基于疏散功能的公路隧道車(chē)行橫通道寬度研究

郭 鵬，張兆杰，田志宇，

(1.中鐵十局集團(tuán)第四工程有限公司 南京市 210000； 2.四川省公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司 成都市 610041)

0 引言

根據(jù)現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》JTG D70-2004，上、下行分離式獨(dú)立雙洞的長(zhǎng)、特長(zhǎng)公路隧道應(yīng)設(shè)置車(chē)行橫通道，且車(chē)行橫通道的設(shè)置間距不得大于1000m。對(duì)于車(chē)行橫通道的寬度及布設(shè)方式有具體規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)主要有以下幾部：《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》JTG D70-2004、《公路隧道設(shè)計(jì)細(xì)則》JTG/T D70-2004、《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB 50016-2014、《城市地下道路工程設(shè)計(jì)規(guī)范》CJJ 221-2015。對(duì)于車(chē)行橫通道的路面寬度，上述規(guī)范均明確為4m，但在車(chē)行橫通道與主洞的布置方式上，除了《公路隧道設(shè)計(jì)細(xì)則》JTG/T D70-2004明文規(guī)定“車(chē)行橫通道與主洞宜采用垂直連接，以利于救援車(chē)輛的雙向出入”[1]和《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB 50016-2014明文規(guī)定“車(chē)行橫通道應(yīng)沿垂直隧道長(zhǎng)度方向布置，并應(yīng)通向相鄰隧道”[2]，其他規(guī)范均未明確車(chē)行橫通道與主洞的布置方式。實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，大多采用車(chē)行橫通道與主洞60°斜交布設(shè)，少數(shù)采用車(chē)行橫通道與主洞垂直布設(shè)，但是這些車(chē)行橫通道都不能滿足長(zhǎng)度13.7m及以上車(chē)輛的通行。

運(yùn)營(yíng)期間車(chē)行橫通道主要用于事故工況下隧道內(nèi)防災(zāi)救援和車(chē)輛疏散，還可用于巡查、檢修及車(chē)輛轉(zhuǎn)換行駛方向。但在使用過(guò)程中最大的問(wèn)題是車(chē)輛進(jìn)出車(chē)行橫通道不方便，甚至大型車(chē)輛根本無(wú)法進(jìn)入車(chē)行橫通道[3]。因此有必要對(duì)公路隧道車(chē)行橫通道寬度進(jìn)行研究。

1 相關(guān)術(shù)語(yǔ)和定義

機(jī)動(dòng)車(chē)最小轉(zhuǎn)彎半徑[4]：機(jī)動(dòng)車(chē)回轉(zhuǎn)時(shí)，當(dāng)轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)到極限位置，機(jī)動(dòng)車(chē)以最低穩(wěn)定車(chē)速轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，外側(cè)轉(zhuǎn)向輪的中心平面在支承平面上滾過(guò)的軌跡圓半徑，表示機(jī)動(dòng)車(chē)能夠通過(guò)狹窄彎曲地帶或繞過(guò)不可越過(guò)的障礙物的能力。

機(jī)動(dòng)車(chē)道路轉(zhuǎn)彎半徑[4]：能夠保持機(jī)動(dòng)車(chē)輛正常行駛與轉(zhuǎn)彎狀態(tài)下的彎道內(nèi)側(cè)道路邊緣處半徑。

轉(zhuǎn)彎通道圓(即車(chē)輛通道圓)：車(chē)輛轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，下屬兩圓為車(chē)輛轉(zhuǎn)彎通道圓：

(1)車(chē)輛轉(zhuǎn)彎通道圓外圓(直徑D1)：車(chē)輛所有點(diǎn)(后視鏡、下視鏡和天線除外)在平整地面上的投影均位于圓內(nèi)的最小外圓。

(2)車(chē)輛轉(zhuǎn)彎通道圓內(nèi)圓(直徑D2)：車(chē)輛所有點(diǎn)(后視鏡、下視鏡和天線除外)在平整地面上的投影均位于圓外的最大內(nèi)圓。

轉(zhuǎn)彎通道寬度(B)：車(chē)輛轉(zhuǎn)彎通道圓外圓直徑D1與車(chē)輛轉(zhuǎn)彎通道圓內(nèi)圓直徑D2之差的二分之一，即B=(D1-D2)/2。

2 車(chē)行橫通道寬度確定原則

國(guó)內(nèi)對(duì)于車(chē)行橫通道疏散功能的定位存在較大爭(zhēng)議，部分專(zhuān)家認(rèn)為車(chē)行橫通道滿足防災(zāi)救援車(chē)輛的雙向出入要求即可，不必兼顧大型車(chē)輛疏散需求，部分專(zhuān)家認(rèn)為車(chē)行橫通道須滿足所有車(chē)型的疏散要求。若僅考慮隧道消防車(chē)通行和長(zhǎng)度不超過(guò)12m車(chē)輛的疏散要求，現(xiàn)有的兩種橫通道布置方式(6.25m寬橫通道正交布設(shè)、4m寬橫通道與停車(chē)帶60°斜交布設(shè))均可滿足功能要求。若要滿足所有車(chē)型的疏散要求，尚需進(jìn)一步研究。

根據(jù)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《機(jī)動(dòng)車(chē)安全運(yùn)行技術(shù)條件》GB 7258-2012和《汽車(chē)、掛車(chē)及汽車(chē)列車(chē)外廓尺寸、軸荷及質(zhì)量限值》GB 1589-2016相關(guān)規(guī)定[5]，汽車(chē)和汽車(chē)列車(chē)(不計(jì)具有作業(yè)功能的專(zhuān)用裝置的突出部分)應(yīng)能在同一個(gè)車(chē)輛通道圓內(nèi)通過(guò)，車(chē)輛通道圓的外圓直徑D1為25m，內(nèi)圓直徑D2為10.6m。車(chē)輛最外側(cè)任何部位不應(yīng)超出車(chē)輛通道圓的外圓垂直空間，車(chē)輛最內(nèi)側(cè)任何部位不應(yīng)超出車(chē)輛通道圓的內(nèi)圓垂直空間。汽車(chē)和汽車(chē)列車(chē)由直線行駛過(guò)渡到上述圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，車(chē)輛外擺值T不應(yīng)大于0.8m(客車(chē)的車(chē)輛外擺值T不應(yīng)大于0.6m)。轉(zhuǎn)彎通道圓示意圖如圖1，外擺值示意如圖2。

圖1 轉(zhuǎn)彎通道圓示意圖

圖2 外擺值示意

由于《汽車(chē)、掛車(chē)及汽車(chē)列車(chē)外廓尺寸、軸荷及質(zhì)量限值》GB 1589-2016的全部技術(shù)內(nèi)容為強(qiáng)制性，根據(jù)車(chē)輛通道圓擬定的橫通道寬度，必定能滿足所有車(chē)型(不含軍隊(duì)、武警、公安特警裝備的專(zhuān)用車(chē)輛及在限定道路上運(yùn)行的雙鉸接客車(chē))的疏散要求。

3 車(chē)行橫通道寬度研究

參考現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《車(chē)庫(kù)建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》JGJ 100-2015，機(jī)動(dòng)車(chē)環(huán)行時(shí)最外(內(nèi))點(diǎn)至環(huán)道外(內(nèi))邊安全距離，當(dāng)兩側(cè)為連續(xù)障礙物時(shí)宜≥0.5m。同時(shí)考慮車(chē)輛進(jìn)出車(chē)行橫通道時(shí)外擺值0.8m，則最小轉(zhuǎn)彎通道寬度應(yīng)不小于(25-10.6)/2+0.8+0.5=8.5m。

3.1 雙洞四車(chē)道隧道車(chē)行橫通道寬度

對(duì)于設(shè)計(jì)速度80km/h的雙洞四車(chē)道公路隧道，車(chē)行橫通道路面寬度為8.5m時(shí)，車(chē)輛通道圓與車(chē)行橫通道關(guān)系如圖3。由圖3可知，車(chē)輛通道圓已侵入車(chē)行橫通道內(nèi)空約14cm，此時(shí)車(chē)輛無(wú)法駛?cè)胲?chē)行橫通道。

圖3 與主洞正交駛?cè)霑r(shí)(主洞為雙車(chē)道，車(chē)洞路面寬8.5m)

對(duì)于設(shè)計(jì)速度80km/h的雙洞四車(chē)道公路隧道，當(dāng)車(chē)行橫通道路面寬度為8.75m時(shí)，車(chē)輛通道圓與車(chē)行橫通道關(guān)系如圖4、圖5。

圖4 與主洞正交駛?cè)霑r(shí)(主洞為雙車(chē)道，車(chē)洞路面寬8.75m)

圖5 與主洞正交駛出時(shí)(主洞為雙車(chē)道，車(chē)洞路面寬8.75m)

由圖4、圖5可知，對(duì)于設(shè)計(jì)速度80km/h的雙洞四車(chē)道公路隧道，當(dāng)車(chē)行橫通道路面寬度為8.75m，布置方式為與主洞正交時(shí)，即使轉(zhuǎn)彎時(shí)不利用緊急停車(chē)帶寬度，所有車(chē)輛進(jìn)出車(chē)行橫通道時(shí)，車(chē)輛通道圓均未侵入車(chē)行橫通道內(nèi)空，富余量約1cm?？紤]到主洞路面寬度為8.75m，車(chē)行橫通道內(nèi)空可采用主洞內(nèi)空。

3.2 雙洞六車(chē)道隧道車(chē)行橫通道寬度

對(duì)于設(shè)計(jì)速度80km/h的雙洞六車(chē)道公路隧道，當(dāng)車(chē)行橫通道路面寬度為8.5m時(shí)，車(chē)輛通道圓與車(chē)行橫通道關(guān)系如圖6、圖7。

圖6 與主洞正交駛?cè)霑r(shí)(主洞為三車(chē)道，車(chē)洞路面寬8.5m)

由圖6、圖7可知，對(duì)于設(shè)計(jì)速度80km/h的雙洞六車(chē)道公路隧道，當(dāng)車(chē)行橫通道路面寬度為8.5m，布置方式為與主洞正交時(shí)，即使轉(zhuǎn)彎時(shí)不利用緊急停車(chē)帶寬度，所有車(chē)輛進(jìn)出車(chē)行橫通道時(shí)，車(chē)輛通道圓均未侵入車(chē)行橫通道內(nèi)空，富余量約130cm。

圖7 與主洞正交駛出時(shí)(主洞為三車(chē)道，車(chē)洞路面寬8.5m)

4 結(jié)論

(1)根據(jù)車(chē)輛通道圓擬定的車(chē)行橫通道寬度，可以能滿足所有車(chē)型(不含軍隊(duì)、武警、公安特警裝備的專(zhuān)用車(chē)輛及在限定道路上運(yùn)行的雙鉸接客車(chē))的疏散要求。

(2)對(duì)于設(shè)計(jì)速度80km/h的雙洞四車(chē)道公路隧道，當(dāng)車(chē)行橫通道路面寬度為8.75m、布置方式為與主洞正交時(shí)，所有車(chē)輛可以進(jìn)出車(chē)行橫通道。對(duì)于設(shè)計(jì)速度不小于80km/h的雙洞四車(chē)道公路隧道，車(chē)行橫通道內(nèi)空可采用主洞內(nèi)空。

(3)對(duì)于設(shè)計(jì)速度80km/h的雙洞六車(chē)道公路隧道，當(dāng)車(chē)行橫通道路面寬度為8.5m、布置方式為與主洞正交時(shí)，所有車(chē)輛可以進(jìn)出車(chē)行橫通道。對(duì)于設(shè)計(jì)速度不小于80km/h的雙洞六車(chē)道公路隧道，車(chē)行橫通道路面寬度可采用8.5m。