隧道建筑限界公路隧道的凈空

美國(guó)洲際公路和運(yùn)輸部門協(xié)會(huì)（AASHTO）在不同等級(jí)公路中，已經(jīng)建立了標(biāo)準(zhǔn)的水平和垂直凈空要求。在聯(lián)邦公路局（FHWA）的管轄下，在洲際公路系統(tǒng)中已經(jīng)修正并擴(kuò)大了要求。

對(duì)于洲際公路系統(tǒng)中的鄉(xiāng)村和大多數(shù)城市部分采用的是16ft的垂直凈空。

由于隧道的成本非常高，凈空的要求通常要有一定的減少。雖然在舊式的二車道隧道中，單線交通的路緣采用的是21ft，雙向交通的路緣采用的是23ft，但通常都有速度的限制，這些寬度已經(jīng)不再適合當(dāng)前的12ft或3.6m的車道標(biāo)準(zhǔn)了。由于成本的限制很少采用全寬臺(tái)肩，但是在每個(gè)路緣附近至少要有額外的1ft。在水平曲線中為滿足視覺距離的要求，需要更寬的臺(tái)肩或視覺傾度。墻體之間的最小距離為30ft就是一般的要求。在隧道內(nèi)如果沒有首先去除老的表層，一般很少允許進(jìn)行表面重修，所以沒有表面重修要求的頂部?jī)艨?。一般在隧道中，上部車道信?hào)是顯示哪個(gè)車道在運(yùn)行方向上是開放的，所以這些需要額外的上部容許值，當(dāng)然也需要滿足燈、頂部標(biāo)志、通風(fēng)噴氣風(fēng)扇以及其他安裝在頂部的設(shè)備的凈空要求。最小頂部?jī)艨杖Q于對(duì)于超高車輛和公路的等級(jí)，采用的是哪種線路，但是采用的值一般在14ft到5.1m之間。對(duì)于長(zhǎng)卡車垂直曲線需要附加高度。用于通風(fēng)、通風(fēng)設(shè)備、通風(fēng)管道需要附加空隙。

在高速運(yùn)輸隧道中沒有一般的凈空標(biāo)準(zhǔn)，在使用過程中需要根據(jù)全部車輛情況改變需要。

圖2顯示的是紐約城市BMT和IND部門長(zhǎng)達(dá)67ft的車輛一般凈空?qǐng)D。圖3給出了圣弗蘭西斯科海灣地區(qū)快速運(yùn)輸系統(tǒng)中的凈空，其中有在5ft6in規(guī)格的軌道上10ft寬和75ft長(zhǎng)的車輛。凈空不僅要滿足因超高和搖擺引起的翹起和車輛的外伸，還要滿足彈簧損壞或車輛拋錨的要求。

鐵路隧道的凈空單線鐵路隧道為配合其設(shè)備有不同的標(biāo)準(zhǔn)。但在直線區(qū)間軌道中，單線和雙線的隧道不應(yīng)小于圖1所顯示的標(biāo)準(zhǔn)。

在鐵路隧道中，若在兩邊沒有避開場(chǎng)所，那么凈空中需要提供人員通道。這類凈空至少應(yīng)6ft8in或2m高，車輛限界圖中每邊的寬度至少30in，雖然在某些線路中采用的是24in作為最小值。在公路隧道中，用于人行道的路緣凈空采用的是3ft或0.9m。在公路和鐵路隧道中，一般沿著位于便于緊急逃生的臨近管道之間的公共墻布置人行道，其中緊急逃生道位于導(dǎo)管之間，以防止人員直接進(jìn)入雙面交通道中。

在曲線軌道中應(yīng)增加凈空，以便于長(zhǎng)85ft車輛和中心距60ft的卡車進(jìn)出和轉(zhuǎn)彎，以及距離軌道頂部15ft/in的高度（從軌道頂部至軌枕頂部之間的距離應(yīng)取8in）。

根據(jù)AREMA標(biāo)準(zhǔn)在曲線段軌道應(yīng)是超高的。

電桿架、導(dǎo)電軌、懸鏈線結(jié)構(gòu)的凈空應(yīng)遵循由美國(guó)鐵路協(xié)會(huì)出版的圖表，在其中的工程部分中的電力章節(jié)。

新結(jié)構(gòu)應(yīng)采用AREMA的最新標(biāo)準(zhǔn)，若超過這些標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)采用當(dāng)?shù)氐姆ǘ?biāo)準(zhǔn)。

圓形隧道應(yīng)采用這些可能適合的修正值來滿足凈空限界圖。

隧道建筑限界又稱隧道凈空，是指隧道內(nèi)表面的最小必要距離，以提供界于車輛或運(yùn)貨或人行交通的最近通道和他們的表面間的空間。隧道的最小尺寸是由以下兩者來確定，一是根據(jù)在隧道中建議的交通類型而確定的最小凈空，二是其他要求的間距，比如通風(fēng)管道和管線。

隧道建筑限界是為防止列車通過隧道時(shí)機(jī)車車輛及所裝貨物與線路設(shè)備碰撞，確保行車安全所規(guī)定的隧道內(nèi)部橫斷面凈空的最小尺寸。國(guó)標(biāo)GBl46．2—83規(guī)定：

“隧限一1甲”與“隧限一1乙”，適用于新建和改建的非電化鐵路（蒸汽牽引和內(nèi)燃牽引）直線區(qū)段的單線和雙線隧道。

“隧限一2甲”與“隧限一2乙”，適用于新建和改建的電化鐵路（電力牽引）直線區(qū)段的單線和雙線隧道。

1．單線曲線隧道的加寬辦法

在曲線上，由于車輛平面是一個(gè)矩形，車輛軸線與線路中線發(fā)生偏移，兩端向曲線外側(cè)發(fā)生偏移（d外），中部則向曲線內(nèi)側(cè)偏移（d內(nèi)1）；又由于曲線外軌超高，引起車輛內(nèi)傾，使內(nèi)軌頂面以上日處控制點(diǎn)偏移了一個(gè)水平距離（d內(nèi)2）。因此，為了保證列車能順利地通過曲線隧道，必須將隧道凈空加寬。曲線內(nèi)、外側(cè)總加寬為：

W=W1 W2=d內(nèi)1 d內(nèi)2 d外=

式中：R一曲線半徑（m）；

h一曲線外軌超高（mm）；

H一自軌面算起的計(jì)算點(diǎn)高度（mm）。

由于隧道內(nèi)側(cè)加寬Wl總大于外側(cè)加寬W2，所以，隧道斷面加寬后，線路中線是不動(dòng)的，而隧道中線卻向曲線內(nèi)側(cè)偏移了一個(gè)距離d=（W1-W2）/2。在設(shè)計(jì)時(shí)，W值向上可進(jìn)為10cm的整位數(shù)以簡(jiǎn)化拱架規(guī)格。施工時(shí)，按照W決定襯砌斷面澆筑的拱模，按照d確定拱模中線（即隧道中線）與線路中線的間距。

2．曲線隧道地段加寬范圍

對(duì)于新建的曲線地段的隧道，為了保證運(yùn)營(yíng)凈空，以及便于施工，一般按照下列方式確定加寬范圍。

(1)位于曲線地段的隧道，其斷面加寬除圓曲線部分按規(guī)定辦理外，緩和曲線部分一般可分兩段加寬，即自圓曲線終點(diǎn)至緩和曲線中點(diǎn)，并向直線方向延長(zhǎng)13m，采用圓曲線加寬斷面；其余緩和曲線并自緩和曲線起點(diǎn)向直線段延長(zhǎng)22m，采用緩和曲線中點(diǎn)加寬斷面，即加寬值為圓曲線之半。

(2)當(dāng)隧道位于反向曲線上，且其間公切線（夾直線）長(zhǎng)度小于44m時(shí)，重疊部分按兩端不同的曲線半徑分別核算其內(nèi)外側(cè)加寬值，實(shí)際加寬值應(yīng)采用其中較大者。

(3)不同加寬值襯砌斷面的銜接，可在兩拱架間順接整體澆筑（混凝土襯砌）或錯(cuò)臺(tái)相接（石或混凝土制塊襯砌）。

第一章 隧道總體設(shè)計(jì)

第一節(jié) 隧道總體設(shè)計(jì)原則

第二節(jié) 隧道總體設(shè)計(jì)各階段工作重點(diǎn)內(nèi)容

第三節(jié) 隧道位置的選擇

第四節(jié) 隧道線形設(shè)計(jì)

第五節(jié) 隧道設(shè)置形式的選擇

第六節(jié) 隧道工程的環(huán)境保護(hù)

第二章 隧道建筑限界及凈空斷面

第一節(jié) 公路隧道建筑限界

第二節(jié) 公路隧道凈空斷面

第三節(jié) 緊急停車帶建筑限界及凈空斷面

第四節(jié) 人行、車行橫通道建筑限界及凈空斷面

第三章 隧道勘測(cè)

第一節(jié) 隧道勘測(cè)階段的劃分

第二節(jié) 隧道勘測(cè)資料的搜集和調(diào)查

第三節(jié) 隧道測(cè)量

第四節(jié) 各階段勘測(cè)應(yīng)提交的資料

第四章 隧道地質(zhì)勘察

第一節(jié) 一般規(guī)定

第二節(jié) 前期研究階段的地質(zhì)勘察

第三節(jié) 初步設(shè)計(jì)階段的地質(zhì)勘察

第四節(jié) 施工圖設(shè)計(jì)階段的地質(zhì)勘察

第五節(jié) 不良地質(zhì)勘察

第六節(jié) 特殊巖土地質(zhì)勘察

第五章 隧道圍巖分級(jí)及其物理力學(xué)參數(shù)

第一節(jié) 一般規(guī)定

第二節(jié) 圍巖分級(jí)指標(biāo)

第三節(jié) 圍巖分級(jí)方法

第四節(jié) 圍巖物理力學(xué)參數(shù)

第六章 隧道圍巖壓力的計(jì)算

第一節(jié) 隧道圍巖壓力的分類及特點(diǎn)

第二節(jié) 單洞隧道的圍巖壓力

第三節(jié) 連拱隧道的圍巖壓力

第四節(jié) 小凈距隧道的圍巖壓力

第七章 隧道支護(hù)地層一結(jié)構(gòu)分析方法

第一節(jié) 概述

第二節(jié) 初始地應(yīng)力與開挖效應(yīng)

第三節(jié) 隧道開挖施工過程的計(jì)算方法

第四節(jié) 材料本構(gòu)模型與模擬技術(shù)

第五節(jié) 有限單元法

第六節(jié) 隧道穩(wěn)定性的判別

第八章 隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)的荷載一結(jié)構(gòu)計(jì)算方法

第一節(jié) 概述

第二節(jié) 荷載的分類與組合

第三節(jié) 彈性抗力與彈性地基梁

第四節(jié) 隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算

第五節(jié) 隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)的驗(yàn)算

第六節(jié) 隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)的可靠度分析方法

第九章 洞門與洞口構(gòu)造物設(shè)計(jì)

第一節(jié) 一般規(guī)定

第二節(jié) 洞門形式的選擇及進(jìn)洞處理方式

第三節(jié) 洞門墻計(jì)算

第四節(jié) 洞口遮光棚設(shè)計(jì)

第五節(jié) 洞口轉(zhuǎn)向車道設(shè)計(jì)

第六節(jié) 洞口防水與排水設(shè)計(jì)

第七節(jié) 洞口景觀設(shè)計(jì)

第十章 明洞及棚洞設(shè)計(jì)

第一節(jié) 概述

第二節(jié) 明洞及棚洞的荷載

第三節(jié) 明洞設(shè)計(jì)

第四節(jié) 棚洞設(shè)計(jì)

第五節(jié) 明洞及棚洞段的邊仰坡設(shè)計(jì)

第十一章 襯砌設(shè)計(jì)

第一節(jié) 一般規(guī)定

第二節(jié) 整體現(xiàn)澆襯砌

第三節(jié) 噴錨支護(hù)

第四節(jié) 單洞隧道復(fù)合式襯砌

第五節(jié) 連拱隧道復(fù)合式襯砌

第六節(jié) 小凈距隧道復(fù)合式襯砌2100433B

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)車牽引區(qū)段、電力機(jī)車牽引區(qū)段兩種，這兩種又各分為單線斷面和雙線斷面。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。單線隧道軌面以上內(nèi)輪廓面積約為27～32平方米，雙線約為58～67平方米。在曲線地段由于外軌超高車輛傾斜等因素，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€隧道高度約為 6.6～7.0米、寬度約為4.9～5.6米；雙線隧道高度約為7.2～8.0米，寬度約為8.8～10.6米。在雙線鐵路修建兩座單線隧道時(shí)，其中線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。