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公路隧道平纵断面设计|隧道工程

时间:2023-08-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:当隧道采用曲线时,最好采用不设超高并能满足视距要求的平曲线半径,并不应采用需要加宽断面的平曲线。当由于特殊条件限制隧道平面线形设计为需设超高的曲线时,其超高值不得大于4%,技术指标应符合《公路路线设计规范》的有关规定。高等级公路隧道设计要求。2.公路隧道纵断面设计公路隧道纵断面的线形,应考虑行车安全、运营通风规模、施工作业和排水要求确定。

公路隧道平纵断面设计|隧道工程

1.公路隧道平面设计

(1)公路隧道平面线形设计。

公路隧道路线平面线形的确定,应综合考虑地形地质条件、洞口接线、隧道通风、车辆运行安全和施工条件等因素的影响,并与隧道自身的建设条件及相邻连接区间的公路路线的线形整体协调一致。相比于铁路隧道,公路隧道,特别是高等级道路隧道,设置曲线隧道的情况比较常见,这是由于隧道内外光线的差异,如果在洞口设置大半径曲线,有利于驾驶者的“亮适应”。

当隧道采用曲线时,最好采用不设超高并能满足视距要求的平曲线半径,并不应采用需要加宽断面的平曲线。隧道不设超高的圆曲线最小半径应符合表3-4-5的规定。当由于特殊条件限制隧道平面线形设计为需设超高的曲线时,其超高值不得大于4%,技术指标应符合《公路路线设计规范》的有关规定。隧道的行车视距与会车视距应符合表3-4-6[《公路工程技术标准》(JTG B01—2014)]的规定。

表3-4-5 不设超高的曲线最小半径 单位:m

表3-4-6 公路停车视距与会车视距

隧道内不宜采用S形曲线,为满足隧道内行车视距要求、保证行车安全,中短隧道内禁止设置S形反向曲线;特长及超长隧道内必须设置S形曲线时,应尽量采用由不需设置超高的平曲线组成的S形曲线,或在反向曲线间设置一段缓和曲线或直线段。

(2)高等级公路隧道设计要求。

为保证高等级公路隧道内车辆行驶的安全性和行车的舒适性,当隧道设计速度v≥80 km/h时,隧道内平曲线的最小半径不宜小于8v;当隧道内的设计速度v<80 km/h时,隧道内平曲线最小半径不宜小于10v。

高速公路、一级公路隧道应设计为上、下行分向行驶的双洞隧道,双洞隧道宜按分离式隧道布置。分离隧道间的净距是指两隧道间未开挖岩体的厚度,宜按两洞结构彼此不产生有害影响的原则,并应结合隧道洞口接线、围岩地质条件、断面形状和尺寸、结构设计、施工方法、工期要求等因素综合确定。

分离式隧道间距过大,会造成洞外路线占地增加:洞外地形狭窄地段将会产生大量人工边坡;对设有横通道的隧道也将增加横通道长度投资增加,管理不便。相邻两洞间的净距过小,形成小净距隧道,两洞间的结构和施工将产生一定影响,施工进度减缓,也会增加一些投资。《公路隧道设计规范》(JTG D70—2004)中规定了分离式独立双洞间的最小净距,如表3-4-7所示。

表3-4-7 分离式独立双洞间的最小净距

注:B——隧道开挖断面的宽度。

由于隧道是线状结构物,往往穿越几种不同级别的围岩,单纯依据表中要求布置双洞间的距离,常出现线位布置困难,造成较大浪费。事实上,进入21世纪以来,我国高速公路两平行隧道间的距离越来越靠近,两车道隧道两洞之间的距离在8~20 m的也经常出现,围岩条件也多有Ⅳ、Ⅴ级的情况。虽然两洞之间围岩应力影响区域有交叉,相互存在一定影响,但这种影响是有限的,也是可控的,只是在施工开挖和支护顺序上加以适当限制,尽管两平行隧道间的净距小于表3-4-7所列值,实际也多按分离式隧道考虑。

考虑到这些情况,《公路隧道设计规范 第一册 土建工程》(JTG 3370.1—2018)规定:两洞间净距宜取0.8~2.0倍开挖宽度,围岩条件总体较好时取较小值,围岩条件总体较差时取较大值。两洞跨度不同时,以较大跨度控制。下列情况可按其他形式布置:

① 洞口地形狭窄、桥隧相连、连续隧道群、周边建筑物限制或为减少洞外占地的短隧道、中隧道,可按小净距隧道布置。所谓小净距隧道,是指两座隧道之间净距小于最小净距使两洞结构彼此产生了有害影响。

② 洞口地形狭窄、周边建筑物限制展线特别困难的短隧道,可按连拱隧道布置。

③ 桥隧相连、洞口地形狭窄或有特殊要求的长隧道、特长隧道的洞口局部地段,可按分岔隧道布置。分岔隧道大拱衬砌断面跨度较大,各类型断面过渡施工复杂,因此分岔隧道分岔段宜布置在围岩好于Ⅳ级的地段。

2.公路隧道纵断面设计

公路隧道纵断面的线形,应考虑行车安全、运营通风规模、施工作业和排水要求确定。(www.xing528.com)

隧道内的纵坡形式,一般宜采用单向坡,其行驶舒适性和运营通风效率较好,只是在施工时可能会出现逆坡排水,但近年来抽水泵性能和抽排水技术水平有较大提高,逆坡排水不存在大的技术难题。地下水发育的长隧道、特长隧道可采用双向人字坡,以减少施工期间排水困难,在运营期间地下水向两边洞口排出也可减少洞内排水压力。但需注意,双向坡变坡点附近的局部地段排水不便,因此双向坡边变坡点的设置位置要尽可能避开地下水较多的地段。采取双向坡时,其竖曲线半径尽量采用较大值,以提高行驶安全性、舒适性,保证通视条件。在跨越江河海湾的水下隧道中可能会采用中间低两端洞口高的倒人字(V)坡形式或W坡形。

隧道内纵坡最小值以隧道建成后洞内水(包括渗漏水、涌水、隧道清洗水、消防用水等)能自然排泄为原则,要求不小于0.3%;对长隧道、特长隧道,隧道内排水距离长、排水量相对较大,不小于0.5% 较好。隧道纵坡的最大值,要充分考虑运营期车辆行驶的安全和舒适性、运营通风的要求等因素,一般把纵坡控制在2% 以下为好。超过2% 时,汽车排出的有害物质迅速增加。所以,从通过车辆尽量减少排出有害气体的观点出发,要求隧道最大纵坡不应大于3%;高速公路、一级公路的中、短隧道或独立明洞(包括棚洞),受地形等条件限制时,经技术经济论证、交通安全评价后,隧道最大纵坡可适当加大,但不宜大于4%,并需增加运营安全措施,包括设置警示标志、限速标志、减速带,改善路面防滑条件,上坡隧道增加车道数等。短于100 m的隧道纵坡可以与该公路隧道外的路线指标相同。

隧道内纵坡的变换不宜过大、过频,一般变坡点数不宜多于3个,以保证行车安全视距和舒适性。隧道内的纵坡变更处均应设置竖曲线,竖曲线半径应尽量选用大值,以利于行车平顺、通视和通风。纵坡变更的凸形竖曲线和凹形竖曲线的最小半径和最小长度应符合表3-4-8规定。

表3-4-8 竖曲线最小半径和最小长度 单位:m

3.公路隧道洞外连接线

连接公路与隧道两端洞门的一段线路称为公路隧道的连接线或者引线。由于隧道洞口内外光线的急剧变化以及行车宽度和环境的改变,隧道进出口是事故的多发地段,因此隧道洞内外连接线的平面、纵断面线形,应与隧道线形相协调,应当保证进洞时的设计车速,有足够的视距,避免急弯转坡,保证行驶安全。

《公路工程技术标准》(JTG B01—2014)和《公路隧道设计规范 第一册 土建工程》(JTG 3370.1—2018)规定隧道连接线应符合下列要求:

(1)隧道洞外连接线线形应与隧道线形相协调,隧道洞口内外各3 s设计速度行程长度范围的平面线形应保持一致。当处于下列两种情况时,洞内外连接线可采用缓和曲线或缓和曲线与圆曲线组合的线形,但应在洞口内外在线形诱导和光过渡等方面采取措施,以保证安全:

① 路线平纵线形指标较高,行车视距大于停车视距2倍以上,且调整后工程规模增加较大时。

② 隧道群之间每个洞口线形均采用理想线形有困难,而平面线形指标较高,处于上坡进洞,且行车视距满足要求时。

(2)隧道洞口内外各3s设计速度行程长度范围的纵面线形应一致,有条件时宜取5s设计速度行程。特别是进口引线,考虑隧道通风的需要,必须保证进洞车速。

隧道洞口的纵坡,宜设置一定长度的直坡段,以使驾乘人员有较好的行车视距。当条件困难不能满足上述要求时,应采用较大的竖曲线半径,特别是设计速度v≥60 km/h时,隧道洞口竖曲线半径应符合表3-4-9的规定。

表3-4-9 洞口视觉所需的最小竖曲线半径

(3)当隧道建筑限界宽度大于所在公路的建筑限界宽度时,两端连接线应有不短于50 m的、同隧道等宽的路基加宽段;当隧道限界宽度小于所在公路建筑限界宽度时,两端连接线的路基宽度仍按公路等级标准设计,其建筑限界宽度应设有4 s设计速度行程的过渡段与隧道洞口衔接,以保持隧道洞口内外横断面顺适过渡。设计速度行程长度应符合表3-4-10规定。

表3-4-10 设计速度行程长度 单位:m

(4)并行双洞特长及长隧道应在洞口外适当位置设置联络通道,以便特殊情况下车辆掉头或方便隧道维修、养护和应急抢险等,形式可采用交叉X形。

4.其他说明

间隔100 m以内的短隧道群,宜整体考虑其平、纵线形技术指标,可将其视为长隧道,其平、纵线形技术指标按长隧道考虑。

一个隧道与另一个隧道或隧道与其他结构物接近时,需要根据隧道的断面形状、交叉角、施工方法以及工期等决定其相互间的距离。隧道在已有结构物下面设置时,应考虑由于开挖隧道而引起的基础下沉,以及爆破、地下水的变化等影响。

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