隧道工程 教学课件 作者 陈秋南 第三章隧道主体及附属建筑结构.ppt

『第三章▎主体及附属建筑结构2『3.1▎隧道衬砌材料与构造『3.2▎隧道洞身衬砌结构『3.3▎隧道洞门结构隧道工程SUIDAOGONGCHENG『3.4▎隧道明洞结构『3.5▎隧道附属建筑设施『3.6▎隧道防排水设施 隧道衬砌的作用：承受围岩压力、地下水压力和支护结构自身重力，阻止围岩向隧道内变形和防止隧道围岩的风化，有时还要承受化学物质的侵蚀，地处高寒地区的隧道还要承受冻害的影响等。隧道衬砌材料要求：应具有足够的强度、耐久性、抗渗性、耐腐蚀性和抗风化及抗冻性等，此外还要满足经济、就地取材、易于机械化施工等要求。『3.1▎隧道衬砌材料与构造『3.1.1▎隧道衬砌材料的种类隧道衬砌材料种类： (1)混凝土与钢筋混凝土混凝土的优点是：整体性和抗渗性较好，既能在现场浇筑，也可以在加工场预制，而且能采用机械化施工。若在水泥中掺入密实性的附加剂，可以提高混凝土的强度，此外还可根据施工上需要可加入其它外加剂。现浇混凝土的缺点是：混凝土浇筑后需要养生而不能立即承受荷载，需要达到一定强度才能拆模，占用和耗用较多的拱架及模板、化学稳定性（耐侵蚀性能）较差。钢筋混凝土主要在明洞衬砌及地震区、偏压、通过断层破碎带或淤泥、流砂等不良地质地段的隧道衬砌中使用，其强度等级不低于C20。(2)喷射混凝土采用混凝土喷射机，将掺有速凝剂的混凝土干拌混合料和水高速喷射到清洗干净的岩石表面上并充填围岩裂隙而凝结成的混凝土保护层，能很快起到支护围岩的作用。 喷射混凝土早期强度和密实性较高，其施工过程可以全部机械化，且不需要拱架和模板。在石质较软的围岩，还可以与锚杆、钢丝网等配合使用，是一种理想的衬砌材料。(3)锚杆和钢架锚杆是用专门机械施工加固围岩的一种材料，通常可分为机械型锚杆和粘结型锚杆，或分为非预应力锚杆和预应力锚杆。钢架是为了加强支护刚度而在初期支护或二次衬砌中放置的型钢支撑或格栅钢支撑。喷射混凝土支护 锚杆与钢架 (4)片石混凝土在岩层较好地段的边墙衬砌，为了节省水泥，可采用片石混凝土（片石的掺量不应超过总体积的20%）。此外，当起拱线以上1m以外部位有超挖时，其超挖部分也可用片石混凝土进行回填。选用的石料要坚硬，其抗压强度不应低于MU40，严禁使用风化和有裂隙的片石，以保证其质量。(5)块石混凝土块石强度等级不低于MU60，混凝土块强度等级不低于MU20。优点：能就地取材，大量节约水泥和模板，可保证衬砌厚度并能较早地承受荷载。缺点是：整体性和防水性差，施工进度慢，要求砌筑技术高。 (6)装配式材料对于软土地区的地铁隧道，常用盾构法施工，衬砌可采用装配式材料，如钢筋混凝土大型预制块、加筋肋铸铁预制块等。『3.1.2▎隧道衬砌材料的选用(1)隧道衬砌材料的选用隧道衬砌材料的强度等级除不应低于表3-1的规定值，还应符合表3-2的规定。(2)隧道衬砌材料选用应考虑的因素1)隧道衬砌部位选用的材料，应当符合结构强度和耐久性的要求，并考虑其抗冻、抗渗性和抗侵蚀性的需要。2)当有侵蚀性的水作用时，衬砌结构物的混凝土或砂浆均应选用具有抗侵蚀性能的特种水泥。3)在寒冷及严寒地区，当隧道衬砌受冻害影响时，宜采用整体式混凝土衬砌，且混凝土标号适当提高。 —C15——水沟盖板、电缆槽盖板—C25—C25水沟沟身、电缆槽身——C10C10仰拱填充—C25—C20底板C20C25—C20仰拱C20C25—C20边墙C20C25—C20拱圈喷混凝土钢筋混凝土片石混凝土混凝土材料种类工程部位表3-1隧道衬砌建筑材料 C15C15C20C20C20混凝土M5水泥砂浆砌片石——侧沟、截水沟M5水泥砂浆砌片石——护坡等M7.5水泥砂浆砌片石C15C25翼墙和洞口挡土墙M10水泥砂浆砌粗料石—C25顶帽M10水泥砂浆砌片石、块石镶面或混凝土预制块镶面C15C25端墙砌体片石混凝土钢筋混凝土工程部位材料种类表3-2隧道洞门建筑材料注：1.护坡材料可采用C20喷射混凝土。2.最冷月份平均气温低于-15℃的地区，表中水泥砂浆强度应提高一级。 『3.2▎隧道洞身衬砌构造喷锚衬砌整体衬砌复合衬砌洞身衬砌结构其它段可采用喷锚衬砌。高速公路、一级公路和二及公路的隧道应采用复合式衬砌；三级及其以下公路隧道，在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级围岩条件下，隧道洞口段应采用复合式衬砌或整体式衬砌。装配式衬砌连拱式衬砌目前基本限于使用盾构法施工的城市地下铁道中。适用于个别特殊情况。 喷射混凝土支护作用：封闭岩面、防止风化松动、填充坑凹及裂隙、维护和提高围岩的整体性、发挥围岩自身的承载作用和调整围岩应力分布、防止应力集中、控制围岩变形、防止掉块、坍塌。锚杆是一种锚固在岩体内部的杆状体钢筋，与岩体融为一体，实现加固围岩、维护围岩稳定的目的。利用锚杆的悬吊作用、组合拱作用、减跨作用、挤压加固作用，将围岩中的节理、裂隙窜成一体，提高围岩的整体性，改善围岩的力学性能，从而发挥围岩的自承能力。锚杆支护不仅对硬质围岩，而且对软质围岩也能起到良好的支护效果。1.喷锚衬砌喷射混凝土:是利用空压机的高压空气作动力，把混凝土混合料直接喷射到隧道围岩表面上的支护方法。 锚杆支护施工与加固作用 2.整体式衬砌是传统衬砌结构形式，它不考虑围岩的承载作用，主要通过衬砌的结构刚度抵御地层的变形，承受围岩的压力。整体式衬砌采用就地整体模筑混凝土衬砌，可设计为等截面或变截面，其方法是在隧道内架立模板、拱架，然后浇灌混凝土而成。它作为一种支护结构，从外部支撑围岩，适用于不同的地质条件，在我国隧道工程中广泛使用。公路隧道为减少拱肩及墙部的拉应力，提高围岩及结构的稳定性，宜采用曲墙式衬砌。Ⅲ级及以下围岩稳定或基本稳定，也可采用直墙式衬砌。严寒地区与酷热温差变化大的地区，距洞口100～200m范围的衬砌应根据情况增设伸缩缝。曲墙式衬砌的抗冻胀能力较强，故严寒地区隧道，不管围岩等级如何，只要有地下水存在，衬砌形式仍应采用曲墙式衬砌。 3.复合式衬砌适合多种地质条件，技术较为成熟，是目前公路隧道最好的衬砌结构形式。图3-1为目前在公路隧道Ⅳ级围岩中比较常见的复合式衬砌结构。初期支护二次衬砌中间防水层复合衬砌1)复合式衬砌初期支护多采用喷锚支护，具有支护及时、柔性的特点，并在一定程度上能够随着围岩的变形而变形，能很好地发挥围岩的自承能力。2)二次衬砌应采用刚度较大、整体性好和外观平顺的模筑（钢筋）混凝土衬砌，衬砌截面宜采用连接圆顺、等厚的衬砌截面，仰拱厚度宜与拱墙厚度相同。 图3-1复合式衬砌Φ22锚杆，长3.0m9066520405252%路线设计标高20154520C25号素混凝土隧底填充C10号素混凝土307021085154R=465328140隧道中线线路中线R=1270200R=50581C25素混凝土初期支护喷射C20号混凝土，厚20cm防水层预留沉降量5cmC25号素混凝土，模注二次衬砌 3)为了使衬砌所承受的变形压力最小，允许围岩产生一定的变形，释放一定的能量。预留变形量的大小应根据围岩地质条件，采用工程类比法确定。无类比资料时预留变形量可参照表3-3，并应根据现场量测数据进行调整。现场量测确定Ⅵ50~8020~50Ⅲ100~12080~120Ⅴ10~50—Ⅱ80~12050~80Ⅳ——Ⅰ三车道隧道两车道隧道围岩级别三车道隧道两车道隧道围岩级别（单位：mm）表3-3预留变形量 4.装配式衬砌装配式衬砌：由工厂或现场预先成批生产好的衬砌运入坑道内，用机械手将它们拼装成一环接着一环的衬砌。这种预制衬砌不需养生时间，一经装配即可承受围岩压力，缩短工期，克服了整体式混凝土衬砌在灌注以后不能立即承受荷载，必须经过一个养生的时期，施工进度受影响的缺点。缺点：需要坑道内有足够的拼装空间，制备构件尺寸上要求一定的精度，它的接缝多，防水较困难等。目前基本限于使用盾构法施工的城市地下铁道中应用。满足足够强度耐久性立即承受荷载要求有防水设施 5.连拱式衬砌将两隧道之间的岩体用混凝土取代，或者说是将两隧道相邻的边墙连接成一个整体，形成双洞拱墙相连的一种结构形式,如图3-2所示。图3-2连拱隧道衬砌结构830440183507045107310202201655505204564640535501303345401362%左洞中线左线中线L=3.5mΦ25锚杆459958553502005050C25素混凝土201655初期支护喷射C20混凝土，厚20cm防水层，预留沉落量5cm模注二次衬砌，C25钢筋混凝土45163路线设计标高纵向塑料盲沟φ825535C252755025隧底填充C15混凝土40502%1545右线中线右洞中线580 公路隧道设计规范规定，高速公路、一级公路一般应设计为上、下行分离的两座独立隧道。两相邻隧道最小净距视围岩类别、断面尺寸、施工方法、爆破震动影响等因素确定，一般在30m以上。特定条件下，如路线分离困难或地形条件复杂、将使执行这一净距非常困难，尤其是桥隧相连更是如此。在这种情况下，采用连拱隧道衬砌结构，可以很好地解决这个问题。『3.3▎隧道洞门构造洞门附近的岩土体通常都比较破碎松散，易于失稳，产生滑坡或崩塌现象。为了保护岩土体的稳定性和行车安全，应根据实际情况，选择恰当合理的洞门型式，同时还应适当进行洞门的美化和注意环保要求。『3.3.1▎概述 洞门可以拦截、汇集地表水并沿排水渠道排离洞门进入道路两侧的排水沟，防止地表水沿洞门漫流。洞门上方女儿墙应有一定高度。洞门上方岩土体若有可能滑落或崩塌时，一般采用接长明洞，尽量减少对边、仰坡的扰动。(1)环框式洞门当洞口岩层坚硬而稳定(Ⅰ级)围岩，地形陡峻而又无排水要求时，可以设置一种不承载的简单洞口环框。它能起到加固洞口和减少雨后洞口滴水的作用。环框微向后倾，倾斜度与顶上的仰坡一致。环框的宽度与洞口外观相匹配，一般不小于70cm，突出仰坡坡面不少于30cm，使仰坡上流下的水从洞口正面淌下，如图3-3所示。『3.3.2▎洞门的类型 图3-3环框式洞门设计标高设计标高剖面ⅠⅠ-ⅠⅠ1:0.1~0.3 (2)端墙式洞门适用于地形开阔、岩层稳定的Ⅰ～Ⅲ级围岩地区，其作用在于支护洞口仰坡，保持其稳定，并将仰坡水流汇集排出。端墙的构造一般是采用等厚的直墙，直墙圬工体积比其它型式都小，而且施工方便。墙身微向后倾斜，斜度约为1:10，如图3-4所示。图3-4端墙式洞门设计标高设计标高剖面ⅠⅠ-ⅠⅠi=3%1:0.11:0.5 (3)翼墙式洞门当洞口地质较差，山体水平推力较大时，可在端墙式洞门以外，增加单侧或双侧的翼墙，称为翼墙式洞门，如图3-5所示。翼墙与端墙共同作用，以抵抗山体水平向推力，增加抗滑动抗倾覆的能力，适用于Ⅳ级及以下的围岩。翼墙正面端墙一般采用等厚的直墙，微向后方倾斜，斜度为1:0.1。翼墙前面与端墙垂直，顶面斜度与仰坡坡度一致。图3-5翼墙式洞门ⅠⅠ1:0.10.040.041:0.1设计标高1:0.75I-I剖面1:0.1 (4)柱式洞门当地形较陡，地质条件较差，仰坡有下滑的可能性，而又受地形地质条件限制，不能设置翼墙时，可以在端墙中部设置两个断面较大的柱墩，以增加端墙的稳定性，如图3-6所示。这种洞门墙面有凸出线条，较为美观，适宜在城市附近或风景区内采用。对于较长大的隧道，采用柱式洞门比较壮观。图3-6柱式洞门 (5)台阶式洞门当洞门处于傍山侧坡地区，洞门一侧边坡较高时，为减小仰坡高度及外露坡长，可以将端墙一侧顶部改为逐步升级的台阶形式，以适应地形特点，减少仰坡土石方开挖量，同时也有一定的美化作用，如图3-7所示。图3-7台阶式洞门0.11:0.2设计标高0.21:1.51:0.21:0.75 (6)削竹式洞门当隧道洞口段有一节较长的明洞衬砌时，由于洞门背后一定范围内是以回填土为主，山体的推滑力不大时，可采用削竹式洞门，其名称是由于结构型式类似竹筒被斜向削砍断的样子，故得其名，如图3-8所示。特点是，洞口边仰坡开挖量少，有利于山体的稳定，减少对植被的破坏和有利于保护环境，各种围岩类别均能适用。其使用条件是：地形相对比较对称和不太陡峻。图3-8削竹式洞门1:0.751:0.75设计标高2.0%I-I剖面ⅠⅠ1:0.751% 削竹式洞门效果图 (7)遮光棚式洞门当洞外需要设置遮光棚时，其入口通常外伸很远。遮光构造物有开放式和封闭式之分，前者遮光板之间是透空的，后者则用透光材料将前者透空部分封闭。但由于透光材料上面容易沾染尘垢油污，养护困难，因此很少使用后者。形状上又有喇叭式与棚式之分。洞口仰坡坡脚至洞门墙背应有不小于1.5m的水平距离，以防仰坡土石掉落到路面上，危及安全。洞门端墙与仰坡之间水沟的沟底与衬砌拱顶外缘的高度不应小于1.5m，以免落石破坏拱圈。洞门墙顶应高出仰坡脚0.5m以上，以防水流溢出墙顶，也可防止掉落土石弹出。水沟底下填土应夯实，否则会使水沟变形，产生漏水，影响衬砌强度。『3.3.3▎洞门构造 洞门墙应根据情况设置伸缩缝、沉降缝和泄水孔，以防止洞门变形。洞门墙的厚度可按计算或结合其他工程类比确定，但墙身厚度最小不得小于0.5m。洞门墙基础必须置于稳固地基上，为了保证建筑物稳固，应视地形及地质条件，洞门墙基础埋置足够的深度。基底埋入土质地基的深度不应小于1m，嵌入岩石地基的深度不应小于0.5m。当基础设置在岩石上时，应清除表面强风化层。当风化层较厚，难于全部清除时，可根据地基的风化程度及其相应的容许承载力，将基底埋在风化层中。斜坡岩基应挖台阶，以防墙体滑动，岩基的废渣均应清除干净，这样才能确保洞门稳定。在松软地基上，地基强度偏小时，可根据情况采用扩大基础、换土、桩基、压浆加固地基等措施。 地基为冻胀土层时，冻结时土壤隆起膨胀力大，解冻时由于水融作用，土壤变软沉陷，建筑物相应下沉，产生衬砌变形。根据公路工程一般设置基础的经验，要求基底设在冻结线以下不小于0.25m。如果冻结线较深，施工有困难，可采取非冻结性的砂石材料换填，也可设置桩基等办法。『3.4▎隧道明洞结造『3.4.1▎明洞的类型当隧道顶部覆盖层较薄难以用暗挖法修建时，或隧道洞口、路堑地段受塌方、落石、泥石流、雪害等危害时，或道路之间、公路与铁路之间形成立体交叉，但又不宜修建立交桥时，通常修建明洞。 明洞的结构类型拱式明洞箱式明洞棚式明洞路堑式拱形明洞半路堑式拱形明洞(1)拱式明洞拱式明洞的内外墙身用混凝土结构、拱顶用钢筋混凝土结构，整体性较好，能承受较大的垂直压力和单向侧压力。必要时加设仰拱。按所在位置分为：对称式偏压式偏压斜墙式单压耳墙式墙式刚架式柱式悬臂式 1)路堑拱形明洞它位于两侧都有高边坡的路堑中。在挖出路堑的基面上，先修建与隧道衬砌相似的结构，两侧墙外填以浆砌片石，使其密实。上面填以土石，夯紧并覆盖防水粘土层，层上留有排水的沟槽，以防止地面水的渗入。它又可分为对称式（如图3-9）和偏压式（如图3-10）两种。图3-9对称式明洞图3-10偏式明洞回填片石回填土ii回填土回填片石i=1:3~1:5 2)半路堑拱形明洞当一侧边坡陡立且有坍方、落石的可能；或隧道必须通过不良地质地段而急需提前进洞时，都宜修建半路堑式拱形明洞。由于它受到单侧的压力，虽然它的结构内轮廓仍是左右对称的，但结构截面却不同的，外墙需要相对加大，必须把基础放在稳固的基岩上。可分为偏压斜墙式（如图3-11）和单压耳墙式（如图3-12）两种。图3-11偏压斜墙式明洞图3-12单压耳墙式明洞1:ni=1:1.5i=1:m回填片石回填土1:0.2浆砌片石1:0.510%1:11:51:3粘土隔水层回填土石防水层回填土石钢筋混凝土3%1:1.5 (2)棚式明洞当路线外侧地形狭窄或外侧基岩埋藏较深，设置稳固的基础工程大时，或者是当山坡的坍方、落石数量较少，山体侧向压力不大，或因受地质、地形限制，难以修建拱式明洞时可采用棚式明洞。棚式明洞常见的结构形式有墙式（如图3-13）、刚架式（如图3-14）、柱式（如图3-15）和悬臂式（如图3-16）等。图3-13墙式明洞图3-14刚架式明洞 图3-15柱式明洞图3-16悬臂式明洞(3)箱形明洞箱形结构建筑高度较小，对地基要求较低。所以在明洞净高、建筑高度受到限制，地基软弱的地方，可采用箱形明洞。图3-17为一方形刚构明洞，全部用钢筋混凝土制成的方形整体明洞。若右侧岩层顺层滑动，利用上部回填土石的压力及底层的弹性抗力，平衡侧向岩层滑动的推力，并传于左侧岩层上。锚杆 图3-17箱形明洞『3.4.2▎明洞衬砌1)拱形明洞结构和隧道整体式衬砌基本相似，是由拱圈、边墙、铺底（或仰拱）组成，当采用拱形明洞时，可按整体式衬砌设计。半路堑拱形明洞由于靠山侧所受荷载较大，外边墙及拱圈宜适当加厚，也可对称加厚。当拱形明洞边墙侧压较大及地层松软时，宜设仰拱。 2)棚洞结构主要由盖板、内边墙和外侧支承建筑物三部分组成。采用棚洞结构时，顶板一般可采用T形、Ⅱ形或空心板截面构件，内边墙可采用挡墙结构；当内侧岩体完整、坚固、无地下水时，可采用锚杆挡墙；外侧边墙可视地形、地基、边坡坍方、落石等情况选用墙式、柱式、刚架等结构类型；3)当明洞作为整治滑坡的措施时，应按支挡工程设计，充分考虑明洞上方滑坡体的推力，采取综合治理措施，如地表排水、减载、反压、支撑墙、抗滑桩、地下排水盲沟等，确保明洞与滑坡的稳定。4)在气温变化较大的地区，为了减少衬砌变形开裂，应根据具体情况设置伸缩缝。伸缩缝的间距可视明洞长度、覆土或暴露情况、温差大小及地质情况酌定。 『3.4.3▎明洞衬砌基础1)明洞衬砌基础和隧道衬砌基础一样，应置于稳固的地基上，为防止侧沟及铺底施工开挖时影响边墙地基稳定，明洞基础底标高不宜高于隧道侧沟沟底标高或路面基层标高。当基岩埋深较浅时，基础可设置于基岩上；当基础位于软弱地基上时，可采用仰拱、整体式钢筋混凝土底板，也可采用桩基、扩大基础、基础加深和地基加固处理等措施。2)外墙基础趾部应保证一定的嵌入基岩深度和护基宽度。在冻胀性土上设置明洞基础时，基底埋置深度应不小于冰冻线以下250mm。当地基为斜坡地形时，地基可切割成台阶。 3)山区傍山沿河公路，设计明洞时，要考虑河岸刷的可能影响基础稳定的地段，应根据地形、地质、流速等情况，采取加固和防护措施。4)明洞外边墙、棚洞立柱基础埋置深度超过路面以下3m时，宜在路面以下设置钢筋混凝土横向水平拉杆，并锚固于内边墙基础或岩体中，或用锚杆锚固于稳定的岩体中；立柱可在路基平面处加设纵撑，应与相邻立柱及内边墙连接。根据明洞设置的目的、作用，以及地形条件、山坡病害，明洞洞顶要进行回填，拱背要进行处理，明洞回填的具体要求参照隧道设计和规范。 『3.5▎隧道附属建筑设施『3.5.1▎紧急停车带紧急停车带就是专供紧急停车使用的停车或转向的位置。因此，长、特长隧道应在行车方向的右侧设置紧急停车带，双向行车隧道的紧急停车带应双侧交错设置，不设检修道、人行道的隧道，可不设紧急停车带，但应按500m间距交错设置行人避车洞。紧急停车带的间隔、宽度和长度主要根据故障车的可能滑行距离和人力可能推动的距离而定，其间距不宜大于750m，包含右侧向宽度取3.5m，长度取40m，有效长度不小于30m，如图3-18。 图3-18紧急停车带紧急停车带紧急停车带紧急停车带单向行车双向行车行车横洞 『3.5.2▎横洞和预留洞室横洞和预留洞室的位置应设置在地质条件良好地段内，设计规范规定，分离式独立双洞公路隧道之间应设置横向通道，以供巡查、维修、救援及车辆转换方向用。行人横洞间距可取250m，并不大于500m；行车横洞间距可取750m并不大于1000m，长1000m~1500m的隧道宜设1处，中、短隧道可不设。横洞的衬砌类型，一般应和隧道相应部位衬砌类型相同，行人横洞的底面应与人行道或边沟盖板顶面平齐。行车横洞两端应与路缘顺坡，并设半径不小于5m的转弯喇叭口。『3.5.3▎运营通风建筑物 隧道空气污染来源影响能见度，妨碍行车安全汽车排出的废气汽车携带的尘土和卷起尘埃有害成分一氧化碳、煤烟、铝、磷化物、硫等，是气态和浮游固态微粒混合物危害使人体中毒，直至危及生命1.通风计标准(1)CO的设计含量采用全横向通风方式与半横向通风方式时，CO设计浓度可按表3-4取值；采用纵向通风时，CO设计浓度可按表3-4所列各值提高50×10-6取值。 交通阻滞(隧道内各车道均以怠速行驶，平均车速为l0km/h)时，阻滞段的平均CO设计浓度可取300×10-6，经历时间不超过20min。阻滞段的计算长度不宜大于1km。人车混合通行的隧道长度不宜超过2000m，其CO设计浓度应按表3-5取值。200250δ/×10-6≥3000≤1000隧道长度/m表3-4纵向通风时，CO设计含量(体积分数)δ注：隧道长度为1000～3000m之间时，可按插入法取值。表3-5人车混行隧道中CO设计含量(体积分数)δ100150δ/×10-6≥2000≤1000隧道长度/m注：隧道长度为1000～2000m之间时，可按插入法取值。 (2)烟雾的设计含量采用钠灯光源时，烟雾设计浓度应按表3-6取值；采用荧光灯光源时，烟雾设计浓度应提高一级。当烟雾浓度达到0.012m-1时，应按采取交通管制等措施考虑。隧道内进行养护维修时，应按现场实际烟雾浓度不大于0.0035m-1考虑。0.00900.00750.00700.0065K/m-1406080100计算行车速度/(km/h)表3-6烟雾设计浓度K(3)异味稀释及其它要求隧道内不间断换气频率不宜低于每小时5次；交通量较小或特长隧道，可采用每小时3～4次。采用纵向通风的隧道，隧道内换气风速不应低于2.5m/s。 通风设计时还必须考虑火灾对策，长度大于1500m且交通量较大的隧道应考虑排烟措施。火灾时的排烟风速可按2～3m/s取值。选用的风机，在环境温度为250°C情况下其可靠运转时间应不低于60min。2.需风量计算(1)按稀释CO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： (3-1)式中QCO——隧道全长CO排放量(m3/s)；qCO——CO基准排放量(m3/(辆﹒km))，可取0.0lm3/(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1.1～1.2；fd——车密度系数，按表3-7取值；fh——考虑CO的海拔高度系数，按图3-19取值；Nm——相应车型的设计交通量（辆/h）；fm——考虑CO的车型系数，按表3-8取值；fiv——考虑CO的纵坡车速系数，按表3-9取值；n——车型类别数；L——隧道长度(m)。 6.03.02.01.51.21.00.850.750.6fd1020304050607080100v(km•h-1)表3-7车密度系数fd表3-8考虑CO的车型系数fm7.05.02.51.01.0fm大型客车、拖挂车中型货车旅行车、轻型货车小客车汽油车各种柴油车车型 0.80.80.80.80.80.80.80.80.8101.01.01.01.00.80.80.80.80.8201.01.01.01.00.80.80.80.80.8301.01.01.01.01.01.01.01.01.0401.01.01.01.01.01.01.01.01.0501.21.01.01.01.01.01.01.01.0601.21.21.01.01.01.01.01.01.0701.21.21.21.01.01.01.01.01.0801.41.41.41.41.21.21.21.21.210043210-1-2-3-4i(%)v(km•h-1)表3-9考虑CO的纵坡车速系数fiv 图3-19考虑CO的海拔高系数fh海拔高度/m1.02000100001.81.61.41.22.0fh 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)式中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273K；T—隧道夏季的设计气温(K)；δ—CO设计含量(体积分数)。 (2)按稀释烟雾含量(体积分数)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)式中QⅥ—隧道全长烟雾排放量(m3/s)；qⅥ—烟雾基准排放量(m3/(辆•km))，可取2.5m3/(辆•km)；fa(Ⅵ)—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1.2～1.5；fd—车密度系数，按表3-8取值； fh(Ⅵ)—考虑烟雾的海拔高度系数，按图3-20取值；fm(Ⅵ)—考虑烟雾的车型系数，按表3-10取值；fiv(Ⅵ)—考虑烟雾的纵坡车速系数，按表3-11取值；nD—车型类别数；L—隧道长度(m)。3~41.51.00.4fm(Ⅵ)集装箱车重型货车、大型客车、拖挂车中型货车轻型货车柴油车车型表3-10考虑烟雾的车型系数fm(Ⅵ) 1.251.030.850.720.60.50.40.360.310~202.01.451.10.90.720.60.50.40.330—2.21.451.10.850.70.550.40.340——.21.451.00.750.550.40.350——2.21.451.00.750.550.40.360——3.11.81.10.80.550.40.370———2.61.30.80.550.40.38043210-1-2-3-4i(%)v(km•h-1)表3-11考虑烟雾的纵坡车速系数fiv(Ⅵ) 图3-20考虑烟雾的海拔高系数fh(Ⅵ)2000100001.81.61.41.21.0海拔高度/mfh2.0 稀释烟雾到设计浓度的需风量按下式计算：(3-4)式中Qreq(Ⅵ)—隧道全长稀释烟雾的需风量(m3/s)；K—烟雾设计浓度(m-1)。3.通风方式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，选择时主要考虑因素是隧道的长度和交通流量，还应适当考虑当地气象、环境、地形等条件。公路隧道的通风方式分为自然通风和机械通风两种。按行车道空间的空气流动方式，公路隧道通风方式分类如下： 隧道通风自然通风机械通风纵向式射流式风道式或喷嘴式竖井排风式半横向式送风式吸风式全横向式混合式在选择通风方式时，首先应确定隧道内所需的通风量，然后论证自然通风能否满足要求，如果不能，则应当采用机械通风。 我国《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为：双向交通隧道(3-5)单向交通隧道(3-6)式中L—隧道长度（m）；N—设计交通流量（辆/h）。(1)自然通风目前还没有可靠的计算自然通风的隧道最大容许长度的一般算式。因为，由隧道两个洞口的大气条件和高差引起的压头差值导致隧道内自然风是不稳定的。大气条件在隧道内引起的总压头，可由下式计算：LN≥6×105LN≥2×105 (3-7)式中Δpm—自然风阻力(N/m2)；ζe—隧道入口损失系数，可取0.6；vn—自然风作用引起的洞内风速(m/s)，可取2~3m/s；ρ—空气密度(kg/m3)，可取1.2kg/m3；Dr—隧道断面当量直径(m)；Ar为隧道净空断面积(m3)；Gr为隧道断面周长(m)。自然风的变化复杂而不稳定的，用它作为通风计算的依据，其可靠性自然很差。但是作为机械通风时的辅助作用，却不应忽视。 由于交通风比自然风作用大，在单向交通情况下，即使隧道相当长，也有可能进行足够的通风。交通通风力可按下式计算：(3-8)式中Δpt—交通通风力(Pa)；Ar—隧道净空断面积(m3)；Am—汽车的正投影面积(m3)；ξc—隧道内阻系数；ρ—空气密度(kg/m3)，可取1.2kg/m3；n+—隧道内与风向相同的车辆数；n-—隧道内与风向相反的车辆数； vr—隧道设计风速(m/s)，一般；vt+—与vr同向的各工况车速；vt-—与vr反向的各工况车速；通风阻抗力可按下式计算：(3-9)式中Δpr—通风阻抗力(N/m2)；由上所述，自然风方向，隧道内的风向以及交通方向之间可以有不同的组合方式。 (2)纵向式通风纵向通风时，可以认为隧道内沿纵向流动的气流从入口至出口都是匀速的。纵向式通风的类型有：射流式通风、风道式通风和集中排气式通风等，根据交通方式不同又可以有不同的具体设计。1)射流式通风是在车道空间上方直接吊设射流式通风机，如图3-21，用以升压，进行通风的方式。通常根据需要，沿隧道纵向以适当的间隔吊设数组，每组为一个至数个射流式风机，如图3-22。射流式通风机是一种新型通风机，具有体积小，风量大的特点，其喷射风速能达到25～30m/s。射流通风机的安装位置，应当在限界以外，吊设于拱顶，并且喷出的气流对交通无不良影响。 图3-21射流风机结构及布置示意图 图3-22射流式通风a)对向交通b)单向交通a)b)行车方向风向风压p风速v污染物含量c 射流式通风，对双向交通时一般适用于1km以下的隧道，单向交通时，可达2km左右，通常要根据所需通风量和车道风速眼界允许的最大通风量验算。如果交通量小，即使隧道很长仍可运用。射流式通风设备费少、经济，但噪声较大。2)竖井、斜井式通风长隧道纵剖面为人字坡时，污浊空气常积聚在坡顶，通风效果不好。若设置竖井或斜井作为辅助坑道时，把通风机置于竖井或斜井处，借助于通风机和竖井的换气作用，可以把污浊空气吸出，或把新鲜空气引入，如图3-23。竖井、斜井用于排气时，能收到很好的效果，但为了能达到稳定的通风效果，仍需安装风机，如图3-24。 图3-23竖井、斜井式通风a)对向交通b)单向交通a)b)行车方向风向风压p风速v污染物含量c 图3-24竖井通风平面示意图(3)全横向式通风在通风机的作用下，风流的方向与隧道轴线方向成正交的称为横向式通风。如图3-25全横向式通风工作原理。隔出隧道部分面积作为沿洞身轴线的通风渠（包括压入风渠和吸出风渠）。 图3-25全横向式通风工作原理全横向式通风系统能将新鲜空气沿隧道全长范围内均匀吹入，污浊气体无需沿隧道全长范围流过，就地直接被进风口吸出，通风效果较好。 在双向交通时，车道纵向风速大致为零，污染浓度沿全隧道大体均匀。单向交通时，有交通风的影响，污染浓度由入口至出口逐渐增加，一部分污染空气会直接由出口排向洞外。图3-26全横向式通风a)对向交通b)单向交通a)b)行车方向风压p风速v污染物含量c通常情况下，可以认为送风量与吸风量是相等，设计时也把送风管道和吸风管道的断面积设计成一样，如图3-26。 (4)半横向式通风工作原理如图3-27，这种通风系统是在隧道的顶部设置进风管，并在进风管的下部，沿隧道的长度方向每隔一定距离开一通风口，气流则沿通风口流向隧道内，然后隧道内的空气在新鲜气流的推动下，沿隧道的纵向排出洞外。半横向式通风效果比纵向好，但没有全横向式通风能力强。图3-27半横向式通风工作原理 纵向式通风的污染浓度不均匀，进风口最低，出风口最高。半横向式通风，可使污染浓度大体上接近一致。送风式半横向通风是半横向通风的标准型式，新鲜空气经送风管吹向汽车的排气孔高度附近，直接稀释汽车排放的废气。污染空气在隧道上部扩散，经过两端洞口排出洞外，如图3-28。中性点a)b)中性点行车方向风向风压p风速v污染物含量c图3-28半横向式通风a)对向交通b)单向交通 双向交通时，不论是送风方式还是吸风方式如果双方的交通流量相等，两洞口的气象条件也相同，则隧道内的风压分布为中间最大，两洞口排出或送入的空气为等量。因此，在隧道的中点，空气是静止的，风速为零，该点称为中性点。除该点外，风速向两洞口呈直线增加。污染浓度在送风方式中各处是相同的，而在吸风方式中是中性点处最大。(5)混合式通风混合式通风没有固定的格局，可以由上述几种基本通风型式组合而成，一般都是用于公路隧道。国外采用混合式通风的隧道不乏先例，其组合方式有多种，也必须符合一般性的设计原则，力求既经济，又实用。 4.通风方式的选择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，选择时主要考虑因素是隧道的长度和交通流量，还应适当考虑当地气象、环境、地形等条件。公路隧道的通风方式也分为自然通风和机械通风两种。按行车道空间的空气流动方式，将公路隧道通风方式分类如下：(1)影响通风方式选择的因素1)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。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。 2)隧道交通条件。单向交通时，车速越大，活塞作用越显著。例如车速为50～60km/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。3)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)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。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。5)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/s，特殊情况可取12m/s；双向交通的隧道设计风速不应大于8m/s；人车混合通性的隧道设计风速不应大于7m/s。 6)隧道的类型。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。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。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。 (2)通风方式的选择选择通风方式时，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。5.通风机的选择通风机类型：离心式通风机和轴流式通风机。通风机的选择：通风棚的类型、通风机的型号、通风机的联合运转方式以及通风机的机号、转速和叶片安装角。通风机选择的依据：隧道的通风阻力和要求的通风量Q(m3/s)以及其他的一些隧道条件。 (1)通风机的类型。1)根据风机的优缺点选择通风机的种类。优点缺点体积小，重量轻，动轮直径小，转速高，可与电动机直接连接。结构复杂，故障多，各部件都装在机壳内部检修不方便，噪声大。优点缺点结构简单，造价低，维修方便，坚固耐用，运行可靠。动轮直径大，机体大，转速低，一般不能与高速电机直接相连。轴流式风机离心式风机 在性能上轴流式通风机特性曲线（如图3-29）的工作段比较陡斜，当风量Q有较小变化时会引起风压h较大变动。因此，它适应于阻力变化大而要求风量变化小的隧道中，而离心式则与此相反，（如图3-30），轴流式风机的风压h曲线上有驼峰，若风机在驼峰范围内工作，就会引起风机风量、风压和功率的波动，产生不正常的振动和噪声，因此，风机的工况点应选在驼峰右侧稳定区中。轴流式通风机可通过改变叶片的安装角和转速调节性能，调节简单、经济、调节幅度大。离心式风机也可通过改变前导叶的角度和转速调节性能，但调节不方便且调节幅度小。选择通风机时，要根据两类风机的优缺点，结合隧道通风条件和要求进行具体分析和计算。 图3-29轴流式风机个体特性曲线图3-30离心式风机个体特性曲线R604043002001000N/kWη/(%)020ηη静全全静hh321501001502000h/kPa020015010050501001502000580Q/(m3.s-1)Q/(m3.s-1)Q/(m3.s-1)h/kPa080604020123Q/(m3.s-1)hh静全全静ηη6040204060800η/(%)N/kW0806040200100200300480100NQ/(m3.s-1)Q/(m3.s-1)a)b)c)a)b)c) 2)根据通风机的类型特性曲线选择通风机的型号。不同类型的通风机的类型特性曲线不同，其中区别较大的是合理的工况点的范围(通风量和通风压力的范围)。正确选择通风机的型号就是寻求既能满足隧道通风量又能使工况点落在合理的范围的类型特性曲线。通风机型号选择是通风机选型的关键。3)根据通风机的个体特性曲线选择通风机的机号。对于同一种类型的通风机，按照叶轮直径的大小又分成不同的规格(即不同的机号)。在通风机的类型选定以后，就能够保证风机的工况点处于一个比较合理的(效率能够满足要求的)范围内，但要使风机具有一个更为理想的工况点，还要选择合适的机号。选择机号主要依据通风量。一般风量要求大，叶轮直径选择就大些。 4)当单机不能满足风量要求时，应取两机或多机并联运转。通风机联合运转的效果取决于单个风机的特性以及两台风机的联合特性。两台通风机并联运转时，通风量增加明显，一般可比单机通风量增大70%左右。随着并联风机的台数增多，风量增加的效果会减小，所以并联风机以2—3台为宜。5)调整通风机动轮转速和叶片安装角。调整动轮的转速和叶片安装角有两个目的：一是调整动轮转速和叶片安装角使风机处于效率最高且最稳定的工作状态；二是因隧道交通量或其他条件变化引起隧道通风量和风阻发生变化时，调整动轮转速或叶片安装角可改变风机工况点。 (2)通风机的台数正确选定通风机的台数，可以提高通风的可靠性。如果按照计算结果，选用一台通风机负担全部通风需要，发生故障时，就失去了通风能力。如果使用两台通风机并联时，一台发生故障时，另一台仍可正常工作，所以较使用一台时可靠性增加了。但此时要求并联中每一台通风能力达65%。(3)通风机轴功率。(3-10)式中N—轴功率(kw)；Qreq—所需风量(m3/s)；H—全风压(Pa)；η—通风机效率（约80%）。如果温度和气压改变，还可以修正其轴功率。 (4)通风机的运转等级隧道内的交通量是经常改变的，一般的将通风量区分为2～4级，根据需要调整通风量，使之适合实际需要。所分档次不宜太多，频繁的调整档次容易引起故障。(5)通风的附属设施通风时，除通风机外，还有电动机、供电、变电设备、控制转换风路的风门，CO检测计以及烟雾透过率计等。通风系统不是孤立的系统，它与照明、安全设施等有密切联系。例如发生火灾时，需要调整通风状态，但必须有火灾报警器、紧急电话直至闭路电视等设备及时发现异常情况。通风系统的电源应有2套独立的供电系统，并能自动转换。 『3.5.4▎运营照明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。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。1.隧道照明的必要性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：1)进入隧道前的视觉问题（白天）。由于隧道内外的亮度差别极大，所以，从隧道外部去看照明很不充分的隧道入口，会看到黑洞（长隧道）（图3-31）及黑框（短隧道）（图3-32）现象。 图3-31黑洞效应图3-32黑框效应2)进入隧道立即出现的视觉问题（白天）。汽车由明亮的外部进入即使是不太暗的隧道以后，要经过一定时间才能看清楚隧道内部的情况，这称为“适应的滞后现象”，这是因为急剧的亮度变化，使人的视觉不能迅速适应所致。 3)隧道内部的视觉问题（白天、夜间），隧道内部与一般道路不同，主要在于隧道内部汽车排出的废气无法迅速消散，形成烟雾，它可以将汽车头灯和道路照明器发出的光吸收和散射，降低能见度。4)隧道出口处的视觉问题，白天汽车穿过较长的隧道接近出口时，由于通过出口看到的外部亮度极高，出口看上去是个亮洞，出现极强的眩光，司机在这种极强的眩光效应下会感到十分不舒服；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。解决上述视觉问题的方法是设置合理的灯光照明，以利行车安全。规范规定：长度大于100m的隧道应设置照明。 2.照明区段的划分长隧道的照明可以分为洞口接近段、入口段、过渡段、中间段、出口段以及五个区段。(1)接近段长度，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，从注视点到适应点之间的一段道路，在照明上称为接近段。(2)入口段长度，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力开始适应隧道内的照明光线。入口段照明长度可按下式计算：(3-11) 式中Dth—入口段照明长度(m)；Ds—照明停车视距(m)可按表3-12取值；h—洞口内净空高度(m)。表3-12照明停车视距Ds纵坡(%)2525262626272728294052535455565758606260909395981001031061101128014214514915415816316817317910043210-1-2-3-4Vt/(km/h)(2)过渡段长度，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。 过渡段由过渡1段Dtr1、过渡2段Dtr2、过渡3段Dtr3三个照明段组成，各段照明长度可按表3-13取值。6744264010067446043389280467111106100Dtr3/mDtr2/mDtr1/m计算行车速度/(km/h)表3-13过渡段长度Dtr(4)中间段长度，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。 (5)出口段长度，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60m。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。3.照明区段的亮度隧道照明的五个区段亮度，如图3-33所示。(1)接近段亮度，公路隧道接近段可设可不设照明设施，但它的亮度（周围环境平均亮度）对于确定入口段、过渡段和中间段的亮度有很大影响，其取值将直接影响到照明设施造价和运营费用。 图3-33照明区段的亮度P—洞口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1、2、3分段亮度Lin—中间段亮度Dtr1、Dtr2、Dtr3—过渡段1、2、3分段长度洞口Lth亮度L/(cd/m2)d接近段SPL20(S)20(A)Ltr3Lin(m)B中间段Ltr1Ltr2适应曲线过渡段Dtr入口段DthLAO (2)入口段亮度入口段亮度Lth可按下式计算(3-12)式中Lth—入口段亮度(cd/m2)；k——入口段亮度折减系数，可按表3-14取值；L20（S）——洞外亮度(cd/m2)。0.0100.0150.0250.035≤360≤8000.0120.0220.0350.045≥1300≥2400406080100双车道双向交通双车道单向交通计算行车速度vt/(km/h)k设计交通量N/(辆/h)表3-14入口段亮度折减系数kLth=kL20(s) (3)过渡段亮度过渡段由过渡1段、过渡2段、过渡3段三个照明段组成，各段照明亮度可按表3-15取值。Ltr1=0.035LthLtr1=0.3LthLtr1=0.3Lth亮度3段2段1段过渡段表3-15过渡段亮度(4)中间段亮度中间段亮度可按表3-16取值。1.51.5401.52.5602.04.5804.09.0100双车道单向交通N≤700辆/h或双车道双向交通N≤360辆/h双车道单向交通N>2400辆/h或双车道双向交通N>1300辆/h计算行车速度vt/(km/h)(单位:cd/m2)表3-16中间段亮度Lin (5)出口段亮度在单向交通隧道中，亮度宜取中间段亮度的5倍。在双向交通隧道中，可不设出口段照明。4.洞外接近段的减光建筑物与减光措施(1)遮阳棚遮阳棚设置在洞口外，是为减弱自然光亮度而建筑的拱棚状构造物。其顶棚为透光构造，形如网状结构，网孔大多为透空的，称为开放式构造；也有用玻璃封闭的，称为封闭式构造。网孔应设计成不准阳光直接投射到路面上。(2)遮光格栅遮光格栅也是一种棚状减光建筑物，但构造较简单。其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。 (3)植被减光较为简便、经济的降低洞外亮度的方法是种植常绿植被，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。5.亮度曲线的组成沿道路轴线，由入口洞外的接近段经入口段、过渡段、中间段直至出口段，司机在白天所需要的路面亮度变化曲线，称为亮度曲线，如图3-34所示。其中的亮度包括自然光在路面反射引起的亮度和人工照明在路面反射引起的亮度，是综合的亮度。由于目前人们对视觉适应能力的估算不一致，所以在入口（包括入口段和过渡段）亮度曲线的划法上相差甚远。我国的《公路隧道通风照明设计规范》对各区段的长度与亮度做了具体规定，如图3-34。 L3L2L1至入口端的距离/m103010050010004000800010000亮度/(cd﹒m-2)隧道入口图3-34亮度曲线6.照明设计道路隧道的内部照明，不仅要有足够的亮度，而且要有符合要求的质量。 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0.24～0.3l，明亮的沥青路面反射率为0.18～0.2l，很深的黑色路面反射率为0.11～0.14，照明设计路面亮度总均匀度U0应不低于表3-17的要求，路面亮度纵向均匀度U1应不低于表3-18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。0.3≤360≤7000.4≥1300≥2400双车道双向交通双车道单向交通U0设计交通量N/（辆/h）表3-17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。 0.5≤360≤7000.6~0.7≥1300≥2400双车道双向交通双车道单向交通U1设计交通量N/（辆/h）表3-18路面亮度纵向均匀度(U1)注：当交通量在其中间值时，可按插入法取值。(1)隧道照明光源的选择1)一般情况下宜选择效率高、透雾性能较好的光源。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)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。(2)隧道照明光具的选择1)防护等级应不低于IP65。2)形状和尺寸小而坚固。3)灯具结构应便于更换灯泡和附近。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)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)对隧道墙面的配光及烟尘的污染应充分注意。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。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3-35。图3-35灯具的布置方式。 (3)照度计算目的: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。某一点的照度，都是由直射光和反射光两部分组成的。照度计算的基本方法有：利用系数法和逐点计算法，逐点计算法又包括平方反比法、等照度曲线法、方位系数法等，利用系数法用于计算平均照度与配灯数，逐点计算法用于计算某点的直射照度。隧道照度计算包括：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。 (4)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：初步设计和施工图设计。1)初步设计初步设计的深度要满足的要求；b.说明书内容；c.图样应表达的内容他深度；d.计算书e.主要设备材料表 2)施工图设计a.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.图样应表达的内容与深度照明平面图；照明系统图；照明控制图；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。电气图绘制要求：图纸的绘制按国家现行的制图标准执行，现行标准有：《电气图用图形符号》（GB4728-85）和《电气制图》（GB6988-85）。《电气制图》（GB6988-85）中规定：如果采用《电气图用图形符号》（GB4728-85）中未规定的图符号时必须加以说明。 『3.5.5▎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，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，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。。 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》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。 『3.6▎隧道防排水设施『3.6.1▎水对隧道的危害水对隧道的危害是多方面的，漏水的长期作用，可能造成隧道侵蚀破坏，危害隧道结构的耐久性；严寒地区，隧道衬砌渗水反复的冻融循环，在衬砌内部造成衬砌混凝土冻胀开裂破坏；隧道漏水还将使隧道拱部和侧墙产生冰凌侵入净空；隧道滴水将使路面结冰，降低轮胎与路面的附着力，恶化隧道的营运条件，危及行车安全；隧道渗漏水还将极大地降低隧道内各种设施的使用功能和寿命。地表水与地下水经常存在联系，大量排水后将有可能引起地表水补给，所以应防止或减少地表水下渗、下漏，以免造成围岩颗粒流失，形成地下空洞，降低围岩稳定性。有侵蚀性的地下水时，会侵蚀混凝土结构而影响强度。 『3.6.2▎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。1.一般规定高速公路、一级公路、二级公路隧道防排水应满足下列要求：1)拱部、边墙、路面、设备箱洞不渗水。2)有冻害地段的隧道衬砌背后不积水，排水沟不冻结。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。三级公路、四级公路隧道应做到： 1)拱部、边墙不滴水，路面不积水，设备箱洞不渗水2)有冻害地段的隧道衬砌背后不积水，排水沟不冻结。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。2.防水要求隧道采用复合式衬砌时，在初期支护与二次衬砌之间应设置防水板及无纺布。要求：①无纺布密度不小于300g/m2；②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。 3.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。隧道内排水应符合下列规定：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)隧道纵向排水坡宜与隧道纵坡一致。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25～30m。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。 路面结构底部排水设施应符合下列规定：1)路面结构下宜设纵向中心水沟（管），集中引排地下水。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)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)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)路面底部应设不小于1.5%的横向排水坡度。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-10°C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。 隧道衬砌外排水设施应符合下列规定：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)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)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。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。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。 4.洞口与明洞防排水要求洞口及明洞应设置截水沟和排水沟，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或采取截流措施。明洞防排水要求：1)明洞顶部应设置必要的截、排水系统。2)回填土表面宜铺设隔水层，并与边坡搭接良好。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)衬砌外缘应敷设外贴式防水层。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。 『3.6.3▎隧道防排水的原则“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理”(1)“防”要求隧道衬砌、防水层具有防水能力，防止地下水透过防水层、衬砌结构渗入洞内。(2)“排”隧道应有畅通的排水设施，将衬砌背后、路面结构层下的积水排人洞内中心水沟或路侧边沟，排出衬砌背后的积水，能减少或消除衬砌背后的水压力；排出路面结构层下的积水，能防止路面冒水、翻浆、结构破坏。(3)“截”对易于渗漏到隧道的地表水，应采用设置截（排）水沟、清除积水、填筑积水坑洼地、封闭渗漏点等措施。对于地下水，应采取导坑、泄水洞、井点降水等措施。(4)“堵”针对隧道围岩有渗漏水地段，采用注浆、喷涂、堵水墙等方法，将地下水堵在围岩体内。 『3.6.4▎隧道防排水措施1.防水措施1)喷射混凝土防水。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)塑料防水板防水。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。 3)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防水性能，是经济合算的和最基本的防水措施。4)涂料防水。是在隧道内表面喷涂或涂刷防水涂料，如乳化沥青，环氧焦油等，在隧道内表面形成不透水的薄膜。5)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，在隧道内产生较大变形的部位，不能使用。 6)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和压注水泥砂浆两类。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。7)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)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)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。 2.排水措施1）隧道内纵向应设排水沟。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）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）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）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。 6）在洞口仰坡外缘5m以外，设置天沟，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）对洞顶天然沟槽加以整治，使山洪宣泄畅通。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）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。『3.6.5▎隧道内防排水建筑物 1.排水沟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，如图3-36。 图3-36隧道电缆槽与排水沟隧道纵向排水沟，有单侧、双侧、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。 2.盲沟盲沟的作用是在衬砌与围岩之间提供过水通道，并使之汇入泄水孔。它主要用于引导较为集中的局部渗流水。(1)弹簧软管盲沟这种盲沟一般采用10号铁丝缠成直径5～8cm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，如图3-37所示。(2)化学纤维渗滤布盲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，如图3-38所示。 图3-37弹簧软管盲沟 图3-38渗滤布盲沟 1)安装时，应将盲沟与岩壁尽量密贴固定。2）喷射混凝土时要注意掌握喷射角度和距离，不要把盲沟冲击损伤或冲掉，并尽可能将其压牢或覆盖。3）对于未及覆盖或喷后安设的盲沟，在模筑衬砌混凝土时，应注意不得使水泥砂浆进入盲沟内，以免阻塞通道。4）注意一定要将盲沟接入泄水孔。若采用模筑后钻孔泄水，则应详细准确记录盲沟位置。施作盲沟时，应注意以下几点：3.泄水孔是设于衬砌边墙下部的出水孔道，它将盲沟流出的水直接泄入隧洞内的纵向排水沟。 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)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。