隧道工程第4章隧道附属结构图文.pptx

第4章 隧道附属建筑结构4.1 4.1 铁路隧道附属建筑设施铁路隧道附属建筑设施4.3 4.3 隧道防排水设施隧道防排水设施重点/掌握4.2 4.2 公路隧道附属建筑设施公路隧道附属建筑设施4.1 铁路隧道附属结构 避车洞 电力及通讯设施 运营通风设施本节主要内容1 避车洞 定义：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。根据避车洞的大小，分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4.1 铁路隧道附属建筑 避车洞4.1 铁路隧道附属建筑 避车洞 大避车洞布置 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300m以下可不布置大避车洞 隧道长度在300400m时，在隧道中间布置一个（1）避车洞布置方法4.1 铁路隧道附属建筑 避车洞 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 小避车洞布置 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 整体布置原则4.1 铁路隧道附属建筑 避车洞碎石道床整体道床避车洞布置图4.1 铁路隧道附属建筑 避车洞（2）避车洞净空大小、衬砌类型避车洞基本尺寸 避车洞衬砌类型与隧道衬砌类型相适应4.1 铁路隧道附属建筑 避车洞2 电力及通讯设施 电缆槽用混凝土浇筑，槽内铺以细砂做垫层，保护穿越隧道的照明、通讯、信号及电力等电缆。(图3.13)（1）电缆槽（2）信号继电器和无人增音站洞 根据铁路隧道设计规范的相关规定设置4.1 铁路隧道附属建筑 电力及通讯设施（1）自然通风 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。优点：简单，节能缺点：隧道两洞口的高差较小，总的热压差不足，不能 形成有效风速、风压 双向行车时活塞风效应受到影响3 运营通风设施4.1 铁路隧道附属建筑 运营通风设施4.1 铁路隧道附属建筑 运营通风设施（2）机械通风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。4.1 铁路隧道附属建筑 运营通风设施铁路隧道机械通风一般采用纵向式通风。概念：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。纵向式通风具体方式：洞口风道式通风 喷嘴式通风 射流式通风 竖井、斜井式通风4.1 铁路隧道附属建筑 运营通风设施（2）机械通风4.1 铁路隧道附属建筑 运营通风设施洞口风道式通风 洞口风道式通风 通风机设在高洞口端处，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)。4.1 铁路隧道附属建筑 运营通风设施适于列车运行密度大且不太长的隧道缺点：结构复杂，施工工艺高，维修不便，设备效率不高 喷嘴式通风喷嘴式通风 它在隧道洞门衬砌上方设计一汇集新鲜空气的气室，开动通风机则洞外新鲜空气被压送到气室，积聚到一定压力时由喷咀以高速和极小的交角喷进隧道内，形成稳定风流。4.1 铁路隧道附属建筑 运营通风设施 射流式风机通风布置方式：沿纵向每100150等距布置 集中布置在洞口特点：射流式风机通风射流式风机纵向通风 体积小；风力大；可逆向；费用低；噪声大。4.1 铁路隧道附属建筑 运营通风设施 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，由于新风主要自入口一侧进入，竖井应靠近出口侧设置。4.1 铁路隧道附属建筑 运营通风设施4.1 铁路隧道附属建筑 思考题思考题思考题1、避车洞应如何设置，需注意避开哪些位置？2、铁路隧道主要采用哪些通风方式？4.1 铁路隧道附属建筑 思考题4.1 铁路隧道附属建筑 思考题4.2 公路隧道附属结构 紧急停车带 横洞和预留洞室 运营通风设施 运营照明设施 洞门及洞身装饰本节主要内容1 紧急停车带 规定2km以上隧道必须设置宽2.5m，长2540m的紧急停车带，间隔750m。紧急停车带和方向转换场布置4.2 公路隧道附属建筑 紧急停车带1 紧急停车带 4.2 公路隧道附属建筑 紧急停车带横洞间距尺寸名 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 分离式公路隧道,当长度超过400m时宜设置行人横洞，长度超过800m时宜设置行车横洞。2 横洞和预留洞室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。4.2 公路隧道附属建筑 横洞和预留洞室4.2 公路隧道附属建筑 横洞和预留洞室 2 横洞和预留洞室4.2 公路隧道附属建筑 横洞和预留洞室通风分类自然通风机械通风纵向式半横向式全横向式混合式射流式风道式和喷嘴式竖井排风送风式吸风式（1）通风方式分类重要3 运营通风设施4.2 公路隧道附属建筑 运营通风设施4.2 公路隧道附属建筑 运营通风设施 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：LN2105 L 隧道长度，单位m；N 设计交通流量，辆/h。（2）机械通风的设置规定4.2 公路隧道附属建筑 运营通风设施射流风机射流风机4.2 公路隧道附属建筑 运营通风设施（3）通风方式 纵向射流式通风 纵向射流式通风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（3）通风方式 基本原理用射流风机进行升压,而通风;注意,风机应能反向。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4.2 公路隧道附属建筑 运营通风设施 带竖井的纵向式通风竖井纵向通风示意图竖井集中送排烟示意图 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。4.2 公路隧道附属建筑 运营通风设施 半横向式通风半横向通风示意图1324 它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。4.2 公路隧道附属建筑 运营通风设施123456 全横向式通风全横向通风示意 它的特点是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。4.2 公路隧道附属建筑 运营通风设施 一般仅限公路隧道，根据隧道的具体条件和需要，由竖井与各种通风方式组合成为最合理的通风系统。水底隧道 全横向式通风城市隧道 全横向式和半横向式山岭隧道 纵向式通风和半横向式 混合式通风 （4）隧道类型与通风方式选择4.2 公路隧道附属建筑 运营通风设施 公路隧道对运营通风的要求较高，可供选择的通风方式也较多，选择时主要考虑主要考虑因素是隧道的长度隧道的长度和交通流量交通流量，还应适当考虑当地气象、环境、地形等条件。隧道长度隧道长度 隧道长度是影响隧道通风方式选择的最主要的因素最主要的因素。隧道越长，隧道发生事故和灾害造成的损失一般也越大，所以隧道越长，对隧道通风的安全性和可靠性要求越高。（4）通风方式的选择4.2 公路隧道附属建筑 运营通风设施4.2 公路隧道附属建筑 运营通风设施 隧道交通条件隧道交通条件 单向交通时，车速越大，活塞作用越显著单向交通时，车速越大，活塞作用越显著。例如车速为5060km/h，大约可以有6m/s的交通风（活塞风）。不过随着交通量的增大，往往容易发生交通阻滞，从而影响活塞作用的效果。这时交通风处于不稳定状态，所以最好改用半横向式或全横向式通风。双向交通的隧道则因为风流效果互为抵消，故没有活塞作用。隧道所处地质条件隧道所处地质条件 隧道所处地层的地质条件好，隧道施工比较容易，费用低，这时选用横向通风方式，隧道断面可适当加大，送风道和排风道容易布置并可以布置得大一些。这样隧道的建设和运营费用不会很高。相反，如果围岩条件差，则可能由于隧道施工困难，以及施工费用高而影响到横向通风的使用。4.2 公路隧道附属建筑 运营通风设施 隧道所处地区的地形和气象条件隧道所处地区的地形和气象条件 地形和气象条件与隧道自然风流的流向和流量有关与隧道自然风流的流向和流量有关。当自然风流比较大，流向相对稳定时，对于较短的隧道，可直接利用它通风。但对于纵向通风的隧道，若自然风流变化较大时，将会影响通风效果，严重者会造成隧道无风或风机损坏。风速要求风速要求 风速过大，会对车辆产生不良影响，使人感到不舒服，此时应考虑改变通风方式或进行分段通风。此外，万一发生火灾，过大的风速会导致烟火迅速蔓延，危及下风方向的车辆和行人。所以对风速有一定的限制。我国规定单向交通隧道设计风速不宜大于10m/s10m/s，特殊情况可取12m/s12m/s；双向交通的隧道设计风速不应大于8m/s8m/s；人车混合通行的隧道设计风速不应大于7m/s7m/s。4.2 公路隧道附属建筑 运营通风设施 隧道类型隧道类型 水底隧道通风的要求比较高，从重要性和安全性上都宜采用可靠性高的全横向式通风。而圆形断面的水底隧道比矩形断面更适合采用这种通风方式，因为圆形断面除了车道空间外，还有多余的空间可以利用，可由车道板下面的空间送风，用顶棚以上的空间排风，其效果相当于半横向式通风的两倍。也可纵向通风+射流通风 城市交通隧道的交通量一般都很大，且车流不稳定，而全横向式通风和半横向式通风不受交通状况的影响，所以这两种方式都可以用。如果在隧道内设置人行道和自行车道时，从安全和舒适的角度考虑，全横向式通风最为理想，其送风口通常设在两侧距车道面约1m高的位置上，能保证行人最先呼吸到新鲜空气。也可纵向通风+射流通风 山岭隧道通风要更多地考虑经济性，多半采用纵向式通风或者半横向式通风，一般不采用全横向式通风。4.2 公路隧道附属建筑 运营通风设施 结论：选择通风方式时，应该综合考虑上述诸多因素。合理的通风方式是安全可靠性高，建设安装方便，投资小，隧道内环境好，对灾害的适应能力强，运营管理方便，运营费用低的通风方式。4.2 公路隧道附属建筑 运营通风设施（5）通风设计标准 CO设计浓度 烟雾设计浓度隧道长度/m全（半）横向式通风人车混合通行1000300010002000/ppm250200150100CO设计浓度计算行车速度(km/h)100806040K/m10.00650.00700.00750.0090烟雾设计浓度K4.2 公路隧道附属建筑 运营通风设施（6）需风量计算 (a)(a)按稀释按稀释COCO浓度计算需风量浓度计算需风量 车辆有害气体的排放量以及与之对应的交通量都有明确的远景设计年限，两者必须相匹配。计算近期的需风量时应采用相应年份的交通量。在确定新风量时，应对计算行车速度以下的各工况车速20km/h为一档分别计算，并考虑交通阻滞状态，取其较大者作为设计需风量。计算稀释CO到容许浓度的需风量之前，必须先计算隧道内汽车CO排放量，汽车CO排放量按下式计算：4.2 公路隧道附属建筑 运营通风设施(3-1)QCO隧道全长CO排放量(m3/s)；qCOCO基准排放量(m3/(辆km)，可取0.0l m3/(辆 km)；fa考虑CO的车况系数；高速公路、一级公路取1.0，二、三、四级公路取1.11.2；fd车密度系数；fh考虑CO的海拔高度系数；Nm相应车型的设计交通量（辆/h）；fm考虑CO的车型系数；fiv考虑CO的纵坡车速系数；n车型类别数；L隧道长度(m)。4.2 公路隧道附属建筑 运营通风设施 根据式(3-1)计算的CO排放量，稀释CO到容许浓度的需风量按下式计算：(3-2)Qreq(CO)隧道全长稀释CO的需风量(m3/s)；p0 标准大气压(kN/m2)，取101.325kN/m2；p 隧址设计气压(kN/m2)；T0 标准气温(K)，取273 K；T 隧道夏季的设计气温(K)；CO设计含量(体积分数)。4.2 公路隧道附属建筑 运营通风设施(b)(b)按稀释烟雾含量按稀释烟雾含量(体积分数体积分数)计算需风量计算需风量 烟雾排放量是以柴油车作为计算依据，当交通流组成柴油车比例大到某一限度以后，烟雾危害超过CO危害，因此，根据烟雾排放量计算所需通风量成为重要问题。烟雾排放量按下式计算：(3-3)Q 隧道全长烟雾排放量(m3/s)；q 烟雾基准排放量(m3/(辆km)，可取2.5 m3/(辆 km)；fa()考虑烟雾的车况系数；高速公路、一级公路取1.0，二、三、四级公路取1.21.5；fd 车密度系数。4.2 公路隧道附属建筑 运营通风设施 稀释烟雾到设计浓度的需风量按下式计算：(3-4)Qreq()隧道全长稀释烟雾的需风量(m3/s)；K烟雾设计浓度(m-1)。4.2 公路隧道附属建筑 运营通风设施 公路隧道的照明，是为了把必要的视觉信息传递给司机，防止因视觉信息不足而出现交通事故，提高驾驶上的安全性和增加舒适感。（1）隧道运营的视觉问题4 运营照明设施光入射人眼后产生的各种视觉光入射人眼后产生的各种视觉 光觉光觉明暗明暗 形觉形觉物体形状物体形状 色觉色觉颜色颜色 动觉动觉物体运动物体运动 立体觉立体觉远近远近 深度觉深度觉深浅深浅 隧道照明与道路照明的显著不同是白天也需要照明，而且白天照明问题比夜间更加复杂。4.2 公路隧道附属建筑 运营照明设施4.2 公路隧道附属建筑 运营照明设施 汽车司机在白天从明亮的环境接近、进入和通过隧道过程中，将产生种种视觉问题：进进入入隧隧道道前前的的视视觉觉问问题题(白白天天):):从隧道外会看到黑黑洞洞（长隧道）及黑框黑框（短隧道）现象。黑洞效应黑框效应4.2 公路隧道附属建筑 运营照明设施 进入隧道立即出现的视觉问题进入隧道立即出现的视觉问题(白天白天)：适应滞后现象 隧道内部的视觉问题隧道内部的视觉问题(白天、夜间白天、夜间)：汽车排出的废气无法迅速消散，形成烟雾，降低能见度。隧道出口处的视觉问题隧道出口处的视觉问题(白天)：眩光。4.2 公路隧道附属建筑 运营照明设施 夜间与白天正好相反，隧道出口看到的不是亮洞而是黑洞，这样就看不出外部道路的线型及路上的障碍物。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。（2）隧道照明规定4.2 公路隧道附属建筑 运营照明设施（3）照明区段的划分 隧道的照明可以分为洞洞口口接接近近段段、入入口口段段、过过渡渡段段、中中间间段段、出出口口段段五个区段。4.2 公路隧道附属建筑 运营照明设施各照明段亮度与长度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4.2 公路隧道附属建筑 运营照明设施u 接近段接近段公路隧道各照明区段中，在洞口（设有光过渡建筑时，则为其入口）前，从注视点注视点到到适应点适应点之间的一段道路之间的一段道路，在照明上称为接近段。通常情况下，当汽车接近隧道行驶时，司机的注意力会自然地集中在观察洞口附近的情况上，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。4.2 公路隧道附属建筑 运营照明设施u 入口段入口段 指进入隧道洞口的第一段，设置此段的目的是使司机的视目的是使司机的视力开始适应隧道内的照明光线力开始适应隧道内的照明光线。4.2 公路隧道附属建筑 运营照明设施u 过渡段过渡段 介于入口段和中间段之间的照明区段为过渡段，可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。u 中间段中间段 过了过渡段，司机已基本适应洞内的照明光线，中间段的基本任务就是保证行车照明，使司机能保证停车视距。u 出口段出口段 在单向交通隧道中，应设置出口段照明，以便缓和白洞效应带来的不利影响。出口段长度宜取60m60m。在双向交通隧道中，隧道的两端均为入口，同时也均为出口，照明情况完全相同，可不设出口段照明，都可采用入口段的照明标准设计。4.2 公路隧道附属建筑 运营照明设施（4）洞外接近段的减光建筑物与减光措施遮阳棚遮阳棚 设置在洞口外，是为减弱自然光亮度为减弱自然光亮度而建筑的拱棚状构造物。分开放式构造开放式构造和封闭式构造封闭式构造。不允许阳光直接投射到路面上 遮光格栅遮光格栅 主要特点是允许阳光直接投射到路面上，这是与遮阳棚的根本区别。植被减光植被减光人类对植被的反射光有舒适感。植被大致可以分为草地、农作物类和树木类。较经济、简便。4.2 公路隧道附属建筑 运营照明设施4.2 公路隧道附属建筑 运营照明设施（5）照明设计 公路隧道的内部照明，不仅要有足够的亮度，而且要有符合要求的质量。4.2 公路隧道附属建筑 运营照明设施 墙面和路面宜用反射率高的材料。墙面和路面宜用反射率高的材料。一般隧道墙面反射率应大于0.7。明亮的混凝土路面反射率为0.240.3l，明亮的沥青路面反射率为0.180.2l，很深的黑色路面反射率为0.110.14。照明设计路面亮度总均匀度U0应不低于表1的要求，路面亮度纵向均匀度U1应不低于表2的要求。另一方面，墙面应当平滑，容易清洗，并且难以附着尘埃和油污。4.2 公路隧道附属建筑 运营照明设施0.33607000.413002400双车道双向交通双车道单向交通U0设计交通量N/（辆/h）表1 路面亮度总均匀度U0注：当交通量在其中间值时，可按插入法取值。4.2 公路隧道附属建筑 运营照明设施表2 路面亮度纵向均匀度(U1)0.53607000.60.713002400双车道双向交通双车道单向交通U1设计交通量N/（辆/h）注：当交通量在其中间值时，可按插入法取值。4.2 公路隧道附属建筑 运营照明设施4.2 公路隧道附属建筑 运营照明设施隧道照明光源的选择隧道照明光源的选择 1)1)一般情况下宜选择效率高、透雾性能较好的光源。2)2)短隧道、柴油车较少的城镇附近隧道、紧急停车带、人行横通道、车行横通道可选用显色指数较高的光源。3)3)配光特性要符合照明目的。4)光源使用寿命应不小于10000h。5)应具有适合公路隧道特点的防眩装置。4.2 公路隧道附属建筑 运营照明设施隧道照明光具的选择隧道照明光具的选择 1)1)防护等级应不低于IP65。2)2)形状和尺寸小而坚固。3)3)灯具结构应便于更换灯泡和附件。4)4)灯具零部件应具有良好的防腐性能，必要时要施以表面处理。5)5)灯具符合设置该照明器场所的几何条件，灯具配件安装、维修方便，并能调整安装角度。6)6)对隧道墙面的配光及烟尘的污染应充分注意。7)7)灯具不得侵入隧道建筑限界。8)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。4.2 公路隧道附属建筑 运营照明设施 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，也有交错布置的如图所示。灯具的布置方式4.2 公路隧道附属建筑 运营照明设施隧道照明光具的布置隧道照明光具的布置照度计算照度计算比较难比较难 目的:根据所需要的照度值及其它已知条件来决定灯具的容量或灯具的数量 或在灯具形式、布置及光源的容量都已确定的情况下，计算某点的照度值。照度计算内容：路面任一点的照度，平均照度，照度均匀度；任一点的亮度，亮度均匀度；以眩光等计算。照度计算方法：利用系数法利用系数法计算平均照度与配灯数 逐点计算法逐点计算法计算某点的直射照度。4.2 公路隧道附属建筑 运营照明设施隧道照明设计程度与要求隧道照明设计程度与要求 照明设计必须符合隧道设计规范中的有关照明的要求，照明电气设计还必须符合电气设计规范的有关规定。我国目前多数采用两阶段设计：初步设计初步设计和施工图设计施工图设计。1)1)初步设计初步设计a.a.初步设计的深度要满足的要求；初步设计的深度要满足的要求；b.b.说明书内容；说明书内容；c.c.图样应表达的内容和深度；图样应表达的内容和深度；d.d.计算书计算书e.e.主要设备材料表主要设备材料表4.2 公路隧道附属建筑 运营照明设施 2)2)施工图设计施工图设计 a.a.施工图设计深度的要求施工图设计深度的要求 据此编制施工图预算；据此安排设备材料和非标准设备的订货或加工；据此进行施工和安装。b.b.图样应表达的内容与深度图样应表达的内容与深度 照明平面图照明平面图；照明系统照明系统图图；照明控制图照明控制图；照明安装图照明安装图。说明书、图纸的内容、深度等根据各工程的特点和实际情况有所增减，但上述每个阶段设计深度希望能达到。4.2 公路隧道附属建筑 运营照明设施隧道照明设计程度与要求隧道照明设计程度与要求5 5 洞门及洞身装饰 未经内装的混凝土衬砌表面，特别容易吸附汽车引擎排出的废气中的黏稠油分，并与烟雾、尘埃一起沾在表面上。使墙面的反光率降到极低的水平，影响行车安全。经过内装的墙面，污染仍然不可避免。但要求装修材料不易污染、易清洗、耐刷、耐酸碱、耐腐蚀、耐高温以及便于更换或修复，表面应该光滑、平整和明亮。内装的作用是美化洞室美化洞室，使隧道漏水不露出墙面，隐藏各种管线，提高照明和通风效果提高照明和通风效果，吸收噪声吸收噪声等。内装材料表面应光洁、明亮，应尽量采用淡黄和浅绿色，要具有良好的反射率，减少眩光，并使这种反射呈漫反射，还应具有吸收噪声的作用。4.2 公路隧道附属建筑 洞门及洞身装饰4.2 公路隧道附属建筑 洞门及洞身装饰5 5 洞门及洞身装饰4.2 公路隧道附属建筑 洞门及洞身装饰 常用的有瓷砖镶面，块状混凝土、油漆及喷涂、镶面板等。与之相应的有贴瓷砖或贴马赛克法、安装砌块法、喷涂法及镶板法等，应按照现行装饰工程施工及验收规范装饰工程施工及验收规范有关规定执行。顶棚的反射率对提高照明效果有利，经过顶棚的反射光使路面产生二次反射，能明显的增加路面亮度。顶棚可以美化隧道，特别是与整齐排列的灯具相互衬托，更可以起到美化的效果，并有明显的诱导作用。顶棚用漫反射材料可以避免产生眩光，其颜色的明亮程度直接影响到路面亮度，因此，应该是浅色的，但是又应有别于墙面，在色调和饱和度上可以有所不同。根据实际需要可以把顶棚做成平顶或者拱顶。在自然通风或诱导通风时，可以用拱顶。在半横向或横向通风时可以用平顶。5 5 洞门及洞身装饰4.2 公路隧道附属建筑 洞门及洞身装饰思考题思考题1、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？2、公路隧道照明设计中照明段如何划分，其各自的基本作用是什么？4.2 公路隧道附属建筑 思考题4.3 隧道防排水设施 隧道治水原则与措施 隧道内的防排水设施本节主要内容水对地下水的危害是多方面的：施工阶段影响施工，如劣化围岩，涌水等；运营阶段危害衬砌的耐久性，恶化运营条件；在严寒地区衬砌会冻胀开裂,形成冰楞侵入限界。城市影响周边地表沉陷等。4.3.1 地下水的危害4.3 隧道防排水设施 地下水的危害4.3.2 隧道防排水的要求 隧道防排水设计应对地表水、地下水妥善处理，洞内外应形成一个完整通畅的防排水系统。1.1.一般规定一般规定高速/一级/二级公路隧道防排水应满足要求：1)1)拱部、边墙、路面、设备箱洞不渗水。2)2)冻害地段隧道衬砌背后不积水，排水沟不冻结。3)3)车行横通道、人行横通道等服务通道拱部不滴水，边墙不淌水。4.3 隧道防排水设施 隧道防排水的要求 1)1)拱部、边墙不滴水,路面不积水,设备箱洞不渗水。2)2)冻害地段隧道衬砌背后不积水，排水沟不冻结。三级公路、四级公路隧道应做到：当隧道内渗漏水引起地表水减少，影响居民生产、生活用水时，应对围岩采取堵水措施，减少地下水的渗漏，同时应注意保护自然环境。4.3 隧道防排水设施 隧道防排水的要求2.2.防水要求防水要求 采用复合式衬砌时，在初期支护与二次衬砌之间应设设置置防水板防水板及及无纺布无纺布。要求：无纺布密度不小于300g/m2；防水板应采用易于焊接的防水卷材，厚度不小于1.0mm，接缝搭接长度不小于100mm。二次衬砌应满足抗渗要求。混凝土的抗渗等级，有冻害地段及最冷月份平均气温低于-15的地区不低于S8，其余地区不低于S6。4.3 隧道防排水设施 隧道防排水的要求 防水层铺设分为有钉冷毡和无定热铺。有钉接缝要做成圆形的。施工缝、沉降缝、伸缩缝应采取可靠的防水措施。一般，施工缝为遇水膨胀橡胶止水条；沉降缝和伸缩缝为(钢边缘)橡胶止水带。a)施工缝处止水条 b)变形缝处止水带构造 施工缝与变形缝处防水构造4.3 隧道防排水设施 隧道防排水的要求2.2.防水要求防水要求4.3 隧道防排水设施 隧道防排水的要求 围岩破碎、涌水易坍方地段，宜向围岩内注浆；水下隧道（常水位隧道），宜采用抗水压衬砌；侵蚀地段，宜用抗侵蚀的衬砌、防水层、注浆浆液2.2.防水要求防水要求4.3 隧道防排水设施 隧道防排水的要求 3.3.排水要求排水要求 按地下水和营运清洗污水、消防污水分离排放的原则设置纵向排水系统，应能保证排水畅通，避免洞内积水。隧隧道道内内排排水水应应符合下列规定：符合下列规定：1)1)路面两侧应设纵向排水沟，引排营运清洗水、消防水和其它废水。2)2)隧道纵向排水坡宜与隧道纵坡一致。3)3)路侧边沟可设置为开口式明沟或暗沟。当边沟为暗沟时，应设沉沙池、滤水篦，其间距宜为2530m。4)4)检修道或人行道的道面应考虑排水，可酌情设0.5%1.5%的横坡，亦可在墙脚与检修道交角处设宽50mm、深30mm的纵向凹槽，以利道面清洁排水。4.3 隧道防排水设施 隧道防排水的要求路面排水沟 a）矩形开口式；b）圆形开口式；c）固定盖板；d）活动盖板4.3 隧道防排水设施 隧道防排水的要求 隧道隧道路面结构底部排水设施应符合下列规定：路面结构底部排水设施应符合下列规定：1)1)路面结构下宜设纵向中心水沟（管），集中引排地下水。2)2)中心水沟（管)断面积应根据隧道长度、纵坡、地下水渗流量，通过 水力计算确定。3)3)中心水沟（管）纵向应按间距50m设沉沙池，并根据需要设检查井。4)4)隧底应设横向导水管，以连接中心水沟（管）与衬砌墙背排水盲管。5)5)路面底部应设不小于1.5%的横向排水坡度。6)6)寒冷和严寒地区有地下水的隧道，最冷月份平均气温低于-10C时，应采用深埋中心水沟；最冷月份平均气温低于-25时，应在隧道下 设防寒泄水隧洞。4.3 隧道防排水设施 隧道防排水的要求隧道路基排水 a）无仰拱；b）有仰拱隧道路基排水 a）中央沟；b）中央沟+路基边缘沟4.3 隧道防排水设施 隧道防排水的要求隧道衬砌外排水设施应符合下列规定：隧道衬砌外排水设施应符合下列规定：1)1)在衬砌两侧边墙背后底部应设沿隧道的纵向排水盲管（沟），其孔径不应小于80mm。2)2)沿衬砌背后环向应设置导水盲管，其纵向间距不应大于20m，遇水量较大时，环向盲管应加密。3)3)环向盲管、竖向盲管应与边墙底部的纵向排水盲管（沟）连通；纵向排水盲管（沟）应与横向导水管连通，以形成完整的纵横向排水系统。环向盲管、竖向盲管、纵向排水盲管应用无纺布包裹。4)4)当地下水发育，含水层明显，又有长期充分补给来源时，可利用辅助坑道排水或设置泄水洞等截、排水设施。5)5)当洞内水质有侵蚀时，应采取适当措施，防止排水造成环境污染。4.3 隧道防排水设施 隧道防排水的要求衬砌防排水 a)墙踵剖面；b)纵向与环向水管连接；c)立体显示4.3 隧道防排水设施 隧道防排水的要求4.4.洞口与明洞防排水要求洞口与明洞防排水要求 洞口及明洞应设置截截水水天天沟沟和排排水水沟沟，洞口边坡、仰坡应采取防护措施，防止地表水的下渗和冲刷。为防止洞外水流人隧道内，可在洞口外设置反向排水边沟反向排水边沟或采取截流措施截流措施。明洞防排水要求：1)1)明洞顶部应设置必要的截、排水系统。2)2)回填土表面宜铺设隔水层，并与边坡搭接良好。3)3)靠山侧边墙底或边墙后宜设置纵向和竖向盲沟，将水引至边墙泄水孔排出。4)4)衬砌外缘应敷设外贴式防水层。5)5)明洞与隧道接头处应做好防水处理。为确保行车安全和设备正常运转，等级较高的公路隧道各部位均不得渗水，三级及以下公路隧道要求相对低一些。4.3 隧道防排水设施 隧道防排水的要求4.3.3 隧道防排水的原则 “防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理”防：防：防水层、二次衬砌-多道防线排：排：环/纵盲管、排水管、排水沟截：截：截（排）水沟堵：堵：注浆防水型、排水型、限量排放型防水型、排水型、限量排放型4.3 隧道防排水设施 隧道治水原则4.3.4 隧道防排水措施1.1.防水措施防水措施 1)1)喷喷射射混混凝凝土土防防水水。当围岩有大面积裂隙渗水，且水量、压力较小时，可结合初期支护采用喷射混凝土堵水。在主裂隙处不喷射混凝土，使水流能集中于主裂隙流入盲沟，通过盲沟排出。2)2)塑塑料料防防水水板板防防水水。当围岩有大面积裂隙滴水、流水，且水量压力不太大时，可于喷射混凝土等初期支护施作完毕后，二次衬砌施作前，在岩壁全断面铺设塑料防水板防水。塑料板防水层具有优良的防水，耐腐蚀性能，目前在隧道及地下工程中得到了广泛的应用。4.3 隧道防排水设施 隧道防排水措施防水层防水层4.3 隧道防排水设施 隧道防排水措施 3)3)模筑混凝土衬砌防水。模筑混凝土衬砌防水。模筑混凝土本身就具有一定的抗渗阻水性能，如果能保证混凝土衬砌的抗渗防水性能，则不需要另外增加其它防水、堵水措施。因此，充分利用混凝土衬砌的自防水性能，是经济合算的和最基本的防水措施。4)4)涂料防水。涂料防水。是在隧道内表面喷涂或涂刷防水涂料，隧道内表面形成不透水的薄膜，如乳化沥青，环氧焦油等-隧道维修中用。5)5)防水砂浆抹面。防水砂浆抹面。防水砂浆是在普通水泥砂浆中掺加各种防水剂，以提高抹面的防水性能。目前使用的防水砂浆种类较多，效果较好的有氯化铁防水砂浆和氯化钙防水砂浆。两种砂浆在硬化过程中的收缩量都较大，应注意保持潮湿养生。防水砂浆是一种刚性防水层，防水砂浆是一种刚性防水层，在隧道内产生较大变形的部位，不能使用。在隧道内产生较大变形的部位，不能使用。1.1.防水措施防水措施4.3 隧道防排水设施 隧道防排水措施 6)6)注浆堵水。注浆堵水。围岩破碎、含水、易坍塌地段，宜采用注浆加固围岩和防水措施。注浆堵水有化学注浆化学注浆和水泥砂浆水泥砂浆两类。压注水泥砂浆防水消耗水泥过多，而防水效果不高。向围岩进行化学压浆，是一种有效的堵水措施?有问题 7)7)防止地表水的下渗。防止地表水的下渗。当隧道地表的沟谷、坑洼积水对隧道有影响时，采取疏导、勾补、铺砌和填平等措施，对废弃的坑穴、钻孔等应填实封闭，防止地表水下渗。8)8)有侵蚀性地下水时，应针对侵蚀类型，采用抗侵蚀性混凝土以及压注抗侵蚀浆液，敷设防水、防蚀层等措施。9)9)最冷月平均气温低于-15地区和高海拔地区，对地下水的处理应以堵为主。1.1.防水措施防水措施4.3 隧道防排水设施 隧道防排水措施2.2.排水措施排水措施1 1）隧道内纵向应设排水沟。2 2）遇围岩地下水出露处所，在衬砌背后设竖向盲沟或排水管（槽）、集水钻孔等予以引排，对于颗粒易流失的围岩，不宜采用集中疏导排水。3 3）根据工程地质和水文地质条件，应在衬砌外设环向盲沟、纵向盲沟和隧底排水盲沟，组成完整的排水系统，保证路基不积水。4 4）当地下水发育，含水层明显，又有长期补给来源，洞内水量较大时，可利用辅助坑道或设置泄水洞等作为截、排水设施。5 5）盲沟泄水孔排水沟，其排水过程是：水从围岩裂隙进入衬砌背后的盲沟，盲沟下接泄水孔水从泄水孔泄出后，进入隧道内的纵向排水沟，并经纵向排水沟排出洞外。4.3 隧道防排水设施 隧道防排水措施6 6）在洞口仰坡外缘5m以外，设置截水天沟，并加以铺砌。当岩石外露，地面坡度较陡时可不设天沟。仰坡上可种植草皮、喷抹灰浆或加以铺砌。7 7）对洞顶天然沟槽加以整治，使山洪宣泄畅通。8 8）对洞顶地表的陷穴、深坑加以回填，对裂缝进行堵塞。处理隧道地表水时，要有全局观点，不应妨害当地农田水利规划，做到因地制宜，一改多利，各方满意。9 9）在地表水上游设截水导流沟，地下水上游设泄水洞，洞外井点降水或洞内井点降水？山岭隧道不常用 2.2.排水措施排水措施4.3 隧道防排水设施 隧道防排水措施4.3 隧道防排水设施 隧道内排水建筑物1 排水沟4.3.5 隧道内排水建筑物排水沟与电缆沟横断面图 铁路隧道沟底纵坡与线路纵坡一致，一般不得小于3，横向排水坡不应小于2%。公路隧道沟底纵坡与线路纵坡一致，一般不得小于0.5%，横向排水坡不应小于1%。除常年干燥无水的隧道以外，一般的隧道都应设置纵向排水沟，以便将渗漏到洞内的地下水和公路路基内的积水，顺着线路方向排出洞外。一般排水坡不小于0.5%，困难地段不小于0.3%，路面横坡排水坡度不应小于1%，横向排水暗（盲）沟坡度不应小于2%。在严寒地区，为了不使流水冻结而堵死水沟，应采取防寒措施。一般可修筑浅埋保温水沟，但当浅埋保温水沟不足以防止冻害时，可考虑设置中心深埋渗水沟，即利用地温本身的作用，达到保温防冻害之目的。公路隧道除了要排走衬砌后面的地下水外，还要排走道路清洁冲洗后的废水和下雨时汽车带进来的雨水，因此水沟一般设于靠车道一方，而电缆槽设于靠衬砌一方，衬砌背后的地下水则由排水暗管排入水沟。1 排水沟4.3 隧道防排水设施 隧道内排水建筑物 隧道纵向排水沟，有单侧单侧、双侧双侧、中心式中心式三种形式。排水沟的施作，通常是与仰拱混凝土或底板混凝土同时模筑，以保证水沟的整体性，防止水向下渗流影响地基。1 排水沟4.3 隧道防排水设施 隧道内排水建筑物排水沟基本形式4.3 隧道防排水设施 隧道内排水建筑物隧道排水隧道排水沟沟4.3 隧道防排水设施 隧道内排水建筑物 (1)(1)弹弹簧簧软软管管盲盲沟沟 这种盲沟一般采用10号铁丝缠成直径58cm的圆柱形弹簧或采用硬质又具有弹性的塑料丝缠成半圆形弹簧，或带孔塑料管，以此作为过水通道的骨架，安装时外覆塑料薄膜和铁窗纱，从渗流水处开始沿环向铺设并接入泄水孔。(2)(2)化化学学纤纤维维渗渗滤滤布布盲盲沟沟 以结构疏松的化学纤维布作为水的渗流通道，其单面有塑料敷膜，安装时使敷膜朝向混凝土一面，可以阻止水泥浆渗入滤布。是一种用于汇集引排大面积渗水的较理想的渗水盲沟。4.3 隧道防排水设施 隧道内排水建筑物2 盲沟 盲沟的作用是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。弹簧软管盲沟4.3 隧道防排水设施 隧道内排水建筑物渗滤布盲沟4.3 隧道防排水设施 隧道内排水建筑物弹簧软管弹簧软管环向盲沟环向盲沟4.3 隧道防排水设施 隧道内排水建筑物 1)1)在立边墙模板时，就安设泄水管，并特别注意使其里端与盲沟接通，外端穿过模板。泄水管可用钢管、竹管、塑料管等。这种方法主要用于水量较大时。2)2)当水量较小时，则可以待模筑边墙混凝土拆模后，再根据记录的盲沟位置钻泄水孔。3 泄水孔 是设于衬砌边墙下部的出水孔道，它将将盲盲沟沟流流出出的的水水直直接接泄入隧洞内的纵向排水沟泄入隧洞内的纵向排水沟。施作泄水孔时，应注意以下几点：4.3 隧道防排水设施 隧道内排水建筑物思考题1、我国隧道工程的治水原则是什么？各有哪些措施？4.3 隧道防排水设施 思考题