如何設計公路隧道？用BIM設計公路隧道效果怎么樣？
2022/09/14
公路隧道是專供汽車運輸行駛的通道。隨著社會經(jīng)濟和生產(chǎn)的發(fā)展，高速公路大量出現(xiàn)，對道路的修建技術(shù)提出了較高的標準，要求線路順直、坡度平緩、路面寬敞等。因此在道路穿越山區(qū)時，過去盤山繞行的方案多改為隧道方案。
隧道的修建在改善公路技術(shù)狀態(tài)、縮短運行距離、提高運輸能力、減少事故等方面起到重要的作用。
1、設計方法
公路隧道的主體建筑物一般由洞身、襯砌和洞門組成，在洞口容易坍塌的地段，還加建明洞。隧道的附屬構(gòu)筑物有防水和排水設施、通風和照明設施、交通信號設施以及應急設施等。公路隧道設計通常先進行方案設計，然后進行隧道的平面和縱斷面、凈空、襯砌等具體設計。
1. 方案設計
方案設計是指：在對隧道所處地區(qū)的地形、地質(zhì)、氣象、水文、社會和自然環(huán)境以及有關(guān)法規(guī)調(diào)查的基礎上，對隧道的總體布局進行全面的考慮；對隧道修建的工程量進行大致的估算；對隧道施工安全性進行認真的分析；對隧道的用途和遠期規(guī)劃進行充分的估量；對環(huán)境的影響進行綜合的評價，從而確定隧道修筑工程投資經(jīng)濟、技術(shù)合理、收益大的方案。
2. 平面和縱斷面設計
隧道平面盡可能采用直線。在必須采用曲線時，應盡可能采用大半徑曲線。同時要考慮到洞門位置，以及引線、輔助導坑、通風豎井等輔助設施的位置等。隧道并設或交叉，或接近其他建筑物時，相互間應有足夠的距離。洞門是隧道兩端的出入口，洞門位置的確定將影響到隧道的長度、線形和施工的難易。
公路隧道縱斷面的縱坡，一般在考慮使用要求、施工及排水等條件下盡可能取較平緩的坡度?？v坡坡度的確定，將影響車輛行駛時排出有害氣體的數(shù)量，施工出碴和運送材料的效率，以及涌水排出的流速等。
3. 凈空設計
凈空是隧道襯砌內(nèi)輪廓線所包圍的空間。主要指標是隧道的寬度和高度。設計公路隧道寬度時，一般是在路線的設計車速和交通量的基礎上，根據(jù)隧道長度、地質(zhì)條件、圍巖壓力、施工難易程度、通風方式、排水等條件確定。公路隧道通常按汽車、自行車和行人同時通過來規(guī)劃。城市內(nèi)或市郊附近行人很多的隧道，可將行人與行車分設，山嶺地區(qū)修建的長大隧道，也可不設人行道。公路隧道凈空高度一般由汽車載貨的限制高度加上一定的富余量來確定的。隧道斷面為適應圍巖壓力的要求，可采用馬蹄形、直墻拱形、圓形、矩形和帶仰拱的斷面等。
為了給車輛以設計速度安全行駛的最必要的空間，在公路工程技術(shù)標準中對公路隧道規(guī)定了“建筑限界”。建筑限界的形狀和尺寸主要是根據(jù)車輛輪廓規(guī)定的。通風道及其他附屬管線，可利用天棚以上或路面版以下的空間敷設。
4. 隧道襯砌
隧道襯砌是指為防止土、石風化和坍塌，阻止地下水流入隧道而沿隧道周邊建造的結(jié)構(gòu)物。通常用石料、混凝土和鋼筋混凝土就地砌筑，或用混凝土、鋼筋混凝土、鑄鐵或鋼材做成預制構(gòu)件拼裝而成。
5. 通風方式
機動車輛通過隧道時排出的廢氣，含有多種對人體有害的物質(zhì)，柴油車排出的黑煙和車輛卷起的塵埃還會降低隧道內(nèi)的能見度。因此，通風的目的就是要保證隧道內(nèi)空氣符合衛(wèi)生標準和有足夠的透光率。
隧道通風主要是采用從隧道外部引進新鮮空氣的方法。由汽車活塞效應所產(chǎn)生的交通風風量同自然風產(chǎn)生的風量總和，大于隧道內(nèi)相應交通量所需通風量時，采用自然通風方式即可，否則需要采用機械通風方式。
隧道長度和交通量是選擇通風方式的主要依據(jù)，此外還要考慮隧道種類、地形、地質(zhì)、氣象等影響因素。機械通風方式按風的流動方向可分為縱向式通風和橫向式通風。前者風的流動方向與隧道軸線方向一致，后者風的流動方向與隧道軸線方向正交。路線坡度、海拔標高、車速以及隧道橫斷面面積，車流的構(gòu)成等，對通風量均有影響。實現(xiàn)機械通風的主要設備是通風機，可分為軸流式通風機和離心式通風機。
6. 照明設施
隧道照明指隧道內(nèi)的基本照明和洞口附近的緩和照明?；菊彰魇窃谒淼乐胁?，為保證以設計車速行駛的車輛和行人安全通過隧道所需要的最低照明標準。駕駛?cè)藛T由亮視場突然進入暗視場時，視覺機能有一個適應過程。為保證視覺機能的連續(xù)性，在洞外連接洞口的引道及駕駛員視野范圍內(nèi)，白天需要采取遮光措施，在洞內(nèi)連接洞口的一段長度里需要進行緩和照明。同時，引道與洞內(nèi)緩和段之間的亮度變化率，應有一個界限，以保證視覺連續(xù)和暗適應的過度。緩和照明段的長度決定于停車視距或駕駛?cè)藛T的暗適應時間與設計車速的乘積。
7. 內(nèi)部裝修
隧道內(nèi)部裝修指隧道內(nèi)的路面鋪設，墻面和天棚的裝修，以及隧道內(nèi)吸聲設施的安裝等。路面應用明亮的、橫向抗滑性能好的，便于養(yǎng)護的材料筑成。墻面用反射率好的材料裝修能保持良好的照明效果，交通量大的重要隧道常采用便于清洗的墻面材料。隧道內(nèi)車輛產(chǎn)生的噪聲在襯砌和路面上反射引起共鳴，殘余音響時間為洞外的數(shù)千倍，需要安裝吸聲設備。
2、公路隧道三維設計
隨著BIM技術(shù)應用的深入，在隧道工程設計中，利用BIM可視化三維設計，不僅有助于設計方案的比選，還能對重大風險源等施工難點，進行可視化分析，提前預知風險點。
隧道工程設計一般采用道路設計BIM軟件OpenRoads Designer，OpenRoads Designer提供以施工驅(qū)動的工程設計，具有自動出圖、創(chuàng)建縱斷面圖和橫斷面圖、對地形進行建模和分析、土石方建模等功能，有助加快路網(wǎng)項目交付，統(tǒng)一從概念到竣工的設計和施工過程。
>>>軟件詳情：道路設計BIM軟件OpenRoads Designer
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