隧道工程第3章 隧道线路及断面设计2精品PPT课件
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《隧道工程》课件第3讲 隧道线路及断面设计_OK
35°
40°
● ZK1 ● 40°
ZK2
1060 1055 1050
隧道轴线 40°
ZK3
●44°
沟
●
1070 1055
● 1050
●
1060 1065
● ●
湾 桥
●●
1095 1085 1090
●
420° 021/8/30
2'
1'
1080 1070
1085 1080 1070
26
第三章 隧道线路及断面设计
A
B
2021/8/30
27
第三章 隧道线路及断面设计
(5)溶洞地区 选择隧道位置时,应尽可能避开。如无法避开时,
应探明溶洞的规模、性质和与隧道的位置关系, 采取相应的设计,施工措施。
(6)瓦斯地区 选择隧道位置时,最好能避开。
(7)地下水 选择隧道位置时,最好不从富水区中经过。
(5)选择隧道位置时,应注意洞口位置和有关工程的 处理,一般宜采取“早进洞,晚出洞”原则。
一、越岭线上隧道位置的选择
当交通路线需要从一个水系过渡到另一个水系时, 必须跨越高程很大的分水岭,这段线路称之为越岭 线。
越岭隧道的位置:选择垭口
确定隧道高程
2021/8/30
9
第三章 隧道线路及断面设计
1.选择垭口
●
●
1105 1100
1095
1070 1055 1050
1065
● ● ●
1
豆
45°
1050
S1l
渣
1045
30°
●
1040
湾
● ● ● ●
● ● ●
隧道工程第3章
隧道工程
建筑限界与横断面设计
隧道衬砌断面的轴线的设计原则
应当尽量与断面压力曲线重合,使各截面主要承受压应力。
为此,当衬砌受径向分布的水压时,轴线以圆形最好;主要承受 竖向压力或同时承受不大的水平侧压力时,可采用三心圆拱和直 墙式衬砌;当承受竖向压力和较大侧压力时,宜采用五心圆曲墙 式衬砌;当有沉陷可能和受底压力时,宜加设仰拱的曲墙式衬砌。
公路等级 高速公路 一 二 三 四
地形
平原 微丘
重丘
山岭
平原微 丘
山岭重 丘
平原微 丘
山岭重 丘
平原微 丘
山岭重 丘
平原微 丘
山岭重 丘
最小长度
100
80
60
40
80
40
60
20
40
15
20
10
隧道两端平面线形与路线线形相一致的最小长度(m)
隧道工程
建筑限界与横断面设计
隧道洞外连接线与隧道协调关系
隧道工程
3、建筑限界与横断面设计
隧道工程
建筑限界与横断面设计
隧道建筑限界:为保证隧道内各种交通的正常运行与安全而 规定在一定宽度和高度范围内不得有任何障碍物的空间限界。
隧道工程
紧急停车带
建筑限界与横断面设计
紧急停车带的建筑限界、宽度和长度(单位:cm)
隧道工程
隧道接线
建筑限界与横断面设计
保证有足够的视距和行驶安全 注视点和注视时间 高速公路和一级公路隧道应双侧设置检修道 隧道横断面宽度设计与路基同宽,可提高行车舒适性和减 少交通事故
隧道工程
隧道路线和位置的选择
垭口的选定是越岭隧道方案的重要控制点
垭口
路线总方向 选择的垭 口
隧道横断面设计PPT课件
W
7.50 7.50
侧向
宽度
人
路 缘 带
余 宽
行 道
R
S
C
0.75 0.50
0.50 0.50
检修道 (一侧)
J
0.75 0.75
山岭
平原微丘 山岭重丘 平原微丘 山岭重丘 平原微丘 山岭重丘 平原微丘 山岭重丘 平原微丘 山岭重丘
7.50
0.50 0.25
0.75
7.00
0.50 0.25
0.75
向架间距l=18m,车辆外侧顶角距内轨顶面的高度
H=360cm,试推导和计算单线和双线隧道的总加宽 值。
30
d外
d内1 E
线路中线
车辆轴线 d外
l2
4050
d内1
(m) 8R
(cm ) R
式中
l — 车辆转向架中心距,取18m; R — 曲线半径(m)
O
车辆通过曲线时的平面图
16
王丽琴主讲
⑵ 车辆两端向曲线外侧的偏移d外
d外 R R2 (L / 2)2 d内1
2
R2 R2 (L / 2)2 l 2
OF
H
d内2 AC E G E
G≈150c
m
H d内2 150 E
=2.4E
d内2 FD
A OCE
式中: H—— 隧道限界控制点自轨面起的高度
E —— 曲线外轨超高值,E 0.76 v 2 R
v ——铁路远期行车速度,km/h。
≤15㎝
18
总结:
王丽琴主讲
对于单线曲线隧道净空的加宽值为:
王丽琴主讲
第三章 隧道构造设计
王丽琴
西安理工大学土建学院 岩土工程研究所
7.50 7.50
侧向
宽度
人
路 缘 带
余 宽
行 道
R
S
C
0.75 0.50
0.50 0.50
检修道 (一侧)
J
0.75 0.75
山岭
平原微丘 山岭重丘 平原微丘 山岭重丘 平原微丘 山岭重丘 平原微丘 山岭重丘 平原微丘 山岭重丘
7.50
0.50 0.25
0.75
7.00
0.50 0.25
0.75
向架间距l=18m,车辆外侧顶角距内轨顶面的高度
H=360cm,试推导和计算单线和双线隧道的总加宽 值。
30
d外
d内1 E
线路中线
车辆轴线 d外
l2
4050
d内1
(m) 8R
(cm ) R
式中
l — 车辆转向架中心距,取18m; R — 曲线半径(m)
O
车辆通过曲线时的平面图
16
王丽琴主讲
⑵ 车辆两端向曲线外侧的偏移d外
d外 R R2 (L / 2)2 d内1
2
R2 R2 (L / 2)2 l 2
OF
H
d内2 AC E G E
G≈150c
m
H d内2 150 E
=2.4E
d内2 FD
A OCE
式中: H—— 隧道限界控制点自轨面起的高度
E —— 曲线外轨超高值,E 0.76 v 2 R
v ——铁路远期行车速度,km/h。
≤15㎝
18
总结:
王丽琴主讲
对于单线曲线隧道净空的加宽值为:
王丽琴主讲
第三章 隧道构造设计
王丽琴
西安理工大学土建学院 岩土工程研究所
隧道线路及断面设计及识读—隧道纵断面设计(隧道施工课件)
1.要求与铁路隧道大同小异 执行《公路工程技术标准》,并考虑隧道特点
2.两个关系:曲线半径与视距的关系 超高与隧道断面关系
明暗变化 3.半径不宜小于不设超高的最小曲线半径,并符合视距要求
4.根据停车视距换算不加宽的最小曲线半径。
5.洞口应采用大半径曲线的引线与隧道衔接。
进隧道由明到暗
6.设置曲线有利于司机的“亮适应”。
出隧道由暗到明
隧道平纵断面设计
主要内容
1隧道平面设计
曲线上隧道缺点
曲线隧道设计要点
公路隧道平面线形设计要点
2隧道纵断面设计
坡道形式 坡度大小 坡段长度 坡段间的衔接
设计要素
公路隧道纵断面线形
公路隧道引线的平、纵断面线形
隧道平纵断面设计 - -2隧道纵断面设计
一、纵断面设计要素
1.坡道形式 两种:人字坡和单面坡
隧道平纵断面设计 - -2隧道纵断面设计
二、公路隧道纵断面线形
坡度以不妨碍排水的缓坡为宜 变坡点设足够的竖曲线 一般纵坡:
2%以下 ,大于3%不可取,规范:一般取3%。 在施工时需要设置不小于0.3%的纵坡(排水)
隧道平纵断面设计 - -2隧道纵断面设计
三、公路隧道引线的平、纵断面线形
应当保证有足够的视距和行车安全,尤其在进口一侧,需要在
(3)明线曲线Βιβλιοθήκη 量坡度i允= i限- i曲
?克服曲线阻力
i允-设计中允许采用的最大坡度 i限-按照线路等级规定的限制最大坡度 i曲-曲线阻力折算的坡度折减量
(4)隧道内坡度折减(>400m)
i允=m i限- i曲
(1)湿度大,轮轨粘着系数低 (2)隧道内空气阻力增大
隧道平纵断面设计 - -2隧道纵断面设计
2.两个关系:曲线半径与视距的关系 超高与隧道断面关系
明暗变化 3.半径不宜小于不设超高的最小曲线半径,并符合视距要求
4.根据停车视距换算不加宽的最小曲线半径。
5.洞口应采用大半径曲线的引线与隧道衔接。
进隧道由明到暗
6.设置曲线有利于司机的“亮适应”。
出隧道由暗到明
隧道平纵断面设计
主要内容
1隧道平面设计
曲线上隧道缺点
曲线隧道设计要点
公路隧道平面线形设计要点
2隧道纵断面设计
坡道形式 坡度大小 坡段长度 坡段间的衔接
设计要素
公路隧道纵断面线形
公路隧道引线的平、纵断面线形
隧道平纵断面设计 - -2隧道纵断面设计
一、纵断面设计要素
1.坡道形式 两种:人字坡和单面坡
隧道平纵断面设计 - -2隧道纵断面设计
二、公路隧道纵断面线形
坡度以不妨碍排水的缓坡为宜 变坡点设足够的竖曲线 一般纵坡:
2%以下 ,大于3%不可取,规范:一般取3%。 在施工时需要设置不小于0.3%的纵坡(排水)
隧道平纵断面设计 - -2隧道纵断面设计
三、公路隧道引线的平、纵断面线形
应当保证有足够的视距和行车安全,尤其在进口一侧,需要在
(3)明线曲线Βιβλιοθήκη 量坡度i允= i限- i曲
?克服曲线阻力
i允-设计中允许采用的最大坡度 i限-按照线路等级规定的限制最大坡度 i曲-曲线阻力折算的坡度折减量
(4)隧道内坡度折减(>400m)
i允=m i限- i曲
(1)湿度大,轮轨粘着系数低 (2)隧道内空气阻力增大
隧道平纵断面设计 - -2隧道纵断面设计
第三章公路隧道结构构造精品PPT课件
5.检算倾斜基底稳定时,除检算沿基底的滑动 稳定外,尚应检算沿地基上层的水平剪切应力 。
明洞
通风 照明 排水、消防、通讯等
2020/10/13
西安交通大学流体力学课程组
2
3.1 洞身衬砌
洞身衬砌的类型
支护结构
2020/10/13
西安交通大学流体力学课程组
3
一、衬砌结构的类型
衬砌结构形式,主要根据地质地形条 件,考虑结构受力的合理性、施工方法 等因素来确定。
2020/10/13
西安交通大学流体力学课程组
洞门的构造要求
(二) 洞门的基础
1、洞门端墙、翼墙、挡土墙基础必须置于稳 固地基上,基底松碴应清除干净,以防止滑 动和不均匀沉陷。
2、在松软地基上设置基础,当地基承载力不 足时,可结合具体条件采取换填。扩大基础 、桩基、地基加固等措施。
3.基础埋置深度
(1) 洞门端墙、翼墙、挡土墙基础应埋入路基面 以下一定深度。土质地基埋置深度不应小于1 米。且应符合基底应力的要求。
2020/10/13
西安交通大学流体力学课程组
11
2020/10/13
西安交通大学流体力学课程组
12
2020/10/13
西安交通大学流体力学课程组
13
3、喷混凝土衬砌、喷锚衬砌及复合式衬砌
4、偏压衬砌
当山体地面坡陡于l:2.5,线路外侧山体覆盖较薄 ,或于地质构造造成的偏压,衬砌为承受这种不对 称围岩压力而采用
二、 洞门的形式
(1)端墙式洞门 (2)翼墙式洞门 (3)环框式洞门 (4)台阶式洞门 (5)遮光棚式洞门
(1) 端墙式洞门
(2)翼墙式洞门
(3)环框式洞门-削竹式洞门
(4)台阶式洞门
明洞
通风 照明 排水、消防、通讯等
2020/10/13
西安交通大学流体力学课程组
2
3.1 洞身衬砌
洞身衬砌的类型
支护结构
2020/10/13
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3
一、衬砌结构的类型
衬砌结构形式,主要根据地质地形条 件,考虑结构受力的合理性、施工方法 等因素来确定。
2020/10/13
西安交通大学流体力学课程组
洞门的构造要求
(二) 洞门的基础
1、洞门端墙、翼墙、挡土墙基础必须置于稳 固地基上,基底松碴应清除干净,以防止滑 动和不均匀沉陷。
2、在松软地基上设置基础,当地基承载力不 足时,可结合具体条件采取换填。扩大基础 、桩基、地基加固等措施。
3.基础埋置深度
(1) 洞门端墙、翼墙、挡土墙基础应埋入路基面 以下一定深度。土质地基埋置深度不应小于1 米。且应符合基底应力的要求。
2020/10/13
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11
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西安交通大学流体力学课程组
13
3、喷混凝土衬砌、喷锚衬砌及复合式衬砌
4、偏压衬砌
当山体地面坡陡于l:2.5,线路外侧山体覆盖较薄 ,或于地质构造造成的偏压,衬砌为承受这种不对 称围岩压力而采用
二、 洞门的形式
(1)端墙式洞门 (2)翼墙式洞门 (3)环框式洞门 (4)台阶式洞门 (5)遮光棚式洞门
(1) 端墙式洞门
(2)翼墙式洞门
(3)环框式洞门-削竹式洞门
(4)台阶式洞门
《隧道断面设计》课件
隧道排水系统设计
排水沟设计
设置排水沟,将隧道内的水引至 集水井,再通过水泵排出洞外。
排水方式
根据隧道长度、地形、地质等因 素选择合适的排水方式,如集中
排水、分散排水等。
防水层设计
在隧道衬砌内侧设置防水层,防 止渗水对隧道结构造成影响。
隧道支护结构设计
支护方式
根据围岩条件、施工方法等因素 选择合适的支护方式,如锚杆支 护、喷射混凝土支护等。
采取额外的加固措施。
椭圆形隧道
03
椭圆形隧道结合了圆形和矩形隧道的优点,具有较好的结构稳
定性和施工便利性。
隧道断面的尺寸
净空尺寸
根据设计速度和车辆限界确定,包括车道宽度、 侧向宽度和净高。
衬砌厚度
根据隧道围岩类别、荷载情况和防水要求等因素 确定。
排水设施
设计合理的排水系统,确保隧道内不积水,提高 行车安全性。
环保性原则
隧道断面设计应注重环境保护,尽可能减少对周边生态环 境的破坏和污染,采取有效的环保措施和技术手段,实现 绿色设计和可持续发展。
PART 02
隧道断面的几何设计
隧道断面的形状
圆形隧道
01
圆形隧道具有较高的结构稳定性,能够承受较大的侧压力,但
施工难度较大,成本较高。
矩形隧道
02
矩形隧道结构简单,施工方便,但结构稳定性相对较差,需要
隧道断面设计对运营费用的影响
隧道断面设计应充分考虑运营通风、照明、排水等需求,以降低运营费用。
隧道断面设计的施工性分析
施工难度与隧道断面的关系
隧道断面设计应考虑施工难度,尽量减小断面尺寸,提高施工效率。
施工方法与隧道断面的关系
隧道断面设计应结合施工方法,如盾构法、矿山法等,以提高施工安全性。
《隧道工程》课件第3讲 隧道线路及断面设计
和通风的需求。
纵断面设计还需要考虑隧道进 出口的处理方式,以及隧道内 交通标高、排水沟等附属设施
的设置。
断面尺寸的确定
01
断面尺寸的确定需要考虑车辆的尺寸、车道数量、安全距离等 因素。
02
设计需要满足车辆行驶的安全性和舒适性要求,同时也要考虑
隧道的施工难度和工程造价。
断面尺寸的确定还需要考虑隧道进出口的处理方式,以及隧道
排水设计
排水沟设置
在隧道衬砌结构底部设置排水沟,将隧道内的积水引入排 水沟,并排出隧道外。排水沟应定期清理,保持畅通。
排水孔设置
在隧道围岩中设置排水孔,将围岩中的水分引出,降低隧 道内的湿度。排水孔应定期进行疏通,防止堵塞。
集水井设置
在隧道内设置集水井,将隧道内的积水引入集水井,再通 过水泵将积水排出隧道外。集水井应定期清理,保持水泵 正常运行。
优化控制策略
根据实际需要,采用智能控制技术,实现设备 的自动调节和控制,避免能源浪费。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
加强维护管理
定期对设备进行维护和保养,确保设备处于良好的运行状态,延长使用寿命, 降低能耗。
06
隧道断面的监控与报警系统设计
监控系统设计
实时监测
通过安装摄像头和传感器,实时监测隧 道内的交通情况、车辆行驶速度、车辆
流量等数据。
数据处理
对采集到的数据进行处理和分析,生 成各种报表和图像,以便管理人员了
解隧道内的实时状况。
数据采集
收集隧道内的环境参数,如空气质量 、温度、湿度等,以及隧道结构的状 态信息。
数据传输
将采集到的数据通过有线或无线方式 传输到中心服务器,以便远程监控和 管理。
报警系统设计
报警阈值设定
纵断面设计还需要考虑隧道进 出口的处理方式,以及隧道内 交通标高、排水沟等附属设施
的设置。
断面尺寸的确定
01
断面尺寸的确定需要考虑车辆的尺寸、车道数量、安全距离等 因素。
02
设计需要满足车辆行驶的安全性和舒适性要求,同时也要考虑
隧道的施工难度和工程造价。
断面尺寸的确定还需要考虑隧道进出口的处理方式,以及隧道
排水设计
排水沟设置
在隧道衬砌结构底部设置排水沟,将隧道内的积水引入排 水沟,并排出隧道外。排水沟应定期清理,保持畅通。
排水孔设置
在隧道围岩中设置排水孔,将围岩中的水分引出,降低隧 道内的湿度。排水孔应定期进行疏通,防止堵塞。
集水井设置
在隧道内设置集水井,将隧道内的积水引入集水井,再通 过水泵将积水排出隧道外。集水井应定期清理,保持水泵 正常运行。
优化控制策略
根据实际需要,采用智能控制技术,实现设备 的自动调节和控制,避免能源浪费。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
加强维护管理
定期对设备进行维护和保养,确保设备处于良好的运行状态,延长使用寿命, 降低能耗。
06
隧道断面的监控与报警系统设计
监控系统设计
实时监测
通过安装摄像头和传感器,实时监测隧 道内的交通情况、车辆行驶速度、车辆
流量等数据。
数据处理
对采集到的数据进行处理和分析,生 成各种报表和图像,以便管理人员了
解隧道内的实时状况。
数据采集
收集隧道内的环境参数,如空气质量 、温度、湿度等,以及隧道结构的状 态信息。
数据传输
将采集到的数据通过有线或无线方式 传输到中心服务器,以便远程监控和 管理。
报警系统设计
报警阈值设定
第三章隧道工程PPT课件
27
⒉半路堑式拱形明洞:傍山隧道的洞口或傍山线路上
耳墙式拱形明洞
长腿式拱形明洞
28
明洞顶上回填石≥1.5m,且留有不小于1:1.5的流水坡,填土上面 及拱顶上方要做一层粘土隔水层。 二、棚洞:框架结构。顶是平的梁版,内墙为重力式墩台结构,外
墙采用立柱式、连拱墙式或钢架结构。
29
第五节 隧道通风建筑物的构造
二、装配式衬砌:
11
优点
缺点
1、不需养生;
1、有足够的拼装空间;
2、改善了劳动条件;
2、构件尺寸要求精度高;
3、节省大量的支撑材料及劳力; 3、接缝多,防水困难。
4、缩短工期,降低造价。
构造应满足条件:1、强度足够且耐久;
2、能立即承受荷载;
3、装配简便,构件类型少,形式单一,尺寸统
一,便于工业化制作和机械化拼装;
第三章 隧道结构构造
学习要点:
●掌握曲线隧道的净空加宽 ●了解隧道洞身支护结构(衬砌)的构造 ●掌握隧道洞门结构的构造(形式及作用) ●了解明洞、通风建筑物、附属建筑物的构造
1
第一节 隧道横断面设计
一、隧道净空限界: 1、隧道净空:指隧道衬砌的内轮廓线所包围的空间。 2、机车车辆限界:满足各种型号的机车和车辆在横断面尺寸上最
水坡;
c.采用单向顺坡排水或双向排水。
23
⒋其它型式:⑴柱式洞门:增加端墙稳定性
24
⑵台阶式洞门:适应地形特点
25
⑶斜洞门
(洞口5m范围内衬砌加强,且与洞身整体砌筑)
26
第四节 明洞的构造
明洞:用于隧道洞口或有落石、塌方等有威胁安全的地方。 一、拱式明洞:由拱圈、边墙和仰拱或铺底组成。(截面尺寸略大) ⒈路堑式拱形明洞
⒉半路堑式拱形明洞:傍山隧道的洞口或傍山线路上
耳墙式拱形明洞
长腿式拱形明洞
28
明洞顶上回填石≥1.5m,且留有不小于1:1.5的流水坡,填土上面 及拱顶上方要做一层粘土隔水层。 二、棚洞:框架结构。顶是平的梁版,内墙为重力式墩台结构,外
墙采用立柱式、连拱墙式或钢架结构。
29
第五节 隧道通风建筑物的构造
二、装配式衬砌:
11
优点
缺点
1、不需养生;
1、有足够的拼装空间;
2、改善了劳动条件;
2、构件尺寸要求精度高;
3、节省大量的支撑材料及劳力; 3、接缝多,防水困难。
4、缩短工期,降低造价。
构造应满足条件:1、强度足够且耐久;
2、能立即承受荷载;
3、装配简便,构件类型少,形式单一,尺寸统
一,便于工业化制作和机械化拼装;
第三章 隧道结构构造
学习要点:
●掌握曲线隧道的净空加宽 ●了解隧道洞身支护结构(衬砌)的构造 ●掌握隧道洞门结构的构造(形式及作用) ●了解明洞、通风建筑物、附属建筑物的构造
1
第一节 隧道横断面设计
一、隧道净空限界: 1、隧道净空:指隧道衬砌的内轮廓线所包围的空间。 2、机车车辆限界:满足各种型号的机车和车辆在横断面尺寸上最
水坡;
c.采用单向顺坡排水或双向排水。
23
⒋其它型式:⑴柱式洞门:增加端墙稳定性
24
⑵台阶式洞门:适应地形特点
25
⑶斜洞门
(洞口5m范围内衬砌加强,且与洞身整体砌筑)
26
第四节 明洞的构造
明洞:用于隧道洞口或有落石、塌方等有威胁安全的地方。 一、拱式明洞:由拱圈、边墙和仰拱或铺底组成。(截面尺寸略大) ⒈路堑式拱形明洞
《隧道工程》课件第3讲 隧道线路及断面设计
地质构造和岩石应力状况对线路选择
纵向和横向渐变
4
有重要影响。
通过设计横向和纵向的渐变,保证隧 道的安全和舒适性。
隧道断面设计
断面形式
在考虑隧道使用功能的前提下,确定合适的 断面形式。
基础设计
考虑隧道的支护和基础,确定合理的断面尺 寸和形式。
断面尺寸
根据车辆通行、施工条件等要素,确定合理 的断面尺寸。
智能照明系统的应用
智能照明系统的应用可以最大 程度地利用隧道自然光线,提 高节能效果。
智能通风系统的应用
智能通风系统的应用可以根据 实时数据调节隧道内部环境, 保证车辆和乘客的舒适性。
隧道安全管理
安全管理制度
建立健全的安全管理制度, 规范隧道施工、运行和维 护活动。
应急预案
制定并及时更新隧道应急 预案,确保在突发事件中 快速有效地响应和处置。
平替段的设计可以减小渗漏和水压。
3 隧道进口出口的曲线设计
曲线半径的选择对于增加进口进出口的灵活性和保证通行安全有重要影响。
隧道平面布置
设计原则
充分考虑交通安全、造价、 舒适性等因素,优化平面布 置。
节点设计
合理设置节点可以优化路线, 减少盘山隧道的数量。
交叉口设计
考虑人流、车流量,设计合 理交叉口,保证交通畅通。
隧道施工困难
1
基础难度大
受到地质条件的影响,隧道基础的施工往往比其他地面施工更为困难。
2
开挖难度大
隧道的开挖不仅需要克服地质因素的阻碍,还受到隧道尺寸、施工技术等多种因 素的影响。
3
支护难度大
隧道的支护工作存在诸多技术难度,需要采用合理且有效的技术手段。
隧道自动化
隧道工程隧道线路及断面设计2
式中 H——车辆外侧顶角距内轨顶面的高度,取
360cm;
E——外侧线路的外轨超高值(cm);
R——同前。
W3
8450 R
360 150
E 2
(cm)
或
W3
8450 R
1.2E
(cm)
第23页/共62页
第三章 隧道线路及断面设计 ➢ 其它情况时
W3
8450 R
(cm)
式中 H——车辆外侧顶角距内轨顶面的高度,取 360cm;
第三章 隧道线路及断面设计
➢ 隧道总加宽值为
W
W1 W2
4050 2.7E 4400
R
R
(cm)
或
W 8450 2.7E (cm)
R
第19页/共62页
第三章
隧道线路及断面设计
直线隧道中心线 曲线隧道中心线
加宽后隧道内轮廓线 直线隧道内轮廓线
W内
d W外
第20页/共62页
第三章 隧道线路及断面设计
425 0 4000
1500 2440
400
0
4250 3000
3000
1210 1100 1875 2250
轨面
4000 8500
2250
隧道建筑限界
基本建筑限界
第7页/共62页
第三章 隧道线路及断面设计 4.直线隧道净空
“直线隧道净空”要比“隧道建筑限界”稍大 一些,除了满足限界要求外,考虑避让等安全 空间、救援通道及技术作业空间,还考虑了在 不同的围岩压力作用下,衬砌结构的合理受力 形状 。
d内1 l 2 8R
式中 l——车辆转向架中心距,取18m; R——曲线半径(m)。
隧道工程第3章 隧道线路及断面设计-2
1210 1110
1875
轨面
2250
4000
2250
8500
新建或改建行驶电力机车的单(双)线隧道限界
‹#›
‹#›
4.直线隧道净空
考虑避让等安全空间、救援通道及技术作业空间 不同围岩压力下,衬砌结构的合理受力形状 施工方便
120km/h单线铁路隧道衬砌轮廓
‹#›
120km/h双线铁路隧道衬砌轮廓
2 R
l2 8R
l — 车辆转向架中心距,取18m R— 曲线半径,单位m
车辆长度(L=26m) 车辆前后转向架间距(l=18m)
D a/2
车辆中心线 线路中心线
d内 d外
a
曲线半径(R)
则:
d内1
182 8R
100
4050 R
(cm)
‹#›
(2) 外轨超高使车体向曲线内侧倾斜偏移
d内2=
0.75
8.00
/ 0.25
0.75
7.50
0.25
0.75
9.00
0.25
0.75
7.00
0.25
7.00
0.25
0.75
7.00
0.25
7.00
0.25
7.00/4.50
0.25
9.75
9.25
10.25
9.25
9.25
8.75
9.50
10.5
7.50
8.50
7.50
8.50
7.50
8.50
7.50
H E 150
(cm)
d内2
内2
H — 隧道限界控制点自轨面起的高度,cm
隧道工程chapter3精品PPT课件
什么叫做垭口?
当线路必须跨越分水岭时, 分水岭的山脊线上总会有高 程较低处,称之为垭口。
理由:隧道的长度较短,有 利于降低造价
常常有若干个垭口可以通过。 通过下述因素的分析比较, 选定最为理想的垭口。垭口 是选定越岭隧道线路方案的 控制点。
隧道高程的影响:
高:缩短隧道长度、降低投资,但纵坡大、展线长 低: 相反
经隧道长度、施工难度、运营条件等综合 比选多个方案,最后确定最佳方案。
垭口
什么叫做垭口? 如何选择垭口?
路线总方向
选择的垭口
秦岭隧道平面位置的方案比选
15.40km
19.40km
F2
F5
F3
F1
F4
例如:成昆线沙木拉打隧道的比选 1966
成昆线从大渡河水系的牛日河进入安宁河水系的孙水 河,需穿越小凉山分水岭,该岭与两侧高差约900余 米,线路需克服越岭的巨大高差,
越岭地段计有沙木拉打、瓦吉木、小相岭、阳糯雪山 四个垭口。
沙 木 拉 打 越 岭 长 隧 道 的 选 择
小相岭垭口位于航空方向 上,线路比较顺直,但此 处山高、平面距离短、需 采用19.5km的越岭隧道
阳糯雪山垭口虽位于线路 航空方向附近,而越岭隧 道长达25.75km
瓦吉木垭口越岭隧道长 14.5km,但偏离线路方向 较远
什么叫做垭口? 山岭(褶多山)
较高的垭口 较低的垭口
越岭隧道平面位置的选择
平面位置选择是指隧道穿越分水岭的不同高程及不 同方向的垭口选择,着重考虑以下因素:
路线总方向上的垭口 地质条件 隧道长度 两侧展线难易程度 工程量大小 路、桥、隧总体线形
选择垭口的方法
利用小比例尺地形图(如军用地图)、航空照片、卫星 照片等; 根据线路的航空线方向和克服越岭高程的不同要求进 行大面积选线,录求可供越岭的几个垭口位置; 然后进行可能通过的垭口、沟谷的比选。
隧道线路及断面设计PPT课件
16
连拱隧道
17
京承高速公路塔沟双连拱隧道
18
连拱隧道、小净距隧道
• 连拱隧道: • 接线困难时出现的一种特殊结构形式。特点
是:双洞间岩柱被砼取代,形成双洞拱墙相连 的结构型式,一般小于500m。 • 小净距隧道: • 是指隧道间的中间岩柱厚度小于表1建议值 的特殊隧道布置形式。
19
隧道结构型式比较表
33
2)褶曲构造
• 褶曲构造包括背斜和向斜。 • 背斜的岩层受弯而在上面出现开裂。 • 向斜地层受弯而在下面开裂,切割岩体
成为上小下大的楔块,这种楔块在重力作用 下,极易脱离母岩而坠落,于是给结构物以 较大的荷载,而且在施工时,极易发生掉块 或坍方,此外,地下水积聚凹底,也将增加 施工的困难。 • 所以,隧道穿过褶曲构造时,选在背斜 中要比在向斜中有利。如果恰在褶曲的两翼, 将受到偏侧压力,结构需加强。
29
结构面倾向与隧道的关系
30
• 1)单斜构造
• 水平或缓倾角岩层 • 当隧道通过坚硬的厚层岩层时,较为稳定。若
通过很薄的岩层,则施工时顶部易产生掉块现象, 此时,以不透水的坚硬岩层作顶板为最好。 • 陡倾角岩层 • 陡倾角岩层一般有偏压和不均匀压力存在,必 须事先把岩层的构造和倾角大小调查清楚,一定 要尽可能避开软弱结构面。特别是不要把隧道中 线设计成与软弱结构面的走向一致或平行,至少 要成一定的交角。
36
2、不良地质的影响 • a、滑坡地区 • 在山区修建铁路隧道时,经常遇到滑坡,
它给施工,运营可能造成极大危害,因此, 当隧道线路必须通过滑坡地段时,应慎重 对待。采用隧道避开滑坡时,应使隧道洞 身埋藏在滑床(可能的滑动面)以下一定厚 度的稳固地层中,以确保施工及运营过程 中滑坡滑动时不致影响隧道安全。
连拱隧道
17
京承高速公路塔沟双连拱隧道
18
连拱隧道、小净距隧道
• 连拱隧道: • 接线困难时出现的一种特殊结构形式。特点
是:双洞间岩柱被砼取代,形成双洞拱墙相连 的结构型式,一般小于500m。 • 小净距隧道: • 是指隧道间的中间岩柱厚度小于表1建议值 的特殊隧道布置形式。
19
隧道结构型式比较表
33
2)褶曲构造
• 褶曲构造包括背斜和向斜。 • 背斜的岩层受弯而在上面出现开裂。 • 向斜地层受弯而在下面开裂,切割岩体
成为上小下大的楔块,这种楔块在重力作用 下,极易脱离母岩而坠落,于是给结构物以 较大的荷载,而且在施工时,极易发生掉块 或坍方,此外,地下水积聚凹底,也将增加 施工的困难。 • 所以,隧道穿过褶曲构造时,选在背斜 中要比在向斜中有利。如果恰在褶曲的两翼, 将受到偏侧压力,结构需加强。
29
结构面倾向与隧道的关系
30
• 1)单斜构造
• 水平或缓倾角岩层 • 当隧道通过坚硬的厚层岩层时,较为稳定。若
通过很薄的岩层,则施工时顶部易产生掉块现象, 此时,以不透水的坚硬岩层作顶板为最好。 • 陡倾角岩层 • 陡倾角岩层一般有偏压和不均匀压力存在,必 须事先把岩层的构造和倾角大小调查清楚,一定 要尽可能避开软弱结构面。特别是不要把隧道中 线设计成与软弱结构面的走向一致或平行,至少 要成一定的交角。
36
2、不良地质的影响 • a、滑坡地区 • 在山区修建铁路隧道时,经常遇到滑坡,
它给施工,运营可能造成极大危害,因此, 当隧道线路必须通过滑坡地段时,应慎重 对待。采用隧道避开滑坡时,应使隧道洞 身埋藏在滑床(可能的滑动面)以下一定厚 度的稳固地层中,以确保施工及运营过程 中滑坡滑动时不致影响隧道安全。
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120km/h双线铁路隧道衬砌轮廓
‹#›
200km/h客货共线单线铁路隧道
‹#›
200km/h客货共线双线铁路隧道
‹#›
200km/h客货共线兼顾双箱运输
‹#›
单线铁路隧道
200km/h客货共线兼顾双箱运输
‹#›
双线铁路隧道
‹#›
250km/h客运专线单线铁路隧道
‹#›
250km/h客运专线双线铁路隧道
l — 车辆转向架中心距,取18m R— 曲线半径,单位m
车辆长度(L=26m) 车辆前后转向架间距(l=18m)
D a/2
车辆中心线 线路中心线
d内 d外
a
曲线半径(R)
则:
d内1
182 8R
100
4050 R
(cm)
‹#›
(2) 外轨超高使车体向曲线内侧倾斜偏移
d内2=
H E 150
(cm)
d内2
‹#›
(三)曲线与直线隧道衬砌
的衔接方法
缓和曲线中 直线断面 点加宽断面
圆曲线加宽断面
缓和曲 线起点
d/2
缓和曲 线中点 缓和曲 线终点
d
13m
22m
R
d-圆曲线地段隧道中线偏移距离; R-圆曲线半径。
线路中线 隧道中线
‹#›
第三章 隧道线路及断面设计
‹#›
主要内容
3.1 隧道位置选择 3.2 隧道洞口位置的选定 3.3 隧道平纵断面设计 3.4 隧道横断面设计 3.5 高铁隧道线路方案选择(略)
‹#›
3.3 隧道平纵断面设计
◆ 概念:隧道平面是指隧道中心线在水平面的投影 隧道纵断面是中心线展直后在垂直面的投影
d外
262 182 8R
100= 4400 R
(cm)
则总加宽值:
d总
d内1+d内2+d
外=
4050 R
2.7E
4400 R
8450 R
2.7E
‹#›
3、单线隧道(结构)中线与线路中线偏移距离
直线隧道中心线
加宽后 隧道中心线
加宽后 隧道内轮廓线
直线隧道 内轮廓线
d W1 W2
W1
d
W2
2
‹#›
5、双线隧道中线偏移
隧 内道 侧中 线线 路 中 线 245+d内 400+d中
外 侧 线 路 中 线 245+d外
d偏内 d偏外 内轨顶面
890+d
曲
墙
衬 砌 内
d
偏内=200+
d内
d 外-d中 2
轮 廓直 墙
衬
砌 内 轮 廓
d偏= 外 20+ 0d内d2外 + d中
‹#›
时速200km/h以上曲线隧道净空加宽
‹#›
3.3 隧道平纵断面设计
(3)坡度大小
(1)隧道内最大限制坡度
明 线 : i允i限i曲
公路不大于3%,不小于0.3%
铁路≥3‰
(2)铁路隧道内的坡度折减系数m 隧 道 : i允mi限i曲
湿度影响、空气阻力影响,表3-3-4
(4)坡段长度
(5)坡段连接
‹#›
‹#›
3.4 隧道横断面设计
基本概念
3560 3000
3560 3000
1210 1110
1875
轨面
2250
4000
2250
8500
行驶蒸汽机或内燃机车的单(双)线隧道限界
550 1250
(单线)
1700 1400
2000 2400 2440
1500
1000
4000
‹#› (双线)
2440
1500
1000
6550
4250 3000
4000
4250 3000
1210 1110
1875
轨面
2250
4000
2250
8500
新建或改建行驶电力机车的单(双)线隧道限界
‹#›
‹#›
4.直线隧道净空
•考虑避让等安全空间、救援通道及技术作业空间 •不同围岩压力下,衬砌结构的合理受力形状 •施工方便
120km/h单线铁路隧道衬砌轮廓
‹#›
4、双线铁路隧道加宽计算
d内及d外计算与单线加宽值相同
当外侧线路外轨超高大于内侧线路外轨超高时
d中8R4510H50E 2 (cm )
H — 车辆外侧顶角距内轨顶面的高度,取360cm E — 外侧线路的外轨超高值,cm
故 d中8R4510.2E(cm)
其余情况时:
8450 d中 R (cm)
‹#›
◆ 隧道长度(起迄点)的计算 铁路:洞门外表面与内轨顶面的交点 公路:洞门外表面与路线中线的交点
‹#›
3.3 隧道平纵断面设计
3.3.1 隧道线路平面设计 设计要点
1.在地形地质条件可能的情况下,应尽可能采用直线或大 半径曲线,避免小半径曲线。
2.隧道应尽量避免设反向曲线或复曲线,以利于运营施工
3.当洞外明线出现曲线时,最好要使曲线的缓直点(或直 缓点)距洞口一定距离(如公路隧道应保证停车视距)。
隧道净空
‹#›
1、机车车辆限界
•停在平坡直线上车辆外轮廓尺寸
2、基本建筑限界
•线路上各种建筑物和设备均不得侵入的轮廓线
3、隧道建筑限界
•比基本建筑限界大一些,安装通讯信号、照明、电 力等设备
1500 1000
(单线) 00 1000
4000
‹#›
(双线)
2440
6000
4.公路隧道不设超高的最小曲线半径:表3-3-1。
‹#›
3.3 隧道平纵断面设计
3.3.2 隧道线路纵断面设计
设计要素
➢坡道形式 ➢坡度大小 ➢坡段长度 ➢坡段间的衔接
‹#›
3.3 隧道平纵断面设计
(2)坡道形式
两种:人字坡和单面坡 人字坡常出现在越岭隧道、 长大隧道中
单面坡多用于线路的紧坡地 段或是展线地区及河谷隧道 中,以利争取高程
• 隧道净空:隧道衬砌内轮廓线所包围的空间,根 据“隧道建筑限界”确定的。
•隧道建筑限界:为了保证隧道内各种交通的正常运 行与安全,而规定在一定宽度和高度范围内不得有 任何障碍物的空间范围。
3.4.1 铁路隧道建筑限界
‹#›
(一)直线隧道净空
机车车辆或超限货物车辆的接近限界
铁路建筑接近限界 隧道建筑限界
内2
H — 隧道限界控制点自轨面起的高度,cm
a
E — 外轨超高值,其最大不超过15cm,且
a
V2
E 0.76
(cm)
R
d内2系将相应的隧道建筑限界绕内侧轨顶中心转动角度:
arctg E 150
故可近似取 d内2=2.7E (cm)
‹#›
(3)车辆两端向曲线外侧的偏移
d外
L2 l 2 8R
L— 标准车辆长度,我国为26m,则
‹#›
350km/h客运专线双线铁路隧道
d内 d外
(二)曲线隧道净空加宽
1、铁路隧道加宽原因
车辆长度(L=26m) 车辆前后转向架间距(l=18m)
D a/2
d内2
车辆中心线 线路中心线
‹#›
内2
a
a
a
单线铁路隧道加宽示意图
‹#›
2、单线铁路隧道加宽计算
(1) 车辆中间部分向曲线内侧的偏移
l
d内12l tan24l a4l R 28lR 2