隧道净空是指隧道衬砌的内轮廓线所包围的空间。铁路隧道净空是根据“铁路隧道建筑限界”确定的,而“铁路隧道建筑限界”是根据“基本建筑限界”制定的,“基本建筑限界”又是根据“机车车辆限界”制定的,如图3-5-1所示。
“限界”是一种规定的轮廓线,这种轮廓线以内的空间是保证列车安全运行所必需的。隧道建筑限界是建筑物不得侵入的一种限界。
(1)机车车辆限界。
铁路机车车辆限界是指机车车辆最外轮廓的限界尺寸。要求所有在线路上行驶的机车车辆停在平坡直线上时,车体所有部分都必须容纳在此限界范围内而不得超越。
图3-5-1 铁路隧道衬砌内轮廓与限界的关系(单位:cm)
(2)铁路基本建筑限界。
铁路基本建筑限界(铁路建筑接近限界)是指线路上各种建筑物和设备均不得侵入的轮廓线,它的用途是保证机车车辆(包括超限车辆,其最大装载高度为5 300 mm,宽度为4 450 mm,这是最大级超限货物装载的限界)的安全运行及建筑物和设备不受损害。
(3)隧道建筑限界。
铁路隧道建筑限界是指包围“基本建筑限界”外部的轮廓线,即要比“基本建筑限界”大一些,留出少许空间,用于安装通信信号、照明、通风、电力等设备,并考虑了设备安装误差、衬砌施工误差、衬砌变形和位移。隧道支护结构依据隧道建筑限界设计。我国铁路隧道建筑限界规定有以下几种:
① 客货共线铁路隧道建筑限界(v≤160 km/h )。
内燃牵引的客货共线铁路隧道限界(v≤160 km/h )如图3-5-2(a)所示,电力牵引客货共线隧道限界(v≤160 km/h )如图3-5-2(b)所示。
② 客货共线铁路隧道建筑限界(160 km/h<v≤200 km/h )。
内燃牵引的单线、双线隧道限界(160 km/h<v≤200 km/h)如图3-5-3(a)所示,电力牵引客货共线隧道限界(160 km/h<v≤200 km/h)如图3-5-3(b)所示。
③ 双层集装箱运输铁路隧道建筑限界。
内燃牵引的双层集装箱运输铁路隧道建筑限界如图3-5-4(a)所示,电力牵引双层集装箱运输铁路隧道建筑限界如图3-5-4(b)所示。
④ 城际铁路、高速建筑限界。
城际铁路建筑限界如图3-5-5所示。高速铁路建筑限界如图3-5-6所示。
图3-5-2 客货共线隧道限界(v≤160 km/h )(单位:mm)
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图3-5-3 客货共线隧道限界(160 km/h<v≤200 km/h )(单位:mm)
图3-5-4 双层集装箱运输隧道限界(单位:mm)
图3-5-5 城际铁路建筑限界(单位:mm)
图3-5-6 高速铁路建筑限界(单位:mm)
(4)直线隧道净空。
直线隧道净空要比隧道建筑限界稍大一些。常速铁路隧道净空,除了满足限界要求,考虑避让等安全空间、救援通道及技术作业空间外,还考虑了在不同的围岩压力作用下,支护结构的合理受力形状(拱部采用三心圆,边墙采用直墙式或曲墙式)以及施工方便等因素。图3-5-1、图3-5-7为速度160 km/h以下单线及双线电力牵引隧道内轮廓。
图3-5-7 双线电力牵引铁路隧道衬砌内轮廓(单位:cm)
高速铁路隧道与常速铁路隧道最大的区别是当列车以高速通过隧道时,产生的空气动力学效应对行车、旅客舒适度、列车相关性能和洞口环境的不利影响十分明显。因此,高速铁路隧道横断面净空大小必须考虑如何缓解和消减旅客列车进入隧道时诱发的空气动力学效应的影响。另外还需考虑需预留的空间,如安全空间、避难和救援空间、养护维修及工程技术作业空间、其他使用要求所需的空间以及设备安装空间等。
根据上述准则,我国200 km/h、250 km/h、350 km/h不同行车速度条件下的隧道衬砌内轮廓如图3-5-8~图3-5-11所示。
图3-5-8 200 km/h客货共线铁路隧道内轮廓(单位:cm)
图3-5-9 200 km/h客货共线铁路兼顾双箱运输的隧道内轮廓(单位:cm)
200 km/h铁路隧道衬砌内轮廓,有客货共线铁路单、双线隧道衬砌内轮廓和客货共线铁路兼顾双层集装箱运输的单、双线隧道衬砌内轮廓两类。客货共线铁路单线隧道衬砌内轮廓如图3-5-8所示。客货共线铁路兼顾双层集装箱运输的隧道衬砌内轮廓如图3-5-9所示。250 km/h隧道衬砌内轮廓如图3-5-10所示。由于350 km/h单线隧道衬砌内轮廓净空有效面积达到70 m2,救援通道及技术作业空间的布置相当自由,隧道两侧均可设置宽为1.5 m的救援通道;其双线隧道衬砌内轮廓如图3-5-11所示。
图3-5-10 250 km/h客运专线铁路隧道建筑限界及内轮廓(单位:cm)
图3-5-11 350 km/h客运专线铁路双线隧道建筑限界及内轮廓(单位:cm)
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