）石料。.洞门的形式及选择隧道洞门形式的选择与隧道洞口的地

26、形、地质条件以及隧道照明需要有关。洞门形式繁多，下面仅介绍常用形式。1环框式洞门用于洞口围岩坚硬完整、节理不发育，且不易风化，路堑开挖后仰坡稳定，仰坡坡率一般为1：0.11：0.3，且无较大排水要求的隧道。正交斜交均可采用。 2端墙式洞门端墙式洞门如图210所示，适用于洞口岩层节理发育，开挖后坡面稳定，边仰坡坡率为1：0.31：0.5的隧道。正交或斜交洞门均可采用。端墙式洞门施工较为简单，便于引排水。3翼墙式洞门适用于洞口地质条件差，通常为土层、风化破碎岩层。半上半石以及堆积体等，山体压力大，仰坡坡率为1：0.751：1.5的隧道。 端墙式洞门翼墙式洞门路堑式拱形明洞 棚洞外形5.台阶式洞门

27、柱式洞门台阶式洞门4.柱式洞门4遮光棚式洞门当洞外需要设置遮光棚时，其人口通常外伸较远，遮光构造物有开放式和封闭式之分，前者遮光板之间透空，后者用透光材料封闭。从形式上可分为薄壳式与棚架式两种。5建筑物洞门建筑物洞门形式更加多样化，一般应根据地形条件，与周围环境相协调地设计洞门形式。.3明洞明洞是用明挖法修建的隧道。它是在露天的路堑地面上，或是在敞口的基坑上，先修筑结构物，然后再回填覆盖土石。它多用于隧道洞口或有落石、塌方等有威胁安全的地方，是隧道洞口或线路上起到防护作用的重要建筑物。常因地形、地质和危害程度的不同，而有许多形式，采用最多的是：拱式明洞和棚式明洞.拱式明洞结构：拱式明洞的结构形

28、式与一般隧道基本相似，也是由拱圈、边墙和仰拱或铺底组成的。它的内轮廓也和隧道一致。适用条件：当洞口的地形或地质条件难于用暗挖的方法修建隧道时，常常需要修筑拱式明洞来防护。拱式明洞结构坚固，可以抵抗较大的推力，其适用的范围较广。（1）路堑式拱形明洞它位于两侧都有高边坡的路堑中。在挖出路堑的基面上，先修建与隧道衬砌相似的结构，但是截面尺寸稍大一些，然后再回填上面覆盖的土石。两侧墙外填以浆砌片石，使其密实。上面填以土石，夯实并覆盖防水粘土层，层上留有排水的沟槽，以防止地面水的渗人。 （2）半路堑式拱形明洞 适用条件： 在傍山隧道的洞口或傍山线路上，一侧边坡陡立且有塌方、落石的可能，对行车安全有威胁时

29、；或隧道必须通过不良地质地段而急需提前进洞时，都宜修建半路堑式拱形明洞。 .棚洞棚洞：是一种框架结构，顶上不是拱因而是平的梁板，内墙一般为重力式墩台结构，抵抗山体的侧向压力。适用条件：当山坡路堑外侧低下，不能适当地安置拱形明洞的庞大外墙时，可以修建棚洞 。.附属构造构及设计用途：为了隧道能够正常运营，保证列车通过的安全，除了上述的主体建筑物以外，还要设置一些附属建筑物来配合。其中包括：安全避让设施、防排水设施和电力及通讯信号的安放设施等。.铁路隧道避车洞 隧道规范规定小避车洞应在隧道全长范围内每侧间隔 60 m设置，并应交错布置。大避车洞，碎石道床的间隔为300 m；整体道床的间隔为420 m

30、。小避车洞的净空宽2 m，四人边墙lm，拱形断面中心高2.2 m；大避车洞宽为4 m，凹人边墙深2.5 m，中心高 2.8 m。 一般说来，隧道长度在300 m以下时，可以不设大避车洞；长度在300 m400 m范围内，可在隧道中央设一处大避车洞。如隧道邻近有农村市镇，或曲线半径小、视距较短时，小避车洞可以适当增加。.道路隧道紧急停车带作用：紧急停车带是为公路隧道内故障车辆离开干道进行避让的专供紧急停车使用的停车位置。 紧急停车带的间隔，主要根据故障车的可能滑行距离和人力可能推动距离确定。在隧道内一般可取500 m800 m，汽车专用隧道可取500 m，混合交通隧道可取800 m。第四节 隧道

31、运营设施及其设计.1 通风设施及设计4.1.1 隧道有害气体及允许浓度1CO允许浓度 我国公路隧道设计规范规定，隧道内CO允许浓度为：正常运营状态0.015，发生事故短时间（15 min）以内为0.025。2烟雾的容许浓度 为了保证行车视距，必须控制隧道内烟雾浓度。烟雾浓度用光的透过率表示。透过率是光线在污染空气中的透过量与在洁净空气中的透过量之比。一般用下式表示：透过率与照明水平有关，不同路面照度的情况下，其修正值见表25烟雾浓度K与透过率的关系为:4.1.2 风量计算 隧道内所需通风量，是根据稀释隧道内空气中的有害物浓度达到允许浓度时所需的新鲜空气量确定的。隧道内稀释CO所需的新鲜空气量海

32、拔高度修正系数fh 汽车平均CO产生量，与汽车行驶的燃烧消耗率呈线性关系，其平均值为 ：汽车每吨公里一氧化碳产生量 ：2隧道内稀释烟尘所需的新鲜空气量： 4.1.3 风压计算 通风压力是克服隧道通风阻力，使空气在隧道中流动的动力。在隧道通风中通过计算通风阻力来确定通风压力，并作为选择通风方式及风机的依据。实际中把通风阻力按产生的地点和原因不同，分为: (1) 摩擦阻力 (2)局部阻力 1摩擦阻力摩擦阻力: 是风道周壁与风流互相摩擦以及风流中空气分子间的扰动和摩擦而产生的阻力。它与风流流程有关，所以也叫沿程阻力。 通常摩擦阻力要占总阻力的8090。根据流体力学的达西公式可以导出隧道通风的摩擦阻力

33、为:2局部阻力 风流经隧道的某些局部地点，突然扩大缩小、转弯、交岔以及障碍物等，由于速度或方向发生突然的变化，导致风流本身产生剧烈的冲击，形成紊乱的涡流，造成这种冲击涡流的阻力即称为局部阻力。 (1) 纵向通风时所占比重很小，一般在1020之间，因此在通风设计中不需单独计算，而是计算出摩擦阻力后，按经验考虑一个系数（增大1020）。 (2)在横向通风中，由于风口很多，局部阻力就需要单独计算。 局部阻力计算公式如下： 单项局部阻力为： 总局部阻力为：总阻力为：式中：.1.4通风方式选择隧道通风方式的种类很多，选择时最主要的是考虑隧道长度和交通条件，同时还要考虑气象、环境、地形以及地质等条件。按车

34、道空间的空气流动方式，大体上有如下区分： 1自然通风从世界各国的隧道实例看，长度在200 m以下或200 m500 m的对向交通隧道，在一定的交通量以下可以考虑用自然通风。大体上可以用下列经验公式作为区分自然通风与机械通风的限界。LN600 采用机械通风LN600 采用自然通风2纵向式通风纵向式机械通风是从一个洞口直接引进新鲜空气，由另一洞口把污染空气排出的方式。此时，隧道内沿纵向流动的空气速度，可以认为从入口至出口都是匀速的。这种方式，空气污染浓度，由入口向出口方向成直线增加。 纵向通风有多种形式，如: 射流式通风、风道式通风和集中排气式通风纵向通风主要用于山岭隧道通风轴流式离心式（1）射流

35、式通风 适应条件: 射流式通风是在车道空间上方直接吊设射流式通风机进行通风的方式射流式通风，对向交通时一般适用于 1000 m以下的隧道；单向交通时，可达2 000 d右。如果交通量小，即使隧道很长仍可运用。优缺点:射流式通风设备费用低，但噪声较大。（2）有竖井的纵向式通风 对向交通时，适用于3 000 m以下的隧道；单向交通时，适用 1500 m以下的隧道 隧道机械通风所需动力与隧道长度的立方成正比，所以隧道越长就越不经济。（3）半横向式通风送风式半横向通风是半横向通风的标准形式，新鲜空气经送风管直接吹向汽车的排气孔高度附近，对排气直接稀释，污染空气是在隧道上部扩散，经过两端洞门排出洞外。半

36、横向通风时，送风式的中性点多半移至入口之外。排风式的中性点，则靠近出口，污染浓度和对向交通时一样，中性点附近污染浓度最高。 单向式通风适用于3 000 m以下的隧道。 （4）全横向式通风 在长大隧道、重要隧道、水底隧道、城市隧道，为了使隧道内不产生过大的纵向风速，采用全横向式通风。 这种通风方式同时设置送风管道和排风管道，隧道内基本上不产生沿纵向流动的风，只有横向的风流动。这种方式，污染浓度的分布沿全隧道大体上均匀。.1.5 风机的选择 1.通风机的类型 离心式通风机 轴流式通风机 风机选择原则： 风量大、风压低 轴流式通风机符合这种要求，其体积较离心式通风机小，效率也高，所以通常使用轴流式通

37、风机。但轴流通风机的价格较高，而且噪声较大。 立式 轴流式通风机 卧式 轴流式通风机可以倒转，这在火灾时排烟很有用。2通风机的台数 在一般情况下，一个通风系统应由23台通风机并联运转。重要隧道有时需要设置两个以上通风系统，那时可以考虑用适当的转换装置互相支援。 3通风机的选择 目前，通风机生产已系列化。在风量、风压已知后，即可由图220查出通风机的口径、转数和功率等概略数据进行风机初选，然后进行校核选定。 通风机所需轴功率可用下式算出：4.2 照明设施及设计 公路隧道的照明目的：是为了把必要的视觉信息传递给司机，防止因视觉信息不足而出现交通事故。 对于能通视、交通量较小，行人密度不大的短隧道，

38、可不设白天照明设施；长度超过100 m的高速公路和一、二级公路隧道，应设置白天的照明设施。4.2.1 照明有关概念（1）光通量： 单位时间内光源发出的光能数量，单位为流明（lm）。（2）发光强度： 光源在某方向的发光强度等于该方向每单位立体角内的光通量，单位为坎德拉（cd）。（3）照度： 单位面积上的光通量，单位为勒克斯（lx），11x1lmm2。（4）亮度： 发光表面（含反射光的表面）在某方向的发光强度与该方向投影面积之比，单位为cdm2。4.2.2 照明区段的划分引人段适应段过渡段基本段出口段“黑框”效应： 汽车驶入隧道后司机所看到的隧道出口外的亮度很高，而隧道内的亮度很低，由于 对比度过

39、大在出口处会造成眩光，这种阴影酷似黑框，所以称这种现象为“黑框”效应。 如果在隧道周围阴影里有障碍物存在，则往往难以辨认，甚至不能察觉。“黑洞”效应：汽车驶近隧道洞口时，在司机视野中的天空，露天路面，附近建筑物等的亮度，远较隧道洞口的亮度高。在感应现象的作用下，虽然实际上洞口也有相当的亮度，但司机仍然感到洞口很黑，象个“黑洞”，以至无法辨认洞口附近的情况，连障碍物也难以发现，这种现象称为“黑洞”效应。5亮度曲线 沿道路轴线，由入口洞口的引入段经适应段、过渡段、基本段直至出口段，司机在白天所需要的路面亮度变化曲线称为亮度曲线。 我国公路隧道设计规范规定进口各段的长度与亮度表4.2.3 照明计算

40、道路表面一点上的照度是将所有路灯对这一点产生的照度叠加起来（其他光源所产生的照度忽略不计）。P点上的全部照度为：Ep2平均照度 当计算一部分路面上的照度时，可用下式得到这个面积上的平均照度：Eav 利用系数的定义为： 在一盏路灯的照明范围内，确实照到路面上的光通与光源所发出的总光通之比。根据利用系数法计算一条直的无限长的道路上的平均照度，是很方便的。其计算公式： Eav 在灯具的光度资料中，灯具的利用系数曲线用两种方式给出：（1）作为横向距离的函数（以灯高h为计量单位），横向距离为从路灯的纵轴线到道路的两边侧面为止，见图223。（2）作为角1、2的函数，这二个角是路灯对两边侧面的张角，见图22

41、3。3平均照度与平均亮度的换算能否看清路面及路面上的障碍物，决定于路面及障碍物的亮度。路面的亮度与其反射特性有关。平均亮度与照度既有联系又有不同，二者关系为：4.2.3 防排水设施及设计 隧道内有存水，使钢轨及扣件易于锈蚀，木枕易于腐烂，从而缩短了设备的使用寿命。隧道漏水，还容易发生漏电事故和造成金属的电蚀现象。在严寒地区，冬季渗人洞内的水结成冰凌，侵人净空限界，会给过往列车增加危险。有时道床冒水，结成冰膜，遮盖了轨面，需要工班人员随时破冰，增加了维修养护的费用。排水建筑物有以下几种： （1）排水沟 （2）盲沟 （3）渡槽 （4）土工复合材料排水层 1排水沟一种是侧式水沟，它设在线路的两则或一

42、侧，视流量大小而定。当为一侧时，应设在来水的一侧；如为曲线隧道，则应设在曲线内侧。双侧水沟隔一定距离应设一横向联络沟，以平衡不均匀的流量。这种排水沟便于检查而不受行车的干扰。 侧式水沟 另一种是中心式水沟，如下图所示。隧道采用整体道床时，水沟设在线路中线的下方；或双线隧时，水沟设在两线之间。它是用混凝土砌筑的，维修工作量较少，但一旦需要清理或检修时，必须在行车间隔的时间内进行，不甚方便。 中心式水沟 2盲沟在衬砌背后，用片石或卵石砌成一道纵向可供流水的盲沟。盲沟先是沿着纵向每隔一定距离而设置的，再用竖直盲沟把水向下引到墙脚外侧，通过预埋的水管流人隧道内的侧沟中去。 3渡槽在隧道衬砌的内表面。每

43、隔一定的距离，开凿一道竖向的环形凹槽。槽的大小依水量而定。槽内填以卵石，槽的外表面仍以混凝土封盖。环槽下端连到预留的水管，通到侧排水沟。地下水从外方流到隧道衬砌的周边，便进入到渡槽。自顶上沿两侧流到槽底，然后经水管排到边沟去。这种排水方式多用于已成隧道漏水较大已无法用其他防水措施解决时，作为整治漏水病害措施。虽然它可以取得较好效果，但是它削弱了衬砌边墙的强度。4土工复合材料排水层土工布是一种无纺土工织物，又称非织造布，是由纤维成网再通过外力缠绕加固或粘合加固的方法制成的纤维结构制品。土工布是一种良好的透水材料，无论是织物的法向或水平向均具有较好的排水能力，在复合衬砌中铺设土工布与防水塑料板或上

44、工复合排水材，将衬砌中的水聚到织物内部，形成一排水通道，排出衬砌。本章结束图3-1-2四线铁路隧道衬砌断面图10020070线路中线110110350200110035030030035020020035011011011002001001003601801601006083080903线路中线线路中线线路中线图3-1-1 复合衬砌图锚杆布置示意图钢筋网布置示意图65预留变形初期支护R22砂浆锚杆模筑混凝土隧道中线线路中线内轨顶面11d内轨面图3-2-1 环框式洞门内轨面1:0.11:0.31-1剖面图3-2-2 端墙式洞门图3-2-3翼墙式洞门图3-2-4柱式洞门图3-2-5 台阶式洞门图3-2-6 台阶式洞门内轨顶面11正面平面11二、明洞（一）拱式明洞路堑式拱形明洞。偏压直墙式拱形明洞偏压斜墙式