第三章-隧道附屬建筑

第三章隧道附屬建筑隧道主體結(jié)構(gòu)完成后，還不能保證車輛的安全通行，為了隧道能正常使用，還必須修建一些附屬建筑物。它們包括：安全避讓設(shè)施、電力通訊信號(hào)的安放設(shè)施、防排水設(shè)施等。由于行駛的車輛不同，鐵路隧道與公路隧道的附屬建筑物有一定的區(qū)別。第一節(jié)鐵路隧道附屬建筑一、避車洞當(dāng)列車通過隧道時(shí)，為了保證洞內(nèi)行人、維修人員及維修設(shè)備的安全，在隧道兩側(cè)邊墻上交錯(cuò)均勻地修建了洞室，用于躲避列車，故稱之為避車洞。根據(jù)避車洞室的大小，分為大避車洞和小避車洞兩種。（一）避車洞的布置大避車洞在碎石道床的隧道內(nèi)，每側(cè)相隔300m布置一個(gè)大避車洞，在整體道床的隧道內(nèi)，因人員待避行車較方便，且線路維修工作量較小，故每側(cè)相隔420m布置一個(gè)大避車洞門。

當(dāng)隧道長度在300?400m時(shí)，可在隧道中間布置一個(gè)大避車洞；隧道長度在300m以下時(shí)，可不布置大避車洞；如果兩端洞口接橋或路塹，當(dāng)橋上無避車臺(tái)或路塹兩邊側(cè)溝外無平臺(tái)時(shí)，應(yīng)與隧道一并考慮布置大避車洞。小避車洞無論是碎石道床還是整體道床，在單線隧道內(nèi)，每側(cè)邊墻應(yīng)間隔60m，雙線隧道每側(cè)邊墻間隔30m，布置一個(gè)小避車洞。布置時(shí)應(yīng)結(jié)合大避洞一起考慮，有大避車洞的地點(diǎn)就不再設(shè)置小避車洞。同時(shí)，還應(yīng)注意不得將避車洞設(shè)于襯砌斷面變化處、不同襯砌類型銜接處或變形縫處。如隧道鄰近有農(nóng)村市鎮(zhèn)，估計(jì)由隧道通行的人較多，或曲線半徑小，視距較短時(shí)，小避車洞還可適當(dāng)加密。大小避車洞平面布置的方式如圖3-1所示。其中（a）圖適用于碎石道床，（b）圖適用于整體道床。-內(nèi)軌頂面 i11內(nèi) 5超高后內(nèi)外側(cè)軌枕端頭道碴面聯(lián)線. J.—n卅M外側(cè)hi 2] ―一一一 - E,312側(cè)_LT—\E\1 50 150 < 50 圖3-2避車洞底部標(biāo)高示意圖圖3-2避車洞底部標(biāo)高示意圖（單位：cm）避車洞底部標(biāo)高當(dāng)避車洞位于直線上且隧道內(nèi)有人行道時(shí)，為便于維修小車和行人躲入，避車洞底面應(yīng)與人行道頂面齊平；無人行道時(shí)，避車洞的底面應(yīng)與道碴頂面（或側(cè)溝蓋板頂面）齊平，采用整體道床時(shí)，應(yīng)與道床面齊平。當(dāng)避車洞位于曲線上時(shí)，因受曲線外軌超高的影響，采用碎石道床的隧道內(nèi)，在各種不同的超高值E時(shí)，線路內(nèi)側(cè)和外側(cè)軌枕端頭道床面（即避車洞底面）低于內(nèi)軌頂面的高度分別為%及蝴如圖3-2所示。其值為：(3-1)內(nèi)側(cè)： 匕=25+0.33(3-1)夕卜側(cè)： "2=25—1.33E（cm）式中：E——曲線外軌越高值，cm；25cm——隧道內(nèi)線路采用鋼筋混凝土軌枕未加超高時(shí)，內(nèi)軌頂面至軌枕端頭道床面（避

車洞底面）的高度。當(dāng)線路為整體道床時(shí)，應(yīng)根據(jù)鋼軌、扣件的類型，道床結(jié)構(gòu)形式、尺寸等另行確定。為了使避車洞的位置明顯，應(yīng)將洞內(nèi)全部及洞周邊30cm寬粉刷成白色，并在洞的兩側(cè)各10m處的邊墻上標(biāo)醒目一白色箭頭指向避車洞。（二）避車洞的凈空大小及襯砌類型大小避車洞的形狀及基本尺寸見圖3-3，圖中括號(hào)內(nèi)的數(shù)字為小避車洞的尺寸。大避車洞的凈空尺寸為4.0（寬）X2.5m（深）X2.8m（中心高）。小避車洞的凈空尺寸為2.0（寬）X1.0m（深）X2.2m（中心高）。避車洞的襯砌類型應(yīng)和隧道襯砌類型相適應(yīng)。（單位：cm）括號(hào)中數(shù)字為小避車洞尺寸圖3-3大、小避車洞基本尺寸二、電力及通訊設(shè)施（一） 電纜槽穿越隧道的各種電纜，如照明、通訊、信號(hào)以及電力等電纜，必須有一定的保護(hù)措施，即設(shè)置電纜槽來防止潮濕，腐爛以及人為的破壞。電纜槽用混凝土澆筑，可緊靠水溝并行設(shè)置，且位于軌道一側(cè)，或設(shè)置在水溝的異側(cè)（當(dāng)為單側(cè)水溝時(shí)）。槽內(nèi)鋪以細(xì)鈔做墊層，低壓電纜可直接放在墊層面上，高壓電纜則吊在槽邊預(yù)埋的托架上。槽頂設(shè)有蓋板防護(hù)。蓋板頂面應(yīng)與避車洞底面或道床頂面齊平。當(dāng)電纜槽與水溝同側(cè)并行時(shí)，應(yīng)與水溝蓋板齊平。通信、信號(hào)電纜可設(shè)在一個(gè)電纜槽內(nèi)，也可以分設(shè)，但必須和電力電纜分槽設(shè)置。電纜槽在轉(zhuǎn)折處，應(yīng)以半徑不小于1.2m的曲線聯(lián)接，以免電纜彎曲而折斷。當(dāng)隧道長度大于500m時(shí)，需在設(shè)有電纜槽的同側(cè)大避車洞內(nèi)設(shè)置余長電纜槽。設(shè)置方式為：隧道長度在500?1000m時(shí)，在隧道中間設(shè)置一處，1000m以上的隧道則每隔500m設(shè)置一處。（二） 信號(hào)繼電器箱和無人增音站洞隧道內(nèi)如需設(shè)置信號(hào)繼電器，則應(yīng)在電纜槽同側(cè)設(shè)置信號(hào)繼電器箱洞，其寬度和深度均為2m,中心寬度為2.2m。

根據(jù)電訊傳輸衰耗和通訊設(shè)計(jì)要求，在隧道內(nèi)設(shè)置無人增音站時(shí)，其位置可根據(jù)通信要求確定，亦可與大避車洞結(jié)合使用，如不能結(jié)合時(shí)，則另行修建，其尺寸同大避車洞。電力牽引的長隧道，如需設(shè)置存放維修接觸網(wǎng)的絕緣梯車洞時(shí)，宜利用施工輔助坑道或避車洞修建，其間距約為500m。三、運(yùn)營通風(fēng)設(shè)施列車通過隧道時(shí)，會(huì)排出大量的有害氣體，同時(shí)還會(huì)散發(fā)出許多熱量。此外，襯砌縫隙也不時(shí)滲透出某些天然地下有害氣體和潮濕氣體，再加上維修人員在工作時(shí)不斷呼出二氧化碳，這些因素使隧道內(nèi)空氣變得污濁、熾熱和潮濕，時(shí)間一長，其濃度變大，就會(huì)使人呼吸閑難，健康受到威脅，工作效率也隨之降低，洞內(nèi)線路也易被腐蝕。為此，必須進(jìn)行洞內(nèi)通風(fēng)，將有害氣體及熱量等排出洞外，并把新鮮空氣引入洞內(nèi)。運(yùn)營隧道的通風(fēng)有自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)兩種。自然通風(fēng)利用洞內(nèi)的自然風(fēng)流和列車運(yùn)行所引起的活塞風(fēng)來達(dá)到通風(fēng)的目的，因而是一種簡單而又節(jié)約能源的通風(fēng)方式，在選擇通風(fēng)方式時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮，但如存在以下不利情況時(shí)，則效果不佳：隧道兩洞口的高差較小，總的熱壓差不足，不能形成有效風(fēng)速、風(fēng)壓；隧道是雙向行車，活塞風(fēng)效應(yīng)受到影響。自然風(fēng)是由隧道兩個(gè)洞口的大氣條件(氣壓、溫度、風(fēng)速等)和高差引起的壓頭差值所引起的，這些因素很復(fù)雜，因此自然風(fēng)的變化是復(fù)雜而不穩(wěn)定的，目前還設(shè)有可靠的計(jì)算自然通風(fēng)量的一般算式，因而希望通過計(jì)算來精確地給出隧道自然通風(fēng)的最大容許長度還不可行，故在實(shí)用中，仍然以從實(shí)踐中總結(jié)的規(guī)律為準(zhǔn)，即凡不需設(shè)置機(jī)械通風(fēng)的隧道均為自然通風(fēng)。機(jī)械通風(fēng)機(jī)械通風(fēng)是當(dāng)自然通風(fēng)不能滿足要求時(shí)，采用通風(fēng)機(jī)械將洞內(nèi)外氣體進(jìn)行交換，來達(dá)到通風(fēng)之目的。《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：內(nèi)燃機(jī)車牽引的單線隧道，長度在2km以上宜設(shè)置機(jī)械通風(fēng)。電力機(jī)車牽引的單線隧道，長度在8km以上宜設(shè)置機(jī)械通風(fēng)。若行車密度較低、自然風(fēng)條件較好時(shí)，可適當(dāng)加長長度。雙線隧道應(yīng)根據(jù)行車密度、自然條件等具體情況，選定設(shè)置機(jī)械通風(fēng)的隧道長度和通風(fēng)方式；對(duì)于內(nèi)燃牽引的雙線隧道，當(dāng)隧道長度L(km)X行車密度N(對(duì)/d)3100時(shí)，應(yīng)設(shè)置機(jī)械通風(fēng)。鐵路隧道機(jī)械通風(fēng)一般采用縱向式通風(fēng)，這是一種在通風(fēng)機(jī)的作用下使風(fēng)流沿著隧道全長方向流動(dòng)的通風(fēng)方式，按具體通風(fēng)形式的不同分為：洞口風(fēng)道式通風(fēng)這種通風(fēng)方式是把通風(fēng)機(jī)設(shè)置在隧道高洞口端處，通風(fēng)道與隧道聯(lián)通。當(dāng)列車車尾一出洞口，立即開動(dòng)通風(fēng)機(jī)(抽風(fēng))，把已被活塞風(fēng)擠到出洞口段內(nèi)的污濁空氣排出洞外。與此同時(shí)，洞外新鮮空氣由低洞口端隨著風(fēng)流帶進(jìn)隧道內(nèi)，從而完成一次通風(fēng)作業(yè)。為防止通風(fēng)機(jī)工作時(shí)，新鮮空氣從高洞口吸進(jìn)隧道造成空氣短路，降低通風(fēng)效果，需在

高洞口設(shè)置一個(gè)用鋼或鋼木結(jié)構(gòu)組成的框架式簾幕。它用軌頂電路與信號(hào)系統(tǒng)進(jìn)行連鎖，當(dāng)列車駛向隧道時(shí)，簾幕自動(dòng)提起，列車通過后即自動(dòng)落下。圖3-4所示的為一座3km長的隧道采用的洞口風(fēng)道縱向式通風(fēng)布置圖。通風(fēng)機(jī)風(fēng)道740m圖3-4通風(fēng)機(jī)風(fēng)道740m圖3-4洞口風(fēng)道縱向式通風(fēng)示意圖由于簾幕的笨重及起落的可靠性較差，在實(shí)際應(yīng)用中，也采用無簾幕的洞口風(fēng)道式通風(fēng)，但會(huì)由于“空氣短路”而損失一些風(fēng)量。亦有采用空氣簾幕代替金屬簾幕的，如1989年在關(guān)角隧道試用的空氣簾幕。此外，還可采用縮小風(fēng)道口斷面、減小吹入風(fēng)流與隧道中線的夾角、提高吹入風(fēng)速等辦法來取代簾幕，下述噴咀式通風(fēng)就是這樣一種方式。噴阻式通風(fēng)對(duì)干列車運(yùn)行密度大，且不太長的隧道，可采用環(huán)形風(fēng)咀式通風(fēng)方式，如圖3-52所示。它是在隧道洞門處的襯砌上方，設(shè)計(jì)一個(gè)匯集新鮮空氣的氣室，室的盡端在襯砌周邊上做成環(huán)形噴咀通向洞內(nèi)。開動(dòng)通風(fēng)機(jī)，洞外新鮮空氣被壓送到氣室，當(dāng)積聚到一定壓力時(shí)，由噴咀以高速和極小的交角噴進(jìn)隧道內(nèi)，形成穩(wěn)定風(fēng)流。洞口段可不做簾幕，新鮮空氣不會(huì)從洞口溢出，反而會(huì)由于高速風(fēng)流引起的負(fù)壓，帶進(jìn)一些新鮮空氣。但這種通風(fēng)形式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工工藝要求高，維修不方便，且能量大部分損失在噴嘴的阻力及噴入隧道時(shí)空氣的非彈性沖擊上面(動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，因而設(shè)備效率不高。豎井、斜井式通風(fēng)經(jīng)研究分析，機(jī)械通風(fēng)所需動(dòng)力與隧道長度的立方成正比，所以隧道通風(fēng)長度越長，就越不經(jīng)濟(jì)。因此，對(duì)于長大隧道往往需要專門設(shè)置豎井來對(duì)隧道進(jìn)行分段通風(fēng)，如瑞士境內(nèi)長達(dá)57km的圣哥達(dá)(Gotthard)鐵路隧道，就設(shè)置了三座通風(fēng)豎井。另外，當(dāng)長大隧道的縱坡為人字坡時(shí)，污濁空氣常積聚在坡頂。若在隧道施工中，為增加開挖工作面設(shè)置了豎井或斜

井作為輔助坑道，則可利用它們作為運(yùn)營中的通風(fēng)道，把通風(fēng)機(jī)置于豎井或斜井的頂部，借助風(fēng)機(jī)和豎井的換氣作用，可以產(chǎn)生很好的通風(fēng)效果。射流式通風(fēng)射流風(fēng)機(jī)均為軸流風(fēng)機(jī)，因?yàn)椴捎玫娘L(fēng)機(jī)出口風(fēng)速較大（達(dá)30m/s左右），對(duì)隧道內(nèi)的空氣縱向流動(dòng)起到了引射作用，故稱為射流風(fēng)機(jī)。射流風(fēng)機(jī)的特點(diǎn)是體積小、風(fēng)力大、風(fēng)向可逆、設(shè)備費(fèi)用少、但噪聲大。它的基本構(gòu)造見圖3-6,設(shè)置與工作方式見圖3-7。射流風(fēng)機(jī)要占用隧道斷面空間，但省去了洞口風(fēng)道式通風(fēng)的風(fēng)道與風(fēng)機(jī)房。射流風(fēng)機(jī)的基本布置方式有兩種，一種是沿隧道縱向等距離布置，其間距宜在100?150m，可以保證風(fēng)流均勻擴(kuò)散，每個(gè)設(shè)置斷面上設(shè)一至兩臺(tái)風(fēng)機(jī)，一般懸于拱頂。在確定隧道建筑限界時(shí)，必須保證風(fēng)機(jī)的位置。在電氣化隧道中風(fēng)機(jī)不要與拱頂?shù)碾娏€路太靠近。另一種是集中布置在洞口。射流通風(fēng)源于公路隧道，近年來在國內(nèi)外已逐漸地應(yīng)用于鐵路隧道。我國鐵路最早運(yùn)用的是焦柳線上長2528m的牙己隧道，于1989年改裝為射流通風(fēng)系統(tǒng)，效果不錯(cuò)。第二節(jié)公路隧道附屬建筑公路隧道的附屬設(shè)施較多，有通風(fēng)設(shè)施、照明設(shè)施、安全設(shè)施、應(yīng)急設(shè)施、電力及通訊設(shè)施、防排水設(shè)施等，下面分別予以介紹。一、緊急停車帶當(dāng)隧道中行駛的車輛發(fā)生故障時(shí)應(yīng)及時(shí)離開干道進(jìn)行避讓，以免發(fā)生交通事故，緊急停車帶就是專供緊急停車使用的停車位置。尤其在長大隧道中，故障車必須盡快離開干道，否

則必然引起交通阻塞，甚至導(dǎo)致交通事故。因此，高速公路、一級(jí)公路的特長和長隧道，應(yīng)根據(jù)需要設(shè)置緊急停車帶。為使車輛能在發(fā)生火災(zāi)時(shí)避難和退避，對(duì)于10km以上的特長隧道還宜考慮設(shè)置方向轉(zhuǎn)換場地（或稱回車道設(shè)施）。緊急停車帶的間隔主要根據(jù)故障車的可能滑行距離和人力可能推動(dòng)的距離而定。一般很難斷言其距離的大小，如小轎車較卡車滑行的距離長，人力推動(dòng)也較省力；下坡較上坡時(shí)滑行的距離長，推動(dòng)時(shí)也省力，依據(jù)經(jīng)驗(yàn)，隧道內(nèi)緊急停車帶的間距一般可取為500?800m。我國目前參照國際道路常設(shè)委員會(huì)（PIARC）的隧道委員會(huì)推薦值來確定緊急停車帶的有關(guān)參數(shù)，即超過2km以上的隧道必須考慮設(shè)置寬2.5m、長25?40m的緊急停車帶，間隔為750m。參見圖3-8。（單位：m）（單位：m）方向轉(zhuǎn)換場

（需要時(shí)設(shè)置），圖3-8緊急停車帶及方向轉(zhuǎn)換場設(shè)置示意圖二、行人、行車橫洞和預(yù)留洞室設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，行車方向分離的雙洞公路隧道，當(dāng)長度超過400m時(shí)，宜設(shè)置行人橫洞，長度超過800m時(shí)，宜設(shè)置行車橫洞，以供巡查、維修、救援及車輛轉(zhuǎn)換方向用。其設(shè)置的間距和尺寸如表3-1所示。若隧道長度為400?600m時(shí)，可在隧道中間設(shè)一個(gè)行人橫洞，長度小于400m時(shí)，可不設(shè)行人橫洞；當(dāng)隧道長度為800?1000m時(shí)，可在隧道中間設(shè)一行車橫洞，長度小于800m時(shí)，可不設(shè)行車橫洞。表3—1橫洞間距尺寸名稱間距尺寸寬高行人橫洞200?3002.02.2行車橫洞400?5004.04.5橫洞的襯砌類型，一般應(yīng)和隧道相應(yīng)部位襯砌類型相同，行人橫洞的底面應(yīng)與人行道或邊溝蓋板頂面平齊。行車橫洞兩端應(yīng)與路緣順坡，并設(shè)半徑不小于5m的轉(zhuǎn)彎喇叭口。另外，500m以上的高速公路、一級(jí)公路隧道，宜單獨(dú)設(shè)置存放專用消防器材等的洞室，并做出明顯標(biāo)志。三、運(yùn)營通風(fēng)建筑物公路隧道對(duì)運(yùn)營通風(fēng)的要求較高，可供選擇的通風(fēng)方式也較多，選擇時(shí)主要考慮因素是隧道的長度和交通流量。此外，還應(yīng)適當(dāng)考慮當(dāng)?shù)貧庀?、環(huán)境、地形等條件，在充分考慮了各種條件之后，才可能定出既有效又經(jīng)濟(jì)的通風(fēng)方式。如同鐵路隧道一樣，公路隧道的通風(fēng)方式也分為自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)兩種，但其機(jī)械通風(fēng)方式比鐵路隧道要多。按行車道空間的空氣流動(dòng)方式，將公路隧道的通風(fēng)方式歸納如下：

自然通風(fēng)—縱向式—射流式—風(fēng)道式和噴咀式—豎井排風(fēng)式—半橫向式—送風(fēng)式」吸風(fēng)式機(jī)械通風(fēng)—全橫向式—混合式在選擇通風(fēng)方式時(shí)，首先應(yīng)確定隧道內(nèi)所需的通風(fēng)量，然后論證自然通風(fēng)能否滿足要求，如果不能，則應(yīng)當(dāng)采用機(jī)械通風(fēng)。從世界各國的隧道實(shí)例來看，長度在200m以下，甚至200?500m的對(duì)向交通隧道，在一定的交通量以下，可以考慮用自然通風(fēng)。我國《公路隧道通風(fēng)與照明設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，宜設(shè)置機(jī)械通風(fēng)的條件為：雙向交通隧道 L-N>6x105(3-2-1)單向交通隧道 L-N>2x105(3-2-2)式中：L——隧道長度(m)；N——設(shè)計(jì)交通流量(輛/h)。通風(fēng)方式縱向式通風(fēng)縱向通風(fēng)時(shí)，可以認(rèn)為隧道內(nèi)沿縱向流動(dòng)的氣流從入口至出口都是勻速的。這種通風(fēng)方式使得空氣的污染濃度由入口向出口方向成直線增加。如果自然風(fēng)從出口吹入隧道(單向交通)時(shí)，洞內(nèi)濃度會(huì)增大。當(dāng)洞內(nèi)為雙向交通時(shí)，交通風(fēng)自然抵消，此時(shí)如有自然風(fēng)吹入隧道，在下風(fēng)方向的空氣污染濃度也會(huì)增加?？v向式通風(fēng)的類型有：射流式通風(fēng)、風(fēng)道式通風(fēng)和集中排氣式通風(fēng)等，根據(jù)交通方式不同又可以有不同的具體設(shè)計(jì)。射流式通風(fēng)基本原理同前邊介紹的鐵路隧道射流通風(fēng)，但公路隧道又有一些自己的特點(diǎn)。在同一個(gè)斷面上設(shè)置一至兩臺(tái)風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)的縱向間距為70m左右，風(fēng)機(jī)距洞口的距離可長些，可取100m。當(dāng)隧道斷面為圓形或馬蹄形時(shí)將風(fēng)機(jī)吊掛于拱頂，當(dāng)斷面為矩形時(shí)，將風(fēng)機(jī)分別置于頂板兩角。射流式通風(fēng)，在雙向交通時(shí)，一般可用于長度在1km以下的隧道；單向交通時(shí)，可用于2km左右的隧道。當(dāng)然，具體還要看所需的通風(fēng)量和車道上所允許的最大風(fēng)速，規(guī)范要求，隧道行車道內(nèi)由于機(jī)械通風(fēng)產(chǎn)生的最大風(fēng)速不宜超過8m/s，否則會(huì)令車乘人員不適，并影響行車的穩(wěn)定。如果交通量小，即使隧道再長一些也可運(yùn)用。有豎井的縱向式通風(fēng)豎井用于排氣時(shí)，起到了煙囪的作用，能收到很好的效果，但為了能達(dá)到穩(wěn)定的通風(fēng)效

果，仍需安裝風(fēng)機(jī)。公路隧道的雙向行車和單向行車，在豎井的設(shè)置位置上有所區(qū)別，雙向交通的隧道，豎井宜設(shè)置在隧道中間；單向交通的隧道，則應(yīng)設(shè)置在靠近洞口，這樣可以保證豎井正好位于污染濃度最大的地點(diǎn)，從而發(fā)揮最佳通風(fēng)效果。當(dāng)然，豎井的位置也還要結(jié)合施工半橫向式通風(fēng)縱向式通風(fēng)的污染濃度不均勻，進(jìn)風(fēng)口處最低，出風(fēng)口處最高。為使出口處的濃度保持在容許限度以下，只好加大通風(fēng)量，但此時(shí)其它地方的污染濃度卻相當(dāng)?shù)?，這就既不經(jīng)濟(jì)，污染濃度對(duì)向交通 單向交通圖3-9半橫向式通風(fēng)示意圖又使隧道內(nèi)風(fēng)速過大。而半橫向式通風(fēng)，可使隧道內(nèi)的污染濃度大體上接近一致。送風(fēng)式半橫向通風(fēng)是半橫向通風(fēng)的標(biāo)準(zhǔn)型式，新鮮空氣經(jīng)送風(fēng)管吹向汽車的排氣孔高度附近，直接稀釋汽車排放的廢氣。如果洞內(nèi)有行人，則可以吸到最新鮮的空氣。污染空氣在隧道上部擴(kuò)散，經(jīng)過兩端洞口排出洞外，見圖3-9。雙向交通時(shí)，不論是送風(fēng)方式還是吸風(fēng)方式如果雙方的交通流量相等，兩洞口的氣象條件也相同，則隧道內(nèi)的風(fēng)壓分布為中間最大，兩洞口排出或送入的空氣為等量。因此，在隧道的中點(diǎn)，空氣是靜止的，風(fēng)速為零，這一點(diǎn)稱為中性點(diǎn)。除這一點(diǎn)以外，風(fēng)速向兩洞口呈直線增加。污染濃度在送風(fēng)方式中各處是相同的，而在吸方式中是中性點(diǎn)處最大。如果雙向的交通流量不等，或兩洞口的氣象條件發(fā)生變化，則中性點(diǎn)的位置也隨之變動(dòng)。單向交通時(shí)，送風(fēng)方式的中性點(diǎn)多半移至進(jìn)口之外。風(fēng)方式的中性點(diǎn)，則靠近出口，污染濃度和雙向交通時(shí)一樣，中性點(diǎn)附近污染濃度最高。鑒于吸風(fēng)方式的通風(fēng)效率較低，且污染濃度非常不均勻，故一般不采用，而普遍采用送風(fēng)方式。半橫向式通風(fēng)適用于1?3km長的隧道。全橫向式通風(fēng)上述幾種風(fēng)方式都存在縱向風(fēng)速較大和火災(zāi)時(shí)對(duì)下風(fēng)側(cè)不利的問題。所以，在長大隧道、重要隧道和水底隧道中，最好是采用全橫向式通風(fēng)。這種通風(fēng)方式同時(shí)設(shè)置送風(fēng)管道和吸風(fēng)管道，隧道內(nèi)基本上不產(chǎn)生沿縱向流動(dòng)的風(fēng)，只有橫方向的風(fēng)流動(dòng)，見圖3-10。在雙向交通時(shí)，車道的縱向風(fēng)速大致為零，污染濃度的分布沿全隧道大體均勻。但是，在單向交通時(shí)，因?yàn)榻煌L(fēng)的影響，在縱向能產(chǎn)生一定風(fēng)速。污染濃度由入口至出口有逐漸增加的趨勢(shì)，一部分污染空氣會(huì)直接由出口排向洞外，這種排風(fēng)量有時(shí)占很大比例。但通常情況下，可以認(rèn)為送風(fēng)量與吸風(fēng)量是相等的，因而設(shè)計(jì)時(shí)也把送風(fēng)管道和吸風(fēng)管道的斷面積設(shè)計(jì)成一樣。P n1IE:1i11‘1 風(fēng)壓=0 1￥1 風(fēng)壓—11 風(fēng)速=0 11 -1 風(fēng)速 1, 污染濃度 ,, 污染濃度1 1 1 1對(duì)向交通 單向交通圖3-10全橫向式通風(fēng)示意圖混合式通風(fēng)混合式通風(fēng)沒有固定的格局，可以由上述幾種基本通風(fēng)型式組合而成，一般都是用于公路隧道。國外采用混合式通風(fēng)的隧道不乏先例，其組合方式有多種，也必須符合一般性的設(shè)計(jì)原則，力求既經(jīng)濟(jì)，又實(shí)用。（二） 不同類型的隧道與通風(fēng)方式的關(guān)系水底隧道通風(fēng)水底隧道通風(fēng)的要求比較高，從重要性和安全性上都宜采用可靠性高的全橫向式通風(fēng)。而圓形斷面的水底隧道比矩形斷面更適合采用這種通風(fēng)方式，因?yàn)閳A形斷面除了車道空間外，還有多余的空間可以利用，可由車道板下面的空間送風(fēng)，用頂棚以上的空間排風(fēng)，其效果相當(dāng)于半橫向式通風(fēng)的兩倍。城市隧道通風(fēng)城市交通隧道的交通量一般都很大，且車流不穩(wěn)定，而全橫向式通風(fēng)和半橫向式通風(fēng)不受交通狀況的影響，所以這兩種方式都可以用。如果在隧道內(nèi)設(shè)置人行道和自行車道時(shí)，從安全和舒適的角度考慮，全橫向式通風(fēng)最為理想，其送風(fēng)口通常設(shè)在兩側(cè)距車道面約1m高的位置上，這就能保證行人最先呼吸到新鮮空氣。全橫向式通風(fēng)沿隧道縱向幾乎沒有風(fēng)流動(dòng)，使行人感覺不到風(fēng)速產(chǎn)生的不舒適，也可以保證自行車的穩(wěn)定和安全。山嶺隧通風(fēng)山嶺隧通風(fēng)要更多地考慮經(jīng)濟(jì)性，多半采用縱向式通風(fēng)或者半橫向式通風(fēng)，一般不采用全橫向式通風(fēng)。（三） 通風(fēng)風(fēng)速與交通條件風(fēng)速要求當(dāng)隧道縱坡大或很長時(shí)，所需的通風(fēng)量會(huì)很大，因而可能使得車道空間沿隧道縱向流動(dòng)的風(fēng)速過大，對(duì)車輛產(chǎn)生不良影響，使人感到不舒服，此時(shí)應(yīng)考慮改變通風(fēng)方式或進(jìn)行分段通風(fēng)。此外，萬一發(fā)生火災(zāi)，過大的風(fēng)速會(huì)導(dǎo)致煙火迅速蔓延，危及下風(fēng)方向的車輛和行人。所以對(duì)風(fēng)速應(yīng)當(dāng)有一定的限制。我國規(guī)定單向交通隧道設(shè)計(jì)風(fēng)速不宜大于10m/s，特殊情況3-10可取12m/s；雙向交通的隧道設(shè)計(jì)風(fēng)速不應(yīng)大于8m/s；人車混合通性的隧道設(shè)計(jì)風(fēng)速不應(yīng)大于7m/s0交通條件對(duì)通風(fēng)的影響單向交通時(shí)，車速越大，活塞作用越顯著。例如車速為50?60km/h，大約可以有6m/s的交通風(fēng)（活塞風(fēng)）。這種情況以縱向式通風(fēng)為宜。不過車速與交通量有密切關(guān)系，隨著交通量的增大，往往容易發(fā)生交通阻滯，導(dǎo)致車速降低，從而影響活塞作用的效果。這時(shí)交通風(fēng)處于不穩(wěn)定狀態(tài)，所以最好改用半橫向式或全橫向式通風(fēng)。車道的平均截面積與隧道的過風(fēng)面積的比值是直接影響活塞作用的參數(shù)，比值越小則活塞風(fēng)越大。具體說來，大型車所占百分比大時(shí)，活塞作用相對(duì)較大。雙向交通的隧道則因?yàn)轱L(fēng)流效果互為抵消，故沒有活塞作用。（四）通風(fēng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)隧道營運(yùn)通風(fēng)的目的就是從洞外引進(jìn)新鮮空氣，沖淡隧道內(nèi)的有害物質(zhì)濃度，使空氣滿足衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)和能見度方面的要求。具體而言，就是應(yīng)對(duì)空氣中一氧化碳（CO）、煙霧和異味進(jìn)行稀釋。其設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)如下：CO與煙霧設(shè)計(jì)濃度采用全橫向通風(fēng)方式或半橫向通風(fēng)方式的隧道，以及人車混合通行的隧道（長度不宜超過2000m），CO設(shè)計(jì)濃度可按表3-2取值；采用縱向通風(fēng)方式時(shí)，CO設(shè)計(jì)濃度可按表所列各值提高50ppm取值。交通阻滯（隧道內(nèi)各車道均以怠速行駛，平均車速為10km/h）時(shí)，阻滯段的平均CO設(shè)計(jì)濃度可取300ppm，經(jīng)歷時(shí)間不超過20min。阻滯段的計(jì)算長度不宜大于1km。 表3-2CO設(shè)計(jì)濃度& 隧道長度全（半）橫向式通風(fēng)人車混合通行<1000N3000<1000N2000&(ppm)250200150100煙霧設(shè)計(jì)濃度（2）采用鈉燈光源時(shí)，煙霧設(shè)計(jì)濃度應(yīng)按表3-3取值；采用熒光燈光源時(shí)，煙霧設(shè)計(jì)濃度應(yīng)提高一級(jí)。當(dāng)煙霧濃度達(dá)到0.012m-1時(shí)，應(yīng)按采取交通管制等措施考慮。隧道內(nèi)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)維修時(shí)，應(yīng)按現(xiàn)場實(shí)際煙霧濃度不大于0.035m-1考慮。表3-3煙霧-設(shè)計(jì)濃度K計(jì)算行車諫度（km/h）100806040K (m-)0.00650.00700.00750.0090至于具體的通風(fēng)設(shè)計(jì)，由于其計(jì)算過程較復(fù)雜，這里不一一敘述，讀者可參加《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范》以及相關(guān)參考書籍。四、運(yùn)營照明設(shè)施公路隧道要求長度超過100m的高速公路、一、二級(jí)公路隧道設(shè)置晝夜不斷的照明，而對(duì)于能通視、交通量較小、行人密度不大的短隧道可不設(shè)白天的照明。司機(jī)在開車接近、進(jìn)入和開出隧道的過程中會(huì)遇到幾種視覺問題，這些問題必須解決，否則將會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的交通事故。

（一）照明區(qū)段的劃分白天，由于隧道內(nèi)外的亮度差別極大，當(dāng)汽車當(dāng)駛近洞口時(shí)，會(huì)感到洞口很黑，影響司機(jī)辨別洞口附近的情況，特別是從洞外進(jìn)入洞內(nèi)時(shí)，視覺會(huì)一下變得很黑，長隧道會(huì)看到“黑洞”，短隧道會(huì)看到“黑框”，這就是所謂的“黑洞效應(yīng)”。汽車由明亮的外部進(jìn)入即使是不太暗的隧道以后，要經(jīng)過一定時(shí)間才能看清洞內(nèi)的情況，這稱為“適應(yīng)的滯后現(xiàn)象”。隧道內(nèi)部由于汽車排放的廢氣很難迅速消散，形成煙霧，它可將汽車頭燈發(fā)出的光吸收和散射，從而降低能見度。當(dāng)車輛從亮度低的洞內(nèi)接近出口處時(shí)，由于外部亮度極高，出口看上去是個(gè)“白洞”，這就是所謂的“白洞效應(yīng)”。開出洞外時(shí)，還會(huì)感到極強(qiáng)的眩光，司機(jī)的眼鏡會(huì)感到很不適應(yīng)。解決這些視覺問題的方法是設(shè)置合理的燈光照明，長隧道的照明可以分為洞口接近段、入口段、過渡段、中間段、出口段以及洞口接近段五個(gè)區(qū)段。參見圖3-11。1.接近段公路隧道各照明區(qū)段中，在洞口（設(shè)有光過渡建筑時(shí)，則為其入口）前，從注視點(diǎn)到適應(yīng)點(diǎn)之間的一段道路，在照明上稱為接近段。通常情況下，當(dāng)汽車駛近隧道時(shí)，司機(jī)的注意力會(huì)自然地集中在觀察洞口附近情況上，開始注視之點(diǎn)稱為注視點(diǎn)。繼續(xù)接近洞口時(shí)，司機(jī)視野中外界景物會(huì)逐漸減少，當(dāng)行駛至某位置時(shí)，外界景物會(huì)全部消失，在司機(jī)眼前看到的就是洞口，這時(shí)距洞口的距離約為10m，這點(diǎn)稱為適應(yīng)點(diǎn)。在注視點(diǎn)至適應(yīng)點(diǎn)之間的距離就稱為接近段。接近段可設(shè)可不設(shè)照明設(shè)施，但它的亮度（周圍環(huán)境平均亮度）對(duì)于確定入口段、過渡段和中間段的亮度有很大影響，其取值將直接影響到照明設(shè)施造價(jià)和運(yùn)營費(fèi)用。洞口（或棚口）；S——接近段起點(diǎn)；洞口（或棚口）；S——接近段起點(diǎn)；A——適應(yīng)點(diǎn)；d——適用距離；L20S）L20（A） 適應(yīng)點(diǎn)亮度；Lh 入口段亮度；Ltr1、Ltr2、Ltr3 過渡段亮度；Lin 中間段亮度;Dtri、Dr2、Dr3——過渡段1、2、3分段長度。洞外亮度;2.入口段指進(jìn)入隧道洞口的第一段，如設(shè)置了遮陽棚等光過渡建筑，則其入口為該段的開始點(diǎn)。設(shè)置此段的目的是使司機(jī)的視力開始適應(yīng)隧道內(nèi)的照明光線。入口段照明長度可按下式計(jì)算：(3-3)D=1.54D-h-1,5thstan10°(3-3)式中Dh——入口段照明長度(m)；d[——照明停車視距(m)，可按表3-4取值；h 洞口內(nèi)凈空高度(m)。表3-4照明停車視距D表(m)縱坡(%)七(km/h)-4-3-2-1 s 0123410017917316816315815414914514280112110106103100989593906062605857565554535240292827272626262525過渡段介入入口段和中間段之間的照明區(qū)段。其任務(wù)是解決從入口段的高亮度到中間段的低亮度之間的的劇烈變化(可差數(shù)十倍)給司機(jī)造成的不適應(yīng)現(xiàn)象，使之能有充分的適應(yīng)時(shí)間。過渡段由Dtr1、Dtr2、Dtr3三個(gè)照明段組成，各段照明長度可按表3-5取值。表3—5過渡1段照明長度D“ 計(jì)算行車速度DD。D.計(jì)算行車速度DDoD.tr1tr2tr3tr1tr2tr3(km/h)(m)(m)(m)(km/h)(m)(m)(m)10010611116760446710080728913340264467中間段此時(shí)，司機(jī)已基本適應(yīng)洞內(nèi)的照明光線，中間段的基本任務(wù)就是保證行車照明，使司機(jī)能保證停車視距。出口段在單向交通隧道中，應(yīng)設(shè)置出口段照明，以便緩和白洞效應(yīng)帶來的不利影響。出口段長度宜取60m，亮度宜取中間段亮度的5倍。在雙向交通隧道中，可不設(shè)出口段照明。因?yàn)榇藭r(shí)隧道的兩端均為入口，同時(shí)也均為出口，照明情況完全相同，都可采用入口段的照明標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。以上各照明區(qū)段的亮度標(biāo)準(zhǔn)和照明計(jì)算同樣可參加《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范》以及相關(guān)參考書籍。照明光源與照明燈具隧道照明光源按如下要求選擇：一般情況下宜選擇效率高、透霧性能較好的光源。短隧道、柴油車較少的城鎮(zhèn)附近隧道、緊急停車帶、人行橫通道、車行橫通道可選用顯色指數(shù)較高的光源。

光源使用壽命應(yīng)不小于10000h。隧道照明燈具應(yīng)滿足以下要求：防護(hù)等級(jí)應(yīng)不低于IP65。應(yīng)具有適合公路隧道特點(diǎn)的防眩裝置。燈具結(jié)構(gòu)應(yīng)便于更換燈泡和附近。燈具零部件應(yīng)具有良好的防腐性能。燈具配件安裝應(yīng)易于操作，并能調(diào)整安裝角度。燈具不得侵入隧道建筑限界。洞外接近段的減光建筑物與減光措施遮陽棚遮陽棚設(shè)置在洞口外，是為減弱自然光亮度而建筑的拱棚狀構(gòu)造物。其頂棚為透光構(gòu)造，形如網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，網(wǎng)孔大多為透空的，稱為開放式構(gòu)造；也有用玻璃封閉的，稱為封閉式構(gòu)造。網(wǎng)孔應(yīng)設(shè)計(jì)成不準(zhǔn)陽光直接投射到路面上。設(shè)計(jì)遮陽棚應(yīng)以當(dāng)?shù)厝照請(qǐng)D為依據(jù)，由太陽的高度角和方位角計(jì)算出遮陽棚的尺寸、間隔和傾斜角度。遮光格柵也是一種棚狀減光建筑物，但構(gòu)造較簡單。其主要特點(diǎn)是允許陽光直接投射到路面上，這是與遮陽棚的根本區(qū)別。減光建筑物可以設(shè)置得很長，長度可達(dá)百米以上，給工程增加了很多造價(jià)，長度過短時(shí)又起不到作用，所以除非重要的大交通量公路隧道，一般不予設(shè)置。雖然減光建筑在白天能十分有效地緩和洞內(nèi)外的亮度，但鑒于我國經(jīng)濟(jì)的實(shí)際情況，規(guī)范中沒有規(guī)定必須設(shè)置這類建筑，而是建議采取以下一些減光措施：從接近段起點(diǎn)起，在路基兩側(cè)種植常青樹；采用削竹式洞門形式；大幅坡面綠化；洞口采用端墻形式時(shí)，墻面宜采用冷色調(diào)，其反射率應(yīng)小于0.17。此外，在接近段起點(diǎn)處的20°視場中，天空面積小于50%時(shí)，不宜設(shè)置遮光棚。五、電纜槽與其它設(shè)施預(yù)留槽公路隧道的電纜槽與鐵路隧道的電纜槽在構(gòu)造上基本相同，但由于公路隧道的照明與通風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)比鐵路隧道要求高，因此電纜槽所需空間通常要比鐵路隧道大，并且應(yīng)按動(dòng)力電纜(又稱“強(qiáng)電”)和通訊電纜(又稱“弱電”)分別放置在隧道兩側(cè)。此外，公路隧道還需留有設(shè)置消防水管的位置，在城市地區(qū)的交通隧道，還可能需留有通過其它市政管道(如自來水管、排污管等)的位置，這類管道通常與通訊電纜一起放置在隧道一側(cè)，因此，在名稱上，稱為其它設(shè)施預(yù)留槽更確切。第三節(jié)隧道防排水設(shè)施保持干燥是隧道能夠正常運(yùn)營的重要條件之一。但隧道內(nèi)經(jīng)常會(huì)有一些地下水滲漏進(jìn)

來，且維修工作也會(huì)帶來一些廢水，致使隧道潮濕。由于洞內(nèi)濕度大，使得鋼軌及扣件易于銹蝕，木枕容易腐爛，從而降低了設(shè)備的使用壽命。隧道漏水還會(huì)引起漏電事故和造成金屬的電蝕現(xiàn)象。在嚴(yán)寒地區(qū)，冬季滲入洞內(nèi)的水結(jié)成冰凌，倒掛在襯砌拱圈上，侵入凈空限界，危及行車安全。有時(shí)道床冒水，結(jié)成冰膜，遮蓋軌面，需要人工破冰。這些都增加了隧道維修養(yǎng)護(hù)的費(fèi)用。因此隧道的防排水是隧道設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營中的一個(gè)重要問題。一、 治水原則與措施我國隧道工作者，通過理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)。提出了“防、排、截、堵結(jié)合，因地制宜，綜合治理”的治水原則?！胺馈保杭丛谒淼酪r砌結(jié)構(gòu)本身上下功夫，使其具有一定的防水能力。如采用防水混凝土使襯砌本身達(dá)到一定的抗?jié)B強(qiáng)度，采用止水帶封閉襯砌變形縫等。大量采用的是設(shè)置防水層。用于隧道的防水層大致可分為兩類，一類為外貼式防水層，如用瀝青將油氈（或麻布）粘貼在襯砌的外表面（適用于明挖修建的地下工程）。另一類為內(nèi)貼式防水層，如復(fù)合式襯砌在初期支護(hù)與二次模筑襯砌之間設(shè)置防水板（聚異丁烯片、聚乙烯片等塑料防水卷材）。還有噴涂式防水層，如“881”涂膜防水膠、陽離子乳化瀝青等防水劑，內(nèi)、外貼均可?！芭拧保核菍⒌叵滤ㄟ^暗管、盲溝排入隧道內(nèi)，再經(jīng)由洞內(nèi)水溝排走，通過排水可以減少滲水壓力和滲水量。但大量排水也可能引起負(fù)面效果，如將襯砌背后的砂礫淘空，形成空洞，還可能造成當(dāng)?shù)剞r(nóng)田灌溉和生活用水困難等，因此在落實(shí)過程中，務(wù)必調(diào)查清楚?！敖亍保核侵附?cái)嗟乇硭偷叵滤魅胨淼赖耐?。為了防止地表水滲入地層內(nèi)，主要采取以下措施：（1） 在洞口邊仰坡開挖線5m以外，設(shè)置排水溝（稱為“截水天溝”），并加以鋪砌。當(dāng)巖石外露，地面坡度較陡時(shí)也可不設(shè)此水溝。仰坡上可種植草皮、噴抹灰漿或加以鋪砌。（2） 對(duì)洞頂?shù)乇淼南菅ā?/p>