《勘测设计》PPT课件

隧道直穿方案示意图
隧道工程
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隧道勘测及隧道位置的选择
- - - 隧道位置的选择
(2)按地质条件进行选择
1)单斜构造与隧道位置的选择
•水平或缓倾角岩层 — 当隧道通过坚硬的厚层岩层时，较为稳定。若通
过很薄的岩层，则施工时顶部易产生掉块现象，此时，以不透水的坚硬岩层 作顶板为最好
•陡倾角岩层 — 陡倾角岩层一般有偏压和不均匀压力存在，当有软弱夹层
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5
5
75
75
1:1
1:1. 1:1. 1:1.
25
25
5
高
25
25
20
度 <15 <20 左 <20 左 <15 <18 左 <15 <18
(m)
右
右
右
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1.3隧道线路设计
1.3.1隧道线路平面设计 隧道平面是指隧道中心线在水平面上的投影,隧道的平面线形
设计和普通道路一样,要按《公路路线设计规范》的有关规定进 行。很明显，线路是越直越好，原则上采用直线，避免曲线。如 必须设置曲线时，不宜采用设超高的平曲线，并不应采用设加宽 的平曲线。
不良地质中的隧道
隧道工程
落石地带的隧道
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隧道勘测及隧道位置的选择
- - - 隧道位置的选择
• 泥石流
当线路通过泥石流地区时，首先应充分预计和判明泥石流的成因、规模、发 展趋势和冲、淤变化规律，论证以路基、桥梁通过或者以隧道等方式绕道的 合理性，并判定工程安全度，以决定隧道方案的可行性。当隧道(明洞)洞口 位置毗邻泥石流沟时，应注意适当延长以避免泥石流可能扩散范围的影响。
2)褶皱构造与隧道位置的选择
褶皱构造有向斜和背斜两种基本类型，当隧道通过褶皱构造时，应尽量避 免将隧道置于向斜或背斜的轴部(a)、(b)，而应将隧道置于翼部(c)，则隧 道所处的地质条件类似单斜构造
隧道工程 褶皱构造隧道位置的选择
当对隧道通过向斜和背斜轴部作 比较时，则背斜较向斜略好，若 向斜轴部处于含水层中，地下水 积聚凹底，洞身开挖所出现的涌 水及坍塌将比背斜严重，也将增 加施工的困难。
设置平曲线时会遇到小半径曲线和超高，采用小半径曲线将会 出现以下三个问题：一是产生视距问题，为确保视距，需要加宽 断面，断面加宽后施工变得困难，而断面不统一，各断面相互过 渡也增加了施工难度，这些都将相应增加工程费用；二是增加隧 道内噪声和振动；三为了确保行车安全，必须限制行车速度。
超高：车辆通过曲线部分时，由于离心力的作用， 有向曲线外侧抛出的趋势，为了防止车辆向外倾覆， 需使曲线外侧路面提高，就是所谓的“超高”。
侧蚀地带的隧道
•瓦斯地区
溶洞地区隧道位置的选择
隧道开挖时，有害气体如甲烷(CH4)和二氧化碳(CO2)逸出；轻则致人窒息， 重则引起爆炸，危害甚大。选择隧道位置时，最好能避开。不得已时，应 做好通风稀释的措施。
•黄土地区
黄土具有干燥时甚坚固，遇水容易剥落和遭受侵蚀的特征。选择隧道时应
隧道工程 避开沟壑及地下水活动和地面陷穴密集的地区。
• 洞口应尽可能地设在山体稳定、地质较好地下水不太丰富的地方 • 洞口不宜设在垭口沟谷的中心或沟底低洼处，不要与水争路 • 洞口应尽可能设在线路与地形等高线相垂直的地方，使隧道正面进入 山
体，洞门结构物不致受到偏侧压力
• 当线路位于有可能被淹没的河滩上或水库回水影响范围以内时，隧道洞
口标高应在洪水位以上，并加上波浪的高度，以防洪水倒灌到隧道中去
• 隧道方案 — 当地形紧迫，山坡陡峭，不具备上述条件时，开凿
隧道，穿山而过，就成为唯一可行，而且是比较有利的方案。
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隧道勘测及隧道位置的选择
- - - 隧道位置的选择
- 平面障碍
• 沿河傍山绕行方案 — 沿着山体自然弯曲傍山绕行，如果地形条
件尚能允许，则可采用。在不得已时，只得大劈坡，或高层填土，上设 御土墙，下设护坡护岸，有时还须跨谷建桥，有时为防滚石坠落，还需 设置防护明洞
• 勘测的两个阶段
设计阶段勘测和施工阶段勘测
•隧评道价隧工道程工程对环境可能造成的影响
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隧道勘测及隧道位置的选择
- - - 隧道勘测
- 调查测绘
- 隧道工程调查的内容
• 自然概况 • 工程地质特征 • 水文地质特征 • 不良地质地段 • 地震基本烈度等级 • 气象资料 • 施工条件
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隧道勘测及隧道位置的选择
软弱结构面地带隧道位置的选择
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隧道勘测及隧道位置的选择
- - - 隧道位置的选择
•直立岩层 — 隧道通过直立岩层时，其中线宜垂直于岩层的走向穿过，
在隧道开挖过程中，易产生坍塌，甚至会导致大的坍力，致使地面形成 “天窗”
直立岩层中隧道位置的选择
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隧道勘测及隧道位置的选择
- - - 隧道位置的选择
Chapter1 隧道勘测及隧道位置的选择
- - - 隧道勘测
1.1隧道的工程调查
- 隧道勘测的一般规定
• 制定勘测计划
勘测计划包括对既有资料的收集和调查、地质勘察、 环境 调查、施工条 件调查、调查采取的方法等内容。
• 勘测资料应完备
隧道勘测工作一般包括搜集已有资料，地形、地质的调查测绘，工程地质 及水文地质勘探及试验等工作。
当复线本身相距一个相当的横向距离时，当然要各自修建 单线隧道。但要保证两座隧道之间有足够的安全距离。在 实践的基础上，归纳出最小间距的数值，如下表所列，仅 供参考。
复线两隧道间的横向最小距离
围岩级别
最小安全距离(m)
Ⅰ Ⅱ—Ⅲ
Ⅳ Ⅴ
(1.5～2.0)B (2.0～2.5)B (2.5～3.0)B (3.0～5.0)B
断裂构造地带隧道位置的选择
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隧道勘测及隧道位置的选择
- - - 隧道位置的选择
4）不良地质的影响
• 滑坡地区
在山区修建公路、铁路隧道时，经常遇到滑坡，它给施工，运营可能造成 极大危害，因此，当隧道线路必须通过滑坡地段时，应慎重对待。采用隧 道避开滑坡时，应使隧道洞身埋藏在滑床(可能的滑动面)以下一定厚度的 稳固地层中，以确保施工及运营过程中滑坡滑动时不致影响隧道安全。
• 隧道直穿方案 — 如果在平面障碍的前方，开凿隧道，穿山而过，
虽然初期工程略大一些，但线路顺直平缓，工程单一，可不设急弯，没 有陡坡，路线行程缩短，运营条件改善，而且不受山坡坍方落石的威胁 如下图所示。从长远的利益来看，隧道方案往往是比较合理的。
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隧道勘测及隧道位置的选择
- - - 隧道位置的选择
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隧道勘测及隧道位置的选择
- - - 隧道位置的选择
-3) 断裂构造、接触带与隧道位置的选择
在选择隧道位置时，切忌沿着(或靠近平行)断层带或破碎带修建隧道， 特别是对于区域性大断裂，尤应注意绕避。当隧道线路必须通过断层 带时，应尽量使线路与断层走向正交，同时应避开严重破碎带，并应 使通过断层的地段最短。
- - - 隧道勘测
- 隧道工程测绘遵守的规定
• 按设计阶段要求搜集或测绘地形图，纵断面图、横断面图 • 测绘资料的图纸内容需反映隧道所在地的工程地质及水文地质情况 • 在隧道洞口和辅助坑道口的附近，按规定设置必要的平面控制点和水准点 • 测绘资料符合规定的精度要求
- 长隧道、特长隧道和地质条件复杂的隧道的调查
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隧道勘测及隧道位置的选择
- - - 隧道洞口位置的选定
•为了保证洞口的稳定和安全，边坡及仰坡均不宜开挖过高，不使山体扰动
太甚，也不使新开出的暴露面太大。一般情况下，设计各类围岩中隧道洞口
上方的仰坡和路堑的边坡控制高度和坡度可参考下表
围
岩 级
Ⅰ～Ⅱ
Ⅲ
别
Ⅳ
Ⅴ～Ⅵ
坡 率
贴 壁
1:0. 1:0. 1:0. 1:0. 1:0.
• 地温—— 地球核心有巨大的热量隧道如果埋置很深，地温太高，
将会降低施工效率。隧道通过高温、高热地段，会给施工带来困难选择 隧道位置时，应尽可能不把隧道放在山体太深处。遇到部分地区埋深太 大或高地温时，则应作好通风降温措施。
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隧道勘测及隧道位置的选择
- - - 隧道洞口位置的选定
- 选择洞口位置的原则
长隧道、特长隧道和地质条件复杂的隧道，应进行大面积的区域性工程地质 调查、测绘、并加强地质勘探核试验工作，查明区域地质构造及工程地质、 水文地质条件；当地下水对隧道影响较大时，应进行地下水的动态勘测
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隧道勘测及隧道位置的选择
- - - 隧道勘测
- 设计阶段地质调查
采用测绘、弹性波勘测、遥感、钻孔、试验坑道等方法进行
- 施工阶段地质调查
• 核定地质构造、岩性、地下水等 • 及时预测和解决施工中遇到的工程地质及水文地质问题 • 为验证修改设计提供依据
- 工程评价及处理措施
• 围岩自稳性
• 隧道涌水量、涌水压力、突然涌水等
• 岩土膨胀压力
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隧道勘测及隧道位置的选择
- - - 隧道勘测
• 滑坡、偏压 • 围岩状态和土压特性 • 高地应力区应力场 • 瓦斯、岩溶、及人为坑洞等
(1) 按地形条件进行选择
- 高程障碍
• 绕行方案 — 当附近地形开阔，山坡地带宽敞时，克服高程障碍
的一个比较简易的办法是避开前方的山峰，迂回绕行而过
• 深堑方案 — 当地形比较开阔，有山谷台地可资展线时，就可以
尽量地把线路展长，坡度用足以争取把线路标高抬起到可能的高度。 然后把高程尚有不足之处，在山顶部位开凿深路堑通过
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1.3.1平面设计
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1.3.2隧道线路纵断面设计
隧道纵断面是隧道中心线展开后在垂直面 上的投影。隧道的纵坡以不妨碍排水的缓坡为 宜，纵坡过大，对汽车行驶、隧道施工和养护 管理都不利。控制隧道纵坡的主要因素之一是 通风问题，一般把纵坡控制在2%以下，超过 2%时，汽车排出的有害物质迅速增加，即汽车 排出的有害物质随着纵坡的增大而急剧增多。 所以隧道内纵线形应考虑行车安全性、营运通 风规模、施工作业效率和排水要求，隧道纵坡 不应小于0.3%，一般情况不应大于3%；规范 规定“隧道内纵坡不应小于0.3%。
伴以有害节理切割时，易产生坍方和顺层滑动；在此情况下，如以明洞通过 时应慎重对待
隧道工程
缓倾角岩层隧道位置的选择
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隧道勘测及隧道位置的选择
- - - 隧道位置的选择
（接上页）当隧道中线可能沿两种不同岩性的岩层走向通过时，地层滑动 将使隧道结构受到很大的剪力，以致把结构物损坏。应避免将隧道置于两 种不同的岩层软弱构造(破碎)带，而宜将隧道置于岩性较好的单一岩层中 (A)；如果隧道恰在层间软弱面的上方，地层滑动会使隧道的某一段发生横 向推移，而与邻段断开。因此一定要尽可能避开软弱结构面，特别是不要 把隧道中线设成与软弱结构面的走向一致或平行，至少要成一定的交角。
隧道工程 滑坡地带的隧道位置选择
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隧道勘测及隧道位置的选择
- - - 隧道位置的选择
• 岩堆、崩坍、错落、堆积层以及危岩落石地区
选择隧道位置时，应查明工程地质及水文地质情况，原则上应避免从不稳定 的岩堆、崩坍、错落、堆积层地区中通过，应将洞身置于稳定的地层，当隧 道必须通过时，首先应分析并确认其具有稳定性，且一定要采取有效可靠的 工程措施，方得以在下图所示位置通过。
- 围岩级别的确定
判断围岩级别是决策隧道设计、施工中各种问题的基础。围岩级别 的判定是按设计和施工两个阶段进行。施工阶段可根据已暴露的围 岩条件判定围岩级别，是对设计阶段的预判断进行修正，是客观、 可靠、可信的判断
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隧道勘测及隧道位置的选择
- - - 隧道位置的选择
1.2隧道总体设计
按地形及地质条件进行选择
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公路隧道的基本坡道形式有单坡和人字坡两种
隧道内的纵坡变更处均应设置竖曲线，并尽量选用大值，以利 于通视和通风。隧道纵坡的变换不宜过大、过频，以保证行车安全 视距和舒适性。为了提高视线的诱导作用及满足乘客乘坐舒适，在 隧道中尽可能考虑选用较大竖曲线半径和竖曲线长度。
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1.3.4复线隧道间距
• 溶洞地区
当隧道通过岩溶地区时，应力求避免穿越岩溶严重发育的网状洞穴区、巨大 空洞区及有利于岩溶发育的构造带，尽量避开洞身置于碳酸盐岩与非碳酸盐 岩(可溶岩与非可溶岩)的接触带。当不可能时，应选择在较狭窄地段，以垂 直或大角度穿过，使通过岩溶地段为最短。
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隧道勘测及隧道位置的选择
- - - 隧道位置的选择
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隧道勘测及隧道位置的选择
- - - 隧道位置的选择
5） 不良水文地质的影响
• 地下水—— 地下水多是由地表水的渗透或地下水源补给的它们的
存在，使岩石软化、强度降低，层间夹层软化或稀释，促成了层间的滑 动。选择隧道位置时，最好不从富水区中经过。不得已时，也要尽可能 地把隧道置于地下水位以上的地方，或在不透水层中穿过。