隧道平縱斷面設(shè)計課件

第二章隧道平縱斷面設(shè)計

鐵路隧道平面設(shè)計：隧道曲線設(shè)計1.附加技術(shù)要求坡道形式鐵路隧道縱斷面設(shè)計坡度大小坡段長度坡段聯(lián)結(jié)平面線形2.公路隧道的平面和縱斷面線形縱斷面線形引線隧道內(nèi)的線路是整條線路中的一個區(qū)段。隧道設(shè)計時，首先要滿足線路明線所規(guī)定的各種技術(shù)指標(biāo)。由于隧道的施工、運(yùn)營養(yǎng)護(hù)及改建等工作條件均比明線差，所以，在設(shè)計隧道內(nèi)的線路時，除了遵照線路明線所規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)以外，還要附加上為適應(yīng)隧道內(nèi)工作條件的一些技術(shù)要求。附加的技術(shù)要求可以從平面設(shè)計和縱斷面設(shè)計兩個方面來闡述。第一節(jié)隧道平面設(shè)計直線隧道的優(yōu)點(diǎn)線路順直，列車可以快速通過，走行的距離也較短，有利于列車多拉快跑，提高線路的運(yùn)營效率。在隧道內(nèi)，線路就更應(yīng)設(shè)計成直線。

曲線隧道的缺點(diǎn)

缺點(diǎn)1：曲線上的隧道，由于列車傾斜和平移，隧道建筑限界需要加寬，坑道的尺寸相應(yīng)加大，不但增大了開挖土石數(shù)量，而且增加了襯砌的圬工量；缺點(diǎn)2：在不同曲率曲線上的隧道建筑限界加寬不同，隧道的斷面是變化的，因而施工時，支護(hù)和襯砌的尺寸均不一致，技術(shù)上較為復(fù)雜；缺點(diǎn)3：列車運(yùn)行在曲線隧洞內(nèi)，空氣阻力比直線隧道大，機(jī)車牽引力的損失大，降低了運(yùn)營效率，甚至可能造成溜車事故；缺點(diǎn)4：列車在曲線上行駛，產(chǎn)生了離心力，再加上洞內(nèi)空氣潮濕，使得鋼軌磨損加速，從而使洞內(nèi)的養(yǎng)護(hù)工作量增大；缺點(diǎn)5：曲線隧道洞身彎曲，洞壁對氣流的阻力加大，使通風(fēng)條件變壞，有害氣體不易排出；

缺點(diǎn)6：運(yùn)營中為了保證隧道建筑限界的要求和正常的行車條件，需要經(jīng)常檢查線路平面和水平，曲線隧道也較直線隧道增加了維護(hù)作業(yè)量和難度；

缺點(diǎn)7：由于曲線關(guān)系，洞內(nèi)進(jìn)行施工測量時，操作變得復(fù)雜，精度也有所降低。由此可見，從節(jié)省工程投資、減少施工難度、簡化洞內(nèi)施工維修作業(yè)并縮短作業(yè)時間、爭取較好的通風(fēng)條件、改善維修養(yǎng)護(hù)人員和乘務(wù)員的工作環(huán)境及看視條件以及提高行車速度等方面來看，直線隧道都優(yōu)于曲線隧道，因此隧道內(nèi)的線路應(yīng)該設(shè)計為直線，這在一般情況下是容易做到的。但是，由于受到某些地形的限制或是地質(zhì)的原因，有時也不得不采用曲線。

例如，當(dāng)線路繞行于山嘴時，為了避免直穿隧道太長，或是為了便于開辟輔助性的施工橫洞，有時也會有意識地設(shè)置與地形等高線相接近的曲線隧道。對于越嶺線上的隧道，線路常常是沿著埡口的一側(cè)山谷轉(zhuǎn)入山體后，又沿順埡口的另一側(cè)山谷轉(zhuǎn)出?？梢允顾淼垒^長的中段放在直線上，但由于地形原因，隧道兩端為了轉(zhuǎn)向都要落在曲線上，這種情況是常見的。此時，如果埡口兩側(cè)溝谷地勢開闊，則可將曲線放在洞口以外。如果地勢條件必須把曲線引進(jìn)隧道，那么，施工時先按主體的直線隧道開挖，兩端暫開直的照準(zhǔn)導(dǎo)坑，以補(bǔ)救曲線所形成的缺點(diǎn)，待全隧道的導(dǎo)坑開通后，再把兩端按原設(shè)計的曲線調(diào)整過來，如圖所示。隧道設(shè)置曲線示例

隧道內(nèi)的線路宜設(shè)置為直線，當(dāng)因地形、地質(zhì)等條件限制必須設(shè)計為曲線時，宜采用較大的曲線半徑，慎用最小曲線半徑，并宜將曲線設(shè)在洞口附近。隧道內(nèi)不宜設(shè)置反向曲線。-隧道設(shè)置曲線時應(yīng)注意的問題應(yīng)盡可能采用較短的曲線或半徑較大的曲線，且將曲線設(shè)置在隧道洞口附近為宜，使曲線的影響小一些。在曲線兩端應(yīng)設(shè)緩和曲線時，最好不使洞口恰落在緩和曲線上。隧道內(nèi)若設(shè)圓曲線，其長度不應(yīng)短于一節(jié)車廂的長度（26m）。在一座隧道內(nèi)最好不設(shè)一個以上的曲線，尤其是不宜設(shè)置反向曲線(S)或復(fù)合曲線。如果列車同時跨在兩個曲線上，行駛很不穩(wěn)當(dāng)。當(dāng)必須設(shè)置兩條曲線時，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。第二節(jié)隧道縱斷面設(shè)計坡道形式坡度大小坡段長度坡段聯(lián)結(jié)坡道形式

隧道處于地層之內(nèi)，除了地質(zhì)有變化時以外，線路的坡型本來不受什么限制，用不著采用復(fù)雜多變的型式。一般可采用簡單的單坡型或人字坡型。坡道形式單坡多用于線路的緊坡地段或是展線的地區(qū)，因?yàn)閱纹驴梢誀幦「叱?，拔起或降落一定的高度。此外，單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)。單坡道的優(yōu)點(diǎn)還有施工及測量上都比較方便。它的缺點(diǎn)是在施工階段，下坡進(jìn)洞的一端，出于上部的水自然地流向下部開挖工作面，使開挖工作受到干擾，不但需要隨時抽水外排，而且影響到電爆破的絕緣質(zhì)量；此外，運(yùn)碴時，空車下坡重車上坡，運(yùn)輸效率低。單坡特點(diǎn)人字型坡道多用于長隧道，尤其是越嶺隧道。地下水發(fā)育的長隧道宜采用人字坡。因?yàn)樵綆X無需爭取高程，而埡口兩端都是溝谷地帶，同是向下的人字型披道，正好符合地形條件。人字坡的優(yōu)點(diǎn)是施工時，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)，有時也排除不干凈．長時積累，濃度漸漸增大，使列車司乘人員以及洞內(nèi)維修人員的健康受到影響。人字坡特點(diǎn)對于線路來說，考慮到運(yùn)營效率，應(yīng)具有良好的行車條件，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，需要隨著地形的變化設(shè)置與之相適應(yīng)的線路坡度。但坡度不能太大，若坡度超過了線路最大允許的限制坡度，機(jī)車的牽引能力達(dá)不到，不是列車爬不上去，就是必須減輕列車的牽引重量。所以設(shè)計坡度時，注意應(yīng)不超過限制坡度坡度大小

如果在平面上有曲線，還需為克服曲線的阻力，再減去一個曲線的當(dāng)量坡度。即(2-1)

式中——設(shè)計中允許采用的最大坡度；——按照線路等級規(guī)定的限制最大坡度；——曲線阻力折算的坡度折減量。

坡度折減的原因

（1）列車車輪與鋼軌踏面間的粘著系數(shù)降低；（2）洞內(nèi)空氣阻力增大。

此為明線坡度要求!!!明線坡度要求!!!—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,如下表。

隧道長度電力牽引內(nèi)燃牽引401～10000.950.901001～40000.900.80>40000.850.75隧道內(nèi)線路最大坡度系數(shù)坡度折減區(qū)段示意

隧道內(nèi)線路的最大允許坡度

隧道坡度不宜小于3‰，在最冷月平均氣溫低于-5℃的地區(qū)，地下水發(fā)育的地區(qū)宜適當(dāng)加大坡度。

位于長大坡道上長度大于400m的隧道，其坡度不得大于最大坡度按規(guī)定折減后的數(shù)值；位于長大坡道且曲線地段的隧道，應(yīng)先進(jìn)行隧道內(nèi)線路最大坡度折減，再進(jìn)行曲線坡度減緩。

坡段長勵度隧道內(nèi)陸的線路修坡段也臭不宜太雷短，因爽為坡段走太短就哪意味著貴變坡點(diǎn)露多而密希集，列旨車行駛貿(mào)就不平治穩(wěn)，司許機(jī)操縱鄭要隨時罰調(diào)整。懂當(dāng)列車呼經(jīng)過變照坡點(diǎn)時菜，受力曬情況也習(xí)跟著變努化，車摩輛間會姨發(fā)生相壘互的沖挺撞，產(chǎn)叼生附加邁力和附拐加加速找度。如酒果坡度燦太短，敲一列車幻玉在行駛頭中，同環(huán)時跨越稱兩個變舍坡點(diǎn)，居車體、過車鉤都餃在同時女受到不濁利的影未響，有餐時會因淺此發(fā)生向事故。借另外，他如果隧敢道內(nèi)坡傲度變化堅(jiān)甚多，卸也將給槍施工和判運(yùn)營養(yǎng)論護(hù)維修流養(yǎng)護(hù)增現(xiàn)加困難貞。從行車平呼穩(wěn)的要求濕和照顧施嚴(yán)工和養(yǎng)護(hù)助的方便出嗎發(fā)，隧道亞內(nèi)坡段長份度最好不怠小于列車艙的長度考慮到長態(tài)遠(yuǎn)的發(fā)展處，坡段長避度最好不乎小于遠(yuǎn)期奇到發(fā)線的俱長度凸形縱斷適面分坡平鋼段，當(dāng)隧瓶道位于兩少端貨物列鄉(xiāng)豐車以接近挺計算速度界通過時，鍬允許分坡疤平道長度江縮短至2賀00m。址坡段長最悠小為20箏0m。隧道內(nèi)線辦路的坡型垃單一，但慶不宜把坡畜段定得太背長，尤其所是單坡隧捆道，坡度械已用到了振最大限度挑，如果是劃一氣上大剖坡，列車窩就必須用棍盡機(jī)車的恨全部潛在邀能力，持庭續(xù)奮進(jìn)。句這樣，會然使機(jī)車疲蹲勞或超負(fù)率荷。雖然也坡度未超社限制，但慶坡段長了嬸，也會越默爬越慢，搭以至有停堆車的可能斜或出現(xiàn)車傘輪打滑的酷情況，容僵易發(fā)生事隙故。在下陳坡時，由符于坡段太通長，制動爽時間過久脖，機(jī)車閘爪瓦摩擦發(fā)弟熱，將使釀燃油失效拒，以致剎按不住車，這發(fā)生溜車芒事故。所滅以在限坡必地段，坡糊段不宜太篇長。如果塌隧道很長叛，坡度又堂不想變動廳，為了不筍使機(jī)車爬緊長坡，可仍以設(shè)緩坡歷段，使機(jī)露車有一個矮喘息或緩秒和的時間積。此外，閥順坡設(shè)伯排水溝主時，如泄果坡段君太長，滿水溝就俯難于布證置，不靜是流量泰太大，蕩就是溝著槽太深槳。有時觀為此需槳要設(shè)置惕許多抽羞水、揚(yáng)籮水設(shè)施勤，分級蒙分段排師水。這災(zāi)就給今按后的運(yùn)圈營和維第修增加章了工作劍量。所錦以，隧籍道內(nèi)線逼路的坡剛段不宜筆太長。坡段聯(lián)接為了行車局平順，兩肌個相鄰坡骨段坡度的挨代數(shù)差值唉不宜太大規(guī)。因?yàn)?，效坡差太大悠會引起車滴輛之間仰要俯不一，頭車鉤受到琴扭力，容姿易發(fā)生斷智鉤。兩個相鄰派坡段坡度賽的代數(shù)差拴值滲不宜太灣大兩坡段間偵的代數(shù)差股值叨不應(yīng)大于重重車方向移的坡值糞。旅客列車指設(shè)計行車卸速度小于叢160懶km/h再的鐵路幫，相臨坡效度差大于遣3‰時，伴應(yīng)以圓形昂豎曲線連方接，豎曲薄線的半徑竄應(yīng)采用1堪000述0m。旅客列車孩設(shè)計行車宜速度為1勤60km墳/h的抵鐵路段，惹應(yīng)以圓曲猛線型豎曲攀線連接，出豎曲線的傭半徑應(yīng)采隨用15蛙000m頃，豎曲線津不應(yīng)與平第面圓曲線鄉(xiāng)豐重疊設(shè)置僚，困難條嫁件下，豎閉曲線可與圍半徑不小套于25鍬00m的丟圓曲線重稱疊設(shè)置；縣特殊困難糖條件下，初經(jīng)技術(shù)經(jīng)行濟(jì)比選，異豎曲線可獵與半徑不芝小于1艱600m更的圓曲線屬重疊設(shè)置宋。位于車振站上的臭隧道，脾應(yīng)采取載必要的集工程措歡施確保諸排水暢媽通。當(dāng)隧道死洞口位醋于濱河備可能被油洪水淹卸沒地帶勞、水庫隨回水影納響范圍隱或受山深洪威脅靈地段，真其路肩文高程應(yīng)喇高出設(shè)驢計水位廊加波浪郊侵襲高喇度和壅附水高度胖至少0灣.5m膜。Ⅰ、Ⅱ唇級鐵路侮設(shè)計水麥位的洪框水頻率薪標(biāo)準(zhǔn)為努1/1男00；俘當(dāng)觀測敵洪水(灰包括調(diào)虧查可靠討的有重基現(xiàn)可能子的歷史江洪水)縮慧高于上撕述設(shè)計壞洪水頻先率標(biāo)準(zhǔn)謝時，則確應(yīng)按觀員測洪水方設(shè)計；狠當(dāng)觀測殃洪水的字頻率超累過1/柱300控時，Ⅰ激、Ⅱ級私鐵路應(yīng)廁按1/住300拖洪水頻器率設(shè)計牧。公路隧道枝的平面線蒙形和縱斷唇面線形平面線買形隧道的平長面線形原眠則上采用革直線，避匠免設(shè)置曲位線。在某些情起況下必須惡設(shè)置曲線病時，其曲松線半徑不崇宜小于不昨設(shè)超高的三平面曲線只半徑，并賞應(yīng)符合視蛇距要求。在隧道洞拼口不應(yīng)采繞用小半徑伍曲線的引創(chuàng)線與隧道危銜接。這里有兩度個問題應(yīng)尸當(dāng)引起注霸意：一是小睬半徑曲緣瑞線，二東是超高。如果設(shè)嘩置小半徑失曲線，會咱產(chǎn)生視距贊問題，為筋確保視距嚇，勢必要險加寬隧道籍?dāng)嗝?。設(shè)秘置超高時閱，車輛傾計斜，也會眾導(dǎo)致隧道泊斷面的加賴寬。隧道按斷面加寬間，一方面譽(yù)要增加工偵程費(fèi)用，歉另一方面珠使施工變館得困難。羽加寬后的尼斷面寬度楚不統(tǒng)一，鋤以及不同湯斷面之間資的相互過甲渡都給隧小道施工帶蟻來困難。劇由于隧道臭內(nèi)一般是將禁止超車棕的，只能活采用停車撇視距，設(shè)晴計時根據(jù)凍停車視距糕可以換算代出設(shè)置曲牛線時的不線加寬最小桃平曲線半胞徑?？v斷面線某形道路隧謠道的縱檢坡以不容妨礙排貨水的緩捉坡為宜介。在變記坡點(diǎn)處婦應(yīng)設(shè)置啟足夠的騙豎曲線包，保持敞線路的日良好銜獄接。隧湖道縱坡帥設(shè)置不晌宜過大紋，否則帝無論是片在汽車低行使上躺還在隧樓道施工企及養(yǎng)護(hù)撲上都不宴利。道樂路隧道啞控制縱靈坡的主筐要因素騎是隧道聲通風(fēng)問且題，汽專車排出診的廢氣白及有害礎(chǔ)物質(zhì)隨綁著縱坡啊的增大幻玉而急劇助增多。一般將犯隧道縱吩坡保持萄在2%皮以下比錢較好貼，縱坡殖大于修3%是哄不可取太的。從隧道飯施工排輩水和竣魄工后的披排水需松要上考務(wù)慮，隧逮道內(nèi)不冤宜設(shè)置芹平坡懸，在施屈工時需近要設(shè)置斥不小于剪0.3極%的縱題坡。竣工后的駐排水，包捆括涌水、欺漏水、清膛洗隧道用煉水、消防裳用水等，哭如果能滿蹤蝶足施工排經(jīng)水的需要扁，那么在能用混凝土集修建的排摩水溝中排痕水是沒有插問題的，黑其最小坡跪度不宜小廢于0.2覆%；在高秤寒地區(qū)，掠為了減少集冬季排水寨溝產(chǎn)生凍敲害，適當(dāng)匆加大縱坡挽坡度，使耐水的流動瓶能增大，遞對排水是果有利的；針從兩個洞分口開挖隧推道時，采兔用“人”賠字坡，施膊工涌水容壇易排出，嘆