隧道工程

　5.市政交通-隧道工程 　　5.1　建设条件 　　5.2　总体设计 　　5.3　隧道线形设计 　　5.4　隧道主体设计 　　5.5　隧道附属工程 　　5.6　工程案例 　　随着经济建设和城市化发展，交通已经成为当今城市最为严重的问题之一。城市居民生活水平的提高，对环境也提出了越来越高的要求。构建立体交通、倡导公共交通，对缓解城市交通拥堵、改善道路交通环境具有重要意义。 　　构建立体交通之一就是发展城市地下道路。当前我国一些主要城市都在发展城市地下道路隧道。如北京奥运公园地下道路隧道；上海延安东路越江隧道、上海军工路隧道、打浦路隧道、外环隧道；南京玄武湖隧道、武汉长江隧道、杭州西湖隧道；扬州瘦西湖隧道；青岛胶州湾海底隧道；厦门翔安海底隧道等。 　　本章隧道工程是指城市地下道路隧道。 　　5.1　建设条件 　　城市地下道路与地面道路有比较大的差异，表现在道路环境、驾驶行为、设施配置、运营与防灾、道路特征与交通组织以及建设特征等方面。城市地下空间的发展，逐步出现了一些新型的地下车行服务设施。传统意义上的单点进出隧道向着多点进出、系统性的长距离地下车行设施发展。这些新型的地下车行设施与传统的单点进出隧道相比，在交通定位、使用功能、通风、防灾、应急救援等方面都存在显著差异。地下道路与地面道路的差异对比见表5.1-1。城市地下道路典型断面见图5.1-1。 　　表5.1-1城市地下道路与地面道路的差异对比差异地面道路地下道路 道路环境外部环境受外界雨、雪等影响几乎不受外界影响光环境自然光需要辅助照明空气环境与外界空气一样污染积聚，中等以上长度隧道需设辅助通风系统温度湿度环境随外界变化相对稳定声环境自然声、噪声不大噪声大正常保守、心理影响、容易疲劳 驾驶行为与车辆特征驾驶人行为车辆运行特征除快速路外，一般道路受两侧干扰较大连续流、干扰少、容易超速设施配置标志标线、护栏等常规交通设施、相对简单除正常的交通设置外，需配置通风、照明、监控、消防、逃生等运营与防灾简单，对防灾安全要求低对运营安全要求高，需进行消防、逃生等防灾设计道路特征与交通组织相对容易空间有限、封闭，视距等受影响，内外衔接相对困难建设特征空间位置高架或地面地下深埋或浅埋影响因素地质、地形除地面影响外，受管线、地下其它设施影响较大施工技术简单技术难度大、风险高效益初期投入少初期投入较大，但环境保护等长远效益明显，综合优势明显　　 　　图5.1-1城市地下道路典型断面 　　城市地下道路隧道与公路隧道也不同。除了地理位置差异，在建设条件、交通特点、技术标准等方面也有较大差异。城市地下道路隧道位于城市区域，人口稠密，建筑物多，难度大，风险高；交通特点也不一样；城市地下道路以小客车为主；一般设有多点进出。另外隧道附属设施的要求也相对较高。具体比较见表5.1-2。 　　表5.1-2城市地下道路与公路隧道不同差异公路隧道城市地下道路建设条件主要受地质、地形因素影响⑴穿越城市中心区，地下管线、地下构筑物多 ⑵受沿线开发、拆迁等影响较大交通特点客货混行、包含重载交通⑴交通组成较为单一 ⑵交通流量大道路特点与交通组织以单点进出为主，线形、技术标准要求较高，交通组织简单⑴建筑横断面形式多样，如通孔、双层等 ⑵存在多点进出、服务沿线重点区域 ⑶受地下设施影响，部分路段平、纵线形技术标准较低，尤其是匝道等 ⑷道路总体走向受城市道路路网布局、详规控制 ⑸需考虑与地面道路衔接，统筹布置。功能性功能单一，主要承担交通功能⑴复合功能性强，不仅承担交通功能，还与高压电缆、输水管线、光缆等管线共构 ⑵或与轨道通孔，形成路轨公用断面附属设施与安全防灾等相对简单⑴通风差异，存在道路分岔、车流汇入与分离影响，对洞口污染排放要求高 ⑵交通监控复杂，需要与周边路网联动协调，进行统一规划技术标准以公路隧道和公路线形设计相关规范为依据采用城市道路工程技术标准，小客车专用时采用小客车专用技术标准 　　 　　图5.1-2城市地下道路隧道 　　 　　图5.1-3公路隧道　　城市地下道路从功能上讲，主要有以下几种类型： 　　①穿越江河、山体等障碍物的城市地下道路。如上海市区穿越黄浦江的越江隧道；南京、武汉市区穿越长江的隧道；北京市区穿越西山风景区的西山隧道等。 　　②穿越一个或多个交叉口的城市地下道路。这种类型的地下道路通常也称为城市下立交，其功能是为了改善节点的交通矛盾、或改善区域景观环境而设置。比如北京市奥运公园地下大屯路隧道、慧忠路隧道；上海市穿越世纪大道的东方路隧道等。 　　③系统多点进出的城市地下道路。这种类型的地下道路通常较长、规模较大，并设多个进出口，与路网连续较为紧密，以服务中长距离交通为主。在交通网络中承担了较强的系统性交通功能。 　　④ 改善城市区域到发交通、沟通联系地下车库、整合车库资源的城市地下道路。比如北京的中关村、金融街等在地下形成连接多个地下车库的地下道路系统。 　　城市地下道路按照长度又分为特长距离、长距离、中距离和短距离地下道路隧道，见表5.1-3。 　　表5.1-3城市地下道路长度分类分类特长距离地下道路长距离地下道路中距离地下道路短距离地下道路长度L（m）L>3000m3000m≥L>1000m1000m≥L>500mL≤500m　　城市地下道路根据服务对象可分为机动车专用地下道路和机动车及行人非机动车共用地下道路。根据服务车型，可分为混行车地下道路和小客车专用地下道路。城市地下道路根据主线封闭段长度及交通情况，按防火灾设计要求分为四类，见表5.1-4。 　　表5.1-4城市地下道路防火设计分类用途封闭段长度L（m）一类二类三类四类可通行危险化学品等机动车L>1500m5003000m1500Z则满足视距，可不做处理。当验算停车视距不足时，可增加曲线半径或增大侧向净宽等方面改善视距，如条件受限无法通过线形改善视距时，可采取限速措施，保证停车视距和行车安全。 　　 　　图5.3-1平曲线内侧障碍物的清除 　　 　　图5.3-2平曲线上视距清除曲线 　　此外规范还要求，城市地下道路设置凹型竖曲线路段，也必须进行停车视距验算。因地下道路的顶部可能会遮挡行车视线，验算图示见图5.3-3。 　　 　　图5.3-3凹曲线停车视距图 　　5.4　隧道主体设计 　　隧道主体设计包括隧道建筑限界、隧道断面布置、主体结构设计、防排水设计、隧道施工方案、以及隧道装饰与景观。主体设计包含以下6部分内容。 　　5.4.1　隧道建筑限界 　　隧道建筑限界主要依据地下道路设计速度确定。城市地下道路的设计速度宜与两端接线的地面道路相同，具体设计速度的选择应根据道路功能、通行能力、工程造价、运营成本、施工风险、控制条件以及工程建设性质等因素综合论证确定。 　　短距离的城市地下道路应与两端接线的地面道路采用相同的设计速度。 　　除短距离的地下道路外，其它地下道路的设计速度一般不应大于80km/h。 　　表5.4-1各级城市地下道路的设计速度道路等级快速路主干路次干路支路设计速度（km/h）1008060605040504030403020　　隧道建筑限界为道路净高线和两侧侧向净宽边线组成的空间界线，建筑限界内不得有任何物体侵入。城市地下道路隧道的建筑限界分为⑴不含人行道或检修道⑵包含人行道或检修道⑶含有非机动车道和人行道等3种情况。见图5.4-1～5.4-3。 　　 　　图5.4-1 不含人行道或检修道 　　 　　图5.4-2包含人行道或检修道 　　 　　图5.4-3含有非机动车道和人行道　　建筑限界组成最小取值应满足表5.4-2的规定。建筑限界顶角宽度（E）不应大于机动车道或非机动车道的侧向净宽度。非机动车道路面宽度Wpb或人行道宽度Wp应符合现行行业标准《城市道路工程设计规范》（CJJ37）的规定。城市地下道路当两侧设置人行道或检修道时，可不设安全带宽度。 　　表5.4-2建筑限界组成最小值建筑限界组成路缘带宽度Wmc安全带宽度Wsc检修道宽度Wj人行道或检修道高度顶角高度H≥60km/h<60km/hHc<3.5mHc≥3.5m取值（m）0.500.250.250.750.25～0.40.200.50　　城市地下道路最小净高应符合表5.4-3的规定。根据不同服务车型，选择净高标准。对于小客车专用道，一般情况下最小净高应采用一般值；但条件受限时可采用最小值，即最小净高为3.2m。 　　表5.4-3城市地下道路最小净高道路种类行驶交通类型净高（m） 机动车道小客车一般值3.5最小值3.2各种机动车4.5非机动车道非机动车2.5人行或检修道人2.5　　5.4.2　隧道横断面布置 　　城市地下道路机动车道的宽度应符合《城市道路工程设计规范》（CJJ37）的规定。当采用小客车专用道时，车行道宽度可适当压缩，但应符合表5.4-4的规定。 　　表5.4-4小客车专用地下道路的一条机动车道宽度设计速度（km/h）>60≤60车道宽度（m）一般值3.503.25最小值3.253.00　　道路横断面设计是在城市规划的红线宽度范围内，考虑道路功能等级、设计速度、交通流量、服务对象等因素，确定横断面形式和各组成尺寸。城市地下道路除了满足上述要求外，还需要为通风、照明、消防、监控等运营所需设施、设备及在应急情况下的逃生疏散、救援等提供必要的空间；同时还要考虑施工实际水平、预留结构变形、施工误差、路面调坡等余量。 　　城市地下道路横断面空间大致可分为⑴交通通行空间⑵设施设备空间⑶安全空间等。道路横断面设计，实际上就是在有效的空间中，既要满足交通安全畅通，又要满足设施设备的安装以及人员安全疏散的要求。 　　交通通行空间是建筑限界规定的范围内，包含机动车道、路缘带等，部分城市地下道路包括人行道与非机动车道。特殊断面还包括紧急停车带以及检修道等。各组成断面的宽度应根据地下道路功能等级、设计速度、经济成本及施工难度等综合确定。 　　设施设备空间主要是利用建筑限界之外的上部、下部以及两侧与结构之间的空间，为通风、排水、消防、供电照明、监控、内装饰等附属设施提供安装空间。设备空间与交通通行空间应保留一定距离。 　　 　　图5.4-4通行空间与设施设备空间关系图 　　安全空间是为了应急情况下的人员安全疏散以及救援提供的空间。安全空间可以根据地下道路横断面形式选择上下层疏散楼梯、避难室、横通道等不同方式。不论采用何种安全疏散方式，安全空间的设置应综合考虑交通通行空间、设施设备空间，协调处理好三者关系。 　　常见的单层和双层横断面布置图见图5.4-5图和5.4-6。 　　 　　图5.4-5单层横断面布置图 　　 　　图5.4-6双层横断面布置图 　　城市地下道路不宜采用在同一通行孔布置双向交通。当断面布置困难时，对设计速度大于或等于50km/h的短距离城市地下道路，可在同一通行孔布置双向交通，但必须采用中央防撞设施进行隔离；对设计速度小于50km/h的城市地下道路，当在同一通行孔布置双向交通时，应采用中央安全隔离措施；同时应保证运营管理安全可靠。 　　5.4.3　隧道主体结构 　　地下道路结构根据施工工艺分为明挖法、暗挖（矿山）法、盾构法和沉管法。各种工法及适用条件、特点比较见表5.4-5。城市地下道路结构设计应根据工程地质条件、周边环境，从技术、经济、工期、环境影响等方面综合比较，选择合理的结构形式和施工工法。 　　表5.4-5四种结构形式的工法比较：　明挖法暗挖（矿山）法盾构法沉管法适用地质复杂各种地质条件地质条件好、地层稳定。土层地质条件适用水底地形平坦、水深及跨度较小情况适应复杂结构（变宽、分合流匝道）能适应各种变化能适应部分变化不适应不适应关键技术问题基坑支护、降低地下水位、土方开挖、结构防水断层破碎带的支护、加固、堵水、结构防水推进施工的良好后盾系统、确保洞口土体稳定、洞口建筑密封管段制作与装配、基础处理、沉放、连接、接缝防水优势施工简单、快捷、经济、安全 　施工复杂、拆迁少、没有交通疏解 　开挖与支护一次完成、掘进速度快； 不影响地面交通与地下管线等设施；技术和经济具有优越性对地质条件适应性强；隧道断面利用率高；施工周期短；操作条件好，施工安全；劣势对城市生活有干扰、对周边环境有一定影响； 　对周围岩层扰动较大，对地质勘探要求高，对围岩地质条件预测差断面尺寸多变的区段适应力差； 短距离隧道不经济，定制费高沉管对于河道上的船舶交通会有影响 　结论适应性较好，受地质条件影响较大土层适应性好，但结构断面变化受限只适用于水底 适应性很好，但受明挖基坑深度限制　　城市地下道路隧道出入口、地下道路分合流段等通常采用明挖法施工，在建设场地开阔、建筑物较少及环境条件许可的情况下也尽可能采用明挖结构。明挖结构通常采用矩形断面、一般为现浇施工。优点是断面能适应各种变化，与城市地下道路隧道的建筑限界也比较接近，结构受力合理，顶板上也便于敷设各种地下管线与设施。采用明挖法施工的隧道横断面布置见图5.4-5单层横断面布置图。 　　暗挖法施工的城市地下道路隧道一般采用复合衬砌结构。复合衬砌结构通常由内、外两层衬砌和中间防水层组成。外层衬砌又称初期支护，其作用是加固围岩，控制围岩变形，防止围岩松动失稳。初期支护要求开挖后立即施作，喷射混凝土与围岩密贴，在尽短的时间内加固开挖面。初期支护包括打设锚杆、架设钢支撑（钢拱架）、喷射混凝土等。内层衬砌称为二期支护，一般是在初期支护变形稳定后施作。二期支护结构是主要的承载单元，根据围岩等级不同，二衬混凝土承载的荷载比例也不相同。通常情况下二衬施工采用模筑混凝土。防水层铺设在初期支护与二期支护之间。采用暗挖法施工的隧道横断面布置见图5.4-7。 　　 　　图5.4-7暗挖法结构断面 　　盾构法是暗挖法施工中的一种全机械化施工方法，它是将盾构机械在土层中推进，通过盾构外壳和管片支承四周土层，防止发生往隧道内的坍塌，同时在开挖面前方用切削装置进行土体开挖，通过出土机械运出洞外，靠千斤顶在后部加压顶进，并拼装预制混凝土管片，形成隧道结构的一种机械化施工方法。 　　盾构法具有以下优点： 　　1）安全开挖和衬砌，掘进速度快； 　　2）盾构的推进、出土、拼装衬砌等全过程可实现自动化作业，施工劳动强度低。 　　3）不影响地面交通与设施，同时不影响地下管线等设施； 　　4）穿越河道时不影响航运，施工中不受季节、风雨等气候条件影响，施工中没有噪音和扰动； 　　5）在松软含水地层中修建埋深较大的长隧道往往具有技术和经济方面的优越性。盾构法也 　　有以下缺点： 　　1）价格昂贵且针对性很强，对每一条用盾构施工的隧道，都需要根据工程地质、水文地质条件以及结构断面尺寸专门进行设计制造，一般不能简单地在其它隧道中重复使用； 　　2）隧道曲率半径过小或隧道顶覆土太浅时施工难度较大； 　　3）在富水松软土层中，地表沉降难以控制，对衬砌整体防水技术要求很高； 　　4）对水底隧道，覆土太浅时施工不够安全； 　　 　　图5.4-8复合式泥水平衡盾构机 　　 　　图5.4-9 盾构隧道断面 　　沉管隧道是一种水下隧道的建设方法。采用预制的方式建造隧道，然后将预制段分别浮运到隧址，通过沉放对接，在开挖的水下基槽内将各预制段一节一节连接起来，形成一个贯通的隧道。 　　沉管隧道的结构断面一般有圆形和矩形。一般圆形断面多采用钢壳混凝土，矩形断面多采用钢筋混凝土结构。矩形钢筋混凝土结构由于其断面利用率高，结构形式灵活。伴随着大体积混凝土防渗抗裂技术的提高，沉管隧道的发展已经由钢壳结构向矩形混凝土结构发展。钢筋混凝土矩形管段的优点是，隧道横断面利用率高，建造多车道（4～8车道）隧道时，优势明显。矩形管段利用自身防水的性能，能做到隧道内无渗漏水。缺点是修建临时干坞，征地搬迁及施工费用较高；制作管段时对混凝土施工要求严格。 　　 　　图5.4-10沉管法结构断面　　5.4.4　防水设计 　　城市地下道路隧道是穿越土（岩）层或水体的通道，会长期受到地下水的影响。如果隧道排水设施不完善，地下水侵入隧道，发生隧道渗漏水病害，影响隧道内部结构及附属设施，降低其使用寿命；严重时会影响到隧道的安全运营和正常使用，甚至危害到地面建筑物的安全。因此城市隧道的防水要求应贯彻在勘察、设计、施工和运营的每个环节，并根据工程地质与水文地质、施工方法、结构形式、施工技术水平、防水原则、防水等级等综合确定，以合理的方法和工艺，进行防水设计。 　　按照现行国家标准《地下工程防水技术规范》（GB50108），地下工程的设计和施工应遵循“防、排、截、堵相结合，刚柔相济，因地制宜，综合治理”，同时强调必须符合环境保护的要求，并采取相应措施；应用经过试验、检验和检定的质量可靠的新材料，行之有效的新技术、新工艺。 　　“防”是要求隧道衬砌结构具有一定的自防水能力，能防止地下水渗入，如采用防水混凝土以及附加防水材料。“排”是指隧道应充分利用排水设施，以减小渗水压力和渗水量。“截”是指隧道周边如有地下水、渗漏水等，应设置截、排水沟和采取清除积水的措施。“堵”是指隧道在施工过程中，有渗漏水时，可采用注浆、截水等方法堵水，运营后渗漏水地段也可采用注浆等方法堵水。地下工程的防水等级以及使用范围见表5.4-6和表5.4-7。 　　表5.4-6地下工程的防水等级 防水等级标准一级不允许渗水、结构表面无湿渍二级不允许渗水、结构表面有少量湿渍三级有少量漏水点，不得有线流和漏泥砂四级有漏水点，不得有线流和漏泥砂　　表5.4-7不同防水等级使用范围防水等级适用范围一级人员长期停留的场所，因有少量湿渍会使物品变质，失效的储物场所及严重影响设备正常运转和危及安全运营的部位，极重要的站备工程二级人员经常活动的场所，在有少量湿渍的情况下不会使物品变质，失效的储物场所及基本不影响设备正常运转和工程安全运营的部位，重要的站备工程三级人员临时活动的场所，一般的站备工程四级对渗漏水无严格要求的工程　　城市地下道路隧道的防水等级采用二级。 　　明挖结构防水技术：采用明挖法施工的隧道结构防水，一般有主体结构自防水和附加防水层所组成。主体结构自防水要求主体结构混凝土自身有防水功能，防水混凝土的抗渗等级分为P6、P8、P10和P12。抗渗等级根据结构的埋置深度确定。附加防水层是指在结构周边（外侧）设置的防水层，通常采用高分子卷材、改性沥青卷材、涂料、膨润土防水材料、防水砂浆等。隧道结构顶板、侧墙部分的防水层，在施工完成以后，为了防止填土对防水层的破坏，均需要设置防水保护层。保护层一般采用细石混凝土、防水砂浆、预制砖等。 　　 　　图5.4-11明挖结构防水设计图 　　暗挖结构防水技术：暗挖施工的隧道防水包括①在初支和二衬混凝土之间设防水层以及纵、横向排水系统②二衬混凝土自防水③二衬混凝土背后注浆④施工缝、变形缝处设置多道防水措施。通常暗挖施工的隧道采用半包防水，拱脚以上结构采用防水，拱脚以下为排水。二衬混凝土外为排水，通过构建一个纵、横立体排水系统，将岩（土）层的裂隙水排水，卸载了水压力对结构造成的不利影响。 　　 　　图5.4-12暗挖结构防水设计图 　　盾构结构防水技术：盾构法施工的隧道防水包括①管片衬砌自防水与外防水②衬砌接缝防水③衬砌与盾尾注浆防水④盾构法隧道与竖井接头防水等内容。管片衬砌自防水与外防水是指盾构隧道管片结构自身混凝土要求满足抗渗指标和强度要求，管片外侧为满足耐侵蚀要求，外侧设置一层涂层，该涂层的粘接力、抗渗性、抗冲击、耐腐蚀性、耐磨性均需满足一定要求。衬砌接缝防水是盾构隧道的防水核心，接缝防水措施包括密封垫防水、螺栓孔防水、嵌缝防水。盾构管片防水见图5.4-13。 　　 　　图5.4-13盾构管片防水图 　　沉管结构防水技术：沉管结构的隧道防水包括①管段自防水②管段外防水③管段接头防水。管段自防水就是采用防水抗渗混凝土，提高混凝土的密实性和耐久性，达到防水抗渗的目的。管段外防水就是用防水材料在防水结构表面形成薄膜，能适应微小变形以及抵抗酸碱介质的侵蚀而达到防水防腐的要求。管段的接头防水是沉管隧道防水的关键部位，沉管隧道接头的设计不仅要满足接头部位在施工及运营阶段各种工况的防水要求，还有满足沉管管段沉放对接施工中接头的水力压接功能以及管段间接头的柔性功能。柔性接头一般采用GINA型橡胶止水带和OMEGA型橡胶止水带所组成的柔性接头形式。沉管管段接头防水见图5.4-14。 　　 　　图5.4-14管段接头防水图　　5.4.5　隧道施工方案 　　不同结构的隧道，其施工方式也是不一样的。 　　明挖结构的施工通常是采用敞口放坡明挖法和围护结构明挖法。敞口放坡一般适用在地面宽阔、建筑物稀少、土层稳定的条件下采用。该方法的优点是进度快、造价低，但对周边建筑物和环境影响较大。大多数情况下，由于城市周边建筑物较多，以及受周边道路交通等影响，大部分的明挖结构基坑采用围护结构，在围护结构完成以后再开挖基坑，施工隧道主体结构。基坑围护结构一般有围护桩、地下连续墙、钢板桩等结构形式。 　　暗挖结构的施工根据隧道所处的土（岩）层不同，施工工法变化较多。通常的施工工序包括①土（岩）层预加固，一般采用注浆加固的形式②初期支护，隧道开挖后进行初期支护，初期支护的内容包含打锚杆、支钢拱架、喷射混凝土等③二次衬砌，在初期支护稳定后浇筑二衬混凝土，其作用是作为结构安全的长期储备、另外还起到防水、装饰作用。 　　盾构隧道施工是一种机械化施工，即在盾构壳的保护下，完成开挖、支护、防水等的全套作业。城市隧道施工中常用的盾构机有泥水式盾构和土压平衡式盾构。泥水式盾构是在盾构机的前部设置隔墙，在开挖面和隔墙之间的泥水仓内送入泥浆，形成不透水的泥膜，保持开挖面图压力和水压力的平衡。土压力平衡盾构机，是在盾构推进时，其前端刀盘旋转掘削地层土体，切削下来的土体进入土舱。当土体充满土舱时，其被动土压与掘削面上的土压、水压基本平衡，使得掘削面与盾构面处于平衡状态。 　　沉管隧道施工包括以下施工步序①干坞修筑②管段预制③ 管段浮运④沉管基槽施工⑤沉管沉放⑥水下接缝连接。上述施工步序中，最关键的沉管沉放和水下接缝连接。沉管沉放不仅受气候、河流等自然条件的直接影响，还受到航道、设备条件的制约。　　5.4.6　隧道装饰与景观 　　地下道路的景观设计主要包括洞口、洞内装饰和通风风塔。 　　城市地下道路洞口景观设计应与城市建造空间、城市道路系统以及城市基调与色彩相协调。尽可能融入城市景观。合理的洞口景观设计还可改善出入洞口的驾驶人视觉环境，减小“黑白洞”效应，提高行车安全。 　　 　　图5.4-15隧道洞口景观图 　　地下道路洞内装饰是景观设计的重要部分。隧道内装饰能够改善驾驶人的视觉感受，为行车创造舒适环境，同时装饰还能形成一个漫反射表面，改善和提高照明效果。地下道路装饰材料一般包括混凝土、涂料、带涂层的纤维混凝土板、复合铝板、搪瓷钢板等。各种材料的性能不同，有各自的适应性，但总体上内装饰材料具有良好的耐污行、抗静电性能、防火性能，同时表面光滑流畅，便于采用机械化手段进行清洗、保洁。此外，材料的燃烧性能等级应为A级，墙面2m高范围的墙面材料反射率不宜小于0.7。在正常使用及高温下不得分解出有毒、有害气体。 　　 　　图5.4-16隧道洞内装饰效果图 　　地下道路隧道长度在特长距离以上时，一般需要集中设置风塔。将隧道内部污染空气集中高空排放后稀释，以确保地面一定影响范围内的空气达到国家卫生质量标准。但由于地处城市区域，需要综合考虑使用情况、周围环境特征，尽可能减少风塔对城市景观的影响。对风塔设置提出了较高的要求，需要采取一定的景观处理使其与城市环境相协调。 　　 　　 　　图5.4-17城市隧道高排风塔 　　5.5　隧道附属设施 　　城市地下道路是城市生命线工程的重要组成部分。地下道路工程不但结构复杂、工程造价高，而且为了满足地下道路正常运营、管理维护、防灾救援等要求，需要配置相应的通风、供电、照明、通信、给排水、监控、防灾与救援疏散等安全与运营管理设施。附属设施分为5个部分。 　　5.5.1　隧道通风 　　隧道通风就是采用自然或机械方式在隧道内形成风流，解决隧道运营环境中有害气体造成的空气污染问题。选择合理的通风方式和参数，需要对隧道内有害物质及其浓度分布范围、洞内空气的污染影响因素、有害物的容许浓度标准、有害气体对人体健康的影响和改善洞内空气环境质量的措施进行深入的研究。 　　城市道路隧道的通风方式基本上有3种：全横向、半横向和纵向通风。3种通风方式各有利弊。各种通风方式的选择与隧道长度、交通流量、行车方式、洞口环境要求以及隧道施工方式有关。 　　全横向、半横向的通风方式主要适用于单洞双向行车隧道。该通风方式理论上防火排烟效果较好，但其土建建设费用投资大，后期通风运营费用高，需要设置专用风道和风机房。纵向通风方式主要适用于双洞单向行车隧道，该方式土建工程量小，运营费用较低。方案多样，选择灵活，受制约因素小，能充分发挥汽车的交通运行能力。我国目前运行的城市地下道路隧道主要采用纵向通风式。国内对于2km以下隧道多采用射流风机全纵向通风方案，污染物通过隧道口排放；对于2km以上隧道多采用竖井分/合流纵向通风方式。 　　 　　图5.5-1隧道全纵向通风方案 　　5.5.2　隧道供配电与照明 　　城市地下道路的供电负荷采用分级设置，根据设施重要程度分为三级： 　　1、应急照明、道路基本照明、主动发光或照明式标志、交通监控设施、环境检测及设备监控设施、通信设施、有线广播设施、视频监控设施、火灾自动报警及消防联动设施、中央控制设施、消防水泵、排烟风机、雨（废）水泵、变电所自用电设施应为一级负荷。其中应急照明、主动发光或照明式标志、交通监控设施、环境检测及设备监控设施、通信设施、有线广播设施、视频监控设施、火灾自动报警及消防联动设施、中央控制设施应为特别重要负荷。 　　2、设备机房及管理用房内的照明、通风风机、电梯等负荷应为二级负荷。 　　3、停电后不影响地下道路正常运行的负荷，包括空调设备、检修电源等为三级负荷。 　　城市地下道路隧道照明与地面道路照明不同，地面照明主要是提供车辆夜间行车安全，隧道照明除了夜间，更重要的是解决白天烈日下驾驶员进出隧道时由于亮度突变而产生的视觉适应问题。同时隧道内行车具有空间小、行车密度高、烟雾浓、视距小、坡度陡、噪声大等特点，这些都是隧道照明中需要考虑的因素。隧道照明通常分为入口段、过渡段、中间段和出口段，各段根据人对光线的适应程度采用不同的照明标准。入口段为进入隧道的第一段道路，易产生黑洞效应，所以需要采用较强的照明标准。进入隧道后会逐渐适应亮度的变化，隧道照明标准也相应降低，此段为过渡段。中间段是指在过渡段以后较长一段照明不变的隧道路段。出口段是隧道临近出口，光线会由暗到亮，呈现白洞效应。此时照明标准也需要由暗过渡到强的变化。 　　城市地下道路分合流端照明的平均亮度应比主线基本路段高50%～100%。 　　 　　 　　图5.5-2隧道进口段和中间段灯具布置图 　　城市地下道路照明应选择高效、节能型的光源及灯具，照明功率密度值的确定应符合国家现行标准《建筑照明设计标准》（GB50034）和《城市道路照明设计标准》（CJJ45）的有关规定。目前国内一些隧道已经采用高光效低能耗的LED光源，作为隧道的照明材料。采用LED光源还可以对洞内照度作现场总线网络的无极自动调光控制，其使用前景良好。 　　5.5.3　隧道给水与消防 　　城市地下道路的给水系统包括隧道内外生产、生活给水系统、隧道内消防给水系统、以及消防设施等系统。消防给水水源应优先采用城市给水管网供水，当市政管网不满足时，可以采用地下水或地表水。生产、生活与消防必须采取分开的给水系统。大部分隧道不设生产、生活给水系统，只有部分隧道由于在隧道内设置了地下通风机房、配变电所及其它管理用房等需人员长期值班时，才配置生产、生活给水系统。 　　城市地下道路隧道消防给水通常采用稳高压供水系统，即市政给水管接至消防泵房，一般不设消防水池，消防时直接从城市给水管网抽水。 　　地下道路的消防设计包括灭火器、消火栓、固定式水成膜泡沫灭火装置、泡沫-水喷雾、高压细水雾灭火系统及隧道消防给水设施等。城市隧道内，两车道隧道消火栓间距不应大于50m，三车道及三车道以上隧道消火栓间距应不大于40m。三车道以上隧道应在隧道两侧交错设置灭火器。泡沫-水喷雾联用灭火系统一般以25m为一个区段，消防时任意相邻两组系统同时作用。 　　 　　 　　图5.5-3隧道内消火栓和水喷雾　　5.5.4　隧道排水 　　城市地下道路隧道排水系统包括隧道内污废水排水系统、隧道内雨水排水系统等。排水系统的选择必须坚持高水高排、低水低排的原则，采取有效、可靠措施严防高水进入低水系统。排水系统的选择应根据污、废水的性质，并结合室外排水体制确定。隧道冲洗、消防废水、结构渗漏水和洞口敞开段的雨水宜分类集中，雨水就近排入市政雨水管网或合流管网，废水应排入污水管网或合流管网。排水设备应按自动化管理设计。 　　洞口敞开段雨水泵房宜靠近洞口位置，在U型槽纵坡变缓处宜设置质量可靠的与道路垂直的横截沟（通篦雨水口），保证将雨水顺利导流至泵房集水池。排水系统宜采用强排措施，并宜在管道出口采取防倒灌措施。城市地下道路敞开段的暴雨重现期不应小于20年，集流时间宜为5min～10min。 　　 　　图5.5-4隧道洞口横向截水沟　　5.5.5　隧道防灾 　　城市地下道路还应进行防灾设计。防灾设计的内容包括：行车安全、灾害报警、交通控制、防灾通风与排烟、安全疏散与救援、防灾供电、应急照明、消防给水与灭火、防淹排水、防灾通信与监控、灾害时的结构保护等。防灾中最重要的是防火灾，防火灾系统包含防、减、救灾三部分措施。防火灾系统框架图如下： 　　 　　图5.5-5隧道防火灾系统图 　　城市地下道路的防灾系统由四个部分组成：①地下道路安全设计与实施②运营安全指导及实施③应急响应程序及实施④ 使用者培训与教育。 　　地下道路安全设计与实施包括火灾检测、报警设施；监控设施；交通诱导及广播系统；灭火设施；救援站。地下道路隧道中为了保证火灾工况的稳定性，通常都布置了双波长火灾检测器、光纤光栅火灾检测器。在隧道洞口及洞内每隔一定距离设置若干台摄像机。处理器从视频图像序列的变化中选取目标信息进行计算处理。通常可以对交通拥堵、车辆排队超限、车辆逆行、交通事故等进行预警，并将预警信号传送给值班人员。城市道路隧道一般在入口设置可变信息标志牌，及时通报隧道内交通情况。隧道内每隔一定距离安装固定喇叭，可以在紧急情况下组织人员疏散。隧道一般在一端或两端设置消防水池或加压泵房，洞内每隔40～50m设置了消火栓。有条件的隧道还设置了泡沫-水喷雾联用灭火系统。隧道在洞外设置的救援站，通常配置有消防车、泡沫-干粉联用消防车、清障车、医疗车等设备。 　　运营安全指导及实施。城市地下道路隧道除了上述先进的设备外，还需要提高运营安全性的具体措施。这些措施包括：合理分配小车专用道，控制小车、大车的最小间距；合理设置火灾救援单元长度，并设独立的通风系统；应设有全时段的火灾救援设备和训练有素的救援队伍；限制危险品车辆进入隧道；根据地下道路不同情况，制定灾害事故发生时疏散路线，并设置信号指示牌等。 　　应急响应程序及实施。应急预案是应急响应程序和救援的基础，应急预案必须原则清晰、设计完整、程序有效。首先人员抢救是应急救援的第一原则，预案必须保证救援和逃生联络通道畅通。其次地下道路涉及管理部门较多，需要建立统一的指挥、协调和决策机制，便于迅速有效的进行响应决策，指挥协调组织开展灭火和应急疏散行动，合理有效的调配和使用各种资源。 　　使用者培训与教育。地下道路使用者是广义的，不仅是车辆驾乘人员，还包括运营管理和应急管理救援人员。对于车辆驾乘人员，应该遵守交通法规，遵循地下道路中的指引牌的指引。另外通过对驾乘人员的自救教育指导，就能有效的提高灾害发生下的救援效率。通过对管理人员的培训，提高管理人员的管理水平，就能有效预防灾害事故的发生和加快应急救援的反应速度，提高应急救援水平。 　　5.6　工程案例 　　北京市为了举办2008年奥运会，在奥林匹克公园规划建设了中心区地下道路系统，包括地下一层的大屯路隧道、慧忠路隧道和位于地下二层的地下交通联系通道。其中大屯路隧道和慧忠路隧道这两条道路服务于城市的过境交通；地下二层的地下交通联系通道服务于进出中心区的集散交通和各个建筑地下车库互联共享的交通。两者之间通过4处地下立交节点的12条定向行驶匝道，将地下交通安全、便捷的联系起来；同时还设有12个入口和13个出口与市政地面道路相连，见图5.6-1。 　　 　　图5.6-1奥运公园地下道路平面图　　其中大屯路隧道为双向6车道，设计速度60km/h。隧道断面见图5.6-2～5。 　　 　　（完）