隧道工程
王丽琴
西安理工大学土建学院岩土工程研究所
第二章
隧道平纵断面设计
第二章隧道平纵断面设计
第一节铁路隧道平面设计
第二节铁路隧道纵断面设计
第三节公路隧道的平面和纵断面线形
第一节隧道平面设计
直线的优点:
1. 线路顺直,列车可以快速通过;
2. 走行的距离较短,有利于列车多拉快跑,提高线
路的运营效率。
在隧道内,线路就更应设计成直线
曲线隧道的缺点:
1. 曲线上的隧道,由于列车倾斜和平移,隧道建筑限界需要加
宽,坑道的尺寸相应加大,不但增大了开挖土石数量,而且增加了衬砌的圬工量;
2. 在不同曲率曲线上的隧道建筑限界加宽不同,隧道的断面是
变化的,因而施工时,支护和衬砌的尺寸均不一致,技术上较为复杂;
3. 列车运行在曲线隧洞内,空气阻力比直线隧道大,机车牵引
力的损失大,降低了运营效率,甚至可能造成溜车事故;
4. 列车在曲线上行驶,产生了离心力,再加上洞内空气潮湿,
使得钢轨磨损加速,从而使洞内的养护工作量增大;
5. 曲线隧道洞身弯曲,洞壁对气流的阻力加大,使通风条件
变坏,有害气体不易排出;
6. 运营中为了保证隧道建筑限界的要求和正常的行车条件,
需要经常检查线路平面是否水平,曲线隧道也较直线隧道增加了维护作业量和难度;
7. 由于曲线关系,洞内进行施工测量时,操作变得复杂,精
度也有所降低。
隧道内的线路宜设置为直线,当因地形、地质等条件限制必须设计为曲线时,宜采用较大的曲线半径,慎用最小曲线半径,并宜将曲线设在洞口附近。
隧道内不宜设置反向曲线。
如果地势条件必须把
曲线引进隧道,那么施工
时先按主体的直线隧道开
挖,两端暂开直的照准导
坑,以补救曲线所形成的
缺点,待全隧道的导坑开
通后,再把两端按原设计
的曲线调整过来。
隧道设置曲线示例
隧道设置曲线时应注意的问题:
1.尽可能采用较短的曲线或半径较大的曲线,且将曲线设置在隧道
洞口附近为宜,使曲线的影响小一些。
(大半径、设两端)
2.在曲线两端应设缓和曲线时,最好不使洞口恰落在缓和曲线上。
(缓在外)
3.隧道内若设圆曲线,其长度不应短于一节车厢的长度(26m)。
(圆大一)
4.在一座隧道内最好不设一个以上的曲线,尤其是不宜设置反向曲
线或复合曲线。
如果列车同时跨在两个曲线上,行驶很不稳当。
(勿“反、复”)。
5.当必须设置两条曲线时,两曲线间应有足够长的夹直线,一般是
第二节隧道纵断面设计
⑥坡道形式
⑥坡度大小
⑥坡段长度
⑥坡段联结
坡道型式
单坡型人字坡型
目的
线路的紧坡地段、展线的地区
适用
范围
可以争取高程,拔起
或降落一定的高度。
多用于长隧道,尤其是越岭隧道。
地下水发育的长隧道宜采用人字坡。
1. 设计坡度时,应注意不超过限制坡度i
限。
2. 如果在平面上有曲线,还需为克服曲线的阻力,再减去
一个曲线的当量坡度,即:
i允=i限-i曲
式中: i
允
——设计中允许采用的最大坡度;
i
限
——按照线路等级规定的限制最大坡度;
i 曲——曲线阻力折算的坡度折减量。
坡度大小:明线
隧道长度 电力牵引 内燃牵引 401~1000
0.95 0.90 1001~4000
0.90 0.80 >4000 0.85 0.75
隧道内线路最大坡度系数
隧道内曲线线路的最大允许坡度: i 允 = mi 限 - i 曲
实际隧道设计中
列车车轮与钢轨踏面间的粘着
系数降低,洞内空气阻力增大 坡度折减的原因
要求:
1.洞内折减:i允=mi限-i曲(>400m时)
2.洞外折减:上坡进洞时,半列车长度内。
i允=mi限-i曲i允i限
半列车长度
3.限制最小坡度:排水→不得设置平坡(特殊情况除外),坡度≥3‰,在最冷月平均气温低于-5℃、地下水发育的地
坡段长度
1.从行车平稳的要求和照顾施工和养护的方便出发,隧道内坡
段长度最好不小于列车的长度;
2.考虑到长远的发展,坡段长度最好不小于远期到发线的长度;
3.对于凸形纵断面分坡平道,当货物列车以接近计算速度通过
时,允许分坡平道长度缩短至200m。
坡段长最小为200m。
4.隧道内线路的坡形单一,坡段不宜定得太长,尤其是单坡隧
道,长坡段可以设缓坡段。
坡段联接
1.两个相邻坡段坡度的代数差值Δi不宜太大;(≤6‰)。
但其代数差值Δi也不应大于重车方向的坡值i
允
2.人字坡:坡顶设≤200m平坡;
3.变坡点:应设竖曲线,不要与平面曲线重叠。
4.检算车速。
第三节公路隧道的平面线形和纵断面线形
平面线形
•隧道的平面线形原则上采用直线,避免设置曲线。
•在某些情况下必须设置曲线时,其曲线半径不宜小于不设超高的平面曲线半径,并应符合视距要求。
•在隧道洞口不应采用小半径曲线的引线与隧道衔接。
纵断面线形
•一般将隧道纵坡保持在2%以下比较好,纵坡大于3%是不可取的;
•从隧道施工排水和竣工后的排水需要上考虑,隧道内不宜设置平坡,在施工时需要设置不小于0.3%的纵坡。
引线
•引线的平面及纵断面线形,应当保证有足够的视距和行车安全,尤其在进口一侧,需要在足够的距离外能够识别隧道洞口;
•隧道需要机械通风时,引线的纵坡应使汽车能以均匀速度驶入隧道,洞口前的引线纵坡与隧道纵坡在必要的距离之内应保持一致;
•隧道内的路肩宽度与一般道路相比要缩小很多,需要进行平滑过渡,路肩应在适当的距离内收缩,使汽车进出隧道时顺利。
本章作业
课本P48页:2、3、4、5。