隧道建筑限界及内轮廓设计要点探讨

隧道建筑限界及内轮廓设计要点探讨

罗帅

商洛市交通设计院，陕西 商洛726000

摘要：随着国家经济的发展和环保意识的提高，隧道在工程建设中的应用越来越多，尤其在高等级道路中，可以充分发挥避免山体开挖，减少施工及运营期病害，提高道路整体通行效率等优点。隧道设计是隧道建设的重中之重，其中隧道建筑限界及内轮廓设计又是隧道设计的重要环节，隧道建筑限界是隧道内轮廓的关键，隧道内轮廓设计是隧道设计的基础。

关键词：隧道建筑；限界；内轮廓；要点探讨

引言

近年来，我国的隧道工程施工水平得到提升，并且相关施工设备也在不断更新，为工程建设发展提供了很大的推力。合理配置机械设备可以为施工工作的顺利开展提供保障，并且也能减少施工风险，加强隧道质量，避免国家财产和施工人员安全受到威胁。因此，隧道工程在设备建设环节，需要根据工程情况做好设备的配置管理工作。

1.影响我国高速公路连拱隧道发展的因素

1.1.先导洞建设

在隧道建筑施工中，导洞施工开挖断面通常在25米左右。可根据地质情况确定，施工方法可采用全断面法和阶梯法，临时支护采取有效稳定措施。施工周期短的公路隧道先导洞通常采用装载机反压砟法施工。

1.2.隧道导孔与隔墙不能平行施工

公路隧道隔墙施工方法的选择，将对工程的后续工序和隧道的施工进度产生一定的影响。其中，隧道中央导洞与中央隔墙平行施工以及隧道主洞的破坏，是影响隧道发展的主要因素。因此，保证隧道施工过程的并行作业，可以有效提高公路隧道的施工技术和施工进度。

2.隧道建筑限界要求

隧道建筑限界的确定应基于道路技术标准和隧道的功能需求，对于公路隧道建筑限界而言，隧道的建筑限界高度和宽度应严格按照现行JTGB01—2014《公路工程技术标准》和现行JTG3370.1—2018《公路隧道设计规范（第一册）土建工程》的要求执行。根据公路相关规范要求，对于高速公路、一级公路、二级公路上的隧道建筑限界高度应为5.0m；对于三级公路、四级公路上的隧道建筑限界高度取为4.5m。隧道建筑限界宽度应按照公路相关规范拟定。包括检修道宽度（人行道宽度）、余宽、侧向宽度及车道宽度，特长隧道、长隧道一般不设硬路肩，需设置港湾式紧急停车带，纵向间距一般不大于750m。隧道紧急停车带宽度为向行车方向右侧加宽不小于3.0m，且紧急停车带宽度与右侧侧向宽度之和不应小于3.5m。隧道紧急停车带有效长度不小于40m，加宽段的道路横坡一般取0%~1%，所以隧道紧急停车带建筑限界旋转时要注意不同道路横坡带来的影响，不能采用整体旋转或同角度旋转的方法来拟定隧道内轮廓，如图1所示。

图1隧道建筑限界图

3.隧道建筑限界旋转方法

隧道建筑限界旋转首先根据隧道等级确定路面是单面坡或双面坡及对应的路拱横坡值。其次根据隧道段最大超高值确定建筑限界旋转角度的上限、下限值。一般高等级道路（如高速公路、一级公路等）隧道为单洞单项交通，隧道路面采用单面坡，此时隧道建筑限界底边线与路面重合，确定设计高程点及超高旋转轴（若有）的位置，根据道路横坡及超高值来旋转隧道建筑限界。当低等级道路隧道为单洞双向交通时，隧道路面采用双面坡，此时隧道建筑限界底边线应水平置于路面最高处，该处一般为设计高程点及超高旋转轴（若有）所在位置，根据道路横坡及超高值来旋转隧道建筑限界。下面以单洞单项交通隧道为例，根据相关规范要求，阐述隧道建筑限界旋转方法。

（1）以隧道设计高程点为基准点，竖直向上做铅垂线，高度为检修道或人行道高度，规范可取范围为25～80cm，低等级道路隧道一般取30cm左右，高等级道路隧道一般取40cm左右。完成垂线后向左做水平线，该段宽度即为根据规范确定的左侧检修道或人行道宽度。

（2）设计高程点向右做水平直线，该段水平直线宽度为行车方向左侧向水沟宽度（不超过左侧侧向宽度LL值），以左侧向水沟右侧外边缘为起点，向右以设计横坡或超高值（隧道超高值不超过4%）旋转，向右侧延伸至右侧向水沟左侧外边缘，该段（路面）长度的水平投影距离为：左侧向宽度LL+车道宽度W+右侧向宽度LR－左侧向水沟宽度－右侧向水沟宽度。以右侧向水沟左侧外边缘为起点做水平直线，该段水平直线宽度为右侧向水沟宽度。如果未设置左侧向水沟，则直接以设计高程点为起点向右以设计横坡或超高值为角度向右旋转，延伸至右侧向水沟左侧外边缘。这里需要注意的是旋转过程中要考虑路侧水沟的宽度，本方法可以确保水沟水平安装，并使隧道路面与水沟边缘平顺过渡，没有高差。

（3）以右侧向水沟右侧外边缘为起点，竖直向上做铅垂线，高度为检修道或人行道高度，一般与左侧高度一致。完成垂线后向右做水平线，该段宽度即为根据规范确定的右侧检修道或人行道宽度。

（4）分别以左右侧检修道或人行道外边缘为起点，竖直向上做铅垂线，高度为2.5m，然后分别向内侧（行车道方向）做水平线。

（5）分别以左右侧检修道或人行道内侧边缘为起点，向外侧取余宽C宽度确定余宽外端点，并以此端点为起点做路面垂线，该垂线向上延伸，与检修道或人行道顶部水平线相交，路面线垂线继续向上延伸至与左右侧水沟顶部相距4m高处。此处需要注意余宽是指人行道顶部垂直于路面的侧墙边线延伸性与水平检修道交点至检修道起点之间的长度。

（6）为确保行车空间的实际净高，旋转后的建筑限界顶面应平行于路面，平行线间距等于限界高度。以余宽的路面垂线上部顶点做铅垂线，向内侧分别平移EL、ER的距离，然后连接该顶点和该线与路面平行线交点。最终完成隧道建筑限界的超高旋转。

在隧道建筑限界旋转时应考虑侧向水沟尺寸及布设位置，否则会使路面与水沟有L侧向水沟×i%的高差，造成路边积水或路面覆盖水沟盖板等问题，影响排水效果。这也是目前建筑限界旋转时容易被忽略的问题。

4.隧道建筑限界与内轮廓关系

隧道内轮廓应能包络旋转后的建筑限界，并且满足路面、水沟、电缆沟及附属设施的安装空间，在建筑限界内不得有任何土建工程部件侵入。公路隧道一般要求隧道内轮廓与建筑限界最小距离为5～10cm，城市道路隧道为满足装饰需要一般要求隧道内轮廓与建筑限界最小距离为10～25cm。根据JTG2332—2019《公路隧道抗震设计规范》规定：隧道抗震设防段建筑限界和内轮廓最小间距在抗震设防措施等级为三级时宜大于15cm；抗震设防措施等级为四级时，最小间距宜大于25cm；隧道穿越发震断层时，最小间距宜大于35cm。在实际工程应用中，应结合项目的具体情况确定隧道内轮廓与建筑限界间的最小距离，左右侧最小间距要基本相当，并以此拟定受力合理且经济的隧道内轮廓。

5.结束语

综上所述，随着经济的发展，我国隧道建设取得巨大的发展，较多的地形建设复杂、部分连拱隧道还穿越山区。因此，为了避免对生态环境造成更大的破坏，同时还能有效减少土地的资源，因此进行隧道的修建是较为经济、有效的选择。连拱隧道的线形较好、并且占地少，适合在山岭或者是重丘地区修建，与此同时，由于连拱隧道的结构、形式比较复杂、施工的工序也繁琐，因此，做好公路连拱隧道的施工技术，对于我国公路的建设事业具有重要的作用。

参考文献

[1]毕强,葛根荣,王毅.调整线路平纵断面解决隧道中线施工偏差的原则及方法探讨[J].高速铁路技术,2014,5(01):53-56+77.

[2]邵泮凡,师永翔.浅谈城市道路隧道设计中的若干注意点[J].黑龙江科技信息,2012,(17):250.