隧道平縱斷面設計課件三

第二章隧道平縱斷面設計

鐵路隧道平面設計：隧道曲線設計1.附加技術要求坡道形式鐵路隧道縱斷面設計坡度大小坡段長度坡段聯(lián)結平面線形2.公路隧道的平面和縱斷面線形縱斷面線形引線隧道內的線路是整條線路中的一個區(qū)段。隧道設計時，首先要滿足線路明線所規(guī)定的各種技術指標。由于隧道的施工、運營養(yǎng)護及改建等工作條件均比明線差，所以，在設計隧道內的線路時，除了遵照線路明線所規(guī)定的技術指標以外，還要附加上為適應隧道內工作條件的一些技術要求。附加的技術要求可以從平面設計和縱斷面設計兩個方面來闡述。第一節(jié)隧道平面設計直線隧道的優(yōu)點線路順直，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，提高線路的運營效率。在隧道內，線路就更應設計成直線。

曲線隧道的缺點

缺點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，支護和襯砌的尺寸均不一致，技術上較為復雜；缺點3：列車運行在曲線隧洞內，空氣阻力比直線隧道大，機車牽引力的損失大，降低了運營效率，甚至可能造成溜車事故；缺點4：列車在曲線上行駛，產生了離心力，再加上洞內空氣潮濕，使得鋼軌磨損加速，從而使洞內的養(yǎng)護工作量增大；缺點5：曲線隧道洞身彎曲，洞壁對氣流的阻力加大，使通風條件變壞，有害氣體不易排出；

缺點6：運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作業(yè)量和難度；

缺點7：由于曲線關系，洞內進行施工測量時，操作變得復雜，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、簡化洞內施工維修作業(yè)并縮短作業(yè)時間、爭取較好的通風條件、改善維修養(yǎng)護人員和乘務員的工作環(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，因此隧道內的線路應該設計為直線，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的原因，有時也不得不采用曲線。

例如，當線路繞行于山嘴時，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山谷轉入山體后，又沿順埡口的另一側山谷轉出?？梢允顾淼垒^長的中段放在直線上，但由于地形原因，隧道兩端為了轉向都要落在曲線上，這種情況是常見的。此時，如果埡口兩側溝谷地勢開闊，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，兩端暫開直的照準導坑，以補救曲線所形成的缺點，待全隧道的導坑開通后，再把兩端按原設計的曲線調整過來，如圖所示。隧道設置曲線示例

隧道內的線路宜設置為直線，當因地形、地質等條件限制必須設計為曲線時，宜采用較大的曲線半徑，慎用最小曲線半徑，并宜將曲線設在洞口附近。隧道內不宜設置反向曲線。-隧道設置曲線時應注意的問題應盡可能采用較短的曲線或半徑較大的曲線，且將曲線設置在隧道洞口附近為宜，使曲線的影響小一些。在曲線兩端應設緩和曲線時，最好不使洞口恰落在緩和曲線上。隧道內若設圓曲線，其長度不應短于一節(jié)車廂的長度（26m）。在一座隧道內最好不設一個以上的曲線，尤其是不宜設置反向曲線(S)或復合曲線。如果列車同時跨在兩個曲線上，行駛很不穩(wěn)當。當必須設置兩條曲線時，兩曲線間應有足夠長的夾直線，一般是要求在三倍車輛長度以上。第二節(jié)隧道縱斷面設計坡道形式坡度大小坡段長度坡段聯(lián)結坡道形式

隧道處于地層之內，除了地質有變化時以外，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)，因為單坡可以爭取高程，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，由此而產生的氣壓差和熱位差也大，能促進洞內的自然通風。單坡道的優(yōu)點還有施工及測量上都比較方便。它的缺點是在施工階段，下坡進洞的一端，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量；此外，運碴時，空車下坡重車上坡，運輸效率低。單坡特點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。因為越嶺無需爭取高程，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)點是施工時，水自然流向洞外，排水措施相應地簡化；而且重車下坡，空車上坡，運輸效率高。它的缺點是列車通過時排出的有害氣體聚集在兩坡間的頂峰處，盡管用機械通風，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維修人員的健康受到影響。人字坡特點對于線路來說，考慮到運營效率，應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置與之相適應的線路坡度。但坡度不能太大，若坡度超過了線路最大允許的限制坡度，機車的牽引能力達不到，不是列車爬不上去，就是必須減輕列車的牽引重量。所以設計坡度時，注意應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量坡度。即(2-1)

式中——設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)定了隧道內線路坡度折減系數(shù)m的經驗數(shù)值,如下表。

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

隧道內線路的最大允許坡度

隧道槍坡度浪不宜傅小于夜3‰犁，在襲最冷躁月平車均氣荷溫低幸于牲-5傍℃的甩地區(qū)敲，地堅下水萍發(fā)育酷的地踢區(qū)宜洽適當都加大曲坡度纖。位于漲長大玩坡道牧上長蒸度大廚于4甩00室m的反隧道杠，其矛坡度薯不得捎大于左最大援坡度鼻按規(guī)燥定折武減后具的數(shù)鉗值；炭位于圍長大切坡道唇且曲陵線地明段的信隧道漫，應頃先進謎行隧革道內卡線路埋最大論坡度府折減嚇，再粱進行屬曲線酸坡度色減緩拔。坡段毀長度隧道魔內的攝線路潮坡段螞也不銜宜太弊短，剝因為劣坡段栗太短掏就意酷味著嚴變坡耳點多娛而密恭集，皮列車柴行駛煌就不汁平穩(wěn)司，司謝機操蹦縱要磨隨時究調整權。當掏列車謙經過燙變坡乘點時端，受案力情嘉況也冠跟著傲變化透，車非輛間蝴會發(fā)抱生相隨互的浙沖撞隙，產長生附統(tǒng)加力夠和附糊加加遮速度慶。如金果坡敏度太搬短，埋一列體車在具行駛島中，泊同時小跨越愚兩個桑變坡些點，手車體占、車門鉤都洪在同消時受天到不山利的推影響紗，有允時會桿因此遷發(fā)生卵事故貞。另荒外，低如果鋪隧道艱內坡吹度變垃化甚盡多，胖也將牽給施滴工和謊運營敗養(yǎng)護河維修綁養(yǎng)護腸增加泳困難鉛。從行卻車平扒穩(wěn)的破要求臟和照剝顧施很工和嘴養(yǎng)護超的方熔便出峰發(fā)，陸隧道修內坡至段長勺度最盲好不琴小于償列車理的長蛾度考慮賀到長俗遠的掠發(fā)展百，坡參段長暫度最脾好不躲小于棗遠期陡到發(fā)圾線的亭長度凸形郊縱斷閉面分宴坡平縮慧段，小當隧陪道位始于兩物端貨門物列乓車以賄接近租計算瓶速度章通過儲時，逢允許籍分坡麥平道迫長度竄縮短司至2沉00反m。但坡段漲長最逝小為豆20儉0m儲。隧道蠻內線肺路的束坡型罵單一銷，但治不宜既把坡江段定旬得太打長，據(jù)尤其艦是單盯坡隧案道，葬坡度太已用挪到了俗最大悲限度涂，如路果是蘆一氣呆上大某坡，滲列車滾就必凱須用服盡機腳車的兔全部河潛在容能力寨，持乳續(xù)奮兄進。厲這樣殲，會腥使機像車疲伸勞或唯超負獎荷。衫雖然反坡度巷未超葬限制氏，但越坡段宴長了溜，也饑會越押爬越濾慢，升以至傳有停眠車的塵可能棕或出館現(xiàn)車慎輪打勿滑的華情況欄，容葵易發(fā)悔生事五故。掉在下塘坡時蓮，由野于坡廈段太賀長，特制動洗時間譜過久帖，機剩車閘婦瓦摩魔擦發(fā)慰熱，塌將使斃燃油領失效腔，以宋致剎失不住騎車，濱發(fā)生蒼溜車罰事故膜。所荒以在件限坡鞠地段壇，坡既段不心宜太衰長。肺如果孟隧道樂很長許，坡守度又瞞不想邊變動冠，為躍了不牧使機樂車爬敞長坡廚，可察以設廚緩坡緒段，丹使機故車有春一個戀喘息適或緩捏和的身時間敬。此外臥，順劍坡設館排水燭溝時汗，如返果坡磨段太爸長，狠水溝財就難銜于布揉置，貴不是加流量采太大研，就置是溝賓槽太告深。臭有時顧為此志需要騾設置婆許多捧抽水司、揚扁水設發(fā)施，感分級休分段梢排水躁。這旅就給并今后撇的運鍋營和陽維修損增加忌了工盟作量照。所挖以，督隧道爸內線浸路的歐坡段蓋不宜途太長麗。坡段鄰聯(lián)接為了帆行車濤平順依，兩望個相婦鄰坡沾段坡披度的六代數(shù)輛差值頁不宜卻太大康。因扮為，濕坡差望太大價會引老起車裳輛之秋間仰搶俯不益一，絡車鉤蟻受到號扭力舅，容朱易發(fā)歷生斷吼鉤。兩個珠相鄰賊坡段料坡度娛的代映數(shù)差錦值扭不倒宜太關大兩坡芒段間感的代永數(shù)差溫值簽不應施大于潮重車贏方向兵的坡值泊。旅客稈列車條設計鵝行車么速度下小于傻1獲60咐km爭/h說的竭鐵路帽，相棗臨坡哭度差后大于葛3‰臣時，落應以窩圓形槳豎曲工線連低接，鞭豎曲絡線的鋼半徑忽應采娛用1步0浙00椒0m掩。旅客挨列車持設計啦行車粘速度首為1毯60億km們/h確的酬鐵路拋段，扎應以景圓曲稱線型于豎曲端線連兵接，房誠豎曲凝線的擇半徑拿應采太用1豬5需00除0m搭，豎允曲線幼不應坊與平吐面圓銷曲線慢重疊悅設置聰，困套難條園件下幣，豎帳曲線繼可與譯半徑條不小件于2庸5液00瓣m的揀圓曲縫線重欺疊設賴置；表特殊譯困難忌條件洋下，蘆經技凍術經陡濟比躍選，棍豎曲守線可嬸與半悼徑不腰小于零1羞60隊0m床的圓購曲線嫂重疊夫設置逮。位于匠車站謠上的叉隧道鋸，應斯采取催必要棋的工虜程措渠施確做保排皇水暢貍通。當隧摘道洞寄口位亂于濱輛河可歡能被收洪水港淹沒逮地帶李、水盤庫回金水影深響范封圍或撇受山光洪威呀脅地屢段，倉其路施肩高養(yǎng)程應礦高出捉設計耽水位虹加波突浪侵親襲高寨度和案壅水載高度敬至少則0.鄰5m沃。Ⅰ、屆Ⅱ級秋鐵路它設計揮水位風的洪朽水頻丹率標惕準為鍵1/攪10宋0；翁當觀挖測洪鉤水(絮包括凡調查殘可靠倚的有詠重現(xiàn)傷可能坦的歷減史洪航水)滔高于榨上述互設計販洪水肌頻率震標準推時，精則應鼓按觀活測洪帽水設侮計；隙當觀節(jié)測洪茂水的尼頻率嬌超過馳1/誕30阻0時驗，Ⅰ閑、Ⅱ哪級鐵弓路應室按1鑒/3播00渾洪水繭頻率瓶設計撕。公路暫隧道文的平虎面線花形和盆縱斷勇面線決形平面客線形隧道錫的平筒面線例形原緣瑞則上疑采用功直線逆，避然免設帖置曲覺線。在某辭些情革況下角必須筍設置網曲線血時，痛其曲煌線半逝徑不去宜小球于不子設超穿高的兩平面腳曲線敵半徑困，并臨應符悄合視麻距要關求。在隧幸道洞遵口不礎應采邀用小初半徑潑曲線送的引膏線與股隧道諷銜接阿。這里篇有兩您個問充題應稍當引是起注敵意：一是脹小半雕徑曲型線，暮二是算超高。如旗果設痰置小事半徑持曲線侵，會動產生超視距觀問題守，為恐確保題視距銹，勢棉必要濟加寬號隧道辯斷面喉。設皮置超跡高時麻，車嘉輛傾義斜，斧也會見導致烤隧道跡斷面補的加畝寬?；ㄋ淼蓝鷶嗝鏀?shù)加寬晉，一麻方面坊要增槍加工喊程費稠用，負另一廟方面能使施倚工變聯(lián)得困聽難。畫加寬薪后的近斷面跳寬度澡不統(tǒng)召一，法以及嬸不同危斷面惡之間展的相厭互過嗽渡都饒給隧阻道施裂工帶繳來困臘難。秒由于默隧道示內一理般是僑禁止軋超車珠的，如只能判采用樂停車臟視距敏，設富計時矛根據(jù)灰停車琴視距仍可以打換算貪出設資置曲玩線時向的不街加寬圖最小鴿平曲露線半書徑?？v斷職面線仔形道路終隧道娘的縱欲坡以鹽不妨續(xù)礙排斗水的鳴緩坡黑為宜干。在五變坡天點處必應設誼置足南夠的殘豎曲粉線，徒保持缺線路疊的良蘭好銜版接。顛隧道卸縱坡泥設置類不宜收過大帝，否挪則無卸論是膜在汽永車行綁使上圓還在班隧道鞋施工搬及養(yǎng)柱護上晌都不狡利。燈道路懷隧道股控制據(jù)縱坡?lián)涞闹鹘蜍壦厥寝Z隧道長通風世問題攤，汽仔車排渠出的赤廢氣泊及有栽害物樹質隨湯著縱抹坡的父增大珠而急測劇增摧多。一般驕將隧寇道縱缺坡保趟持在酸2%稿以下揭比較做好緣瑞，縱喚坡大怪于規(guī)3%塞是不莫可取漠的。從隧鐘道施隸工排畏水和陜竣工卷后的述排水企需要報上考紹慮，擠隧道淘內不鍋宜設怪置平恐坡壤，在芒施工修時需杠要設害置不嗽小于琴0.賠3%腦的縱政坡脾?？⒐ぐ窈蟮漠a排水存，包澇括涌鐘水、罩漏水鉛、清桂洗隧慮道用雙水、餃消防倆用水焦等，叉如果刪能滿脂足施傳工排潮水的迫需要重，那辣么在楚用混岔凝土牽修建惹的排薪水溝觀中排希水是酬沒有辟問題湖的，萄其最斃小坡且度不啟宜小進于0份.2踩%；到在高側寒地述區(qū)，雞為了云減少裝冬季心排水層溝產傳生凍奮害，緊適當豬加大窯縱坡銅坡度怕，使宣水的讀流動訂能增墻大，祥對排鄙水是彎有利球的；礦從兩笛個洞黃口開芳挖隧御道時濾，采粗用“鴿人”正字坡點，施防工涌俯水容寸易排乒出，頌采用愧單坡赴，處注于高思位的筋洞口塘，涌誰水不達能自先然向托外排應出，計這是性設計來時應識當考科慮的兄問題湖；陡械坡隧爆道且