一种隧道通风口结构的制作方法

1.本发明涉及隧道工程技术领域，具体地，涉及一种隧道通风口结构。


背景技术：

2.随着我国公路、铁路及城市地下道路建设的高速发展，长大隧道建设越来越多。当隧道长度超过一定规模时，通常需要设置竖、斜井辅助主洞通风以稀释空气中的烟尘、一氧化碳和异味，竖、斜井与主洞间通过联络通道连通。由于隧道规模大，建设工期紧，竖、斜井(尤其是斜井)通常还兼作辅助主洞开挖的施工通道。因此，联络通道与主洞交叉处的通风口结构型式既关乎通风效果，又关乎结构安全和施工的便捷，成为了设计中的重点。
3.目前，通风口交叉连接型式多为“上扩型”，即在交叉段的主洞上方扩挖一定高度与联络通道相接，将风送入隧道或将烟尘抽出主洞。这种“上扩型”的连接方式，能够解决隧道的送排风需求，但也存在一定的不足之处，主要表现在以下几个方面：
4.(1)施工复杂。交叉口难一次开挖成型，通常需要先施工“上扩”风口或先施工主洞。若先施工“上扩”风口，主洞开挖时易造成拱部扩挖风口坍塌；若先施工主洞，则“上扩”风口施作完成后需凿除主洞拱部通风窗范围衬砌。
5.(2)施工风险高，结构安全性低。因存在多次开挖干扰，易造成已开挖支护结构开裂失稳；交叉部直墙结构多，不利于结构受力，结构安全性低。
6.(3)不利于辅助主洞开挖作业。特长隧道规模大，建设工期紧，竖、斜井(尤其是斜井)通常还兼做主洞的辅助施工通道，辅助主洞开挖作业，以加快施工进度。传统“上扩型”方案联络通道与主洞路面高差大，难以实现施工车辆自由进出主洞，从而难以作为主洞的辅助施工通道。
7.(4)运营期检修、养护需攀爬直梯，不便于检修和运输维护材料。
8.(5)地层适用性差。传统“上扩型”方案直墙结构多且高度大，开挖支护不及时易造成围岩失稳，对隧道围岩条件要求高，通常用于ⅳ级以上较好围岩段，若围岩为ⅳ、
ⅴ
级软岩时，施工风险极高。
9.因此，有必要提出一种新的隧道通道结构，以解决上述技术问题。


技术实现要素：

10.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种隧道通风口结构。
11.根据本发明的一个方面，提供一种隧道通风口结构，包括：
12.隧道主洞，用于供车辆正常通行和附属设施布置；
13.联络通道，用于连通所述隧道主洞与通风井；
14.加宽带，用于风流转换和方便施工车辆转弯，所述加宽带与所述联络通道同侧设置，所述联络通道与所述加宽带的轮廓相交，所述隧道主洞在与所述联络通道的轴线相交处的拱部开设有通风窗，所述加宽带的内轮廓与隧道紧急停车带的内轮廓相同。
15.进一步地，所述联络通道的断面大小和所述加宽带的长度根据通风面积和施工需
求确定。
16.进一步地，沿所述加宽带的长度方向，当所述通风口结构用作排烟时，所述联络通道布置在所述加宽带的中部位置；当所述通风口结构用作送风时，所述联络通道布置在所述加宽带的行车反方向端部位置。
17.进一步地，当所述通风口结构用作排烟时，所述联络通道与所述加宽带之间的平面交角为90度正交；当所述通风口结构用作送风时，所述联络通道与所述加宽带之间的平面交角为70～90度近正交。
18.进一步地，当所述联络通道兼作为辅助主洞施工通道时，所述联络通道与所述隧道主洞交叉处的路面设计高程与所述隧道主洞的路面标高相同；当所述联络通道仅作为通风通道时，所述联络通道与所述隧道主洞交叉处的路面设计高程与隧道主洞的检修道顶标高相同。
19.进一步地，当所述通风口结构用作排烟时，所述通风窗的底部距建筑限界顶的距离不小于20cm，所述通风窗的顶部至所述隧道主洞的拱顶处，所述通风窗的宽度根据通风面积计算确定。
20.进一步地，所述通风窗内沿隧道环向设置有环向肋，所述环向肋的宽度根据受力和构造需要确定，所述环向肋的厚度与隧道主洞衬砌的厚度相同。
21.进一步地，当所述通风口结构用作送风时，所述通风窗的底部设有风道板，所述通风窗顺隧道轴线方向的长度与加宽带的长度相等，所述风道板的底部距建筑限界顶的距离不小于20cm，所述风道板在行车反方向端部设有用于封闭的堵头墙，所述风道板在出风口方向的结束位置构造为根据通风面积需要调整。
22.进一步地，所述加宽带与所述联络通道均采用复合式衬砌结构，所述隧道主洞在联络通道侧采用钢筋混凝土整体式衬砌结构。
23.进一步地，所述隧道主洞在与所述联络通道的轴线相交处的边墙部开设有检修门洞；所述检修门洞采用人行横洞断面，所述检修门洞设有常闭式卷闸门。
24.与现有技术相比，本发明具有如下至少之一的有益效果：
25.1、本发明的隧道通风口结构，采用“侧扩型”，联络通道与加宽带侧面交叉连接型式，结构设计合理，简单实用，施工方便，安全性高，且方便运营维护管理，能够有效地解决隧道通风与施工和运营管理协调兼顾的问题。
26.2、本发明的隧道通风口结构，通风口段结构内轮廓设置为同主洞正常段，不仅协调统一，还方便照明、交通诱导等设施连续布置。
27.3、本发明的隧道通风口结构，由于加宽带断面同隧道紧急停车带断面，可利用紧急停车带衬砌台车和模板，从而不需另外增加施工措施费。
28.4、本发明的隧道通风口结构，加宽带采用曲墙断面，施工工艺和方法成熟，利于围岩稳定和结构受力，地层适用性广。
附图说明
29.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
30.图1为本发明实施例中隧道通风口结构用作排烟时的结构立面示意图；
31.图2为图1对应的i-i剖面示意图；
32.图3为图1对应的ii-ii剖面示意图；
33.图4为图1对应的
ⅲ‑ⅲ
剖面示意图；
34.图5为本发明实施例中隧道通风口结构用作送风时的结构立面示意图；
35.图6为图5对应的i-i剖面示意图；
36.图7为图5对应的ii-ii剖面示意图；
37.图8为图5对应的
ⅲ‑ⅲ
剖面示意图；
38.图中：1为联络通道初期支护，2为联络通道二次衬砌，3为加宽带初期支护，4为加宽带二次衬砌，5为正常段初期支护，6为正常段二次衬砌，7为通风口主洞钢筋混凝土衬砌，8为通风窗，9为检修门洞，10为环向肋，11为隧道主洞，12为加宽带，13为联络通道，14为风道板，15为堵头墙，a表示建筑界限，b表示隧道主洞中线，c表示加宽带中线，d表示联络通道中线，l1表示加宽带长度，l2表示风道板长度，hs表示路面设计高程，δ表示通风窗底部距建筑界限顶的距离，b1表示通风窗的宽度，b2表示环向肋的宽度，b3表示风道板结束位置距加宽带端头距离。
具体实施方式
39.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
40.为解决传统通风口型式存在的不足，本发明实施例提供一种隧道通风口结构，该隧道通风口结构具有隧道通风口交叉连接型式，参照图1-8所示，该隧道通风口结构包括：隧道主洞11，用于供车辆正常通行和附属设施布置；联络通道13，用于连通隧道主洞11与通风井；加宽带12，用于风流转换和方便施工车辆转弯，加宽带12与联络通道13同侧设置，联络通道13与加宽带12的轮廓相交，隧道主洞11在与联络通道13的轴线相交处的拱部开设有通风窗8，加宽带12的内轮廓与隧道紧急停车带的内轮廓相同。相比于现有技术中的“上扩”式通风口结构，本实施例中这种联络通道与加宽带侧面交叉连接型式的隧道通风结构，结构简单，施工方便，安全性高，方便运营维护管理，能够有效地解决隧道通风与施工和运营管理协调兼顾的问题。
41.本实施例中，由于加宽带的断面同隧道紧急停车带断面，可利用紧急停车带衬砌台车和模板，从而不需另外增加施工措施费。而且，加宽带断面大，利于施工期间辅助主洞开挖车辆调转方向。加宽带的长度l1可根据通风面积要求灵活调整，具体可以根据计算通风量和施工需要确定。加宽带采用曲墙断面，施工工艺和方法成熟，利于围岩稳定和结构受力，地层适用性广。
42.在一些优选的实施例中，沿加宽带12的长度方向，当通风口结构用作排烟时，联络通道13布置在加宽带12的中部位置；当通风口结构用作送风时，联络通道13布置在加宽带12的行车反方向端部位置。加宽带12的长度和联络通道13的断面大小根据通风量和施工需要确定。
43.为有利于结构受力、方便施工和通风顺畅，联络通道13与加宽带12之间的轴线交
叉交角可灵活调整。在一些优选的实施例中，当通风口结构用作排烟时，联络通道13与加宽带12之间的平面交角为90度正交；当通风口结构用作送风时，联络通道13与加宽带12之间的平面交角为70～90度近正交。
44.在一些优选的实施例中，当联络通道13兼作为辅助主洞11施工通道时，为方便施工车辆运输通行，联络通道13与隧道主洞11交叉处的路面设计高程hs与隧道主洞11的路面标高相同；当联络通道13仅作为通风通道时，为方便维护人员检修通行，联络通道13与隧道主洞11交叉处的路面设计高程与隧道主洞11的检修道顶标高相同。
45.在一些优选的实施例中，当通风口结构用作排烟时，通风窗8的底部距建筑限界顶的距离δ不小于20cm，以保证任何附属设施不侵入建筑限界并留有一定的富余量。通风窗8的顶部至隧道主洞11的拱顶处，以增大通风窗过风面积。通风窗8的宽度b1根据通风面积计算确定，在一些优选的实施例中，通风窗8的宽度为200cm。
46.在一些优选的实施例中，为了结构受力需要，通风窗8内沿隧道环向设置有环向肋10，环向肋10的宽度根据受力和构造需要确定，为减小对通风面积的影响，环向肋10的宽度b2应尽量取小，在一些优选的实施例中宽度取为40cm，环向肋10的厚度与隧道主洞衬砌的厚度相同。
47.在一些优选的实施例中，当通风口结构用作送风时，为了使风流朝着车辆行驶方向流动，在通风窗8的底部设置有风道板14，通风窗8顺隧道轴线方向的总长度与加宽带的长度l1相等，风道板14的底部距建筑限界顶的距离不小于20cm，风道板14在行车反方向的加宽带端部设置用于封闭的堵头墙15，风道板14在出风口方向的结束位置即风道板长度l2构造为根据通风面积需要调整，在一些优选的实施例中，风道板14出风口端结束位置距加宽带端头距离b3为100～300cm，风道板长度l2为比加宽带长度l1小100～300cm，以提供足够的过风面积。
48.为保证隧道施工以及运营使用过程中的稳定性和安全性，在一些具体的实施例中，联络通道13和加宽带12均采用了初期支护与二次衬砌组成的复合式衬砌结构，即联络通道13采用联络通道初期支护1与联络通道二次衬砌2组成的复合式衬砌结构，加宽带12采用加宽带初期支护3和加宽带二次衬砌4组成的复合式衬砌结构，隧道主洞正常段采用正常段初期支护5和正常段二次衬砌6组成的复合式衬砌结构，通风口段的隧道主洞11采用通风口主洞钢筋混凝土衬砌7，其与正常段主洞二次衬砌的钢筋混凝土整体式衬砌结构相同。
49.为方便维护人员检修通行和运输材料，在一些优选的实施例中，隧道主洞11在与联络通道13的轴线相交处的边墙部开设有检修门洞9，检修门洞9断面采用人行横洞断面，检修门洞9底部与检修道顶面平齐，检修门洞9设置常闭式卷闸门，当有检修维护需求时临时开启。
50.本发明实施例中的隧道通风口结构，采用联络通道与加宽带侧面相交的交叉连接型式，结构设计合理，简单实用，施工方便，安全性高，且方便运营维护管理，能够有效地解决隧道通风与施工和运营管理协调兼顾的问题。而且，通风口段主洞内轮廓与正常段主洞相同，不仅协调统一，还方便照明、交通诱导等设施连续布置。另外，由于加宽带断面同隧道紧急停车带断面，可利用紧急停车带衬砌台车和模板，从而不需另外增加施工措施费。
51.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影
响本发明的实质内容。上述各优选特征在互不冲突的情况下，可以任意组合使用。