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隧道线形控制如何进行以及如何把握隧道洞口的线形一致性?

发布于:2022-08-10 15:56:10 来自:道路桥梁/隧道工程 0 29 [复制转发]

隧道线形控制如何进行?


线形控制的主要任务是通过控制盾构姿态,使构建的衬砌结构几何中心线线形顺滑,且位于偏离设计中心线的容许误差范围内。

  (一)掘进控制测量

  随着盾构掘进,对盾构及衬砌的位置进行测量,以把握偏离设计中心线的程度。测量项目包括:盾构的位置、倾角、偏转角、转角及盾构千斤顶行程、盾尾间隙和衬砌位置等。基于上述测量结果,作图画出盾构及村砌与设计中心线的位置关系,宜接预测下一环盾构掘进偏差十分重要。

  (二)方向控制

  掘进过程中,主要对盾构倾斜及其位置,以及拼装管片的位置进行控制。

  盾构方向(偏转角和倾角)修正依靠调整盾构千斤顶使用数量进行。若遇硬地层或曲线掘进,要进行大的方向修正场合,须采用仿形刀向调整方向超挖。此时,盾尾间隙减小,管片拼装困难,为确保盾尾间隙,必须进行方向修正。盾尾间隙大大减小的情况下,要拼装楔形环管片,以确保盾尾间隙。

  盾构转角的修正,可采取刀盘向盾构偏转同一方向旋转方法,利用所产生的回转反力进行修正。

如何把握隧道洞口的线形一致性?


《公路路线设计规范》P161页第9.6.2条第3款中规定:“隧道洞口外连接线应与隧道洞口内线形相协调,隧道洞口内外侧各3s设计速度行程长度范围的平、纵面线形应一致”,但《规范》却对具体如何界定平、纵面线形一致性未有详细的论述。


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我们查阅了《公路隧道设计规范》、《公路隧道设计细则》以及《公路工程技术标准》等多本规范和有关资料。其中,《公路隧道设计细则》4.3.6条对平面线形的直线和圆曲线算线形一致,缓和曲线不算线形一致有明确论述;但《公路隧道设计细则》未对纵面线形一致的具体界定提出要求。其他规范中未对平、纵面线形一致到底如何界定有具体论述。


同时,我们也咨询了国内的诸多路线、隧道的专家。目前,大家对于平面线形一致的具体界定都能达成共识,即按《公路隧道设计细则》4.3.6条中的认为洞口3s行程范围都位于同一直线或圆曲线上即满足规范要求。但是,不同的人对纵面线形一致有不同的理解。大致分为三种理解。


第一种观点,是以竖曲线起终点来控制,认为洞口3s行程范围都位于同一竖曲线内就算是满足3s要求;第二种观点,是以变坡点来控制,认为洞口3s行程范围不能设置变坡点,其依据主要是《公路隧道设计规范》142页条文解释中的“从过去一些隧道的经验和教训来看,洞外接线50m内设置纵坡变坡点,通视较差,容易引起交通事故……”;第三种观点,认为隧道洞口3s范围内都是上坡或者下坡就算是满足3s要求。


工程实践中,受地形、造价等因素影响,在隧道口需要设置竖曲线的情况较为普遍。如果按第二种观点,按变坡点来控制3s行程,将会导致隧道洞口平纵组合不良,部分情况下线形布设困难。根据实践经验,我们认为按第一种观点是较为客观合理的。纵面线形如何设置才算满足3s的要求,如何理解规范要求,对于设计有较大的指导意义,请不吝指教。


专家回复:

1.分析讨论的思路

对于一些《标准》、《规范》未涉及问题的讨论,我认为应该回到公路功能和安全等工程设计与建设的本质需求上来分析。而对于一些《规范》有原则性条文要求,但未做出具体化要求的(例如,你上面提到的隧道进出口3s范围线形一致性问题),我认为应该回到条文要求提出的目的和初衷上来,即追溯掌握该条文要求提出是想解决或规避什么问题,或者想达到什么目的,然后,围绕这个目的和初衷,再分析和讨论如何应用和执行《规范》条文。


2.《规范》条文要求的“初心”


据我了解,《标准》、《规范》对隧道内、外线形一致性要求,主要是从提升隧道口路段的行车安全性提出的。


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首先,隧道内外的行车环境发生显著变化是客观存在的。其次,根据相关的事故统计资料,隧道进出口路段是交通事故相对集中的位置。尽管仔细分析每一起发生在隧道口附近的事故,都可能有人、车等方面的主观性的直接因素存在,甚至是违法违规情况(例如:车辆超速、驾驶人违法、违章、操作错误等),但从公路基础设施本质安全性出发,《标准》、《规范》还是对隧道进出口路段提出了高于一般路段的线形设计要求——即3s行程范围线形的一致性要求。


追溯起来,《标准》《规范》对隧道出入口提出更高的线形设计要求的初衷就在于:在隧道内外行车视线环境必然发生显著变化的客观前提下,希望通过保证隧道内外3S行程范围内的几何线形的一致性,来减少驾驶员在这一路段需要完成一定驾驶操作失误的风险,例如:调整方向、加速或制动等驾驶操作。即在进出洞门、明暗交替的这一瞬间过程中(3秒内),驾驶员只需要相对保持之前的驾驶状态,不需要急迫地完成一系列驾驶操作,也就是降低这一过程中的驾驶负荷。


3.如何掌握3s范围线形设计的一致性


关于3s行程范围内平纵线形一致性,结合《规范》条文内容,首先,应避免采用最小圆曲线半径、最大纵坡、最小竖曲线半径,避免设置反向曲线。其次,有条件时,3s范围内宜采用直坡段,需设置竖曲线时,宜采用较大的竖曲线半径(《规范》正文内容)。


这些要求均有助于避免线形和行车条件发生显著变化,有助于减少急迫地驾驶操作需求。仔细分析,这些内容就包括了你前面提到的“平面线形处于同一直线或圆曲线上”(可等同于“避免设置反向曲线拐点”)等结论,也已经包含了关于“纵面一致性”内容了。


这里需注意,《规范》关于“3s范围内宜采用直坡段,需设置竖曲线时......”的条文,程度用词为“宜”,属于有条件的推荐性质,并非必须满足的强制性规定。所以,我认为,你前面提出的关于“纵面一致性”的三种理解,都可不必强求(并非非此即彼的“选择题”吧)。


4.如何定量评价3s范围线形设计的一致性


如果上面的理解和建议,仍然偏于宏观和原则性的话,那么,我个人推荐——“把满足1.25倍以上的停车视距作为定量评价隧道3s范围线形一致性的指标”(即对应设计速度下的识别视距的最小值)。理由如下:


1)线形一致性要求具有局限性

在实际工程项目设计中,平纵线形组合设计要求对于不同等级、不同设计速度的公路项目,存在较大的差异性。例如:以往平纵组合中对“平包竖”、“平纵对应”等一般性原则要求,对于低等级公路(平纵几何指标均较低)的情况具有较强的适用性,但对于设计速度较高的公路项目而言,是明显不敏感的。因为这类项目本身平、纵指标普遍采用较高,圆曲线半径多在几千米、竖曲线半径多在上万米。


2)线形一致性要求最终影响的仍然是视距条件

再有,对平纵组合线形设计的要求,包括上面提到的“平包竖”、“平纵对应”等一般性原则要求,归根结底影响的仍然是视距和视线条件。以往《规范》对平纵组合设计等原则性要求,也主要是为了提升或保证与速度对应的视距和视线条件。


3)视距是影响行车安全和驾驶行为的最根本的控制性要素。

根据调查观测,驾驶员在高速行车过程中,但凡视距、视线条件发生显著变化,驾驶员必然会立即(甚至是下意识地)做出刹车、转向等操作。但相反地,只要视距条件充分,驾驶员即便在隧道出入口发现前方道路条件变化(例如:弯道转向、纵坡变化等),也完全可以从容不迫地、完成必要的驾驶操作。而这,也正是世界各国道路标准规范,均把视距作为道路几何设计的最根本、最基础的控制性要素的原因。


5.视距条件检查、检验的技术方式


在20~30年前,视距检查对路线设计可能是一件比较啰嗦、比较困难的事情。但在今天,因为有辅助设计工具(例如:纬地软件等),在设计阶段进行平面或纵面两维层面的视距检查,或通过三维建模实现三维环境下的视距检验,都是比较容易的事情了。如果您对具体视距检查操作过程还不甚了解,可向纬地软件技术支持部门进行咨询。


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纬地仿真平台检验三维视距界面

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相关资料推荐:

隧道出入口3s行程内线形一致性判断

https://ziliao.co188.com/p49745478.html




知识点:隧道线形控制


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这个家伙什么也没有留下。。。

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