隧道工程-第3章 隧道附属建筑

1、隧 道 工 程第3章 隧道附属建筑1引言 1.修建附属建筑的目的： 保证车辆安全运行和使隧道能正常使用 2.附属建筑的主要组成： 安全避让设施 照明与通风设施 电力通讯与信号设施 防灾救援设施 防排水设施等。 由于行驶的车辆不同，铁路隧道与公路隧道的附属建筑物有一定的区别。第3章 隧道附属建筑2第3章 隧道附属建筑3第3章 隧道附属建筑3.1 铁路隧道附属建筑3.2 公路隧道附属建筑3.3 隧道防排水设施4本节主要内容：避车洞电力通讯设施营运通风设施3.1 铁路隧道附属建筑53.1.1 避车洞1.避车洞的概念 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，

2、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3.1 铁路隧道附属建筑63.1.1 避车洞7 2.避车洞的布置(1)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300400m时，在隧道中间布置一个隧道长度在300m以下可不布置大避车洞注：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洞3.1.1 避车洞8(2)小避车洞布置单线隧道每侧每隔60m布置一个小避车洞双线隧道每侧每隔30m布置一个小避车洞隧道内大

3、、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(3)整体布置原则3.1.1 避车洞 2.避车洞的布置9碎石道床整体道床避车洞布置图3.1.1 避车洞10碎石道床的避车洞立体图3.1.1 避车洞113.避车洞底部标高要求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

4、齐平3.1.1 避车洞12避车洞底部标高示意图3.1.1 避车洞134.避车洞净空大小避车洞基本尺寸 避车洞衬砌类型与隧道衬砌类型相适应3.1.1 避车洞143.1.2 电力及通讯设施1.电缆槽 电缆槽是用混凝土浇筑，槽内铺用细砂做垫层，保护穿越隧道的照明、通讯、信号及电力等电缆。 3.1 铁路隧道附属建筑153.1.2 电力及通讯设施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。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1.电缆槽163.1.3 运营通风设施3.1 铁路隧道附

5、属建筑通风设施的类型:机械通风自然通风喷嘴式通风洞口风道式通风竖井、斜井式通风射流式风机通风173.1.3 运营通风设施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。缺点：隧道两洞口的高差较小，总的热压差不足，不能 形成有效风速、风压双向行车时活塞风效应受到影响优点：简单，节能183.1.3 运营通风设施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

6、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193.1.3 运营通风设施铁路隧道机械通风一般采用的是纵向式通风。纵向式通风具体方式：纵向式通风：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2.机械通风203.1.3 运营通风设施(1)洞口风道式通风概念：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)。洞口风道式通风2.机械通风213.1.3 运营通风设施(2)喷嘴式通风喷嘴式通风适于列车运行密度大且不太长的隧道喷嘴式通风

7、2.机械通风223.1.3 运营通风设施(3)射流式风机通风射流风机特点：体积小；风力大；可逆向；费用低；噪声大布置方式：沿纵向每100150m等距布置，集中布置在洞口射流式风机纵向通风2.机械通风233.1.3 运营通风设施(4)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。 2.机械通风24第3章 隧道附属建筑3.1 铁路隧道附属建筑3.2 公路隧道附属建筑3.3 隧道防排水设施2

8、5本节主要内容：紧急停车带横洞和预留洞室运营通风设施运营照明设施防灾救援设施3.2 公路隧道附属建筑263.2 公路隧道附属建筑3.2.1 紧急停车带 隧道紧急停车带用于行驶车辆发生故障时紧急停车使用的停车位置。 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设置示意图273.2.1 紧急停车带28横洞间距尺寸名 称间距(m)尺寸(m)宽高行人横洞200300 2.02.2行车横洞400500 4.04.5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 防器材洞室行车方向分离的双洞公路

9、隧道，当长度超过400m时宜设 置行人横洞，长度超过800m时宜设置行车横洞3.2 公路隧道附属建筑3.2.2 横洞和预留洞室29横通道布置示意图303.2.3 运营通风设施3.2 公路隧道附属建筑1.通风方式分类公路隧道通风自然通风机械通风混合式全横向式半横向式纵向式竖井排风式风道式和喷嘴式射流式送风式吸风式31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：LN21062.机械通风的设置规定3.2.3 运营通风设施其中：L 隧道长度，单位m； N 设计交通流量，辆/h32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左右的隧道基本原

10、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3.2.3 运营通风设施(1)射流式纵向通风3.通风方式333.2.3 运营通风设施射流风机34竖井纵向通风示意图竖井集中分段送排式示意图 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 (2)带竖井的纵向式通风3.2.3 运营通风设施3.通风方式35半横向通风示意图1324 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。(3)半横向式通风3.2.3 运营通风设施特点：3.通风方式36半

11、横向式通风示意图(4)半横向式通风3.2.3 运营通风设施37全横向通风示意图 特点： 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。456(5)全横向式通风3.2.3 运营通风设施3.通风方式38全横向式通风示意图(5).全横向式通风3.2.3 运营通风设施39 混合式通风一般用于长大公路隧道，没有固定的格局，可以由上述几种基本通风方式组合而成。(6)混合式通风 组合方式有多种，但必须符合一般性的设计原则，力求既经济，又实用。 如长18km的秦岭终南山公路隧道就采用了射流通风与竖井相结合的混合通风方式。该隧道

12、设置了3座竖井，将长隧道分成4个独立的通风区间，达到了良好的通风效果。3.通风方式3.2.3 运营通风设施40水底隧道全横向式通风 重要性和安全性城市隧道全横向式和半横向式 舒适性和稳定性山岭隧道纵向式通风和半横向式 经济性 4.隧道类型与通风方式选择3.2.3 运营通风设施41单向交通隧道设计风速不宜大于10m/s，特殊情况可 12m/s；双向交通的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。 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，活塞作用越显著。 双向交通时风流效果互为抵消，几乎无活塞作用。 5.通风风速与交通条

13、件3.2.3 运营通风设施(1)通风风速的要求(2)交通条件的影响42隧道长度/m全（半）横向式通风人车混合通行1000300010002000/ppm250200150100计算行车速度(km/h)100806040K/m10.00650.00700.00750.0090 6.通风设计标准 就是对空气中一氧化碳CO、烟雾和异味进行稀释。(1)CO设计浓度(2)烟雾设计浓度3.2.3 运营通风设施43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、行人密度不大的短隧道可不设白天的照明。3.2

14、 公路隧道附属建筑3.2.4 运营照明设施 1.隧道运营的视觉问题 2.隧道照明规定44黑洞效应黑框效应P 洞口（或棚口） S 接近段起点 A 适应点 d 适用距离 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分段长度各照明段亮度与长度 3.照明设置区段划分3.2.4 运营照明设施45 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。 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

15、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。 (1)洞口接近段 3.照明设置区段划分3.2.4 运营照明设施46 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。 目的：使司机的视力开始适应隧道内的照明光线。 入口段照明长度可按下式计算： (2)入口段 3.照明设置区段划分3.2.4 运营照明设施入口段照明长度，m；照明停车视距，m，按表3-4取值；洞口内净空高度，m。47 过渡段介于入口段和中间段之间的区段。 目的：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)给司机造成的不适应现象，使之能有充分的适应时间。 过渡段由

16、Dtr1、Dtr2、Dtr3三个照明段组成，各段照明长度可按表3-5取值。(3)过渡段 3.照明设置区段划分3.2.4 运营照明设施48 中间段也称基本段，此时司机已适应洞内光线。 中间段的基本任务就是保证行车照明。 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，可不设出口段照明。 (4)中间段(5)出口段 3.照明设置区段划分3.2.4 运营照明设施 以上各照明区段的亮度标准和照明计算可参见公路隧道通风照明设计规范以及相关专业书籍。49 (1)照明光源的选择 在满足照明质量、环境条件及防触电保护要求的情况下，尽量选用光输出比高，利用系数高、寿命长、光通衰

17、减少的照明器。 (2)照明灯具的布置 隧道照明灯具的布置方法很多，可安装在拱顶、墙壁或吊装顶棚上，沿隧道纵向有单排布置的，也有双排布置的，在双排布置的情况下，既有成对布置的，也有交错布置的。 4.照明光源与照明灯具3.2.4 运营照明设施灯具的布置方式。 4.照明光源与照明灯具3.2.4 运营照明设施52 遮阳棚：设置在洞口外，是为减弱自然光亮度而建筑的拱棚状构造物。网孔应设计成不准阳光直接投射到路面上。 5.减光建筑与减光措施533.2.4 运营照明设施 (1)减光建筑洞口遮光棚54 遮光格栅：也是一种棚状减光建筑物，但构造较简单。与遮阳棚的根本区别是允许阳光直接投射到路面上553.2.4

18、运营照明设施 5.减光建筑与减光措施 (1)减光建筑洞口遮光格栅56 从接近段起点起，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； 洞口采用端墙形式时，墙面宜采用冷色调， 其反射率应小于0.17。 此外，在接近段起点处的20视场中，天空面积小于50时，不宜设置遮光棚。 (2)减光措施573.2.4 运营照明设施 5.减光建筑与减光措施3.2.4 接近段的减光建筑与减光措施绿色洞口58绿色洞口59 各种设施根据隧道的等级来设置，可参照下表 1.设置标准公路隧道各种防灾设施的设置标准 隧道等级 设施名称特长隧道长隧道中隧道短隧道通报设施警报设施交通信号设施灭火设施监控设施消音设施高

19、速公路和一级公路宜设，但短隧道可不设。注：表示需要设置，否则不需设置。3.2 公路隧道附属建筑3.2.5 防灾救援设施 (1)按钮式通报设施 (2)应急电话 (3)紧急警报设施 安装在两端洞口和隧道内，每隔500m设置一个。 (4)烟雾探测器与火警自动报警控制器 烟雾探测器能探测到燃烧时的烟、热和光，并将其转换成电信号传递给火警自动报警控制器，发出火灾警报。3.2.5 防灾救援设施 2.隧道安全管理设施 消防系统由化学灭火器和消火栓组成。置于衬砌边墙上。 (1)灭火器：多为磷酸二氢铵干粉型。 (2)消火栓 (3)泡沫自动喷淋灭火系统 (4)供水系统 在隧道进、出口处各设置一套由集水池、加压泵站

20、、蓄水池和供水管网组成的给水系统。蓄水池容量应满足2h火灾延续时间内消防用水总量的要求。3.2.5 防灾救援设施 3.消防灭火设施 (1)监控系统 是一个特定的有线闭路电视系统，它的基本组成有：摄像机、信号传输电缆(或光缆)、视频信号处理器、监视器等。 (2)交通信号系统 交通信号系统主要由交通信号灯的设置来实现。 隧道内交通信号的设置方式可分为三种，即对向交通信号、单向交通信号、可变向交通信号(可按需要改变行车流向的交通信号)3.2.5 防灾救援设施 4.公路隧道交通监控和信号系统 (1)紧急闸门 在隧道两端洞口、洞内行人通道的中间、车行通道的中间应考虑设置金属闸门，在发生火灾并及时疏散了人

21、群之后，予以关闭，以隔断火源，减少损失。 (2)紧急电源 (3)消音设施 在交通流量大时，噪音会长时间地维持在隧道内，需要将噪声控制在可以用紧急电话与管理处通话的程度，最好是在65dB以下，不应大于80dB。采用吸声材料，与内装一起考虑。3.2.5 防灾救援设施 5.其它设施第3章 隧道附属建筑3.1 铁路隧道附属建筑3.2 公路隧道附属建筑3.3 隧道防排水设施65本节主要内容：隧道治水原则与措施隧道内排水建筑物3.3 隧道防排水设施66 铁路隧道：锈蚀钢轨及扣件，腐蚀轨枕，降低设备的使用寿命； 公路隧道：使路面湿滑，导致行车事故概率增加。 侵蚀衬砌结构，形成隧道病害，危及行车安全。3.3

22、隧道防排水设施3.3.1 隧道治水原则与措施1.隧道渗漏水的危害 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。2.治水原则67 (1)防：即使隧道衬砌结构本身具有一定的防水能力。 采用防水混凝土使衬砌达到一定的抗渗强度 采用止水带封闭衬砌变形缝 设置防水层（作用最为突出） 外贴式防水层明洞类地下结构 内贴式防水层复合式衬砌中的防水板3.3.1 隧道治水原则与措施3.治水措施68明洞外贴式防水层69明洞外贴式防水层的敷设70内贴式防水夹层A大样图71内贴式防水夹层的敷设72 (2)排：采用弹塑软式透水管、打孔波纹管等暗管在衬砌与围岩之间组成纵横交错的排水管网，然后将水经由暗管引入隧道内，再从洞内水沟排走。3.3.1 隧道治水原则与措施3.治水措施 (3)截：是指截断地表水和地下水流入隧道的通路。 在洞口边仰坡开挖线5m以外，设置“截水天沟”，并加以铺砌，将地表水拦截在边仰坡范围之外。 对洞顶地表的陷穴、深坑加以回填，对裂缝进行堵塞。73 堵：注浆隧道洞口截水天沟74 (4)堵：将地下水堵在围岩层中，不使其渗入隧道。 普遍采用的方法是压浆，即向衬砌背后压注止水材料(水泥浆液、化学浆液等)，用以充填衬砌与围岩之间的空隙，以堵住地下水的通路，并使衬砌与围岩形成整体，改善衬砌受力条件。 还可采用压浆分段堵水，使地下水集中在一处或