2第二章 隧道平纵断面设计.ppt
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1、隧道工程隧道工程 第二章 隧道平纵断面设计l 铁路隧道平面设计:隧道曲线设计铁路隧道平面设计:隧道曲线设计l1.附加技术要求附加技术要求l 坡道形式坡道形式l 铁路隧道纵断面设计铁路隧道纵断面设计 坡度大小坡度大小 l 坡段长度坡段长度l 坡段联结坡段联结l 平面线形平面线形l2.公路隧道的平面和纵断面线形公路隧道的平面和纵断面线形 纵断面线形纵断面线形l 引线引线隧道工程隧道工程l隧道内的线路是整条线路中的一个区段。隧道隧道内的线路是整条线路中的一个区段。隧道设计时,首先要满足线路明线所规定的各种技设计时,首先要满足线路明线所规定的各种技术指标。由于隧道的施工、运营养护及改建等术指标。由于隧
2、道的施工、运营养护及改建等工作条件均比明线差,所以,在设计隧道内的工作条件均比明线差,所以,在设计隧道内的线路时,除了遵照线路明线所规定的技术指标线路时,除了遵照线路明线所规定的技术指标以外,还要附加上为适应隧道内工作条件的一以外,还要附加上为适应隧道内工作条件的一些技术要求。些技术要求。l 附加的技术要求可以从附加的技术要求可以从平面设计平面设计和和纵断面设纵断面设计计两个方面来阐述。两个方面来阐述。隧道工程隧道工程第一节第一节 隧道平面设计隧道平面设计直线隧道的优点直线隧道的优点 线线路路顺顺直直,列列车车可可以以快快速速通通过过,走走行行的的距距离离也也较较短短,有有利利于于列列车车多多
3、拉拉快快跑跑,提提高高线线路路的的运运营效率。营效率。在隧道内,线路就更应设计成直线在隧道内,线路就更应设计成直线。隧道工程隧道工程隧道工程隧道工程隧道工程隧道工程 曲线隧道的缺点曲线隧道的缺点 缺点缺点1 1:曲线上的隧道,由于列车倾斜和平移,隧道建筑曲线上的隧道,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;土石数量,而且增加了衬砌的圬工量;缺点缺点2 2:在不同曲率曲线上的隧道建筑限界加宽不同,隧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
4、的尺寸均道的断面是变化的,因而施工时,支护和衬砌的尺寸均不一致,技术上较为复杂;不一致,技术上较为复杂;缺点缺点3 3:列车运行在曲线隧洞内,空气阻力比直线隧道大,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;溜车事故;缺点缺点4 4:列车在曲线上行驶,产生了离心力,再加上洞内列车在曲线上行驶,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;量增大;隧道工程隧道工程缺缺点点5 5:曲曲线线隧隧道道洞洞身身弯弯曲曲
5、,洞洞壁壁对对气气流流的的阻阻力力加加大大,使使通风条件变坏,有害气体不易排出;通风条件变坏,有害气体不易排出;缺缺点点6 6:运运营营中中为为了了保保证证隧隧道道建建筑筑限限界界的的要要求求和和正正常常的的行行车车条条件件,需需要要经经常常检检查查线线路路平平面面和和水水平平,曲曲线线隧隧道道也也较直线隧道增加了维护作业量和难度;较直线隧道增加了维护作业量和难度;缺缺点点7 7:由由于于曲曲线线关关系系,洞洞内内进进行行施施工工测测量量时时,操操作作变变得复杂,精度也有所降低。得复杂,精度也有所降低。隧道工程隧道工程l由此可见,从节省工程投资、减少施工难度、简由此可见,从节省工程投资、减少施
6、工难度、简化洞内施工维修作业并缩短作业时间、争取较好化洞内施工维修作业并缩短作业时间、争取较好的通风条件、改善维修养护人员和乘务员的工作的通风条件、改善维修养护人员和乘务员的工作环境及看视条件以及提高行车速度等方面来看,环境及看视条件以及提高行车速度等方面来看,直线隧道都优于曲线隧道,因此隧道内的线路应直线隧道都优于曲线隧道,因此隧道内的线路应该设计为直线,这在一般情况下是容易做到的。该设计为直线,这在一般情况下是容易做到的。但是,由于受到某些地形的限制或是地质的原因,但是,由于受到某些地形的限制或是地质的原因,有时也不得不采用曲线。有时也不得不采用曲线。l 例如,当线路绕行于山嘴时,为了避免
7、直穿隧道例如,当线路绕行于山嘴时,为了避免直穿隧道太长,或是为了便于开辟辅助性的施工横洞,有太长,或是为了便于开辟辅助性的施工横洞,有时也会有意识地设置与地形等高线相接近的曲线时也会有意识地设置与地形等高线相接近的曲线隧道。隧道。隧道工程隧道工程l对于越岭线上的隧道,线路常常是沿着垭口的对于越岭线上的隧道,线路常常是沿着垭口的一侧山谷转入山体后,又沿顺垭口的另一侧山一侧山谷转入山体后,又沿顺垭口的另一侧山谷转出。可以使隧道较长的中段放在直线上,谷转出。可以使隧道较长的中段放在直线上,但由于地形原因,隧道两端为了转向都要落在但由于地形原因,隧道两端为了转向都要落在曲线上,这种情况是常见的。此时,
8、如果垭口曲线上,这种情况是常见的。此时,如果垭口两侧沟谷地势开阔,则可将曲线放在洞口以外。两侧沟谷地势开阔,则可将曲线放在洞口以外。如果地势条件必须把曲线引进隧道,那么,施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道的导坑开通后,再把两端按原设计的曲线调整过来,如图所示。整过来,如图所示。隧道工程隧道工程隧道设置曲线示例隧道设置曲线示例隧道工程隧道工程 隧道内的线路宜设置为隧道内的线路宜设置为直线直
9、线,当因地,当因地形、地质等条件限制必须设计为曲线时,形、地质等条件限制必须设计为曲线时,宜采用宜采用较大的较大的曲线半径,慎用最小曲线曲线半径,慎用最小曲线半径,并宜将半径,并宜将曲线设在洞口附近曲线设在洞口附近。隧道。隧道内不宜设置反向曲线。内不宜设置反向曲线。隧道工程隧道工程-隧道设置曲线时应注意的问题隧道设置曲线时应注意的问题 应应尽尽可可能能采采用用较较短短的的曲曲线线或或半半径径较较大大的的曲曲线线,且且将将曲曲线线设设置置在在 隧隧道洞口附近为宜,使曲线的影响小一些。道洞口附近为宜,使曲线的影响小一些。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。在曲线两端应设缓和曲线
10、时,最好不使洞口恰落在缓和曲线上。隧道内若设圆曲线,其长度不应短于一节车厢的长度(隧道内若设圆曲线,其长度不应短于一节车厢的长度(26m)。)。在在一一座座隧隧道道内内最最好好不不设设一一个个以以上上的的曲曲线线,尤尤其其是是不不宜宜设设置置反反向向曲曲线线(S)或复合曲线。如果列车同时跨在两个曲线上,行驶很不稳当。或复合曲线。如果列车同时跨在两个曲线上,行驶很不稳当。当当必必须须设设置置两两条条曲曲线线时时,两两曲曲线线间间应应有有足足够够长长的的夹夹直直线线,一一般般是是要求在三倍车辆长度以上。要求在三倍车辆长度以上。隧道工程隧道工程第二节第二节 隧道纵断面设计隧道纵断面设计l坡道形式l坡
11、度大小 l坡段长度l坡段联结 隧道工程隧道工程坡道形式坡道形式 隧隧道道处处于于地地层层之之内内,除除了了地地质质有有变变化化时时以以外外,线线路路的的坡坡型型本本来来不不受受什什么么限限制制,用用不不着着采采用用复复杂杂多多变变的的型型式式。一般可采用简单的一般可采用简单的单坡型单坡型或或人字坡型人字坡型。坡道形式坡道形式隧道工程隧道工程l 单坡多用于线路的紧坡地段或是展线的地区,单坡多用于线路的紧坡地段或是展线的地区,因为单坡可以争取高程,拔起或降落一定的高度。因为单坡可以争取高程,拔起或降落一定的高度。l 此外,单坡隧道两洞口的高程差较大,由此而此外,单坡隧道两洞口的高程差较大,由此而产
12、生的气压差和热位差也大,能促进洞内的自然通产生的气压差和热位差也大,能促进洞内的自然通风。单坡道的优点还有施工及测量上都比较方便。风。单坡道的优点还有施工及测量上都比较方便。它的缺点是在施工阶段,下坡进洞的一端,出于上它的缺点是在施工阶段,下坡进洞的一端,出于上部的水自然地流向下部开挖工作面,使开挖工作受部的水自然地流向下部开挖工作面,使开挖工作受到干扰,不但需要随时抽水外排,而且影响到电爆到干扰,不但需要随时抽水外排,而且影响到电爆破的绝缘质量;此外,运碴时,空车下坡重车上坡,破的绝缘质量;此外,运碴时,空车下坡重车上坡,运输效率低。运输效率低。l单坡特点单坡特点隧道工程隧道工程l人字型坡道
13、多用于长隧道,尤其是越岭隧道。人字型坡道多用于长隧道,尤其是越岭隧道。地下水发育的长隧道宜采用人字坡。地下水发育的长隧道宜采用人字坡。l因为越岭无需争取高程,而垭口两端都是沟因为越岭无需争取高程,而垭口两端都是沟谷地带,同是向下的人字型披道,正好符合谷地带,同是向下的人字型披道,正好符合地形条件。人字坡的优点是施工时,水自然地形条件。人字坡的优点是施工时,水自然流向洞外,排水措施相应地简化;而且重车流向洞外,排水措施相应地简化;而且重车下坡,空车上坡,运输效率高。它的缺点是下坡,空车上坡,运输效率高。它的缺点是列车通过时排出的有害气体聚集在两坡间的列车通过时排出的有害气体聚集在两坡间的顶峰处,
14、尽管用机械通风,有时也排除不干顶峰处,尽管用机械通风,有时也排除不干净长时积累,浓度渐渐增大,使列车司乘净长时积累,浓度渐渐增大,使列车司乘人员以及洞内维修人员的健康受到影响。人员以及洞内维修人员的健康受到影响。l人字坡特点人字坡特点隧道工程隧道工程 对于线路来说,考虑到运营效率,应具有良好的行车条件,线路的坡度以平坡为最好。但是,天然地形是起伏不定的,为了能适应天然地形的形状以减少工程数量,需要随着地形的变化设置与之相适应的线路坡度。但坡度不能太大,若坡度超过了线路最大允许的限制坡度,机车的牵引能力达不到,不是列车爬不上去,就是必须减轻列车的牵引重量。所以设计坡度时,注意应不超过限制坡度坡度
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