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公路工程技术与计量精讲班第16讲讲义

2)明洞洞身

2)明洞洞身
明洞是指采用明挖的方法施工的隧道。在修建洞口工程时，往往需要修筑一定长度的明洞，即路基或隧道洞口受不良地质、边坡坍方、岩堆、落石、泥石流等危害又不宜避开清理的地段，以及为了保证洞口的自然环境而延伸隧道洞口时，需设置明洞。明洞除常用于洞口外，当隧道位置处于下列情况时，一般都设置明洞：
(1)洞顶覆盖层薄，不宜大开挖修建路堑而又难于采用暗挖法修建隧道的地段。
(2)可能受到塌方、落石或泥石流威胁的洞口或路堑。
(3)铁路、公路、水渠和其他人工构造物必须在拟建公路的上方通过，又不宜采用隧道或立交桥或涵渠跨越的地点。
明洞的结构形式有拱形明洞和箱形明洞两种。拱形明洞整体性好，可承受较大的垂直与水平压力。当边坡坍方量较大、落石较多或基础设置条件较好时，一般都宜采用拱形明洞。当净高、建筑高度受到限制或地基软弱的地段，则宜采用箱形明洞。
明洞衬砌一般采用对称变截面拱圈、直线或曲线墙。明洞为防渗水、积水及冰冻危害，一般做外贴式防水层和隔水层。
明洞基础的埋置深度，一般应符合上述洞门的有关规定和要求。当埋置深度超过路面以下3m时，在路面以下设置钢筋混凝土横向水平拉杆，锚固于内层边墙或岩体中，用锚杆锚固于稳定的岩体中。基岩埋置较浅时，基础可设置于基岩上。当基础位于软弱地基上时，基础可采用仰拱、整体式钢筋混凝土底板等结构。
3)棚洞洞身
棚洞是指明挖路堑后，构筑简支的顶棚架并回填而成的洞身，属于明洞范畴的隧道。采用棚洞的条件与明洞大致相似，其结构整体性比明洞差，但由于顶棚与内外墙简支，故对地基的要求相对较低，其适用条件为：
(1)有少量塌方和落石的地段。
(2)内外墙底基础软硬差别较大，不适宜修建拱形明洞的地段。
(3)半路堑外侧地形狭窄或基岩埋深大并有条件设计为桩基的地段。
棚洞随地形、地质条件的不同有多种类型，但其基本构造均有内墙、外侧支撑结构(悬臂式棚洞无此结构)以及顶板三部分组成。内墙一般用浆砌片石砌筑，截面厚度不小于50cm，内墙顶设顶帽以承托和嵌固顶板。外侧支撑结构根据地形、地质情况的不同可作成刚架式、柱式和墙式。顶板可采用T形梁、I形梁或空心板截面构件。
当棚洞：立柱的基础置于路面3m以下时，立柱可在路基平面处加设纵撑和横撑，以与相邻立柱及内边墙相连接，以增强其稳定性。
三、隧道附属建筑物
隧道除了组成其主体结构的洞口、洞门及洞身外，一般还有如下一些附属建筑物。
1．防水排水系统
隧道的防水排水要求拱部不滴水，边墙不漏水，路面不冒水、不积水，设备箱洞处不渗水，冻害地区隧道衬砌背后不积水、排水沟不冻结。为达到上述要求，应采取防、截、排、堵综合治理，形成防水排水系统。该系统包括洞顶防水排水、洞门排水、洞内排水和洞内防水四个方面。
例题（选择题）：隧道的防水排水系统包括（）
A洞顶防水排水
B洞门排水
C洞内排水
D洞内防水
答案：ABCD
2．通风、照明与供电系统
隧道内保持良好的空气是行车安全的必要条件，隧道的通风方式有机械通风和自然通风两种。交通量小的中、短隧道可采用自然通风，交通量大的长隧道应采用机械通风。采用机械通风时，常采用纵向通风形式，配以射流风机，并按正常通风量的50％配置备用通风机。
为了保证车辆的正常行驶和交通安全，隧道应设电光照明，对于能通视、交通量较小和行人密度不大的短隧道，可以不设白天照明设施。但长度超过100m的高速公路，一、二级公路的隧道，则仍应设置白天照明设施。
照明的光源，一般选用在烟雾中有较好的透视性的低压钠灯或显色性较好的荧光灯，而在隧道的出人口处，则选用小型、大光通量的高压钠灯或高压荧光灯。
隧道内供电分动力供电和照明供电。。一般采用三相四线供电，供电系统宜采用380/220V交流电和中性接地变压器。
判断题：为了保证车辆的正常行驶和交通安全，长度超过100m的高速公路，一、二级公路的隧道，则应设置白天照明设施。（√）
3．隧道运营管理设施
隧道的运营管理设施包括动力网路使用的电缆与电缆槽，通信、信号及标志，消防及救援设施，以及装饰、消音、收费设施等。救援设施包括避人洞及行人横洞和行车横洞。隧道内不设人行道时，除短隧道外，应设置避车洞。
长隧道必要时应设置报警、消防及其他应急设施。
4.辅助坑道
在隧道建设中，为了增加工作面、提高施工进度、缩短工期以及改善施工条件，可适当增设辅助坑道。辅助坑道有横洞、竖井、斜井和平行导坑几种形式。
横洞多用于傍山线路靠河的一侧，其纵坡向外下坡，出口有河槽或谷地便于排水和堆渣，且有利于正洞的施工通风。横洞既增加了工作面又便于施工管理，是优选方案。
斜井适用于隧道覆盖层较薄，或虽厚但在适宜处旁侧有低洼地形时。利用斜井出渣运输需要有相应的提升设备。为使机具材料运输与人员上下互不干扰，有时按主、副斜井分建，但造价高、工期长，故多数宜建混合井。斜井底部设停车场，提升设备应有可靠的安全装置。
当隧道较长且无设置横洞和斜井的条件，但在洞顶某些地段覆盖层较薄，且地质条件允许时，可设竖井。通常竖井都设在主隧道的一侧。竖井横断面有矩形和圆形，由井颈、井身、井窝和马头门组成。
主隧道较长且覆盖层较厚，不宜采用其他形式辅助坑道时，尤其是在远期规划需增建第二线平行隧道时，采用平行导坑方案具有良好的经济效益。平行导坑可在主隧道一侧或两侧设置，一般都是独头导坑。平行导坑应先于主洞开工，根据工期和施工方法确定由平行导坑开向主洞的横通道数量。平行导坑在施工期间作为增加工作面的进出口和施工通风道，在涌水量大的主隧道运营期间，可作为排水通道起排水沟的作用。
四、洞内线路构筑物
对于不同种类的隧道，有不同的洞内线路构筑物。例如，铁路隧道的洞内线路构筑物为道床；公路隧道的洞内线路构筑物为路基和路面。

第二节 公路隧道的要求

第二节公路隧道的要求
一、隧道位置选择与线形要求
隧道位置选择的一般要求是：高速公路、一级公路上的隧道和二、三、四级公路上的短隧道，其线形及其与公路的衔接应符合路线布设的规定。二、三、四级公路上的特长及长、中隧道的位置原则上应服从路线走向，路隧综合考虑确定。此外隧道两端洞口的连接线应与隧道的平面线形相协调，并符合以下规定：隧道洞口内外各3s的设计车速行程长度范围的平面线形应一致；隧道洞口内外各3s的设计车速行程长度范围的平面线形应一致，有条件时宜取5s设计速度行程；当隧道建筑限界宽度大于所在公路的建筑限界时，两端连接线应有不短于50m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的建筑限界时，两端连接线路基宽度按公路标准设计，其建筑限界宽度应设有4s的行程的过度段与隧道洞口衔接，以保持隧道洞口内外横断面顺适过度；
濒邻水库区的隧道，其洞口路肩设计高程应高出水库计算水位(含浪高和壅水高)不小于0.5m。
隧道内的纵坡一般大于0.3％，以利排泄雨水，但不应大于3.0％，独立的明洞和短于50m的隧道可不受此限制。纵坡的形式一般可设置为单坡，地下水发育的隧道及特长和长隧道可设计为人字坡。隧道内纵坡变更处应设置竖曲线。凸形竖曲线最小半径和最小长度应满足规范要求。
二、横断面
公路隧道的横断面，主要是指隧道的净空断面，即衬砌内轮廓线所包围的空间，也称为内轮廓限界。它包括隧道建筑限界，以及照明、通风等所需的空间断面积。在建筑限界内，不得有任何构件侵入。
判断题：公路隧道的横断面，主要是指隧道的净空断面，即衬砌内轮廓线所包围的空间，也称为内轮廓限界。它包括隧道建筑限界，以及照明、通风等所需的空间断面积。（√）
高速公路、一级公路的隧道应设计为上、下分离的独立双洞。分离式独立双洞的最小净距，按两洞结构彼此不产生有害影响的原则，结合隧道平面线形、围岩地质条件、断面形状和尺寸、施工方法等因素确定，一般情况下可按下表规定选用。在隧桥相连、隧道相连、地形条件限制等特殊地段隧道净距不能满足要求时，可采取小净距隧道或连拱隧道形式，但应作出充分的技术论证和比较研究，并制定可靠的技术保障措施，确保工程质量。
两相邻隧道最小净距
围岩级别
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
IV
V
VI
最小净距(m)
1.0 ×B
1.5 ×B
2.0 ×B
2.5 ×B
3.5 ×B
40 ×B
三、路面
公路隧道洞内行车道路面宜采用水泥混凝土路面，它能提高照明亮度，并具有耐久使用等优点。当洞内干燥无水、施工方便时，也可采用沥青混凝土路面。采用水泥混凝土路面时，应按设计要求在相应位置设置必要的变形缝。路面设计应符合路面设计规范的有关规定。
四、防水与排水
防水与排水设施，是隧道工程重要的组成部分。应结合隧道衬砌采用可靠的防水和排水措施，使洞内外形成一个完整的畅通的防排水系统。基本要求要做到隧道内不滴水或不渗水，以保证在营运期内行车安全、设备的正常使用。
公路隧道防水，首要是做好堵水和截水。所谓堵水，就是在围岩破碎和涌水易坍地段，直接向围岩体内压水泥浆或化学浆液，堵塞裂隙水和渗涌水孔。至于截水，则主要是防止地表水的下渗，其措施有铺砌、勾补、抹面，以及坑穴、钻孔等的填平、封闭等。
公路隧道衬砌的防水方法很多，应首先采取引排措施，如设置盲沟、排水管等，将水引至水沟内排出，然后敷设聚氯乙烯塑料板或合成树脂防水卷材，以及防水混凝土等内、外贴衬砌防水层。当采用复合式衬砌时，则宜设置夹层防水层。
隧道衬砌中的施工缝、变形缝等处，应采用专门的止水条(带)嵌塞措施，以防止渗漏。
公路隧道的排水设施，包括洞内和洞外两个部分。
洞外排水应根据地形、地质、气象，以及建设工程的实际情况，结合农田水利建设的需要，全面规划，综合治理，因地制宜地设置疏水、截水、引水设施。
洞口和明洞顶，应设置截水沟、排水沟等排水设施，洞口边坡、仰坡应采取防护措施，如铺砌、抹而等，以防止地表水的下渗和冲刷。
要注意防止洞外雨水流人洞内，当洞口外路堑为上坡时，应在洞口外设置反排水沟或截流涵洞。
洞内一般要设置纵向排水沟、横向排水坡或横向排水暗沟、盲沟等排水设施。
五、照明与通风、供电
1．照明
公路隧道长度大于l00m的隧道应设置照明，照明设计应综合考虑环境条件、交通状况、土建结构设计、供电条件、建没与营运费用等因素。
照明没计路面亮度总均匀度(U0)应不低于下表要求，路面亮度纵向均匀度(U1)不低于下表要求。
路面亮度总均匀度
设计交通量N(辆/h)

U0
双车道单向交通
双车道双向交通

≥2400

≥1300

0.4
≤700
≤360
0.3
注：当交通量在其中间值[时，可按插入法取值。
路面亮度纵向均匀度
设计交通量N(辆／h)

U1
双车道单向交通
双车道双向交通
≥2400
≥1300
0.6～0.7
≤ 700
≤360
0.5
注：当交通量在共中间值时，可按插入法取值。
当隧道不设电光照明时，则宜设置车道分离设施(如隔离墩、分离块)和配置诱导视线的反光标志。
此外，凡在隧道内设置紧急停车带时，其停车处的亮度应按基本照明亮度的1.5~2.0倍没计确定。
2．通风
根据《公路隧道设计规范》的规定，隧道通风应构：合以下要求：
(1)单向交通的隧道没计风速不宜大于10m/s，特殊情况下可取12m/s；双向交通的隧道设计风速应大于8m/s；人车混合通行的隧道设计风速不应大于7m/s。
(2)风机产生的噪声及隧道中废气的集中排放均应符合环保的有关规定。
(3)确定的通风方式在交通条件发生变化时，应具有较高的稳定性，并能适应火灾情况下的通风要求。
(4)隧道内营运通风的主流方向不应频繁变化。
公路隧道的通风方式，有机械通风和自然通风两种。采用哪种方式才合理，应根据建设工程的实际情况和营运期间的交通状况，通过对行驶车辆排放的有害气体所计算出的数据来确定。当一时无法取得可靠的分析计算资料时，一般双向行驶的隧道可按下列界限值确定。
当LN≥600时，采用机械通风；
当LN≤600时，采用自然通风。
式中：L——隧道的长度(km)；
N——通过隧道的车辆高峰小时的交通量，辆/h。应按照隧道的实际通行能力或实测的高峰交通量计算。
判断题：公路隧道的通风方式，有机械通风和自然通风两种。（√）
3．供电
公路隧道的照明与通风所需的原动力，主要是电力，所以应设置完善的供电系统，做到保证人身安全、供电可靠、技术经济合理。
凡设照明、通风的高速公路、一级公路的隧道，应设置独立的备用电源，以防意外的断电事故，并确保交通运输的安全，避免造成不应有损失。
六、救援及消防设施
为了便于消防及紧急救援，凡设计为眼镜形的双孔隧道，其两隧道之间，宜按下表规定设置供巡查、维修、救援及车辆转换方向用的行人横洞和行车横洞。
横洞间距及尺寸(m)

名    称

间    距
尺    寸
宽
高
行人横洞
250～500
2.0
2.5
行车横洞
 750～1000
4.0
5.0
当隧道长度在400~600m时，可在隧道中间设置一行人横洞；当隧道长度在800~1000m时，可在隧道中间设置一行车横洞，凡小于上述下限值的则不设横洞。
在500m以上的高速公路和一级公路的隧道，宜单独设置存放专用消防器材等的洞室。
七、装饰
公路隧道装饰，不仅可起到美化作用，而且还可减少噪声，提高隧道亮度和照明的效果，但除高速公路、一级公路的隧道外，一般不考虑进行内装饰。所以，公路隧道设计规范和施工规范对此没有规定和要求，故应结合建设工程的实际情况，合理确定。
在进行隧道内装饰时，应经济耐用，易于保养清洗，并适当考虑美化、提高亮度和尽可能减少噪声的原则，进行综合分析确定。

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