隧道工程—第3章.ppt

1、中南大学隧道与地下工程系中南大学隧道与地下工程系隧 道 工 程第3章 隧道附属建筑1 ： 保证车辆安全运行和使隧道能正常使用 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4避车洞电力通讯设施营运通风设施5 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67 (1)大避车

2、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、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 9碎石道床整体道

3、床避车洞布置图10碎石道床的避车洞立体图11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，与道床面齐平1250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13括号中数字为小避车洞尺寸(单位：cm）400(200)250(100)280(220)2%275(218)1

4、80(170)280(220)R=25030避车洞基本尺寸 避车洞衬砌类型与隧道衬砌类型相适应14 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。 15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16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17 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

5、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18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19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20(1)洞口风道式通风

6、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21(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咀轨面空气室喷嘴式通风22(3)射流式风机通风射流式风机风流射流式风机射流风机特点：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23(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

7、要自入口一侧进入，竖井应靠近出口侧设置。 24第3章 隧道附属建筑25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26 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2728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隧道，当长度超过400m

8、时宜设 置行人横洞，长度超过800m时宜设置行车横洞29 车 行 通 道火 源人 行 通 道xz横通道布置示意图30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：LN2106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(1)

9、射流式纵向通风33射流风机射流风机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)半横向式通风特点：36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示意图(4)半横向式通风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38全

10、横向式通风示意图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速(5).全横向式通风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。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 41单向交通隧道设计风速不宜大于10m/s，特殊情况可 12m

11、/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。 (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 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43黑（白）洞效应适应滞后

12、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。 44黑洞效应黑洞效应黑框效应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Ltr1Lt

13、r2适 应 曲 线各照明段亮度与长度 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 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 10tan5 . 154. 1hDDsththD入口段照明长度，m；sD照明停车视距，m，按表3-4取值；h洞口

14、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 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 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

15、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。 中间布置交错布置对称布置单排布置双排布置横断面灯具灯具灯具的布置方式。灯具的布置方式。 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。533.2.4 3.2.4 运营照明设施运营照明设施(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

16、，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 3.2.4 运营照明设施运营照明设施(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。 (573.2.4 3.2.4 运营照明设施运营照明设施5859 各种设施根据隧道的等级来设置，可参照下表 1.设置标准公路隧道公路隧道各种各种防灾防灾设施设施的设置标准的设置标准 隧道等级隧道等级 设施设施名称名称特长隧道特长隧道长隧道长隧

17、道中隧道中隧道短隧道短隧道通报设施通报设施警报设施警报设施交通信号设施交通信号设施灭火设施灭火设施监控设施监控设施消音设施消音设施高速公路和一级公路宜设，但短隧道可不设。高速公路和一级公路宜设，但短隧道可不设。注：注：表示需要设置，否则不需设置。表示需要设置，否则不需设置。3.2.5 3.2.5 防灾救援设施防灾救援设施 (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 3.2.5 防灾救援设施

18、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、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 3.2.5 防灾救援设施防灾救援设施 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

19、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 3.2.5 防灾救援设施防灾救援设施 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 3.2.5 防灾救援设施防灾救援设施 5.其它设施第3章 隧道附属建筑65

20、本节主要内容：隧道治水原则与措施隧道内排水建筑物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。 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。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68R665隧道中线路线设计标高R745进口段明洞衬砌断面图(1:100)设计填土坡线实际填土坡线粘土隔水层50cm三

21、油二毡防水层粗砂层碎石层片石层纵向盲沟2064674672222362137651214160R1093301852431:31:12锚杆60回填土60明洞明洞外贴外贴式防式防水层水层69明洞外贴式防明洞外贴式防水层的敷设水层的敷设70内贴式防水夹层内贴式防水夹层A大样图71内贴式防水内贴式防水夹层的敷设夹层的敷设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)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

22、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几处后再引入隧道内排出。75 (1)排水沟的设置形式 仅设置单侧单侧水沟 铁路短隧道、地下水量小，敷设碎石道床的； 设置双侧水沟，不设中心排水沟 铁路单、双线隧道；公路中短隧道； 设置双侧水沟和中心排水沟 铁路双线特长和长隧道；公路长隧道。76排

23、水沟基本形式77隧道排水沟隧道排水沟78 (2)排水沟设置要求 沟底纵坡与线路纵坡一致。 水沟顶面应放置预制的钢筋混凝土盖板。 双侧水沟和中心水沟隔一定距离应设横向联络沟。 每隔一定长度应设检查井，以便随时清理残渣。 79 盲沟的作用：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。 多采用由工厂专门生产的弹簧软管。（施做：第7章）弹簧软管盲沟引排局部水2.盲沟3.3.2 3.3.2 隧道内排水建筑物隧道内排水建筑物80 电缆槽：用于放置照明、通风、通信电力电缆的沟槽。 动力电缆“强电” 通讯信号电缆“弱电” 强电与弱电之间会有干扰，应分槽而设，分置于隧道两侧。当分槽设置有困难时，也可考虑将强电电缆在隧道建筑限界之外，沿衬砌墙壁挂设。 其它设施预留槽：公路隧道还需留有设置消防水管的位置，还可能需留有通过其它市政管道(如自来水管、排污管等)的位置，这类管道通常与通讯电缆一起放置在隧道一侧。3.3.3 3.3.3 电缆槽电缆槽( (其它设施预留槽其它设施预留槽) ) 813.3.3 3.3.3 电缆槽电缆槽( (其它设施预留槽其它设施预留槽) ) 821.铁路隧道避车洞应如何设置，需注意避开哪些位置？2.公路隧道通风方式主要有哪些类型，其一般适用 条件是什么？3.我国隧道工程的防排水原则是什么？ 本章思考题：83