隧道工程的設(shè)計(jì)流程
包括隧道選線(xiàn)、縱斷面設(shè)計(jì)、橫斷面設(shè)計(jì)、輔助坑道設(shè)計(jì)等。
選線(xiàn) 根據(jù)線(xiàn)路標(biāo)準(zhǔn)、地形、地質(zhì)等條件選定隧道位置和長(zhǎng)度。選線(xiàn)應(yīng)作多種方案的比較。長(zhǎng)隧道要考慮輔助坑道和運(yùn)營(yíng)通風(fēng)的設(shè)置。洞口位置的選擇要依據(jù)地質(zhì)情況。考慮邊坡和仰坡的穩(wěn)定,避免塌方。
縱斷面設(shè)計(jì) 沿隧道中線(xiàn)的縱向坡度要服從線(xiàn)路設(shè)計(jì)的限制坡度。因隧道內(nèi)濕度大,輪軌間粘著系數(shù)減小,列車(chē)空氣阻力增大,因此在較長(zhǎng)隧道內(nèi)縱向坡度應(yīng)加以折減?v坡形狀以單坡和人字坡居多,單坡有利于爭(zhēng)取高程,人字坡便于施工排水和出碴。為利于排水,縱坡一般為2‰~3‰。
橫斷面設(shè)計(jì) 隧道橫斷面即襯砌內(nèi)輪廓,是根據(jù)不侵入隧道建筑限界而制定的。中國(guó)隧道建筑限界分為蒸汽及內(nèi)燃機(jī)車(chē)牽引區(qū)段、電力機(jī)車(chē)牽引區(qū)段兩種,這兩種又各分為單線(xiàn)斷面和雙線(xiàn)斷面。襯砌內(nèi)輪廓一般由單心圓或三心圓形成的拱部和直邊墻或曲邊墻所組成。在地質(zhì)松軟地帶另加仰拱。單線(xiàn)隧道軌面以上內(nèi)輪廓面積約為27~32平方米,雙線(xiàn)約為58~67平方米。在曲線(xiàn)地段由于外軌超高車(chē)輛傾斜等因素,斷面須適當(dāng)加大。電氣化鐵路隧道因懸掛接觸網(wǎng)等應(yīng)提高內(nèi)輪廓高度。中、美、蘇三國(guó)所用輪廓尺寸為:?jiǎn)尉(xiàn)隧道高度約為 6.6~7.0米、寬度約為4.9~5.6米;雙線(xiàn)隧道高度約為7.2~8.0米,寬度約為8.8~10.6米。在雙線(xiàn)鐵路修建兩座單線(xiàn)隧道時(shí),其中線(xiàn)間距離須考慮地層壓力分布的影響,石質(zhì)隧道約為20~25米,土質(zhì)隧道應(yīng)適當(dāng)加寬。
輔助坑道設(shè)計(jì) 輔助坑道有斜井、豎井、平行導(dǎo)坑及橫洞四種。斜井是在中線(xiàn)附近的山上有利地點(diǎn)開(kāi)鑿的斜向正洞的坑道。斜井傾角一般在18°~27°之間,采用卷?yè)P(yáng)機(jī)提升。斜井?dāng)嗝嬉话銥殚L(zhǎng)方形,面積約為8~14平方米。豎井是由山頂中線(xiàn)附近垂直開(kāi)挖的坑道,通向正洞。其平面位置可在鐵路中線(xiàn)上或在中線(xiàn)的一側(cè)(距中線(xiàn)約20米)。豎井?dāng)嗝娑酁閳A形,內(nèi)徑約為4.5~6.0米。平行導(dǎo)坑是距隧道中線(xiàn)17~25米開(kāi)挖的平行小坑道,以斜向通道與隧道連接,亦可作將來(lái)擴(kuò)建為第二線(xiàn)的導(dǎo)洞。中國(guó)自1957年修建川黔鐵路涼風(fēng)埡鐵路隧道采用平行導(dǎo)坑以來(lái),在58座長(zhǎng)3公里以上的隧道中約有80%修建了平行導(dǎo)坑。橫洞是在傍山隧道靠河谷一側(cè)地形有利之處開(kāi)辟的小斷面坑道。
此外,隧道設(shè)計(jì)還包括洞門(mén)設(shè)計(jì)、開(kāi)挖方法和襯砌類(lèi)型的選擇等。