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随着我国公路建设的快速延伸,地形复杂、人口稀少地区电力资源贫乏,电力成本巨大的问题日益突出,尤其是公路隧道照明系统的供电问题更趋严重。同时,公路隧道一旦投入使用,正常状态下照明系统几乎处于长期点亮状态。依据国家规范 400m 以上的公路隧道需设照明设施,因此应用一种既可降低工程造价,又能降低运营管理成本的适应此发展需求的公路隧道太阳能照明系统就已十分迫切。
2 隧道的基本情况
某隧道全长1 310m,宽 9m+2×0.75m,有效净高 5m,纵坡 2.88%,设计时速60km/h。为了提高通过隧道的安全性,隧道内需要有通风、照明系统。
3 太阳能照明系统的设计及施工
良好的隧道照明是创造洞内良好的视觉环境, 确保车辆以设计速度能够安全地接近、穿越和通过隧道;同时也是隧道营运费用最大的日常开支项目之一。
遵循技术先进、科学合理、安全可靠、经济、环保、用的指导思想,决定对隧道采用太阳能照明。鉴于隧道较长,导致输电线路损失较大和太阳能电池组件方阵安装受限制,所以把整个隧道分为两部分,每一部分分别独立供电,在隧道进、出口两侧各设一座太阳能电站,选择日照时间最长的地势。
本系统设计采用低压钠灯作为光源。低压钠灯是一种成熟的照明电光源,它具有同类产品中最高的发光效率,穿透性强、使用寿命长、低能耗、无频闪、绿色环保等优点,照明效果明显优于其它光源,并且降低了系统总造价,减少了今后的维护费用和工作量。灯具选用标准截光型隧道专用灯具,其照射角度为法线两侧各65度,既能保证整个隧道的照明亮度和均匀度,又不产生易引发事故的眩光。
根据《公路隧道通风照明设计规范》(JTJ 026.1-1999)的要求设计,中间段照明的亮度要求为 1.5cd/m2(行车速度60km/h,单车道双向交通不超过700辆/h),路面亮度总均匀度为 0.3。
为达到道路安全畅通的目的,遵循以下原则:
1)隧道内不管是白天或夜间均需设基本照明;
2)白天车辆进入隧道时,路面亮度应逐渐下降,使司机的视觉有一个适应过程,将隧道分为入口段、过渡段 1、中间段、过渡段 2、出口段;
3)出口段也应设过度照明,在双向交通情况下和入口段相同;
4)夜间出入口不设加强照明,洞外应设路灯照明,亮度不低于洞内基本亮度的1/2。
具体灯具布置,灯具安装在隧道顶部两排预设斜面上,采取对称布灯方式。两排灯光的设计照射中心分别为正常行车道与灯光同侧的边线。考虑到隧道内灯具间隔距离要求(降低车辆通过时人眼感到的频闪频率在 2.5Hz~15Hz之间),本隧道时速设计为 60km/h,考虑各种因素的影响设计灯具间隔为 12m,将隧道分为两部分,太阳能供电由太阳能电池方阵、控制器、蓄电池组等部分组成。电站一(进口):长 559m,入口段 67m,过渡段 84m,中间段 408m。负载总功率 2.808kW,白天开 92 盏,夜晚开 46盏,灯具耗电量:2808W×12h+1404W×12h=50.544kW・h,太阳能方阵功率 =50.544÷0.56 (系统整体转换效率)÷3.4≈26kW 蓄电池 220 只 。
电站二(出口):长 751m,中间段 612m,过渡段 84m,出口段 55m,负载总功率 3.692kW,白天开 126 盏,夜晚开 63盏,灯具耗电量:3692W×12h+1846W×12h=66.456kW・h,太阳能方阵功率 =66.456÷0.56 (系统整体转换效率)÷3.4≈35kW 蓄电池 330 只。
入口段:67m(7m+12×5)采用 10 盏 55W 低压钠灯。
过渡段 1:84m(12×7)采用 14 盏 35W 低压钠灯。
中间段:1020m(12×85)采用170盏26W低压钠灯。
过渡段2:84m(12×7)采用14盏35W低压钠灯。
入口段:55m(7m+12×4)采用10盏55W低压钠灯。
总计218盏低压钠灯。
整个工程施工、安装及调试时间2个月。
4 运营情况
通过几个月的使用,经检测输出电压345V,输入电压220V,路面照度20lx,照明状况良好,能够保证在无太阳7d的情况下正常使用。
5 经济价值分析
整个太阳能电站基建费用75 万元、太阳能板设备组件308 万元,蓄电池组件 99 万元,电池板组件使用寿命按 25a计算,蓄电池按4a 更换一次计算(更换一次为 30%计算),25a 维护及看管费用约 48 万元,年平均费用 27.44 万元,年延米造价209.46 元。
太阳能输出功率为61kW,年输出电量为 53.436 ×10-4kW・h。 如果用煤电价格计算合 42.748 万元,年节约15.308 万元,25a 节约 382.7 万元,节省标准煤 4 453t,减少CO2排放量11 666t,减少 SO2排放量37.85t,减少 NO2排放量 32.95t。
随着煤价上调,电费不断提高,造价也在提高,而太阳能电站供电不存在此类问题。
通过比较证明太阳能电站利用达到了先进性、实用性、经济性、节约型、环保型的原则。
参考文献:
关键词:公路;施工期;环评;要点
近年来,公路建设项目的发展,完善了路网布局,缓解了交通压力,适应了我国社会经济快速发展的需要,但是,随着社会的进步,人们对环境问题提出更高的要求,为了更好地保护公路沿线环境,建设和谐公路,更好地制定预防和减轻公路项目施工期不良环境影响的对策和措施,有必要就公路建设项目施工期对环境影响评价进行分析。公路项目施工期环评应重点关注的内容包括施工期临时用地、路基工程、路面工程、桥涵工程、隧道工程、环境风险等。
1 施工临时用地
公路项目施工期临时占地较多,包括取、弃土场、施工便道、临时材料堆场、拌合场、预制场和施工营地等。
1.1 取、弃土场
公路工程尤其是山岭重丘区的公路工程,弃土(渣)量较大,据有关资料,在黄河流域废弃的土石方中有10%~30%成为水土流失量,南方降雨及暴雨较多的地区,弃土的冲刷程度更加严重[2]。对于取、弃土场,环境影响评价首先应重视选址,总体上应以“工程合理、安全可控、因地制宜、保护环境”为原则,弃土场下游2倍总坝高距离范围内的住户必须搬迁,对取、弃土场选址不合理或存在隐患的,应要求另行选址或增设补救措施。施工结束后,对可恢复的临时用地应及时恢复;取、弃土场服役期满后,应进行修整、清理和生态恢复。
1.2 施工便道
环评阶段应对施工便道合理性进行复核,以减少植被破坏为首要原则,尽量利用现有道路,新建道路必须绕开各种生态敏感区。有条件的情况可将施工便道进行硬化,减少扬尘和噪声污染的同时,也造福于当地百姓。对于人烟较少的地区,施工结束后应恢复原有土地利用功能,保护当地生态环境。
1.3 临时材料堆场、拌合场和预制场
临时材料堆场常在拌合场和预制场附近或之内,按照环境保护选址要求,应在远离居民区的下风向。特别是沥青混凝土拌合站,其排放的苯并[a]芘是强致癌物质,根据《公路环境保护设计规范》,沥青混凝土拌合场应设在当地主导风向下风向,且与敏感点的距离不宜小于300m。临时材料堆场等应尽量减少临时占地,对临时占地内的表土进行保存,施工结束后应做好生态恢复[2]。环评中应提出严格的措施,防止临时拌合场和预制场废水、噪声和粉尘对周围环境的不利影响。
1.4 施工营地
有条件的情况,施工营地尽量租用当地已有民房,减少建设投资的同时,也减少了临时占地。没有条件的地方,必须新建施工营地的,环评中应提出措施,防止生活污水、生活垃圾等污染环境。
2 路基工程
路基工程施工工序包括地表清理及结构物拆除、路基开挖、路基填筑、路面铺设等。路基工程重点关注的环境问题,一是生态保护,主要包括土石方开挖、弃土处置及表土保存等;二是围绕污染控制,注意路基工程施工时大气、噪声污染控制[3]。环评中应明确路基工程施工产生土石方的去向,并论证其合理性;对边坡施工应采取临时措施防止水土流失。
3 路面工程
根据目前公路建设现状,一般新建道路均为沥青混凝土路面,路面工程主要的环境问题是苯并[a]芘的污染。一般公路按照15cm厚沥青混凝土面层,沥青混凝土中沥青含量5.8%计算,借助宁波环科院创建的大气环评助手eiaa2.7中“公路汽车尾气预测”模型预测可知,项目施工过程中的苯并[a]芘贡献值随着预测点与公路边界距离的增加而减少,在距离公路边界外10m处贡献值约为0.00226ug/m3(标准值为0.0025ug/m3),由此可知,一般公路施工过程中苯并[a]芘在施工边界外10m范围内会超标。因此沥青路面施工过程中应劝导道路两侧10m范围的住户暂时离开施工路段,并应对施工人员做好个人防护,如戴口罩、要求施工人员站在上风向等[1]。
4 桥涵工程
对于涉及桥梁工程的公路项目,环评阶段首先应复核桥梁是否穿越饮用水源保护区[5]。根据《公路环境保护设计规范》和《交通运输类环境影响评价(上)》,一级饮用水源保护区是禁止跨越的,穿越二级水源保护区的桥梁必须在环评阶段提出切实可行的防护措施,防止施工期和营运期道路废水进入二级饮用水源保护区水体[1]。
桥梁施工尽量选在枯水期进行,必要时采用不涉水施工工艺。桥墩施工中产生的泥浆、岩浆和废渣要及时清运,防止冲入水体内。且施工结束后,应对现场进行清理,保证水流通畅[4]。
5 隧道工程
环评阶段对隧道施工应重点关注弃土石方的处理,其次是隧道口边坡处理。
环评中必须对隧道挖出的弃土石方提出切实可行的处置方案,弃到排土场的应对依托的排土场进行环保分析;隧道洞口尽量不刷边仰坡,减少对原地貌和植被的扰动。
6 环境风险
公路项目施工期环评除了应关注施工本身带来的环境风险,如塌方、爆炸、油品泄漏等,还应关注公路项目建成后的环境风险,并在施工期采取相应措施降低项目建成后的环境风险,如对涉水桥梁设置桥面径流收集系统等。环评中对公路建成后环境风险措施的复核,并在施工期提出补救措施,可有效减轻重大事故发生对环境的影响。
7 结束语
公路建设项目在施工期一定程度上造成植被破坏、水土流失等问题,甚至影响到沿线生态环境的平衡,但采取有效的防治措施后,可将其对环境的影响降低到可接受程度。环评中应加强公路项目施工期对环境的影响分析,并提出切实可行的预防措施,树立环保优先的理念,保护生态环境,提高社会效益,建设生态公路、环保公路、和谐公路。
参考文献
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[2]环境保护部环境工程评估中心.建设项目环境监理[M].北京:中国环境出版社,2012.
[3]程萍.公路建设项目环评中须关注的几个重要问题[J].中国科技信息,2007,23:41-43.
关键词:海南, 澄迈希尔顿逸林酒店, 设计
Abstract: the Hilton Hotel from south ChengMai Lin for design case, new hotel design of new exploration and presented to meet new situation of the hotel of the design concept.
Keywords: hainan, ChengMai Hilton Hotel from Lin, design
中图分类号:TU2文献标识码:A 文章编号:
1场地概述
海南澄迈富力红树湾C-01区希尔顿逸林酒店规划用地位于海南省澄迈县北部,美浪泻湖南侧。南部以西线高速公路为界,北部为红树湾红树林恢复区,西部为福山油田花场处理站,规划范围面积524.66公顷。
项目处于海口市和金江镇的近郊区,距海口市主城区交通时间在50分钟以内,距海口市美兰机场直线距离49公里,距粤海铁路客运站直线距离28公里。
C地块位于整个富力红树湾社区的南端,为首期住宅开发工程。其相邻的主要交通道路是位于其南部边界的西线高速公路,三林立交口是整个澄迈红树湾社区联系外界的唯一出入口。随着海口市绕城高速的建设,澄迈红树湾社区与海口市的联系将更加密切,金马大道开通以后和金江镇区的交通时间也将大大缩短。如图1
南澄迈希尔顿逸林酒店设计图1
2工程建设的规模和设计范围
2.1工程建设的规模及项目组成
海南澄迈富力红树湾C-01区希尔顿逸林酒店建设项目是由海南富力房地产开发有限公司、海南朝阳房地产发展有限公司、海南三林旅业开发有限公司开发建设的度假酒店。该酒店位于海南省澄迈县富力红树湾C-01区地块。基地面积36756 m2,总建筑面积43999m2。其中半地下室为汽车库、酒店附属设备用房,及部分的酒店用房,建筑面积12124m2;地上部分为酒店用房(含配套的餐饮、宴会、客房),建筑面积31875 m2 。建筑总高度49.9m。如图2
南澄迈希尔顿逸林酒店设计图2
本建筑为一类高层建筑,耐火等级为一级;半地下室没有人防工程,地震基本防烈度为8级。
2.2分期建设情况
海南澄迈希尔顿逸林酒店按一期建设完成。
2.3设计委托
设计范围包括以下各部分:总图、建筑、结构、给水排水、建筑电气、通风与空调的初步设计及概算。室内设计、市政工程等设计由设计小组配合有关方面协同解
3设计指导思想和设计特点
3.1本工程无论从平面设计还是竖向设计,始终贯彻以人为本的设计原则,在各个方面、各个环节严格把关;会同建设单位及有关部门对总平面、单体平面、立面进行了多次修改,务求精益求精。
3.2本着对社会、对业主、对用户负责的态度,在设计时贯彻执行国家有关政策、法令和现行有关规定,严格按照高层民用建筑的抗风、抗震、消防、垂直交通、环保、安全等有关规范和规定进行设计。
3.3从使用功能、投资效益出发,设计采用合理且成熟可靠,便于施工的方案,减少成本,缩短工期。
3.4节能、环保、防火、抗震措施等如下四个方面
(1)节能
采用中空Low-E玻璃,减少太阳直接辐射。采用低损耗干式变压器。
荧光灯采用电子镇流器及带电容补偿.采用全流量变频调速给水设备,比一般变频给水设备节能20%左右。
(2)环保
本工程的污水、废气、废渣处理均按“三同时”原则设计,达到国家排放标准。
(3)防火安全
a本建筑地上11层,总高49.9米,属于一类高层建筑。按一级耐火等级设计,建筑物的消防是立足于“自救”为主。
b本工程的防火设计范围包括:总平面设计、建筑设计、安全疏散系统、灭火设备系统、防排烟系统、火灾自动报警、消防联动控制系统。
c小区市政给水网能满足室外消防用水要求。
(4)抗震.
根据《建筑抗震设计规范》(GBJ11-89)本工程为丙类建筑。按7度进行计算和采取抗震措施,框架的抗震等级均为一级,剪力墙的抗震等级均为一级,框支框架为一级。
4 景观绿化系统
建筑周围绿化面积不大,但设计充分利用了首层架空的空间和宴会厅屋顶绿化,从布局理念分析,利用植物的色、香、形以及自然声息和光线作用于花草树木,结合建筑的流畅设计营造一个美与舒适的艺术效果,与城市中心绿地结合创造优美的外部环境,满足了环境绿化景观的需要。酒店营造一个良好的绿化氛围可以给予入住和参观的顾客在心理上和感观有良好的感受,符合健康绿色的理念。
5 结语
通过对南澄迈希尔顿逸林酒店的设计,我们得到许多以前不曾有的设计体验。其设计和建设具有不同于一般展示类建筑的特殊性,这种特殊性主要体现在展示物和维护展示物的技术和设备上。建设大、技术高,在国内数量较多,使得我国建筑设计服务性行业单位普遍具备这方面的能力和经验。
参考文献:
[1]《民用建筑设计通则》(JGJ37-87)
[2]《旅馆建筑设计规范(JGJ62-90)》
[3]《建筑设计防火规范(GB50016—2006)[2006年版]》
关键词: 公路 路基 路面 改建
引言
近年来,随着社会经济的快速发展,交通量不断增长,现有国省道已不堪重负,难以承担交通运输发展的需求,路面破损及阻塞状况愈演愈烈,原有道路通行能力变差、舒适性变差、经济性变差,因此,采取旧路改建予以恢复或提高其使用功能,是行之有效的解决办法。
1.旧路特点及改建的一般原则
1.1旧路特点
1.1.1技术等级低,排水设施不完善或毁坏,严重影响路基、路面的稳定和使用寿命。
1.1.2个别路段路基强度不高,软弱地基没有处理,路基土质较差。
1.1.3老路面结构厚度薄,路面材料老化。
1.2旧路改建的一般原则路基路面改建方案确定前第一个重要环节就是对老路路基路面现状的调查和评定,这一工作直接影响到改建方案确定和工程投资。
1.2.1经济原则,尽量利用旧路资源,设计方案进行充分的经济比选。
1.2.2节约用地原则,充分利用原有路基,对路基加宽方式、改线方案结合工程技术指标、工程造价、征地拆迁等因素进行综合考虑。
1.2.3环保原则,采取再生技术对老路面进行再生利用,尽可能地减少工程的废弃物。
2.旧路摸底调查
2.1交通量的调查交通量的调查以及交通车辆的组成调查,尤其对重载车辆的调查,近年来社会上重载车辆比例大,在路面结构设计时应通过现调查交通量预测远景交通量,来设计路面结构层,以保证路面达到预计的使用寿命。
2.2路基、路面现状调查路基、路面现状调查包括路基、路面宽度、结构形式及近几年大修改建情况等,现状老路面的调查和评价。公路路基拓宽改建设计前,应对原有路基的病害进行处理。调查内容包括旧路路基的填筑材料、使用和损坏等病害情况,分析病害的种类、规模、状态、原因等,并在施工前或施工期间,对路基不同类型的病害要进行彻底地处理。原路面现状调查应对原路面破损程度进行分段评价,分析路面破坏原因,分段拟定路面改建方案。
2.3弯沉检测 弯沉检测是评价旧路的整体强度,进行路面设计的重要依据,对检测结果应根据弯沉值大小、路面结构情况分段整理计算,以便于下阶段路面结构补强设计。
3.旧路基的改建与处置
3.1旧路基的利用 旧路基经过多年的行车作用基本稳定,因此旧路改建时一般宁填勿挖,充分利用,对于局部出现翻浆、沉陷等破坏严重或弯沉较大的路段可采取换填碎石、砂砾及打砂桩、石灰桩、粉喷桩处理。
3.2旧路基加宽综合处置方案 本地区旧路两侧地基的特征主要表现为,在靠近村镇路段路两侧生活垃圾和建筑垃圾较多,局部地段含水量大,综合工程实践,目前适合本地区的加宽处置措施主要有以下几种:
3.2.1方案一台阶开挖,适合地基土质较好的路段。
3.2.1方案二台阶开挖+天然沙砾基底处理,适合含水量大、沟塘的路段,在具体应用时应结合项目的实际条件和工程造价综合考虑。如米横线按照方案一进行处理,该道路大部分路段为利用挖方加宽路基,填土高,地质水文条件良好。省道204鱼横段K225+200-K225+500路基加宽按照方案二进行处理。
3.3旧路边沟的补修和增设 对于旧路缺少边沟的路段,必须增设边沟,以迅速排除路面水流,边沟的形式及断面尺寸应根据当地降雨量大小确定。
4.路面结构改建方案
4.1新铺基层和面层
旧沥青路面改建比较常规做法是对老路补强改建,老路改建前也应对对病害较严重路段进行处理,对较大的沉陷,应查明原因,翻挖处理。一般路段利用老路路表弯沉测定结果,计算出代表弯沉值,并反算成老路路面当量回弹模量,再按弹性层状体系理论计算加铺补强层厚度。过去几年,旧路改建大多是挖除沥青面层,加铺灰土碎石基层,再铺沥青面层,对于旧路面材料只得拉到偏远的垃圾场废弃。
近年来,由于公路事业的发展以及资源供应的日益紧张和人们环保意识的增强,沥青路面再生技术引起人们的重视,冷再生技术得到了推广应用,就地冷再生技术,就是直接在旧路面上撒铺上水泥或水泥、碎石,用冷再生机直接将原沥青路面打碎和新铺材料拌合成新路面基层或底基层。再加铺基层或面层。
冷再生技术主要是将原有的路面材料加以重复利用,原有的路面材料主要起骨料的作用, 现场冷再生外掺材料为水泥、碎石、水。水泥现场冷再生混合料7 d无侧限抗压强度应满足大于等于3.1 MPa的技术要求,压实度大于等于97%. 当采用水泥用量试件强度达不到设计要求时,应采用较高标号水泥或用硅酸盐水泥替代矿渣水泥使混合料满足强度要求,现场实际施工水泥剂量应小于6.0%.国道307子洲至靖边段路面大修改建就采用了现场冷再底基层。大大节约了材料,使用效果良好。再生技术使原有路面材料可以再生利用,有利于保护环境,节省资源,降低工程造价,因此值得推广应用。
4.2水泥混凝土路面
对于旧沥青路面翻浆严重路段,在对路基及基层进行翻挖处理后,铺筑水泥混凝土路面,以提高路面的耐久性。省道204鱼河至横山段K225+200-K225+400,因路基翻浆严重,该段路面成了养护工作中的老大难,年年补,年年烂,就对该段路基换填20cm砂砾,基层采用20cm灰土碎石,将路面改为20CM水泥混凝土路面,改造后路面使用效果良好。
5.结束语
随着科学技术的进步,新工艺新技术的应用,旧路改建方法越来越多,在确定改建方案时必须在对老路现状充分了解的基础上,坚持因地制宜、经济环保的原则。在具体实施时应根据设计方案修建试验路段,以确定施工工艺、施工质量控制的方法。
参考文献:
[1]JTG H20-2007,公路技术状况评定标准[S].
[2]JTG D30-2004,公路路基设计规范[S].
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[4]邓学钧.路基路面工程[M].北京:人民交通出版社,2000.
[5]JTG D50-2006,公路沥青路面设计规范[S].
近年来,随着国家公路网建设的逐渐推进,高速公路通车里程快速增长,并不断向山区延伸。由于山岭区地形、地质条件复杂,公路隧道的平面线形采用曲线已不可避免,但因老的设计规范的局限,公路隧道常常因线形组合的不合理而出现行车安全事故。针对以往在隧道线形设计中存在的问题,2004年交通部实施的新的《公路工程技术标准》(JTGB01-2003)和《公路隧道设计规范》(JTGD70-2004)中对老的规范中一些模糊性较大的规定进行了补充和明确,如隧道洞口的平纵线形以及洞口与洞外的路线线形连接等都进行了较详细的说明,使得隧道的线形设计更趋于合理性,但对于隧道平曲线的一些规定仍然不能满足实际的需要,尤其是对于山区高速公路,在展线存在很大困难的条件下,为了克服地形高差带来的大纵坡,设置半径较小的隧道平曲线往往很难避免,以至于在特殊路段不得不做出突破现行规范的一些设计。这些在设计工作中不断凸显出来的问题表明,山岭区隧道的线形设计还存在着许多值得商榷的地方。
二、山岭区隧道平面线形设计的原则及现状
1.一般原则一般而言,隧道线形设计除了服从路线走向外,还要着重考虑地形、地质及水文条件,而后者往往对隧道平面线形的设计起着决定性作用。如在选线时,隧道通常选择在垭口或“竹笋”形稳定的山体中,尽量避免穿越不良地质带,同时还要顾及到隧道的进出口位置,尽量使路线走向与地形等高线垂直,且左右两侧山体基本对称等,这些都是由地形、地质条件所决定。其实,在以往的隧道线形设计中这些也是一贯遵循的原则。为了更好的贯彻执行这些原则,在很多情况下就须将隧道的平面线形设计成曲线。尽管在隧道平面线形设计中不提倡使用曲线,但在很多情况下,它的设置确实能使一些选线原则得到更好的贯彻。
2.设计现状目前,在隧道线形的设计上,多数设计人员偏重于服从路线的总体布置和走向,即在平面线形设计上多采用直线形,致使隧道进出口位置不理想,常出现严重的偏压现象,洞口的失稳破坏时有发生;除此之外,在路线高差较大时,直线形也不易缓和路线纵坡,常导致长大纵坡出现,对行车,尤其是重车非常不利。很多行车安全事故之所以发生在隧道进出口处,除了因为在隧道进出口处存在的视觉和心理的不适应外,在下坡段长大纵坡导致的车速过快也是一个重要原因。随着我国公路隧道建设尤其是山岭区隧道建设的发展,隧道施工技术水平有了很大的提高。对于曲线隧道方案而言,在隧道施工方面存在的困难已不再难以克服。因此,在隧道平面线形设计中,为了避开不良地质地段、克服路线高差、改善线形指标,消除更多的安全隐患,曲线隧道方案已越来越多的被采用。就国外来讲,如美国及欧洲国家,修建公路隧道时,隧道平面线形大多数设计为平曲线,特别是在洞口段尽量设置为曲线,以利于光线的过渡,解决隧道进出口处视力和心理的不适应问题,同时避免因出口“白洞”影响而导致的驾驶人员加速出洞的现象,从而预防进出口处事故的发生。
三、隧道内设置平曲线的可行性和必要性
1.设置平曲线的可行性在隧道内设置平曲线的不利因素主要有三个,一是通风问题,二是能否满足停车视距的问题,三是施工技术问题。
(1)通风问题曲线隧道对通风的影响已经有很多人进行过探讨,得出的结论大都一致:因曲线而增加的通风阻力很小。通常我们所说的通风阻力是由沿程阻力和局部阻力组成,对于曲线半径百米以上的隧道,其沿程阻力增加是很小的,而局部阻力又主要由隧道急转弯或断面变化所引起,曲线是不产生局部阻力的,故因曲线而增加的阻力不会造成通风设备和费用的显著增加。这说明,对于采用机械通风的隧道来说,通风问题对隧道的平面线形设计方案影响不大。
(2)视距问题停车视距是目前影响曲线隧道方案的一个最重要的因素,相对于隧道外,隧道内的停车视距受到了较大的限制。现行规范已对各等级公路隧道的停车视距作了明确规定。《公路隧道设计规范》(JTGD70-2004)对隧道设平曲线及超高进行了规定:“当设为曲线时,不宜采用设超高的平曲线,并不应采用设加宽的平曲线。当由于特殊条件限制隧道平面线形设计为需设超高的曲线时,其超高值不宜大于4%”。除规范的规定外,近年来,在隧道线形设计上也已基本形成了一个共识,即位于平曲线上的中、短隧道可采用较小的半径值,但从安全角度考虑最小不宜小于500~600m,一般不要出现为确保视距而增加隧道宽度的情况。因此,就高速公路项目而言,在施工图阶段只要隧道设计平曲线半径不小于500m就能满足现行规范的规定,这在实施上也有着很大的可行性。当然,隧道平曲线线形的设计是要与隧道纵断面、横断面设计一并进行综合考虑的。尽管如此,由于各工程中地形、地质条件的千差万别,根据具体情况做出的一些突破规范的设计也是不可避免的,前提是必须进行科学的技术论证,在认为可行后方可实施。
(3)施工技术问题在施工技术方面,随着科技的发展和我国隧道工程建设的快速进步,施工设备越来越先进,测量定位精度越来越高,施工上也已积累了丰富的经验,虽然曲线隧道的施工工艺及工序较直线隧道复杂,但存在的问题已经不再难以克服。这些都可以从近年来我国的隧道建设上得到验证。如已经贯通的秦岭特长隧道,以及即将通车的长度为亚洲第一、世界第二的秦岭终南山隧道(18.02km),无论是施工精度、施工速度,还是施工质量都已达到国际先进水平。其中,终南山隧道贯通精度高程误差仅为1mm,中线误差仅为12mm,最高月掘进达509m,已经达到了国内、外特长隧道施工的新水平。
总之,在隧道内设置平曲线具有很大的可行性,况且在以往很多的隧道建设中已经对曲线隧道方案进行了实施,实践验证其是可行,而且是有效的。从原《公路隧道设计规范》(JTJ026-90)“隧道内应避免设置平曲线”到现行规范(JTGD70-2004)“应根据地质、地形、路线走向、通风等因素确定隧道的平曲线线形”这一条文变化也可以看出,在隧道线形设计中,曲线隧道方案已经得到了认可和肯定。
2.设置平曲线的必要性尽管现行规范已认可在隧道内可以设置平曲线,但在条文说明中对其设置的理由并没有进行完全而详细的说明。为了对隧道内设置平曲线的必要性有一个充分的了解,笔者在借鉴以往国内隧道工程建设经验的基础上,对在隧道内设置平曲线的必要性进行了总结,具体归结为以下三点:
(1)克服高差、改善线形山区地形、地质复杂,尤其越岭段路线选线最为困难。基本是两种方法,一是通过展线以增长线路长度来克服高差;二是降低越岭设计高程设置隧道。第一种方法通常造成“深挖高填”现象,不仅对环境破坏严重,而且由于较高的路基和路堑,使公路在营运期间存在着很多隐患。近年来随着人们环保意识的增强,以及隧道设计、施工技术水平的提高,山岭区高速公路越来越多的采用隧道方案越岭,不仅缩短了路线长度、保护了环境,而且也解决了因高差而带来的一系列问题,如:迂回展线造成的线形指标不满足规范要求或线形组合不合理等,这些都能通过设置隧道来改善,特别是曲线隧道,它能使线形更为合理、流畅,从而避免出现更多的行车事故。
(2)避开不良地质地段,改善洞口稳定性山岭区公路展线都是依山傍谷而行,使得公路遭受诸如路基或路堑边坡失稳,滑坡、泥石流等灾害的影响非常严重。为了避免这些灾害,设计时常常采用隧道方案。但在设置隧道时,通常只注重考虑洞身段的安全性,却轻视洞口位置的选择,常出现洞口失稳事故。尤其是偏压问题,常导致边、仰坡上的山体土层垮塌到洞口工作面上,导致无法进洞,即使进洞,在洞口段范围也往往由于偏压而发生衬砌下沉、洞内塌陷冒顶等一些施工事故。如果设计时在隧道内,特别是在隧道进出口段设置平曲线,使洞门较好地与地形等高线正交,并避开一些容易诱发滑坡的山体段,这些因偏压而带来的一系列问题就很容易避免。
(3)避免“白洞效应”所谓的“白洞”是指在隧道出口段,由于线形平直而出现的未出洞就已远远看到洞口的现象,由于洞内、外光线强度相差很大,所以相对于洞内驾驶人员来说,隧道出口以外就成了“白洞”。而由“白洞”所产生的如晃眼或车辆加速出洞等现象就称为“白洞效应”。所以在单向行驶的隧道出口段设置合适的平曲线,不仅可以避免由于“白洞”现象而带来的安全隐患,而且还可以不设或少设遮阳棚、减光格栅等遮光设备,以节省工程造价,尤其是在洞口正朝东西方向时,平曲线的设置更为必要。从以上分析可知,无论是从环保角度,还是从安全、经济的角度考虑,很多情况下,在隧道内,尤其是在洞口段,设置平曲线有其充分的优越性,不仅使施工易于进洞,降低施工难度、加快施工进度,而且还能减少许多运营时的安全隐患。总的来说,在隧道平面线形的设计上,各类线型都有其优、缺点,虽然在一般情况下直线线形对隧道最为有利,但也有很多情形,曲线方案则更为适合,并且切实、可行。所以,设计中应具体情况具体分析,根据地形、地质及其他综合因素对隧道的平面线形进行合理的调整和组合,以达到安全、适用、经济、环保的根本设计目的。