CN112879034B - 一种隧道洞口的过渡结构及其建造方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种隧道洞口的过渡结构的建造方法，隧道洞口外接所述过渡结构，车辆自入口进入所述过渡结构后进入隧道或自隧道洞身进入所述过渡结构后驶离隧道，所述过渡结构包括镂空段，建造所述镂空段包括下述步骤：根据车辆的设计速度及隧道纵坡确定照明停车视距；根据所述照明停车视距，计算确定所述镂空段长度；根据计算确定的所述镂空段长度，建造所述镂空段，所述镂空段自远离隧道至靠近隧道方向设置有多个透光开口，所述过渡结构具有的开口面积随着与所述隧道距离的减小而递减，所述开口由至少一个透光开口组成。根据该建造方法建造的过渡结构可有效改善洞口内外光线过渡的问题，解决了防眩问题，提高隧道洞口行车的安全性和舒适性。

Description

一种隧道洞口的过渡结构及其建造方法

技术领域

本申请涉及一种隧道洞口的过渡结构及其建造方法，属于隧道土建工程技术领域。

背景技术

随着我国社会经济的快速发展，高速公路建设进入了空前发展的迅猛时期，高速公路的总里程正在逐年大幅增加。公路隧道以能克服高差、降低坡度、提高线形标准、缩短里程、节约土地、保护环境等优势被广泛的采用到公路交通建设中。

由于当隧道内外环境亮度和光色差异过大驾驶员会在进入狭窄的隧道洞口时出现“明暗”适应问题，导致驾驶员难以视认或辨清前方道路交通环境条件和信息而采取突然减速甚至刹车等不良驾驶行为，而后方车辆驾驶员未能及时发现前方车辆的制动行为，极易导致追尾相撞等交通事故。

近年来国内隧道建设规模逐年增大，隧道影响区域事故多发，事故的严重程度已成为影响家庭幸福、社会经济发展的重要制约因素，目前，国内外学者对隧道特别是洞口的光环境过渡和交通安全引发的问题越来越重视，相关研究益发丰富，但当期公路隧道洞口土建设计与光环境设计相互割裂的现象普遍存在，如何综合考虑洞口地理、地形、地质条件与光环境设计耦合，当隧道洞内外照明光环境悬殊大且通过调光措施无法满足要求时，如何合理确定隧道洞口洞门过渡结构，如何通过构建一个优化隧道行车环境、确保隧道行车安全的光过渡带，如何综合交通安全和全寿命经济等具体详实分析评价洞口结构等减光构造物的节能指标还鲜有研究。

发明内容

为了解决上述问题，本申请提出了一种隧道洞口的过渡结构的建造方法，根据该建造方法建造的过渡结构可有效改善洞口内外光线过渡的问题，消除了洞口内外“黑洞”、“白洞”效应，解决了防眩问题，提高隧道洞口行车的安全性和舒适性，同时降低了隧道的照明能耗，节约成本。

根据本申请的一个方面，提供了一种隧道洞口的过渡结构的建造方法，所述隧道洞口外接所述过渡结构，车辆自入口进入所述过渡结构后进入隧道或自隧道洞身进入所述过渡结构后驶离所述隧道，所述过渡结构包括镂空段，建造所述镂空段包括下述步骤：

根据车辆的设计速度及隧道纵坡确定照明停车视距；

根据所述照明停车视距，计算确定所述镂空段长度；

根据计算确定的所述镂空段长度，建造所述镂空段，所述镂空段自远离所述隧道至靠近所述隧道方向设置有多个透光开口，所述过渡结构具有的开口面积随着与所述隧道距离的减小而递减，所述开口由至少一个透光开口组成。

可选地，所述镂空段长度由下式计算确定：

其中，L₁为镂空段长度，单位为m，D_S为照明停车视距，所述D_S的取值范围为20-300。

可选地，多个所述透光开口自入口到洞口的方向至少成单排设置，所述开口由一个透光开口组成。

可选地，多个所述透光开口设置在所述镂空段的顶部，所述透光开口沿所述过渡结构的周向设置，并沿所述过渡结构的中轴线对称设置。

可选地，多个所述透光开口沿远离所述隧道至靠近所述隧道方向呈单排均匀分布，所述相邻两个透光开口的间距a按下式计算确定：

其中，V为车辆设计速度，单位为m/s，f为闪烁频率，单位为Hz，a为相邻两个透光开口纵向中心间距，单位为m。

可选地，所述透光开口设置为沿所述过渡结构的中轴线对称设置的条形缝隙。

可选地，所述透光开口的宽度根据BIM光环境仿真计算确定，所述BIM光环境仿真计算包括：

输入所述透光开口的设定宽度建立所述过渡结构模型，根据所述车辆的设计速度确定所述镂空段靠近所述隧道处的亮度折减系数，即所述镂空段与隧道连接处的亮度折减系数，也即为镂空段末端的亮度折减系数，所述亮度折减系数的取值范围为0.04-0.30；

根据建立的所述过渡结构模型，通过下式计算确定日照因子：

DF＝(E_i/E_o)×100％ (3)

其中，E_i为室内分析平面某点处的日光照度值，E_o为同一时间室外无遮挡水平面上的照度值；

对比所述日照因子与所述亮度折减系数的比值，若所述比值为0.9-1.1:1，则确定所述透光开口的设定宽度合适，若所述比值超出0.9-1.1:1，则重新输入一设定宽度。

可选地，所述过渡结构呈拱形，多个所述透光开口的宽度相同，所述透光开口投影到所述过渡结构的中轴面的投影长度随着与所述洞口距离的减小而递减。

可选地，相邻两个所述透光开口投影到所述过渡结构的中轴面的投影长度第一减小差值A，相邻的两个所述透光开口到所述洞口的距离第二减小差值B，所述第一减小差值A与所述第二减小差值B为1:3-10。

可选地，所述透光开口沿过渡结构的中轴线扩展的纵向宽度为0.1-2米，两个相邻的所述透光开口之间的间距为0.2-4米。

可选地，所述过渡结构还包括建造削竹段，所述削竹段的一端与所述镂空段连接，另一端向所述隧道方向倾斜形成削竹状开口面，车辆自所述入口依次进入所述削竹段和镂空段后进入所述隧道或自所述隧道洞身进入所述镂空段和削竹段后驶离所述隧道。

可选地，所述削竹状开口面向所述隧道方向倾斜与水平地面的倾斜角度为20°-60°，所述削竹段长度由所述隧道的净空高度和所述倾斜角度确定。

可选地，所述削竹段与所述镂空段的总体长度为20-60米，所述削竹段的长度占所述总体长度的1/5-1/2。

可选地，所述过渡结构的长度由下式计算确定，

L＝L_x+L₁+L_d (4)

其中，L_x为削竹段长度，单位为m，取值范围为4-30，L_l为镂空段长度，单位为m，L_d为回填及锥坡长度，单位为m，根据地形地质条件确定，取值范围为2-10。

根据本申请的另一个方面。提供了一种隧道洞口的过渡结构，所述过渡结构采用上述任一项所述的建造方法制得。

可选地，所述过渡结构与所述隧道的衬砌结构一体建造。

可选地，所述过渡结构还包括沉降缝，所述沉降缝设置于所述过渡结构和洞口的连接处。

可选地，所述过渡结构还包括在下方的路面铺设的填充层和铺设在填充层上方的防水层。

本申请能产生的有益效果包括但不限于：

1.本申请所提供建造方法建造的隧道洞口的过渡结构，可有效改善洞口内外光线过渡的问题，消除了洞口内外“黑洞”、“白洞”效应，解决了防眩问题，提高隧道洞口行车的安全性和舒适性，同时降低了隧道的照明能耗，节约成本。

2.本申请所提供的隧道洞口的过渡结构的建造方法，先通过照明停车视距确定镂空段的长度，并在镂空段上设置多个透光开口，该透光开口能够使外界的自然光进入到该过渡结构内，可有效改善洞口内外光线过渡的问题，降低隧道照明设计亮度，减少隧道配置的照明灯具的数量和功率，达到节能减排的效果。

3.本申请所提供的隧道洞口的过渡结构的建造方法，相邻透光开口的间距由车辆设计速度和闪烁频率确定，能避免经透光开口的光线对驾驶员产生闪烁效应，使阳光直射透光开口时形成的光线变化符合人体的视觉，提高车辆驾驶的安全性。

4.本申请所提供的隧道洞口的过渡结构的建造方法，通过BIM光环境仿真计算得到日照因子，根据日照因子和亮度折减系数的比值确定合适的透光开口宽度，能够平滑过渡洞口内外的光线，进一步提高隧道内行车的安全性和舒适性。

5.本申请所提供的隧道洞口的过渡结构的建造方法，透光开口的在中轴面上的投影长度随着与洞口距离的减小而按照一定的差值有规律递减，可在最大程度上符合光环境的耦合设计，有利于在隧道洞口内外创造一个平顺的光过渡带，便于人体对光线的适应，避免对人体产生干扰，极大的提高驾驶的安全性和舒适性。

6.本申请所提供的隧道洞口的过渡结构的建造方法，多个透光开口沿过渡结构的中轴线对称设置，使得进入到过渡结构两侧内的光线相等，进入过渡结构内的光线沿移动目标的行驶轨道的中心均匀分布，有效改善洞口内外光线过渡的问题，提高驾驶员的舒适性，能够在保证光线照射进过渡结构的基础上，简化结构，降低成本，利于施工。

7.本申请所提供的隧道洞口的过渡结构的建造方法，削竹段的设计能够降低进入或驶出镂空段前的光亮度，削竹段和镂空段的配合设置进一步提高了人体对光线的适应；而且有利于缓冲气流，延长过渡结构的使用寿命。

8.本申请所提供的隧道洞口的过渡结构，过渡结构参数根据隧道洞口内外环境及车辆的设计速度确定，在本申请的范围内适当调整，因地制宜，以适应不同的隧道洞口，提高过渡结构的普适性。

9.本申请所提供的隧道洞口的过渡结构，过渡结构与隧道的衬砌结构一体建造，可以有效利用隧道衬砌的模板台车，便于施工，节省模板制作成本，缩短整体的施工工期，便于提前运行，节约施工成本。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例涉及的过渡结构的俯视立体结构示意图；

图2为本申请实施例涉及的过渡结构的立体结构示意图；

图3为本申请实施例涉及的过渡结构的左视剖视示意图；

图4为图3中C部分的局部放大图；

图5为本申请实施例涉及的BIM仿真分析图。

部件和附图标记列表：

1、入口；2、削竹段；3、镂空段；4、透光开口；5、中轴线；6、沉降缝；7、填充层；8、防水层；9、洞口；10、隧道；11、回填及锥坡。

具体实施方式

为了更清楚的阐释本申请的整体构思，下面结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。

为了能够更清楚地理解本申请的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本申请进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是，本申请还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本申请的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

另外，在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不是必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

本申请中的隧道不限于公路隧道，还可以是其它出现洞口内外“黑洞”、“白洞”效应等问题而需要提高移动目标安全性的隧道。移动目标可以为机动车辆，但不限于于机动车辆，只要是以一定速度穿过隧道且会出现光线适应问题的人或物即可，下述实施例以公路隧道和机动车辆为例进行说明。

实施例1

本实施例公开了一种隧道10洞口9的过渡结构的建造方法，隧道10洞口9外接该过渡结构，车辆自入口1进入该过渡结构后进入隧道10，过渡结构包括镂空段3，建造该镂空段3包括下述步骤：

S1：根据车辆的设计速度及隧道10纵坡确定照明停车视距；

S2：根据所述照明停车视距，计算确定镂空段3长度；

S3：根据计算确定的镂空段长度，建造镂空段3，镂空段3自远离隧道10至靠近隧道10方向设置有多个透光开口4，过渡结构具有的开口面积随着与隧道10距离的减小而递减，开口由至少一个透光开口4组成。

下面以驾驶车辆自入口1进入该过渡结构后进入隧道10的过渡结构为例，说明该过渡结构的建造方法，对于自隧道10洞身进入该过渡结构后驶离所述隧道10的部分为相同的建造方法，不再赘述。

照明停车视距D_S根据车辆的设计速度及隧道10纵坡来确定，具体数值按下表1选取确定：

表1

作为一种实施方式，镂空段长度由下式计算确定：

其中，L₁为镂空段长度，单位为m，D_S为照明停车视距，所述D_S的取值范围为20-300。

利用该建造方法先通过照明停车视距确定镂空段3的长度，并在镂空段3上设置多个透光开口4，该透光开口4能够使外界的自然光进入到该过渡结构内。该方法建造的过渡结构可有效改善洞口9内外光线过渡的问题，解决洞口9内外“黑洞”、“白洞”效应等问题，提高隧道10行车的安全性和舒适性；可降低隧道10照明设计亮度，减少隧道10配置的照明灯具的数量和功率，达到节能减排的效果。

其中，隧道纵坡＝(隧道的起点与终点之间的高度差/该两点之间的水平距离)×100％；车辆的设计速度是指隧道允许车辆行驶的最大速度，单位为km/h。

具体的，镂空段3具有的开口使外界的光线照射进过渡结构中，并且过渡结构具有的开口面积随着与隧道10距离的减小而递减，该过渡结构设置在隧道10的入口1处，镂空段3越远离隧道10，即距离入口1越近，照射进过渡结构的光线越多，越接近洞口9外的光线情况；镂空段3越接近隧道10，即距离入口1越近，照射进过渡结构的光线越少，越接近洞口9内的光线情况。当移动目标自入口1行驶进过渡结构或自该过渡结构驶离隧道10时，光线自入口1至隧道10方向逐渐减少，有利于在洞口9内外创造一个平顺的光过渡带，改善隧道10洞口9时出现“明暗”适应问题，避免出现黑洞”、“白洞”效应等问题，使驾驶员在驾驶车辆进入隧道洞口9时能逐渐适应洞口9内外光线的变化，提高隧道10洞口9行车的安全性和舒适性。

具体的，过渡结构具有的开口面积随着与洞口9距离的减小而递减，递减不限制减小的方式只要是开口的面积减小即可，优选以一定速率均匀递减。

作为一种实施方式，参考图2，多个透光开口4自入口1到洞口9的方向至少成单排设置，所述开口由一个透光开口4组成。多个透光开口4可以为沿过渡结构周向单排设置，也可以设置为多排，该设置方式有利于光线均匀的照射进过渡结构内，促使洞口9内外形成的光过渡带更加符合驾驶员的感官，提高驾驶的舒适性。具体的，过渡结构的周向的同一径向区域可以有一个或多个透光开口4，而开口面积是周向的同一径向区域内的所有的透光开口4的面积。对透光开口4形状、位置和具体的面积值不做限定。进一步地，开口由一个透光开口4组成的设置，便于镂空段3的成型，能够在保证光线照射进过渡结构的基础上，简化结构，降低成本，利于施工。

作为一种实施方式，多个透光开口4设置在镂空段3的顶部，透光开口4沿过渡结构的周向设置设置，并沿过渡结构的中轴线5对称设置。当多个透光开口4设置成单排时，该排的透光开口4的中心线要位于过渡结构的中轴线5上；当多个透光开口4设置成偶数排时，透光开口4的排数沿过渡结构的中轴线5对称分布在两侧，例如设置为两排的话，则在过渡结构中轴线5两侧对称各分布一排透光开口4；当设置成三排以上的奇数排时，其中一排透光开口4的中心线要位于过渡结构的中轴线5上，剩余透光开口4的排数沿过渡结构的中轴线5对称分布在两侧，例如设置为三排的话，则在过渡结构中轴线5两侧对称各分布一排透光开口4，另一排透光开口4的中心线和过渡结构的中轴线5重合。光线经透光开口4进入到过渡结构中，该设置方式有利于保证进入到过渡结构两侧内的光线时相等的，不会出现一侧明亮，而另一侧是黑暗的情况，有效改善洞口9内外光线过渡的问题，提高驾驶员的舒适性。

作为一种实施方式，多个所述透光开口4沿所述入口1到洞口9方向呈单排均匀分布，所述相邻两个透光开口4的间距a按下式计算确定：

其中，V为车辆设计速度，单位为m/s，f为闪烁频率，单位为Hz，a为相邻两个透光开口4纵向中心间距，单位为m。

其中，阳光直射入透光开口时会在镂空段的地面上出现明暗交替的斑马线，闪烁频率是指斑马线引起的明暗变化频率。

多个透光开口4自远离隧道10至靠近隧道10方向成单排均匀设置在镂空段3的顶部，该单排设置的多个透光开口4的中心线与镂空段3顶部的中轴线5重合。无论外界环境如何，该设置方式有利于光线直接均匀的照射进过渡结构内，进入过渡结构内的光线沿移动目标的行驶轨道的中心均匀分布，不会出现一侧明亮，一侧略暗的情况，进一步提高行车安全。

相邻透光开口4的间距由车辆设计速度和闪烁频率确定，当阳光直射入镂空段3的透光开口4时,地面会出现阴暗交替的斑马线。若斑马线引起的明暗变化频率处于2.5～15Hz范围内时,将会使驾驶员产生闪烁效应，引起视觉不适与心理干扰，从而影响行车安全。因此透光开口4的间距设计应避开在2.5～15Hz的范围内。进一步考虑到满足低频率的洞口9过渡段长度过长，导致施工时间和成本上升，则将上式中的闪烁频率确定为大于或等于15Hz。通过上式计算确定的相邻透光开口4的间距，能使阳光直射透光开口4时形成的光线变化符合人体的视觉，避免驾驶员产生闪烁效应，提高车辆驾驶的安全性。

作为一种实施方式，透光开口4设置为沿过渡结构的中轴线5对称设置的条形缝隙，有利于镂空段3的成型，每个条形缝隙在过渡结构顶部均匀分布，进一步保证照射进过渡结构中的光线的均匀性，使驾驶车辆的驾驶员能逐渐适应隧道10环境，便于安全行驶。

作为一种实施方式，参考图5，透光开口4的宽度根据BIM光环境仿真计算确定，BIM光环境仿真计算包括：

S1：输入所述透光开口4的设定宽度建立过渡结构模型，使用的软件包括Revit和Insigt 360，选用的天空模型为日照因子(DF)天空。

S2：根据车辆的设计速度确定镂空段3靠近隧道10处的亮度折减系数，即镂空段3末端的亮度折减系数，该亮度折减系数的取值范围为0.04-0.30，具体数值按下表2选取确定：

表2

设计速度(km/h)	120	100	80	60	40
						亮度折减系数	0.280	0.180	0.140	0.088	0.048

S3：根据建立的过渡结构模型，计算日照因子(DF)数值，其中日照因子(DF)是指在CIE全阴天空条件下，建(构)筑物内外光照水平的百分数比值，通过下式计算确定：

DF＝(E_i/E_o)×100％ (3)

其中，E_i为室内分析平面某点处的日光照度值，Eo为同一时间室外无遮挡水平面上的照度值；

S4：对比日照因子(DF)与亮度折减系数的比值，所述比值为0.9-1.1:1，则确定所述透光开口4的设定宽度。若日照因子与亮度折减系数的比值超出上述范围，则重新设定一宽度，重复S1-S4步骤，直至日照因子与亮度折减系数的比值在该保护范围内。

作为一种优选的实施方式，日照因子(DF)与亮度折减系数的比值为0.95-1.05:1，更优选的，日照因子与亮度折减系数的比值为1：1，日照因子与亮度折减系数的数值越趋向于相等，则代表所选取的设定宽度越合适，在此模式下计算得出的开口宽度，能够避免闪烁效应，平滑过渡洞口9内外的光线，进一步提高隧道10内行车的安全性和舒适性。

作为一种实施方式，过渡结构呈拱形，多个透光开口4的宽度相同，透光开口4投影到过渡结构的中轴面的投影长度随着与洞口9距离的减小而递减。过渡结构呈拱形，与洞口9形状相适配，一方面有利于与洞口9的对接，便于施工；另一方面拱形的设计比较稳固，尤其在处于雨雪天气时，雨雪及时从过渡结构的顶部滑落到两侧的地面上，不会造成雨雪的沉积，便于长期使用。多个透光开口4的宽度相等，并且其投影到过渡结构的中轴面的投影长度随着与洞口9距离的减小而递减，即保证多个透光开口4的开口面积随着与洞口9距离的减小而减小，越靠近洞口9，照射进过渡结构的光线越少，能使驾驶员逐渐适应隧道10的光线情况，并且由于该设置越靠近洞口9光线逐渐变暗，因此隧道10不需要设置过多的灯来模拟洞口9外的光照情况，故能降低隧道10的照明能耗，节约成本。

作为一种实施方式，参考图4，相邻两个透光开口4投影到过渡结构的中轴面的投影长度第一减小差值A，相邻的两个透光开口4到洞口9的距离第二减小差值B，第一减小差值A与所述第二减小差值B为1:3-10。充分考虑到隧道10洞口9与光环境的耦合设计，因此透光开口4在中轴面上的投影长度并不是随与洞口9距离的减小而任意减小的，而是按照一定的差值有规律减小的，按照差值等比例减小更加有利于人体对光线的适应，极大的提高驾驶的安全性和舒适性，减少事故的发生。优选地，第一减小差值A与所述第二减小差值B为1:5-7，该数值可在最大程度上符合光环境的耦合设计，便于驾驶员眼睛及时适应光线变化，避免对人体产生干扰。

作为一种实施方式，透光开口4沿过渡结构的中轴线5扩展的纵向宽度为0.1-2米，两个相邻的透光开口4之间的间距为0.2-4米。该透光开口4的宽度和两个相邻透光开口4之间的间距可以按上述计算方式进行计算，一般隧道10的设计速度在40-120km/h，因此可以根据计算确定透光开口4的宽度及间距，将其调整在最佳范围，保证行驶的安全性。

作为一种实施方式，过渡结构还包括建造削竹段2，其中削竹段2的一端与镂空段3连接，另一端向隧道10方向倾斜形成削竹状开口面，车辆自入口1依次进入削竹段2和镂空段3后经洞口9进入隧道10。该设置方式可在削竹段2区域种植树木或花草，降低洞外的亮度，解决隧道10洞外光环境亮度悬殊大的技术问题，削竹段2的设计能够降低进入镂空段3前的光亮度，提前使驾驶员适应光线变化，而且有利于减小镂空段3的长度，削竹段2和镂空段3的配合设置进一步提高了人体对光线的适应。进一步削竹状的开口设计能起到一定的缓冲作用，车辆在驶向隧道10时，能造成一定的空气流动，会对洞口9进行冲击，削竹段2的设计能化解该空气流动，减少对洞口9的冲击，利于隧道10洞口9的稳固。

作为一种实施方式，削竹状开口面向洞口9方向倾斜与水平地面的倾斜角度为20°～60°，并且削竹段2长度由隧道10的净空高度和削竹状开口面与水平地面的倾斜角度确定，并且根据洞口的地形地质和景观要求，可在一定范围内调整，根据削竹段2的倾斜角度，可以合理设计洞外的绿植种植，同时该倾斜角度的设计也考虑车辆的设计速度，便于及时缓冲气流，及时消除冲向过渡结构的气流，利于长久使用过渡结构。优选地，削竹状开口面向洞口9方向倾斜与水平地面的倾斜角度为40°～50°，更优选地，削竹状开口面向洞口9方向倾斜与水平地面的倾斜角度为45°。

作为一种实施方式，削竹段2与镂空段3的总体长度为20-60米，削竹段22的长度占总体长度的1/5-1/2。削竹状开口面向洞口9方向与水平地面的倾斜角度、削竹段2与镂空段3的总体长度和削竹段2的长度占总体长度的比例是根据隧道10洞口9内外环境及设计的行车速度来确定的，在该范围内适当调整，因地制宜，以适应不同的隧道10洞口9，提高过渡结构的普适性。

作为一种实施方式，过渡结构的长度由下式计算确定，

L＝L_x+L₁+L_d (4)

其中，L_x为削竹段2长度，单位为m，取值范围为4-30，L_l为镂空段3长度，单位为m，L_d为回填及锥坡11长度，单位为m，根据地形地质条件确定，取值范围为2-10。

根据上述实施方式，下面以设计速度80km/h的两车道公路隧道，假定隧道纵坡为-2％为例，计算该过渡结构的各个参数：

一、确定镂空段长度

(1)根据车辆的设计速度及隧道纵坡在表1中确定照明停车视距为106；

(2)采用下式计算确定镂空段长度(L₁)：

则镂空段长度＝106*2/13＝16.31m。

二、确定镂空段透光开口的间距和宽度

(1)采用下式计算透光开口的间距a：

则开口间距a≤80*1000/3600/15＝1.48m，选取a＝1.40m。

(2)确定透光开口的宽度

S1：通过设定多个宽度分别创建过渡结构模型Revit和Insigt 360，选用的天空模型为日照因子(DF)天空，采用下式分别计算各个设定宽度对应的日照因子(DF)：

DF＝(E_i/E_o)×100％ (3)

其中，E_i为室内分析平面某点处的日光照度值，Eo为同一时间室外无遮挡水平面上的照度值；

S2：根据车辆的设计速度在表2中确定镂空段靠近隧道处的亮度折减系数，即镂空段末端的亮度折减系数为0.140；

S3：对比各个设定宽度所得的日照因子(DF)与S2步骤确定的亮度折减系数，当输入设定宽度为60cm时，得到的日照因子DF＝0.121；当输入的设定宽度为70cm时，得到的日照因子DF＝0.143；当输入的设定宽度为80cm时，得到的日照因子DF＝0.171，因此可知当设定宽度为70cm时，日照因子(DF)与亮度折减系数接近1:1，则确定开口的宽度为70cm。

(3)确定透光开口的渐变形式

根据地貌地形及BIM光环境仿真计算，确定相邻两个透光开口投影到过渡结构的中轴面的投影长度第一减小差值A与相邻的两个透光开口到洞口的距离第二减小差值B为1:7。

三、确定过渡结构的长度

(1)确定削竹段长度(L_x)

根据削竹段内路面的纵坡以及地形条件、隧道净空高度为7.10m和削竹状开口面与水平地面的倾斜角度为45°，确定削竹段的长度为9m；

(2)回填及锥坡长度(L_d)

根据地形和隧道纵坡确定回填及锥坡长度为5m；

(3)过渡结构的长度(L)

采用下式计算过渡结构的长度：

L＝L_x+L₁+L_d (4)

镂空削竹式结构长度L＝9+16.31+5＝30.31m≈30m

实施例2

采用实施例1的任一方法，建造隧道洞口的过渡结构。

作为一种实施方式，过渡结构与隧道的衬砌结构一体建造，例如在搭筑的特定形状的钢筋架上以浇筑的方式浇筑混凝土，在需要留出透光开口4的位置不浇筑混凝土即可。在设计隧道10的同时，根据实施例1建造方法中的计算方式，提前计算确定过渡结构中削竹段2和镂空段3的具体参数，在建造隧道10时，过渡结构与隧道10一体建造，可以有效利用隧道10衬砌的模板台车，便于施工，节省模板制作成本，缩短整体的施工工期，便于提前运行，节约施工成本。

作为一种实施方式，过渡结构还包括沉降缝6，沉降缝6设置于过渡结构和洞口9的连接处；沉降缝6的设计有利于隧道洞口与过渡结构整体的安全性，提高隧道洞口的整体性和稳定性，减小隧道10或沉降结构的变形，兼具美观和经济效果，进一步还能延长隧道10和过渡结构的使用寿命，减少隧道10运营期的养护工作，减少养护费用。

作为一种实施方式，参考图3，过渡结构还包括下方的路面铺设的填充层7和铺设在填充层7上方的防水层8。该填充层7可以保护地下电缆，还能使地面热量均衡，车辆在地面行驶摩擦产生热量时，不会出现某一区域热量集中的情况，维护车辆的安全性，提高过渡结构的使用寿命。防水层8能防止雨水或地下水渗漏，延长过渡结构的使用期限。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种隧道洞口的过渡结构的建造方法，其特征在于，所述隧道洞口外接所述过渡结构，车辆自入口进入所述过渡结构后进入隧道或自隧道洞身进入所述过渡结构后驶离所述隧道，所述过渡结构包括镂空段，建造所述镂空段包括下述步骤：

根据车辆的设计速度及隧道纵坡确定照明停车视距；

根据所述照明停车视距，计算确定所述镂空段长度，所述镂空段长度由下式计算确定：

其中，L₁为镂空段长度，单位为m，D_S为照明停车视距，所述照明停车视距的取值范围为20-300，所述D_S单位为m；

根据计算确定的所述镂空段长度，建造所述镂空段，所述镂空段自远离所述隧道至靠近所述隧道方向设置有多个透光开口，所述过渡结构具有的开口面积随着与所述隧道距离的减小而递减，所述开口由至少一个透光开口组成。

2.根据权利要求1所述的建造方法，其特征在于，多个所述透光开口设置在所述镂空段的顶部，所述透光开口沿所述过渡结构的周向设置，并沿所述过渡结构的中轴线对称设置。

3.根据权利要求2所述的建造方法，其特征在于，多个所述透光开口沿远离所述隧道至靠近所述隧道方向呈单排均匀分布，相邻两个所述透光开口的间距a按下式计算确定：

其中，V为设计速度，单位为m/s，f为闪烁频率，单位为Hz，a为相邻两个透光开口纵向中心间距，单位为m。

4.根据权利要求3所述的建造方法，其特征在于，所述透光开口的宽度根据BIM光环境仿真计算确定，所述BIM光环境仿真计算包括：

输入所述透光开口的设定宽度建立所述过渡结构模型，根据所述车辆的设计速度确定所述镂空段靠近所述隧道处的亮度折减系数，所述亮度折减系数的取值范围为0.04-0.30；

根据建立的所述过渡结构模型，通过下式计算确定日照因子：

DF＝(E_i/E_o)×100％ (3)

其中，DF为日照因子，E_i为室内分析平面某点处的日光照度值，E_o为同一时间室外无遮挡水平面上的照度值；

对比所述日照因子与所述亮度折减系数的比值，若所述比值为0.9-1.1:1，则确定所述透光开口的设定宽度合适，若所述比值超出0.9-1.1:1，则重新输入一设定宽度。

5.根据权利要求1所述的建造方法，其特征在于，所述过渡结构呈拱形，多个所述透光开口的宽度相同，所述透光开口投影到所述过渡结构的中轴面的投影长度随着与所述洞口距离的减小而递减。

6.根据权利要求5所述的建造方法，其特征在于，相邻两个所述透光开口投影到所述过渡结构的中轴面的投影长度第一减小差值A，相邻的两个所述透光开口到所述洞口的距离第二减小差值B，所述第一减小差值A与所述第二减小差值B为1:3-10。

7.根据权利要求1-6任一项所述的建造方法，其特征在于，所述过渡结构还包括建造削竹段，所述削竹段的一端与所述镂空段连接，另一端向所述隧道方向倾斜形成削竹状开口面，车辆自所述入口依次进入所述削竹段和镂空段后进入所述隧道或自所述隧道洞身进入所述镂空段和削竹段后驶离所述隧道。

8.根据权利要求7所述的建造方法，其特征在于，所述削竹状开口面向所述隧道方向倾斜与水平地面的倾斜角度为20°-60°；

所述削竹段长度由所述隧道的净空高度和所述倾斜角度确定。

9.根据权利要求7所述的建造方法，其特征在于，所述过渡结构的长度由下式计算确定，

L＝L_x+L₁+L_d (4)

其中，L_x为削竹段长度，单位为m，取值范围为8～15，L_l为镂空段长度，单位为m，L_d为回填及锥坡长度，单位为m，根据地形地质条件确定，取值范围为2-10。

10.一种隧道洞口的过渡结构，其特征在于，其采用权利要求1-9任一项所述的建造方法制得。

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