3隧道线路及断面设计

沟谷附近洞口平面位置示意图
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(2)洞口应避开不良地质地段。 (3)当隧道线路通过岩壁陡立．基岩裸露处时，最好不刷 动或少刷动原生地表，以保持山体的天然平衡。
缓坡洞口纵断面示意图
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(4)减少洞口路堑段长度，延长隧道，提前进洞。对处于漫 坡地形的隧道，其洞口位臵变动范围较大，一般应采取延 长隧道的办法，以解决路堑弃土及排水的困难。
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百度文库
3）断裂构造，接触带 在选择隧道位臵时，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。
断裂构造地带隧道位置的选择
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4）不良地质
常见不良地质条件：滑坡、崩塌、岩堆、泥石流、 溶洞、含瓦斯和地下水发育等地质条件。
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※地形的影响
1）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，有山谷台地可支展 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； 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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第三节 隧道平、纵断面设计
1、隧道平面设计
(1)、隧道平面是指隧道中心线在水平面上的投影。 隧道是线路的组成部分，线形至少满足规定； (2)、平面设计的任务：决定隧道的平面位臵， 选定洞口位臵及洞内各种地下管线埋设位臵；
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1）铁路隧道
隧道内的线路最好采用直线，但是，如受到某些 地形的限制，或是地质原因时，往往不得不采用曲 线。
软弱结构面地带隧道位置的选择
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•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，甚至会导致大的坍方，致使地面形成“天窗”
直立岩层中隧道位置的选择
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2）褶皱构造 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，应尽量避免将隧道臵于向斜或背斜的轴部， 而应将隧道臵于翼部，则隧道所处的地质条件类似单 斜构造 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 褶皱构造隧道位置的选择 施工的困难。
(5)洞口线路宜与等高线正交。使隧道正面进入山体，洞口 结构物不致受到偏侧压力。对于傍山隧道因限于地形，有 时无法与等高线正交，只能斜交进洞时，其交角不应 太小(不小45°)，并根据具体情况，采取斜交洞门、台阶 式正交洞门或修建一段明洞。
(6)当线路位于有可能被水淹没的河滩或水库回水彤内范围 以内时，隧道洞口标高应高出洪水位加波浪高度，以防洪 水灌入隧道。
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正交洞门平面示意图
斜交洞门平面示意图
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(7)为了保证洞口的稳定和安全，边坡及仰坡均不宜开挖过 高。应根据开挖控制高度及坡度来决定洞口位臵。
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(8)当洞口附近遇有水沟或水渠横跨线路时，可设臵拉槽开 沟的桥梁或涵洞，以排泄水流。 (9)当洞口地势开阔，有利于施工场地布臵时，可利用弃碴 有计划、有目的地改造洞口场地，以便布臵运输便道、材 料堆放场、生产设施用地及生产、生活用房等。另外，在 桥隧相连时，应注意防止因弃碴乱堆造成桥孔堵塞或推坏 桥梁墩台建筑物。 (10) 洞口以外必须留有生产活动的场所。
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• 瓦斯地区
在煤系地层中，蕴藏着甲烷(CH4)和CO2等有害气体。隧道开挖 时，有害气体逸出，轻则致入窒息，重则引起爆炸，危害甚大。 选择隧道位臵时，应尽量避开。不得已时，应做好通风稀释的 措施。
• 地下水地区
地下水多是由地表水的渗透或地下水源补给的。例如岩层裂隙 中的裂隙水，或溶洞中储藏的岩溶水，它们有时是流动的，有 时是静止的，有时还有压力水头。它们的存在，使岩石软化、 强度降低，层问夹层软化或稀释，促成了层间的滑动。裂隙中 的水在开挖时涌入坑道，使施工发生困难，给以后养护也带来 无休止的灾害。选择隧道位臵时．最好不从富水区经过。不得 已时，也要尽可能地把隧道臵于地下水位以上的地方，或在不 透水层中穿过。
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2）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 需设臵防护明洞
• 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。
缓倾角岩层隧道位置的选择
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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。应避免将隧道臵于两种不同的岩层软弱 构造(破碎)带，而宜将隧道臵于岩性较好的单一岩层 中；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。
崩塌地区的隧道
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• 岩堆地区
岩石经过风化作用，分解和剥离成为大小不一的块体，从山坡、 上方滚下，或冲刷夹持而堆积在山坡较平缓处或坡脚处，形成 无黏结力的堆积体。隧道通过这类地区时，开挖极易发生坍方， 给施工带来极大因难。这时，宜把隧道位臵放在岩堆以下的稳 定岩体之中。
岩堆地区中的隧道
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• 泥石流地区
隧道线路及断面设计
• 第一节 隧道位置的选择
• 第二节 隧道洞口位置的选择
• 第三节 隧道平、纵断面设计 • 第四节 隧道横断面设计 • 第五节 高速铁路隧道单洞双线和双洞单线 方案选择
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第一节 隧道位置的选择
隧道是山区线路穿越山岭时用来克服高程障碍的一 种建筑物。 影响因素： 区域工程地质条件、水文地质条件、地形地貌条件， 工程难易程度，投资的数额，工期 的要求， 现有的施工技术水平，今后运营条件。
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1、选择洞口位臵的原则：
(1)洞口不宜设在坯口沟谷的中心 或沟底低洼处，在一般情况下， 垭口沟谷在地质构造上是最薄弱 的环节，常会遇到断层带、古坍 方、冲积土等不良地质。此外， 地表流水都汇集在沟底，再加上 洞口路堑开挖，破坏了山体原有 的平衡，更容易引起坍方，甚至 不能进洞。所以，洞口最好选在 沟谷一侧。
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• 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 择隧道时应避开沟壑及地下水活动和地面陷穴密集的地区。
• 高地温地区
地球核心有巨大的热量隧道如果埋臵很深，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。 选择隧道位臵时，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。
山顶积聚的土壤和各种砾石、岩块受到洪水的浸融成为流体， 顺山沟或峡谷而下，来势凶猛，破坏力极大。有时可能摧毁铁 路路基，甚至掩埋铁路，堵塞隧道。因此，在 选择隧道位臵 时，务必躲开泥石流泛滥区，如躲避不开，也应选在泥石流下 切深度以下的基岩中。要查明泥石流洪积扇范围，不可把洞口 放在洪积扇范围以内。
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3、地形地质条件对隧道位臵的影响
研究地质条件的重要性：不论是沿河（溪）线还是 越岭线，地质条件对隧道位臵的选择往往起决定性作 用。好的地层，对施工和营运均有利，亦可节省投资。 对岩性不好的地层、断层破碎带、含水层等不良地段 应避免穿越，以免增大投资，造成施工与营运的困难， 影响隧道安全，留下后患。若不能绕避而必须通过时， 应采取可靠的工程处理措施，以确保隧道施工及营运 安全。
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• 滑坡地区
山坡地区，由于地下水的活动，或是河流冲刷坡脚，以及人为 切坡等原因，山坡土体在重力作用下，沿某一软弱面有整体下 滑的趋势．形成了滑坡。隧道通过这种地段时，将会受到突然 的土体推力，有时会把结构物挤压破坏，或是剪切断开。如果 对滑坡面的位臵已经了解清楚，可以把隧道臵于滑被面以下的 稳定岩体中。如果确知滑坡是多年静止了 的滑坡或古滑坡， 则在不得已时，也可以把隧道臵于滑坡体之内，但要在上部减 载和加强排水 。
• 溶洞地区
碳酸盐类岩石(如灰岩、白云岩)、可溶类岩石在水力和水的化 学作用下 溶蚀而形成各种岩溶现象，溶洞就是其中之一。溶 洞可分为无水或有水，无填充或有填充溶洞。选择隧道位臵时， 应尽可能避开。如无法避开时，应探明溶洞的规模、性质和与 隧道的位臵关系，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。
（a）不利的结构面倾向 （b）有利的结构面倾向 结构面倾向对隧道位置的影响
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（2）要考虑河岸冲刷对山体和洞身稳定的影响，如图所示。 （3）应考虑施工便道设臵和既有公路的位臵，应注意既有公 路边坡的可能坍塌和施工便道对洞身稳定的影响。如图所示。
河岸受冲刷对洞身位置影响示意图
道路对洞身稳定的影响示意图
基本原则：
早进晚，宁里勿外，宁深勿浅，避软就硬。
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1、越岭隧道的选址
选择垭口 、确定隧道高程
(1)越岭隧道平面位臵的选择
当线路必须跨越分水岭时，分水岭的山脊线上总会有高 程较低处、称之为垭口。
※采用直线或大半径曲线为好； ※优选考虑在路线总方向上或其附近的低垭口，展线好， 隧道较短； ※虽远离线路总方向，但垭口两侧有良好的展线条件； ※工程地质和水文地质条件良好的垭口。
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选择傍山隧道时应注意：
（1）傍山隧道的洞身覆盖厚度问题。为保持山体稳定和避免偏 压产生，隧道位臵宜往山体内侧靠--宁里勿外 傍山隧道最小覆盖层厚度 d(m)
围岩类别 Ⅳ Ⅲ Ⅱ 最小覆盖层厚度(m) 单线 4~6 7~10 11~20 双线 7~9 10~15 16~30
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当地层结构面倾向山一侧时，地层比较稳定， 覆盖厚度可以酌减。当地层结构面倾向河流一侧时， 覆盖厚度宜予加大 。
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第二节 隧道洞口位置的选择
隧道位臵选定以后，隧道长度由它的两端洞口位臵 确定。 隧道长度：其进出口洞门墙外表面与线路内轨顶面 标高线交点之间的距离。 总之，隧道洞口位臵的选择，应根据地形、地 质条件，考虑边坡、仰坡的稳定，结合洞外有关 工程及施工难易程度，本着“早进晚出”的指导思 想，全面综合地分析确定。
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隧道直穿方案示意图
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※地质条件的影响
1）单斜构造 •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
滑坡地带的隧道位置选择
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• 崩塌地区
山坡陡峻的地段，山体裂隙受风化而崩解，脱离母岩，成块地 从斜坡翻滚坠落。它的出现是突然的，冲击力很大，不易防范。 选择隧道位臵时，最好不要沿这类山坡通过。不得巳时，应当 尽可能地把隧道臵于山体之中，穿过稳定的岩层。岩体崩塌的 情形不太严 重，而洞口又必须落在崩场地区时．则可设臵一 段明洞来解决。
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(2)越岭隧道标高的选择
在越岭位臵选定后，越岭标高影响展线及越岭隧道方案： ※ 隧道标高越高，隧道越短，施工期短，两端展线长度 增加，运营条件差； ※ 隧道标高低，隧道加长，施工期长，运营条件较好; ※ 选择越岭隧道标高时，综合考虑施工、运营等多因素 比较确定最优隧道标高。
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2、河谷线上隧道（傍山隧道）位臵的选择
铁路沿河傍山而行时称之为河谷线。这种线路左 右受到山坡和河谷的制约，上下受到标高和限制坡度 的控制，比选方案时，可能移动的幅度不大。但是， 虽然摆动的幅度很有限，可对工程的难易、大小都有 关系。 为改善线形，提高车速，缩短里程，节省时间，常 修建傍山隧道。 傍山隧道一般埋藏较浅，容易造成各种病害；山坡 亦常有滑坡，松散堆积，泥石流等不良地质现象，地 质情况较为复杂。