第2章鐵路隧道規(guī)劃與位置選擇(共18頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)第2章 鐵路隧道規(guī)劃與位置選擇2.1 鐵路隧道線路位置選擇鐵路隧道是山區(qū)線路穿越山嶺時(shí)用來克服高程障礙的一種建筑物，是整條線路的組成部分，同迂回繞線的方法相比，往往可以縮短線路長度、改善線路的平縱斷面以及日后的運(yùn)營條件，但它相對(duì)路基建筑物而言，造價(jià)比較高，施工難度大，施工進(jìn)度也比較慢。鐵路隧道是鐵路線上的一種建筑物，其位置選擇與線路走向有著密切關(guān)系。一般而言， 中、短隧道的位置服從于線路走向的大體位置，可作小幅度的調(diào)整。對(duì)于長大隧道，如遇到復(fù)雜地質(zhì)情況，修建技術(shù)上有一定困難時(shí)，隧道成為線路修建的控制工程，其位置往往影響線路走向的位置，這時(shí)線路就得服從隧

2、道所選擇的最優(yōu)位置。所以，隧道位置的選擇與線路的選線是相互關(guān)聯(lián)的，應(yīng)該綜合考慮兩者的利弊來決定。 隧道具體位置的選擇與區(qū)域工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件、地形地貌條件、工程難易程度、投資的數(shù)額、工期的要求，以及現(xiàn)有的施工技術(shù)水平和今后運(yùn)營條件等因素有關(guān)。1越嶺線上隧道平面和立面位置的選擇當(dāng)鐵路線路從一個(gè)水系過渡到另一個(gè)水系時(shí)，穿越高程很大的分水嶺而修建的隧道稱為越嶺隧道。選擇越嶺隧道的位置主要以選擇埡口和確定隧道高程兩大因素來決定。 選擇埡口分水嶺的山脊線上高程較低處稱為埡口。平面位置選擇主要是對(duì)隧道穿越分水嶺的不同高程的多個(gè)埡口的選擇，選擇時(shí)主要考慮埡口地質(zhì)條件、隧道長度、兩側(cè)展線的難易程度、線

3、形和工程量的大小。比選考慮的主要因素有:接近線路航空方向的低埡口、具有良好的展線條件的溝谷且不損失越嶺高程者、兩邊溝谷標(biāo)高相差不多且兩邊溝谷平面位置接近處、工程和水文地質(zhì)條件良好、施工難易度和運(yùn)營條件等。 選定高程越嶺隧道立面位置的選擇主要是對(duì)隧道高程的選擇。高程不同帶來不同長度的隧道方案，一般講隧道位置高，山體較薄，隧道長度短，工程量小，但線路拔起高度大，兩端引線長度增加，技術(shù)條件惡化;低位置隧道則與之相反。所以在選定隧道高程時(shí)，務(wù)必全面衡量，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面，尤其在今后長遠(yuǎn)運(yùn)營條件上，做出綜合的比較，決定取舍。 2傍山隧道位置的選擇鐵路線沿河傍山修建的隧道稱為傍山隧道。傍山隧道受山坡和河

4、谷的制約，一般埋藏較淺，巖層風(fēng)化破碎，常有不良地質(zhì)現(xiàn)象，洞頂覆蓋薄，易受山體的偏側(cè)壓力，對(duì)施工和結(jié)構(gòu)受力不利。因此在選擇傍山隧道位置時(shí)，應(yīng)根據(jù)地形地質(zhì)、河流沖刷情況以及洞外相關(guān)工程和運(yùn)營條件等綜合考慮。并注意在埋藏較淺的地段處洞身覆蓋的厚度，隧道位置"寧里勿外"，即隧道位置以稍向內(nèi)靠為好。一般要求隧道外側(cè)最小覆蓋厚度不應(yīng)小于表2.1.1中的數(shù)值。當(dāng)巖層結(jié)構(gòu)面傾向山體一側(cè)時(shí)，巖層比較穩(wěn)定，覆蓋厚度可以酌減。當(dāng)巖層結(jié)構(gòu)面傾向河流一側(cè)時(shí)，覆蓋厚度易于加大。河岸存在沖刷現(xiàn)象的地段，要考慮沖刷對(duì)山體和洞身穩(wěn)定的影響，隧道位置最好設(shè)在穩(wěn)定的巖層中. 表2.1.1 傍山淺埋隧道最小覆蓋厚

5、度參考表圍巖級(jí)別最小覆蓋層厚度t(m)單線雙線4679710101511201630注：1.t為覆蓋層或風(fēng)化破碎層厚度； 2.表列數(shù)值不適用于有顯著不利結(jié)構(gòu)面的情況； 3.表列數(shù)值未考慮隧道外側(cè)有其它工程或建筑物的情況。 3.地質(zhì)條件對(duì)隧道位置的影響隧道是埋置在巖層內(nèi)的結(jié)構(gòu)物，它受巖體的包圍。周圍巖層的地質(zhì)條件，對(duì)隧道結(jié)構(gòu)型式和施工方法都有著決定性的影響。如何避開不良地質(zhì)的區(qū)域，或如何擬定克服不良地質(zhì)的措施，是選擇隧道位置時(shí)必須審慎考慮的問題。單斜構(gòu)造在單斜構(gòu)造的地區(qū)，巖層各層面間，有緊密的，也有張開的，有膠結(jié)或無膠結(jié)的，有充填或無充填的不同情況。不管是哪一種情況，層間接觸面比之巖層實(shí)體總是較

6、為薄弱的。從力學(xué)觀點(diǎn)來看，一種巖體的強(qiáng)度常常不是由巖石本身的強(qiáng)度來控制，而是由它的軟弱結(jié)構(gòu)面的強(qiáng)度來控制的。單斜構(gòu)造的層面大體平行而有同一傾角，當(dāng)層間的抗剪強(qiáng)度不足時(shí)，巖層在外力作用下將會(huì)發(fā)生層間相對(duì)錯(cuò)動(dòng)。如果隧道的位置恰在層間軟弱面上，巖層滑動(dòng)將使隧道結(jié)構(gòu)受到很大的剪力，以致把結(jié)構(gòu)物損壞。如果隧道恰在層間軟弱面處，巖層滑動(dòng)會(huì)使隧道的某一段發(fā)生橫向推移，而導(dǎo)致斷開錯(cuò)位，如圖2.1.1所示。因此，在單斜構(gòu)造的地質(zhì)條件下，必須事先把巖層的構(gòu)造和傾角大小調(diào)查清楚，一定要盡可能避開大型軟弱結(jié)構(gòu)面。盡量不要把隧道中線設(shè)計(jì)成與軟弱結(jié)構(gòu)面的走向一致或平行，要正交或有成一定的交角。圖2.1.1 隧道位置選擇褶

7、曲構(gòu)造向斜背斜在褶曲構(gòu)造的地區(qū)，巖層一部分向上彎曲翹起成為背斜，另一部分向下彎曲撓成為向斜。背斜的巖層受彎而在下面出現(xiàn)節(jié)理、裂隙，切割巖體成為上大下小的楔塊，楔塊受到兩側(cè)鄰塊的挾制，使得楔塊的重量由鄰塊分擔(dān)，因而只產(chǎn)生小于原重的壓力。與此相反，向斜地層受彎而在下面開裂，切割巖體成為上小下大的楔塊，這種楔塊在重力作用下，極易脫離母巖而墜落，于是產(chǎn)生較大的壓力，也就是給結(jié)構(gòu)物以較大的荷載，而且在施工時(shí)，極易發(fā)生掉塊或坍方，對(duì)工程產(chǎn)生不利影響。所以，隧道穿過褶曲構(gòu)造時(shí)，選在背斜中要比在向斜中有利。如果恰在褶曲的兩翼，將受到偏側(cè)壓力，結(jié)構(gòu)需加強(qiáng)，如圖2.2.2所示。圖2.1.2褶曲構(gòu)造隧道位置選擇在斷

8、層構(gòu)造的地區(qū)，斷層帶中的巖體呈破碎狀態(tài)，稱為斷層碎裂體；當(dāng)嚴(yán)重揉擠可成為泥狀。斷層帶的強(qiáng)度很低，而且往往是地下水的通道。施工時(shí)，遇到這種地質(zhì)條件，十分困難。選擇隧道位置時(shí)，應(yīng)盡可能避開。不得已時(shí)，隧道走向與斷層走向隔開足夠的安全距離，或隧道走向正交與斜交跨過。施工時(shí)，還應(yīng)作好各種支護(hù)及防水措施。其它不良地質(zhì)條件從地質(zhì)條件進(jìn)行隧道位置選擇時(shí)，最重要的影響因素是不良地質(zhì)。不良地質(zhì)是指滑坡、崩塌、巖堆、泥石流、溶洞和含瓦斯地區(qū)等。它們各有其特點(diǎn)，也各有其影響。1)滑坡地區(qū)山坡地區(qū)，由于地下水的活動(dòng)，或河流沖刷坡腳，或人為切坡，造成山坡土體在重力作用下，沿某一軟弱面整體下滑。隧道通過滑坡地區(qū)時(shí)，將會(huì)受

9、到突然的土體推力，造成隧道擠壓或剪切破壞，甚至可能使隧道整體隨土體下移。所以，選擇隧道位置時(shí)，應(yīng)盡量避開滑坡體或在可能滑動(dòng)面以下一定深度通過，其深度一般參考傍山障道最小覆蓋厚度來確定。在不得已必須將隧道置于滑坡體內(nèi)時(shí)，應(yīng)考慮上部減載和加強(qiáng)排水措施。 2)崩塌地區(qū)山坡陡峻的地段，山體裂隙受風(fēng)化而崩解，脫離母巖，成塊地從斜坡翻滾墜落。它的出現(xiàn)是突然的，沖擊力很大，不易防范。選擇隧道位置時(shí)，最好不要沿這類山坡通過。不得已時(shí)，應(yīng)當(dāng)盡可能地把隧道置于山體之中，穿過穩(wěn)定的巖層。巖體崩塌的情形不太嚴(yán)重，而洞口又必須落在崩塌地區(qū)，則可設(shè)置一段明洞來解決。3)巖堆地區(qū)巖石經(jīng)過風(fēng)化作用，分解和剝離成為大小不一的塊

10、體，從山坡上方滾下，或沖刷夾持而堆積在山坡較平緩處或坡腳處，形成無粘結(jié)力的堆積體。隧道通過這類地區(qū)，開挖時(shí)極易發(fā)生坍方，給施工帶來極大困難。這時(shí)，宜把隧道位置放在巖堆以下的穩(wěn)定巖體之中。4)泥石流山頂積聚的土壤和各種礫石、巖塊受到洪水的浸融成為流體，順山溝或峽谷而下，來勢兇猛，破壞力極大。有時(shí)可能摧毀鐵路路基，甚至掩埋鐵路、堵塞隧道。因此，在選擇隧道位置時(shí)，務(wù)必躲開泥石流泛濫區(qū)，如躲避不開，也應(yīng)選在泥石流下切深度以下的基巖中。要查明泥石流洪積扇范圍，不可把洞口放在洪積扇范圍以內(nèi)。5)溶洞地區(qū)碳酸鹽類巖石（如灰?guī)r、白云巖）可溶類巖石在水力和水的化學(xué)作用下溶蝕而形成各種巖溶現(xiàn)象，溶洞形式是其中之一

11、。溶洞中無水或積水，無填充或填充。選擇隧道位置時(shí)，應(yīng)盡可能避開。如無法避開時(shí)，應(yīng)探明溶洞的規(guī)模、性質(zhì)和與隧道的位置關(guān)系，采取相應(yīng)的設(shè)計(jì)，施工措施。6)瓦斯地區(qū)在煤系地層中，蘊(yùn)藏著如甲烷(CH4)和二氧化碳(CO2) 的有害氣體。隧道開挖時(shí)，有害氣體逸出。輕者致人窒息，重則引起爆炸，危害甚大。途擇隧道位置時(shí)，盡量避開。7)地下水地下水多是由地表水的滲透或地下水源補(bǔ)給的。例如巖層裂隙中的裂隙水，或溶洞中儲(chǔ)藏的巖溶水，它們有時(shí)是流動(dòng)的，有時(shí)是靜止的，有時(shí)還有壓力水頭。它們的存在，使巖石軟化、強(qiáng)度降低，層間夾層軟化或稀釋，促成了層間的滑動(dòng)。裂隙中的水在開挖時(shí)涌入坑道，使施工發(fā)生困難，給以后養(yǎng)護(hù)也帶來無

12、休止的災(zāi)害。選擇隧道位置時(shí)，最好不從富水區(qū)中經(jīng)過。2.2鐵路隧道規(guī)劃洞口位置的選擇B A圖2.2.1 溝底附近洞口平面位置示意圖隧道位置選定以后，隧道長度由它的兩端洞口位置確定(即隧道長度為其進(jìn)出口洞門墻外表面與線路內(nèi)軌頂面標(biāo)高線交點(diǎn)之問的距離)。洞口位置選擇是否合理，將對(duì)隧道的施工工期、造價(jià)、運(yùn)營安全等產(chǎn)生重大的影響。所以在隧道線路設(shè)計(jì)中，洞口位置的選擇應(yīng)結(jié)合洞口的地形、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、施工技術(shù)、運(yùn)營條件以及附近相關(guān)工程綜合考慮，詳細(xì)比較、決定。其中最重要的是考慮洞門邊坡的穩(wěn)定和仰坡的安全。一般應(yīng)盡量避免大挖方和大刷坡，破壞地層穩(wěn)定狀態(tài)。根據(jù)我國多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出“早進(jìn)晚出”的原則

13、，洞口位置盡量設(shè)在山體穩(wěn)定、地質(zhì)較好、地下水不太豐富的地方，避免不良地質(zhì)。避不開時(shí)，要采取措施保證施工和運(yùn)營安全。理想的洞口位置應(yīng)選擇地質(zhì)條件良好，地勢開闊，施工方便，技術(shù)、經(jīng)濟(jì)合理之處。在選擇隧道洞口位置時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)原則：1.洞口不宜設(shè)在埡口溝谷的中心或溝底低洼處(如圖2.2.1中的A線)，在一般情況下，埡口溝谷在地質(zhì)構(gòu)造上是最薄弱的環(huán)節(jié)，常會(huì)遇到斷層帶、古坍方、沖積土等不良地質(zhì)。此外，地表流水都匯集在溝底，再加上洞口路塹開挖，破壞了山體原有的平衡，更容易引起坍方，甚至不能進(jìn)洞。所以，洞口最好選在溝谷一側(cè)(如圖2.2.1中的B線)。2.洞口應(yīng)避開不良地質(zhì)地段，如斷層、滑坡、巖堆、巖溶、流

14、砂、泥石流、鹽巖、多年凍土、雪崩、冰川等，以及避開地表水匯集處。3.當(dāng)隧道線路通過巖壁陡立，基巖裸露處時(shí)，最好不刷動(dòng)或少刷動(dòng)原生地表，以保持山體的天然平衡。此時(shí)，洞口位置應(yīng)根據(jù)具體情況，采取貼壁進(jìn)洞(圖2.2.2)或設(shè)置一段明洞(當(dāng)山坡上有落石、掉塊而難以清除時(shí))(圖2.2.3)；或修建特殊結(jié)構(gòu)洞門，如懸臂式洞門、鋼筋混凝土錨桿洞門、洞門橋臺(tái)聯(lián)合結(jié)構(gòu)、懸臂式托盤基礎(chǔ)洞門或長腿式洞門等。圖2.2.2 貼壁進(jìn)動(dòng)時(shí)洞口縱斷面示意圖圖2.2.3 陡壁下接常明洞時(shí)縱斷面示意圖4.減少洞口路塹段長度，延長隧道，提前進(jìn)洞。對(duì)處于漫坡地形的隧道，其洞口位置變動(dòng)范圍較大，一般應(yīng)采取延長隧道的辦法，以解決路塹棄土

15、及排水的困難。5.洞口線路宜與等高線正交。使隧道正面進(jìn)入山體(如圖2.2.4)，洞口結(jié)構(gòu)物不致受到偏側(cè)壓力。對(duì)于傍山隧道因限于地形，有時(shí)無法與等高線正交，只能斜交進(jìn)洞時(shí)，其交角不應(yīng)太小(不小45°)，并根據(jù)具體情況，采取斜交洞門、臺(tái)階式正交洞門或修建一段明洞。圖2.2.4洞門平面示意圖a) 正交洞門b) 斜交洞門6.當(dāng)線路位于有可能被水淹沒的河灘或水庫回水影響范圍以內(nèi)時(shí)，隧道洞口標(biāo)高應(yīng)高出洪水位加波浪高度，以防洪水灌入隧道。7.為了確保洞口的穩(wěn)定和安全，邊坡及仰坡均不宜開挖過高。8.當(dāng)洞口附近遇有水溝或水渠橫跨線路時(shí)，可設(shè)置拉槽開溝的橋梁或涵洞，排泄水流。9.當(dāng)洞口地勢開闊，有利于施

16、工場地布置時(shí)，可利用棄碴有計(jì)劃、有目的地改造洞口場 地，以便布置運(yùn)輸便道、材料堆放場、生產(chǎn)設(shè)施用地及生產(chǎn)、生活用房等。另外，在橋隧相連時(shí)，應(yīng)注意防止因棄碴亂堆造成堵塞橋孔或推壞橋梁墩臺(tái)建筑物。 總之，隧道洞口位置的選擇，應(yīng)根據(jù)地形、地質(zhì)條件，考慮邊坡、仰坡的穩(wěn)定，結(jié)合洞外有關(guān)工程及施工難易程度，本著“早進(jìn)晚出”的指導(dǎo)思想，全面綜合地分析確定。2.3 鐵路隧道平面與縱斷面設(shè)計(jì)鐵路隧道是線路的一個(gè)組成部分，平、縱斷面設(shè)計(jì)首先應(yīng)滿足露天線路地段的各種技技術(shù)要求，還應(yīng)考慮適應(yīng)隧道內(nèi)特點(diǎn)的一些要求，如運(yùn)營、養(yǎng)護(hù)條件比明線地段差等特點(diǎn)。 2.3.1隧道平面設(shè)計(jì)隧道平面是指隧道中心線在水平面上的投影，顯然是

17、越直越好。因此，在可能的情況下， 隧道平面線形應(yīng)盡量采用直線或大半徑曲線，避免小半徑曲線。因隧道位于曲線上，將有下列缺點(diǎn): 曲線隧道建筑限界需加寬，凈空尺寸相應(yīng)加大，增加了開挖和襯砌的工程量; 列車在曲線隧道內(nèi)運(yùn)行，空氣阻力加大，抵消了部分機(jī)車牽引力，并使洞內(nèi)通風(fēng)條惡化; 列車在曲線隧道行駛，產(chǎn)生的離心力使鋼軌磨耗嚴(yán)重，增加了線路維修工作量; 曲線隧道施工難度增加，支護(hù)和襯砌技術(shù)較為復(fù)雜。 受地形和地質(zhì)條件的限制，曲線隧道在實(shí)際工程中是十分多見的。如河谷線的傍山 穿過山嘴時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)如圖3 -71所示的曲線隧道。考慮運(yùn)營和施工的因素，隧道內(nèi)應(yīng)盡 避免設(shè)置反向曲線;必須設(shè)置時(shí)，要求夾直線長度不宜

18、小于44m。當(dāng)洞外明線出現(xiàn)曲線時(shí) 最好要使曲線的緩直，點(diǎn)(或直緩點(diǎn))距洞口不小于25m，如圖2.3.1所示。 圖2.3.1曲線隧道示意圖鐵路隧道在曲線兩端應(yīng)設(shè)緩和曲線時(shí)，最好不使洞口恰恰落在緩和曲線上。緩和曲線在平面上半徑總在改變，豎向的外軌超高也在變化，這樣，在雙重變化下，列車行駛不平穩(wěn)。所以，應(yīng)盡可能將緩和曲線設(shè)在洞外一個(gè)適當(dāng)距離以外，圓曲線的長度也不應(yīng)短于一節(jié)車廂的長度。在一座隧道內(nèi)最好不設(shè)一個(gè)以上的曲線。尤其是不宜設(shè)置反向曲線或復(fù)合曲線。如果列車同時(shí)跨在兩個(gè)曲線上，行駛很不穩(wěn)當(dāng)。所以，兩曲線間應(yīng)有足夠長的夾直線，一般是要求在三倍車輛長度以上。2.3.2隧道縱斷面設(shè)計(jì)隧道縱斷面是中心線展

19、直后在垂直面上的投影。縱斷面設(shè)計(jì)主要是對(duì)坡度的設(shè)計(jì)，包括隧道內(nèi)線路的坡道形式、坡度大小和折減、坡段長度和坡段間的銜接等內(nèi)容。(1)鐵路隧道坡道型式隧道處于巖層之中，除了地質(zhì)有變化以外，線路走向不受任何限制，不必采用復(fù)雜多變的型式。一般可采用單面坡型(圖2.3.2(a)或人字坡型（圖2.3.2(b)）。單面坡多用于線路的緊坡地段或是展線的地區(qū)，因?yàn)閱蚊嫫驴梢誀幦「叱?，拔起或降落一定的高度。單面坡隧道兩洞口的高程差較大，由此而產(chǎn)生的氣壓差和熱位差也大，能促進(jìn)洞內(nèi)的自然通風(fēng)。它的缺點(diǎn)是：在施工階段，由于下坡開挖，洞內(nèi)的水自然地流向開挖工作面，使開挖工作受到干擾，需要隨時(shí)抽水外排。此外，運(yùn)碴時(shí)，空車下

20、坡重車上坡，運(yùn)輸效率低。人字型坡道多用于長隧道，尤其是越嶺隧道。因?yàn)樵綆X無需爭取高程，而埡口兩端都是溝谷地帶，同是向下的人字型坡道，正好符合地形條件。人字坡的優(yōu)點(diǎn)是：施工時(shí)水自然流向洞外，排水措施相應(yīng)地簡化，而且重車下坡，空車上坡，運(yùn)輸效率高。它的缺點(diǎn)是：列車通過時(shí)排出的有害氣體聚集在兩坡間的頂峰處，盡管用機(jī)械通風(fēng)，有時(shí)也排除不干凈，長時(shí)間積累，濃度漸漸增大，使司機(jī)以及洞內(nèi)維修人員的健康受到影響。 兩種不同的坡型適用于不同的隧道。對(duì)位于緊坡地段，要爭取高程的區(qū)段上的隧道、位于越嶺隧道兩端展線上的隧道、地下水不大的隧道、或是可以單口掘進(jìn)的短隧道，可以采用單面坡型。對(duì)于長大隧道、越嶺隧道、地下水豐

21、富而抽水設(shè)備不足的隧道，宜采用人字坡型。圖2.3.2 坡道型式示意圖(a)單面坡(b)人字坡坡度大小鐵路隧道對(duì)于行車來說線路的坡度以平坡為最好。但是，天然地形是起伏不定的，為了能適應(yīng)天然地形的形狀以減少工程數(shù)量，只好隨著地形的變化設(shè)置與之相適應(yīng)的線路坡度。但依據(jù)地形設(shè)計(jì)坡度時(shí)，注意應(yīng)不超過限制坡度，如果在平面上有曲線，還需為克服曲線的阻力，再減去一個(gè)曲線的當(dāng)量坡度，即 i允i限i曲式中 i允設(shè)計(jì)中允許采用的最大坡度（）；i限按照線路等級(jí)規(guī)定的限制最大坡度（）；i曲曲線阻力折算的坡度當(dāng)量（）。隧道內(nèi)行車條件要比明線差，對(duì)線路最大限制坡度的要求更為嚴(yán)格。因此，隧道內(nèi)線路的最大允許坡度要在明線最大限

22、制坡度上乘以一個(gè)折減系數(shù)?？紤]坡度折減有以下原因：l)列車車輪與鋼軌踏面間的粘著系數(shù)降低機(jī)車的牽引能力有時(shí)是由車輪與軌面之間的粘著力來控制的。隧道內(nèi)空氣的相對(duì)濕度較露天處大，因而鋼軌踏面上凝成一層薄膜，使輪軌之間的粘著系數(shù)降低，于是機(jī)車的牽引力也隨之降低。此外，如果是蒸汽機(jī)車牽引，機(jī)車噴出的煤煙渣滓落在軌面上，也會(huì)使粘著系數(shù)降低。因此，隧道內(nèi)線路的限制坡度應(yīng)比明線的限制坡度有所減小。2)洞內(nèi)空氣阻力增大列車在隧道內(nèi)行駛，其作用猶如一個(gè)活塞，洞內(nèi)空氣將像活塞那樣給前進(jìn)的列車以空氣阻力，使列車的牽引力減弱。所以，隧道內(nèi)的限制坡度要比明線的限制坡度小。由于上述原因，隧道內(nèi)線路的限制坡度要在明線限制坡

23、度上乘以一個(gè)小于1的折減系數(shù)。按現(xiàn)行鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范，除隧道長度小于400m時(shí)，上述影響不太顯著，坡度可以不折減以外，其它凡長度大于400 m的隧道都要考慮坡度的折減。折減的方法按下式進(jìn)行：i允m i限i曲 其中，m為隧道內(nèi)線路的坡度折減系數(shù)，它與隧道的長度有關(guān)。當(dāng)隧道內(nèi)有曲線時(shí)，注意要先進(jìn)行隧道內(nèi)線路坡度的折減，然后再扣除曲線折減，如上式所列。鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定了隧道內(nèi)線路坡度折減系數(shù)m的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值，列于表2.3.1可參照使用。表2.3.1 各種牽引種類的隧道內(nèi)線路最大坡度系數(shù)m隧道長度（m）電力牽引內(nèi)燃牽引40110000.950.90100140000.900.8040000.850.

24、75另外，不但隧道內(nèi)的線路應(yīng)按上述方式予以折減，洞口外一段距離內(nèi)，也要考慮相應(yīng)的折減。因?yàn)楫?dāng)列車的機(jī)車一旦進(jìn)入隧道，空氣阻力就增加，粘著系數(shù)也開始減少。所以在上坡進(jìn)洞前半個(gè)遠(yuǎn)期貨物列車長度范圍內(nèi)，也要按洞內(nèi)一樣予以折減。至于列車出洞，機(jī)車已達(dá)明線，就不存在折減的問題了。如圖2.3.3所示。圖 2.3.3 隧道內(nèi)線路坡度折減除了最大坡度的限制以外，還要限制最小坡度。因?yàn)樗淼纼?nèi)的水全靠排水溝向外流出。鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，隧道內(nèi)線路不得設(shè)置平坡，最小的允許坡度應(yīng)不小于3。坡段長度鐵路隧道內(nèi)線路的坡型單一，但不宜把坡段定得太長，尤其是單坡隧道，坡度已用到了最大限度。如果是一氣上大坡，列車就必須用盡機(jī)

25、車的全部潛在能力，持續(xù)奮進(jìn)。這樣，會(huì)越爬越慢，以至有停車的可能或出現(xiàn)車輪打滑的情況，容易發(fā)生事故。在下坡時(shí)，由于坡段太長，制動(dòng)時(shí)間過久，機(jī)車閘瓦摩擦發(fā)熱，將使燃油失效，以致剎不住車，發(fā)生溜車事故。所以，在限坡地段，坡段不宜太長。如果隧道很長，坡度又不想變動(dòng)，為了不使機(jī)車爬長坡，可以設(shè)緩坡段，使機(jī)車有一個(gè)喘息和緩和的時(shí)間。此外，順坡設(shè)排水溝時(shí)，如果坡段太長，水溝就難以布置。不是流量太大，就是溝槽太深，有時(shí)為此需要設(shè)置許多抽水、揚(yáng)水設(shè)施，分級(jí)分段排水。這也給今后的運(yùn)營和維修增加了工作量。所以，隧道內(nèi)線路的坡段不宜太長。坡段聯(lián)接對(duì)于鐵路隧道來說，為了行車平順兩個(gè)相鄰坡段坡度的代數(shù)差值不宜太大，否則會(huì)

26、引起車輛之間仰俯不一，車鉤受到扭力，容易發(fā)生斷鉤。因此，在設(shè)計(jì)坡度時(shí)，坡間的代數(shù)差要有一定的限制。從安全的觀點(diǎn)出發(fā)，兩坡段間的代數(shù)差值i不應(yīng)大于重車方向的限坡值i。鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，旅客列車設(shè)計(jì)行車速度小于160km/h的鐵路段，相鄰坡段的坡度差大于3時(shí)，應(yīng)以圓曲線型豎曲線連接，豎曲線的半徑應(yīng)采用10000m；旅客列車設(shè)計(jì)行車速度為160km/h的鐵路段，相鄰坡段的坡度差大于1時(shí)，應(yīng)以圓曲線型豎曲線連接，豎曲線的半徑應(yīng)采用15000m，豎曲線不宜與平面圓曲線重疊設(shè)置，困難條件下，豎曲線可與半徑不小于2500m的圓曲線重疊設(shè)置；特殊困難條件下，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，豎曲線可與半徑小于1600m的圓

27、曲線重疊設(shè)置。隧道內(nèi)線路坡度不但要考慮上述因素，還要檢算列車在相應(yīng)坡段上的行車速度。因?yàn)榱熊嚿掀滦枰幸欢ǖ乃俣?，才能將?dòng)能轉(zhuǎn)為勢能。如果列車開始上坡時(shí)，還有足夠的前進(jìn)能力，行至中途機(jī)車的效能就會(huì)有所降低，逐漸衰減以至趨近于不能前進(jìn)而出現(xiàn)打滑、停車以致倒退等危險(xiǎn)情況。即使能勉強(qiáng)爬上，緩緩而過，洞內(nèi)行車時(shí)間過長，發(fā)出的污蝕空氣會(huì)使機(jī)車乘務(wù)人員以及旅客感到非常不舒服，甚至釀成窒息、暈倒等事故。2.4隧道橫斷面設(shè)計(jì)2.4.1.直線隧道凈空隧道凈空是指隧道襯砌的內(nèi)輪廓線所包圍空間。鐵路隧道凈空是根據(jù)“隧道建筑限界”確定的，而“隧道建筑限界”是根據(jù)“基本建筑限界”制定的，“基本建筑限界”又是根據(jù)“機(jī)車車

28、輛限界”制定的。 “限界”是一種規(guī)定的輪廓線，這種輪廓線以內(nèi)的空間是保證列車安全運(yùn)行所必需的。“建筑限界”是建筑物不得侵入的一種限界。機(jī)車車輛限界它是指機(jī)車車輛最外輪廓的限界尺寸。要求所有在線路上行駛的機(jī)車車輛停在平坡直線上時(shí)，沿車體所有部分都必須容納在此限界范圍內(nèi)而不得超越。基本建筑限界它是指線路上各種建筑物和設(shè)備均不得侵入的輪廓線。它的用途是保證機(jī)車車輛的安全運(yùn)行及建筑物和設(shè)備不受損害。隧道建筑限界它是指包圍“基本建筑限界”外部的輪廓線。即要比“基本建筑限界”大一些，留出少許空間，用于安裝通訊信號(hào)、照明、電力等設(shè)備。對(duì)于時(shí)速120km/h新建和改建的蒸汽及內(nèi)燃牽引的單線和雙線鐵路隧道，采用

29、“隧限1A”和“隧限1B”，如圖2.4.1。新建和改建的電力牽引的單線和雙線鐵路隧道，采用“隧限2A”和“隧限2B”，如圖2.4.2。對(duì)于時(shí)速200km/h新建鐵路單線和雙線隧道，建筑限界如圖2.4.3所示。直線隧道凈空“直線隧道凈空”要比“隧道建筑限界”稍大一些，除了滿足限界要求外，考慮避讓、救援通道，還考慮了在不同的圍巖壓力作用下，襯砌結(jié)構(gòu)的合理受力形狀（拱部采用三心圓，邊墻采用直墻式或曲墻式）以及施工方便等因素。我國客運(yùn)專線隧道的建筑限界根據(jù)不同的速度目標(biāo)值、不同種類的貨運(yùn)限界組合,共分為速度目標(biāo)值200 km/h客運(yùn)專線兼顧普通貨物運(yùn)輸和雙層集裝箱運(yùn)輸?shù)膯巍㈦p線隧道建筑限界；速度目標(biāo)值

30、250 km/h的客運(yùn)專線兼顧普通貨物運(yùn)輸和雙層集裝箱運(yùn)輸?shù)膯?、雙線隧道建筑限界；速度目標(biāo)值350 km/h的客運(yùn)專線單、雙線隧道建筑限界。在滿足上述限界和速度目標(biāo)值的條件下,考慮空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)和各種安全預(yù)留空間,擬定相應(yīng)的隧道有效內(nèi)凈空面積,如表2.4.1所示。圖2.4.4為時(shí)速350km/h雙線鐵路隧道建筑限界及襯砌內(nèi)輪廓。表2.4.1 我國客運(yùn)專線隧道采用的有效內(nèi)凈空面積 類別標(biāo)準(zhǔn)單線（m2）雙線（m2）200 km/h客專兼顧普貨運(yùn)輸52.8685.8200 km/h客專兼顧雙箱運(yùn)輸56.6792.94250 km/h客專兼顧普貨運(yùn)輸5890.16250 km/h客專兼顧雙箱運(yùn)輸589

31、5.06350 km/h客運(yùn)專線70100 注:隧道內(nèi)凈空面積是指軌面以上部分的面積圖2.4.1 蒸汽及內(nèi)燃牽引的單線、雙線隧道限界圖 圖2.4.2 電力牽引的單線、雙線隧道限界圖圖2.4.3 時(shí)速240km/h新建鐵路隧道建筑限界圖2.4.4 時(shí)速350km/h新建鐵路隧道建筑限界2.4.2曲線隧道凈空加寬加寬原因車輛通過曲線時(shí)，轉(zhuǎn)向架中心點(diǎn)沿線路運(yùn)行，而車輛本身卻不能隨線路彎曲仍保持其矩形形狀。故其兩端向曲線外側(cè)偏移（d外），中間向曲線內(nèi)側(cè)偏移（d內(nèi)1），如圖2.4.5所示。 由于曲線外軌超高，車輛向曲線內(nèi)側(cè)傾斜，使車輛限界上的控制點(diǎn)在水平方向上向內(nèi)移動(dòng)了一個(gè)距離d內(nèi)2，如圖2.4.6所示

32、。據(jù)此，曲線隧道凈空的加寬值為圖2.4.6曲線隧道凈空加寬原因斷面示意圖ABFd內(nèi)2CGHEBFOC車輛軸線O車輛長度L車輛前后轉(zhuǎn)向架間距l(xiāng)線路中線曲線半徑d外d內(nèi)2d外圖2.4.5 曲線隧道凈空加寬原因圖內(nèi)側(cè)加寬 W1= d內(nèi)1d內(nèi)2外側(cè)加寬 W2= d外總加寬 W= W1W2 d內(nèi)1d內(nèi)2d外加寬值的計(jì)算單線曲線隧道加寬值的計(jì)算1)車輛中間部分向曲線內(nèi)側(cè)的偏移d內(nèi)1 (2-4-1)式中 l車輛轉(zhuǎn)向架中心距，取18m； R曲線半徑（m）。則 d內(nèi)1×100(cm) 2)車輛兩端向曲線外側(cè)的偏移d外 (2-4-2)式中，L為標(biāo)準(zhǔn)車輛長度，我國為26m。（cm）3）外軌超高使車體向曲線

33、內(nèi)側(cè)傾移d內(nèi)2（cm） (2-4-3)式中 H隧道限界控制點(diǎn)自軌面起的高度（cm）；E曲線外軌超高值，其最大值不超過15cm，且（cm） (2-4-4)其中，v為鐵路遠(yuǎn)期行車速度（km/h）。在我國鐵路隧道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)中，系將相應(yīng)的隧道建筑限界繞內(nèi)側(cè)軌頂中心轉(zhuǎn)動(dòng)arctg角求得，非電氣化鐵路隧道可近似取2.7E(cm)，電氣化鐵路隧道可近似取2.8E(cm)。則隧道內(nèi)側(cè)加寬值為W1= d內(nèi)1d內(nèi)2(cm) (2-4-5)隧道外側(cè)加寬值為 W2= d外(cm) (2-4-6)隧道總加寬值為W= W1W2 （cm）或 W（cm）雙線曲線隧道加寬值的計(jì)算雙線曲線隧道的內(nèi)側(cè)加寬值 W1及外側(cè)加寬值W2與單

34、線隧道加寬值的計(jì)算相同。內(nèi)外側(cè)線路中線間的加寬值W3按以下情況計(jì)算。當(dāng)外側(cè)線路的外軌超高大于內(nèi)側(cè)線路的外軌超高時(shí)：W3（cm） (2-4-7)式中 H車輛外側(cè)頂角距內(nèi)軌頂面的高度，取360cm；E外側(cè)線路的外軌超高值（cm）；R同前。則 W3=（cm）或 W3（cm） (2-4-8)其它情況時(shí) W3（cm） (2-4-9)曲線隧道中線與線路中線偏移距離從以上計(jì)算可知，曲線隧道內(nèi)外側(cè)加寬值不同（內(nèi)側(cè)加寬大于外側(cè)加寬），斷面加寬后，隧道中線應(yīng)向曲線內(nèi)側(cè)偏移一個(gè)d值。單線隧道如圖2.4.8所示。d=(cm) (2-4-10)雙線隧道如圖2.4.7所示。內(nèi)側(cè)線路中線至隧道中線的距離 d1=200(cm

35、) (2-4-11)外側(cè)線路中線至隧道中線的距離 d2=200(cm) (2-4-12)時(shí)速200km/h以上曲線隧道凈空加寬直墻襯砌內(nèi)輪廓內(nèi)軌頂面隧道中線內(nèi)側(cè)線路中線外側(cè)線路中線曲墻襯砌內(nèi)輪廓890Wd1d2245+W1400+W3245+W2圖 2.4.7 雙線隧道曲線加寬示意圖圖 2.4.8 單線隧道曲線加寬示意圖曲線隧道中心線加寬后隧道內(nèi)輪廓線W內(nèi)dW外直線隧道中心線直線隧道內(nèi)輪廓線最高時(shí)速200km的新建鐵路單、雙線隧道內(nèi)凈空面積采用52m2和80m2斷面形式也是經(jīng)過優(yōu)化比選的，既充分滿足了空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的要求，又完全滿足建筑物接近限界及其它工程使用空間的需要，且留有富余量，考慮

36、到最高時(shí)速200公里新建鐵路隧道線路采用最小圓曲線半徑2200m，推薦圓曲線半徑為35006000m，按鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范曲線隧道的加寬也是較小的，完全在富余量以內(nèi)，可以不考慮內(nèi)輪廓加寬，見表2.4.2。表2.4.2 按鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范計(jì)算的最高時(shí)速200公里新建鐵路曲線隧道加寬表圓曲線半徑(m)外軌超高(mm)隧道內(nèi)外側(cè)加寬總和(cm)25004515300035124000259最高時(shí)速200km/h以上的新建鐵路單、雙線隧道，因考慮滿足空氣動(dòng)力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)的要求，其凈空已滿足建筑物接近限界需要，且留有富余量。因此，曲線上的隧道內(nèi)輪廓不考慮曲線加寬。2.4.3.曲線隧道與直線隧道襯砌的銜接方法圖2

37、.4.9 曲線隧道與直線隧道襯砌銜接方法平面示意圖根據(jù)鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：位于曲線地段的隧道，斷面加寬除圓曲線部分按上述計(jì)算值予以加寬外，緩和曲線部分可分兩段加寬，即自圓曲線至緩和曲線中點(diǎn)，并向直線方向延長13m，采用圓曲線加寬斷面（按W值加寬）；其余緩和曲線，并自直緩分界點(diǎn)向直線段延長22 m，采用緩和曲線中點(diǎn)加寬斷面，其加寬值取圓曲線之半（即按W/2加寬）(圖2.4.9)。2.5鐵路隧道構(gòu)造設(shè)計(jì)隧道可分為主體建筑物和附屬建筑物。前者是為了保持隧道的穩(wěn)定，保證隧道正常使用而修建的，由洞身結(jié)構(gòu)及洞門組成。后者指保證隧道正常使用所需的各種輔助設(shè)施，例如鐵路隧道供過往行人及維修人員避讓列車而設(shè)的

38、避車洞、長大隧道中為加強(qiáng)洞內(nèi)外空氣更換而設(shè)的機(jī)械通風(fēng)設(shè)施以及必要的消防、報(bào)警裝置等等。2.5.1襯砌構(gòu)造(1)襯砌類型開挖后的隧道，為了保持圍巖的穩(wěn)定性，一般需要進(jìn)行支護(hù)和襯砌。支護(hù)的主要方式有：錨桿、鋼架、鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土及其它的組合。襯砌的主要方式有：整體式混凝土襯砌、拼裝式襯砌、噴射混凝土襯砌和復(fù)合式襯砌等。整體式混凝土襯砌隧道開挖后，以較大厚度和剛度的整體模筑混凝土作為隧道的結(jié)構(gòu)。為防止圍巖掉坎，坍塌，采用支撐或臨時(shí)支護(hù)（傳統(tǒng)上為各類支撐，如木支撐、鋼支撐等），隨著噴錨技術(shù)形成改為噴錨支護(hù)。但這種支撐或支護(hù)現(xiàn)作臨時(shí)支護(hù)，而不作為結(jié)構(gòu)的組成部分。整體式襯砌按照工程類比不同的圍巖類別采用

39、不同的襯砌厚度，其形式有直墻式和曲墻式兩種，而曲墻式又分為有仰拱和無仰拱兩種。當(dāng)有較大的偏壓、凍脹力、傾斜的滑動(dòng)推力或施工中出現(xiàn)大量坍方以及七度以上地震區(qū)等情況時(shí)，則應(yīng)根據(jù)荷載特點(diǎn)進(jìn)行個(gè)別設(shè)計(jì)。 1)直墻式襯砌這種類型的襯砌適用于地質(zhì)條件比較好，垂直圍巖壓力為主而水平圍巖壓力較小的情況。主要適用于I級(jí)圍巖，在短距離的高級(jí)別圍巖相同的級(jí)圍巖區(qū)段也可采用。襯砌由上部拱圈、兩側(cè)豎直邊墻和下部鋪底三部分組合而成。圖2.5.1為鐵路隧道級(jí)圍巖直墻式襯砌定型設(shè)計(jì)圖，拱部內(nèi)輪廓線系由三心圓曲線組成。圖2.5.1 鐵路隧道級(jí)圍巖整體式襯砌標(biāo)準(zhǔn)圖 圖2.5.2 鐵路隧道級(jí)圍巖整體曲墻式襯砌標(biāo)準(zhǔn)圖2)曲墻式襯砌曲

40、墻式襯砌適用于地質(zhì)較差，有較大水平圍巖壓力的情況。主要適用于級(jí)及以上的圍巖，級(jí)圍巖雙線。多線隧道也采用曲墻有仰拱的襯砌。它由頂部拱圈、側(cè)面曲邊墻和底板(或鋪底)組成。除在級(jí)圍巖無地上水，且基礎(chǔ)不產(chǎn)生沉降的情況下可不設(shè)仰拱，只做平鋪底外，一般均設(shè)仰拱，以抵御底部的圍巖壓力和防止襯砌沉降，并使襯砌形成一個(gè)環(huán)狀的封閉整體結(jié)構(gòu)，以提高襯砌的承載能力，圖2.5.2為鐵路隧道V級(jí)圍巖整體曲墻式襯砌標(biāo)準(zhǔn)圖，其內(nèi)部輪廓線由五心圓曲線組成。裝配式襯砌裝配式襯砌是將襯砌分成若干塊構(gòu)件，這些構(gòu)件在現(xiàn)場或工廠預(yù)制，然后運(yùn)到坑道內(nèi)用機(jī)械將它們拼裝成一環(huán)接著一環(huán)的襯砌。這種襯砌的特點(diǎn)是：拼裝成環(huán)后立即受力，便于機(jī)械化施工

41、，改善勞動(dòng)條件，節(jié)省勞力。目前多在使用盾構(gòu)法施工的城市地下鐵道和水底隧道中采用。在鐵路、公路隧道中由于裝配式襯砌要求有一定的機(jī)械化設(shè)備，施工工藝復(fù)雜，襯砌的整體性及抗?jié)B性差而未能推廣使用。錨噴式襯砌錨噴式襯砌是錨噴結(jié)構(gòu)既作為隧道支護(hù)，又作為隧道永久結(jié)構(gòu)的形式。它具有隧道開挖后襯砌及時(shí)，施工方便和經(jīng)濟(jì)的顯著特點(diǎn)，特別是纖維噴射砼技術(shù)顯著改善噴混凝土性能后，在圍巖整體性較好的軍事工程、各類用途的使用期較短及重要性較低的隧道中廣泛使用。在公路、鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范中，都有根據(jù)隧道圍巖地質(zhì)條件、施工條件和使用要求可采用錨噴襯砌的規(guī)定。鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)定中規(guī)定，錨噴襯砌設(shè)計(jì)應(yīng)符合下列要求：錨噴襯砌內(nèi)輪廓線應(yīng)比

42、整體式襯砌適當(dāng)發(fā)大，除考慮施工誤差和位移量外，應(yīng)再預(yù)留10cm作為必要時(shí)補(bǔ)強(qiáng)用。遇下列情況不應(yīng)采用錨噴襯砌：地下水發(fā)育或大面積淋水地段；能造成襯砌腐蝕或特殊膨脹性圍巖地段；最冷月平均氣溫低于5地區(qū)的凍害地段；有其它要求的隧道。復(fù)合式襯砌圖2.5.3 鐵路隧道IV級(jí)圍巖復(fù)合式襯砌標(biāo)準(zhǔn)圖復(fù)合式襯砌把襯砌分成兩層或兩層以上，可以是同一種型式、方法和材料施作的，也可以是不同型式、方法、時(shí)間和材料施作的。目前大都采用內(nèi)外兩層襯砌。按內(nèi)外襯砌的組合情況可分為：錨噴支護(hù)與混凝土襯砌；根據(jù)圍巖條件不同分別采用不同的斷面形式和支護(hù)、襯砌參數(shù)。如圖2.5.3所示鐵路隧道IV級(jí)圍巖復(fù)合式襯砌標(biāo)準(zhǔn)圖。復(fù)合式襯砌是先在

43、開挖好的洞壁表面噴射一層早強(qiáng)的混凝土(有時(shí)也同時(shí)施作錨桿)，凝固后形成薄層柔性支護(hù)結(jié)構(gòu)(稱初期支護(hù))。它既能容許圍巖有一定的變形，又能限制圍巖產(chǎn)生有害變形，其厚度多在520之間。一般待初期支護(hù)與圍巖變形基本穩(wěn)定后再施作內(nèi)襯。為了防止地下水流入或滲入隧道內(nèi)，可以在外襯和內(nèi)襯之間設(shè)防水層，其材料可采用軟聚氯乙烯薄膜、聚異丁烯片、聚乙烯等防水卷材，或用噴涂防水涂料等?？傊瑥?fù)合式襯砌可以滿足初期支護(hù)施作及時(shí)、剛度小易變形的要求，且與圍巖密貼，從而能保護(hù)和加固圍巖，充分發(fā)揮圍巖的自承作用。二襯后，襯砌內(nèi)表面光滑平整，可以防止外層風(fēng)化，裝飾內(nèi)壁，增強(qiáng)安全感，是一種合理的結(jié)構(gòu)形式，是目前公路鐵路隧道主要的

44、結(jié)構(gòu)形式。2.5.2洞門與明洞(1)洞門洞門的作用洞門的作用有以下幾個(gè)方面：1)減少洞口土石方開挖量。洞口段范圍內(nèi)的路塹是根據(jù)地質(zhì)條件以一定坡率開挖的，當(dāng)隧道埋置較深時(shí)，開挖量較大，設(shè)置隧道洞門可以起到擋土墻的作用，減少土石方開挖量。2)穩(wěn)定邊、仰坡。修建洞門可減小引線路塹的邊坡高度，縮小正面仰坡的坡面長度，使邊坡及仰坡得以穩(wěn)定。3)引離地表水流。地表水流往往匯集在洞口，如不排除，將會(huì)浸害線路，妨礙行車安全。修建洞門可以把水流引入側(cè)溝排走，確保運(yùn)營安全。4).裝飾洞口。洞口是隧道唯一外露部分，是隧道的正面外觀。修建洞門可起裝飾作用，特別在城市附近、風(fēng)景區(qū)及旅游區(qū)內(nèi)的隧道更應(yīng)配合當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境，給予

45、藝術(shù)處理進(jìn)行美化。洞門的形式由于隧道洞口所處的地形、地質(zhì)條件不同，洞門形式也有所不同，主要有如下幾種，如圖2.5.4所示：1).洞口環(huán)框當(dāng)洞口石質(zhì)堅(jiān)硬穩(wěn)定(II級(jí)圍巖)，且地形陡峻無排水要求時(shí)，可僅修建洞口環(huán)框，以起到加固洞口和減少洞口雨后滴水的作用。2).端墻式(一字式)洞門端墻式(一字式)洞門是最常見的洞門。它適用于地形開闊、石質(zhì)較穩(wěn)定(級(jí)圍巖)的地區(qū)，由端墻和洞門頂排水溝組成。端墻的作用是抵抗山體縱向推力及支持洞口正面上的仰坡，保持其穩(wěn)定。洞門頂水溝用來將仰坡流下來的地表水匯集后排走。3)翼墻式(八字式)洞門圖2.5.4洞門形式圖當(dāng)洞口地質(zhì)較差(級(jí)及以上圍巖)，山體縱向推力較大時(shí)，可以在

46、端墻式洞門的單側(cè)或雙側(cè)設(shè)置翼墻。翼墻在正面起到抵抗山體縱向推力，增加洞門的抗滑及抗傾覆能力的作用。兩側(cè)面保護(hù)路塹邊坡起擋土墻作用。翼墻頂面與仰坡的延長面相一致，其上設(shè)置水溝，將洞門頂水溝匯集的地表水引至路塹側(cè)溝內(nèi)排走。4).柱式洞門當(dāng)?shù)匦屋^陡(級(jí)圍巖)，仰坡有下滑的可能性，又受地形或地質(zhì)條件限制，不能設(shè)置翼墻時(shí)，可在端墻中部設(shè)置2個(gè)(或4個(gè))斷面較大的柱墩，以增加端墻的穩(wěn)定性。柱式洞門比較美觀，適用于城市附近、風(fēng)景區(qū)或長大隧道的洞口。5).喇叭口式洞高速鐵路隧道，為減緩高速列車的空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)，在單線隧道洞一般設(shè)喇叭口洞口緩沖段，同時(shí)兼作隧道洞門。上述幾種洞門是鐵路隧道常用的主要形式。在工程實(shí)

47、際中，還有根據(jù)地形和地質(zhì)條件減小圬工數(shù)量、洞門墻受力狀態(tài)、控制仰坡坡高度等原因而采用的“臺(tái)階式”、“削竹式”、“斜 交式”洞門等形式。2.5.3明洞明洞是隧道的一種變化形式，它用明挖法修筑。所謂明挖指把巖體挖開，在露天修筑襯砌，然后回填土石。這樣修筑的構(gòu)筑物，外形幾乎與隧道無異，有拱圈、邊墻和底板，凈空與隧道相同，和地表相連處，也設(shè)有洞門、排水設(shè)施等。明洞一般修筑在隧道的進(jìn)出口處，當(dāng)遇到地質(zhì)差且洞頂覆蓋層較薄，用暗挖法難以進(jìn)洞時(shí)，或洞口路塹邊坡上有落石而危及行車安全時(shí)，或鐵路、公路、河渠必須在鐵路上方通過，且不宜做立交橋或涵渠時(shí)，均需要修建明洞。它是隧道洞口或線路上起防護(hù)作用的重要建筑物，在鐵

48、路線上使用的較多。明洞的結(jié)構(gòu)類型常因地形、地質(zhì)和危害程度的不同，有多種形式，采用最多的為拱式明洞和棚式明洞兩種。(一)拱式明洞拱式明洞由拱圈、邊墻和仰拱(或鋪底)組成，它的內(nèi)輪廓與隧道相一致，但結(jié)構(gòu)截面的厚度要比隧道大一些，可分為：路塹式對(duì)稱型、路塹式偏壓型、半路塹式偏壓型、半路塹式單壓型。 (二)棚式明洞(簡稱棚洞)有些傍山隧道，地形的自然橫坡比較陡，外側(cè)沒有足夠的場地設(shè)置外墻及基礎(chǔ)或確保其穩(wěn)定，這是可考慮采用另一種建筑物棚式明洞。棚式明洞常見的結(jié)構(gòu)形式有蓋板式、剛架式和懸臂式三種。2.5.4附屬建筑物為了使隧道正常使用，保證列車安全運(yùn)營，除上述主體建筑物外，還要修筑一些附屬建筑物。其中包括

49、：防排水設(shè)備、電力及通訊信號(hào)的安放設(shè)備及運(yùn)營通風(fēng)設(shè)施等。(1)防排水設(shè)施保持隧道干燥是使其能夠正常運(yùn)營的重要條件之一。但隧道內(nèi)經(jīng)常有一些地下水滲漏進(jìn)來，且維修工作也會(huì)帶來一些廢水。隧道漏水易引起漏電事故和造成金屬的電蝕現(xiàn)象，使隧道內(nèi)的各種附屬設(shè)施霉?fàn)€、銹蝕、變質(zhì)、失效。公路隧道內(nèi)路面積水將改變路面反光條件，引起眩光，使車輛打滑，影響正常行駛。在嚴(yán)寒地區(qū)，冬季滲入洞內(nèi)的水結(jié)成冰凌，倒掛在襯砌拱頂上，侵入凈空限界，危及行車安全。因此隧道的防排水是隧道設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營中的一個(gè)重要問題。隧道的永久性防排水，是用防排水工程措施實(shí)現(xiàn)的。通過理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，提出了“截、堵、排”綜合治理的方法?！敖亍彼侵附?cái)嗟乇硭偷叵滤魅胨淼赖耐贰榱朔乐沟乇硭疂B入地層內(nèi)，主要采取以下措施：1)在洞口仰坡外緣5m以外，設(shè)置天溝，并加以鋪砌。當(dāng)巖石外露，地面坡度較陡時(shí)可不設(shè)天溝。仰坡上可種植草皮、噴抹灰漿或加以鋪