《隧道工程》课件第3讲 隧道线路及断面设计1
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《隧道工程》课件第3讲 隧道线路及断面设计_OK
35°
40°
● ZK1 ● 40°
ZK2
1060 1055 1050
隧道轴线 40°
ZK3
●44°
沟
●
1070 1055
● 1050
●
1060 1065
● ●
湾 桥
●●
1095 1085 1090
●
420° 021/8/30
2'
1'
1080 1070
1085 1080 1070
26
第三章 隧道线路及断面设计
A
B
2021/8/30
27
第三章 隧道线路及断面设计
(5)溶洞地区 选择隧道位置时，应尽可能避开。如无法避开时，
应探明溶洞的规模、性质和与隧道的位置关系， 采取相应的设计，施工措施。
(6)瓦斯地区 选择隧道位置时，最好能避开。
(7)地下水 选择隧道位置时，最好不从富水区中经过。
(5)选择隧道位置时，应注意洞口位置和有关工程的 处理，一般宜采取“早进洞，晚出洞”原则。
一、越岭线上隧道位置的选择
当交通路线需要从一个水系过渡到另一个水系时， 必须跨越高程很大的分水岭，这段线路称之为越岭 线。
越岭隧道的位置:选择垭口
确定隧道高程
2021/8/30
9
第三章 隧道线路及断面设计
1.选择垭口
●
●
1105 1100
1095
1070 1055 1050
1065
● ● ●
1
豆
45°
1050
S1l
渣
1045
30°
●
1040
湾
● ● ● ●
● ● ●
隧道工程第三章隧道线路及断面设计(1)
2.3.2 隧道围岩分级的方法
对隧道围岩的分级时，应注意以下几点： ➢首先应考虑选择对围岩稳定性有重大影响的主要因素，如 岩石强度、岩体的完整性、地下水、地应力、结构面产状、 以及他们的组合关系作为分级指标； ➢其次选择测试设备比较简单、人为因素小、科学性较强的 定量指标； ➢在考虑分级指标要有一定的综合性，如复合指标等。
44
秦岭隧道平面位置的方案比选
15.40km
19.40km
F2
F5
F3
F1
F4
西安安康线初测阶段秦岭地段
45
雅西高速——双螺旋隧道
46
47
起初的几条线路，虽然充分地利用了地形，却始终无法避 开安宁河大断裂，工程地质条件并不好。为了减少连续纵坡， 也为了规避不良地质和自然保护区，公路史上首座双螺旋隧道 诞生了。双螺旋隧道最大的妙处就在于，以长度换取高度。 48
什么叫做分水岭？
分水岭是指分隔 相邻两个流域的 山岭或高地，河 水从这里流向两 个相反的方向。 在自然界中，分 水岭较多的是山 岭、高原。
秦岭是长江和黄河的分水岭
长江流域图
什么叫做傍山隧道？
山区道路通常傍山沿河而行，山区河流的特点是河 床狭窄、弯曲，经过常年的河水侵蚀和风化作用， 地势往往变得陡峻。为改善线形、提高车速、缩短 里程、节省时间，常需修建隧道，这种隧道叫做傍 山隧道，或称河谷线隧道。
隧道方案优缺点： ➢ 优点：能使线路平缓顺直，病害少，缩短线路， 节省运输时间，不需用较大的坡度，不需设置太多、 太急的曲线，还能最大限度地减少道路修建对自然 植被的破坏。 ➢ 缺点：造价高、施工进度慢。
一般情况下，采用隧道方案是比较有利的。当线 路遇到地形高程障碍时，应该优先考虑隧道方案。
《隧道工程(第五版)》课件第3章 隧道总体设计
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隧道工程（第五版）
出版社 理工分社
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隧道工程（第五版）
出版社 理工分社
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隧道工程（第五版）
出版社 理工分社
3.2.2 隧道纵断面设计隧道纵断面是隧道中心线展 直后在垂直面上的投影。隧道内线路坡度可设置为单面 坡（即向隧道一端上坡或下坡）或人字坡（即从隧道中 间向洞口两端下坡）两种，如图3.13所示。
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隧道工程（第五版）
出版社 理工分社
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隧道工程（第五版）
出版社 理工分社
⑤考虑洞口边仰坡不致开挖过高和洞口段衬砌结构 受力，洞口位置宜与地形等高线大体上正交，见图3.11 （a）。特别是在土质松软、岩层破碎、构造不利的傍 山隧道，更应注意。道路隧道一般不宜设计斜交洞门， 见图3.11（b）。若为斜交时，应尽可能加大斜交角度 （一般不小于45°），或采取工程措施，以降低垂直等 高线方向的开挖高度。
1
隧道工程（第五版）
出版社 理工分社
在1∶50000耀1∶25000地形图上比选时，为了明确 路线是否经济，技术上是否可行，是否符合工程实际， 可参考已有的地质等资料，在地形图上徒手描绘大概的 平面线形图，判断隧道位置和规模，对所有可能的路线 方案进行比较，估算建设费用，去掉一些明显没有进一 步比较价值的路线方案，选出下一步所需进一步比较的 路线方案。。然后在1∶5000地形图上研究路线控制点， 拟订几条比较路线的平面线形、纵坡，使其与交通安全、 地形地物协调，并确定出线形指标好、工程造价低的线 路。一般路线比较要点是：线形适当（平面顺适、纵坡 均衡、横面合理），顺应地形，路线延长对邻近地区的 影响；安全性、用地、建设投资、养护费、行驶性能， 施工的难易，与当地环境和景观相协调等。
隧道线路及断面设计及识读—隧道纵断面设计(隧道施工课件)
1.要求与铁路隧道大同小异 执行《公路工程技术标准》，并考虑隧道特点
2.两个关系：曲线半径与视距的关系 超高与隧道断面关系
明暗变化 3.半径不宜小于不设超高的最小曲线半径，并符合视距要求
4.根据停车视距换算不加宽的最小曲线半径。
5.洞口应采用大半径曲线的引线与隧道衔接。
进隧道由明到暗
6.设置曲线有利于司机的“亮适应”。
出隧道由暗到明
隧道平纵断面设计
主要内容
1隧道平面设计
曲线上隧道缺点
曲线隧道设计要点
公路隧道平面线形设计要点
2隧道纵断面设计
坡道形式 坡度大小 坡段长度 坡段间的衔接
设计要素
公路隧道纵断面线形
公路隧道引线的平、纵断面线形
隧道平纵断面设计 - -2隧道纵断面设计
一、纵断面设计要素
1.坡道形式 两种：人字坡和单面坡
隧道平纵断面设计 - -2隧道纵断面设计
二、公路隧道纵断面线形
坡度以不妨碍排水的缓坡为宜 变坡点设足够的竖曲线 一般纵坡：
2%以下 ，大于3%不可取，规范：一般取3%。 在施工时需要设置不小于0.3%的纵坡（排水）
隧道平纵断面设计 - -2隧道纵断面设计
三、公路隧道引线的平、纵断面线形
应当保证有足够的视距和行车安全，尤其在进口一侧，需要在
(3)明线曲线Βιβλιοθήκη 量坡度i允= i限- i曲
？克服曲线阻力
i允－设计中允许采用的最大坡度 i限－按照线路等级规定的限制最大坡度 i曲－曲线阻力折算的坡度折减量
(4)隧道内坡度折减(>400m)
i允=m i限- i曲
（1）湿度大，轮轨粘着系数低 （2）隧道内空气阻力增大
隧道平纵断面设计 - -2隧道纵断面设计
2.两个关系：曲线半径与视距的关系 超高与隧道断面关系
明暗变化 3.半径不宜小于不设超高的最小曲线半径，并符合视距要求
4.根据停车视距换算不加宽的最小曲线半径。
5.洞口应采用大半径曲线的引线与隧道衔接。
进隧道由明到暗
6.设置曲线有利于司机的“亮适应”。
出隧道由暗到明
隧道平纵断面设计
主要内容
1隧道平面设计
曲线上隧道缺点
曲线隧道设计要点
公路隧道平面线形设计要点
2隧道纵断面设计
坡道形式 坡度大小 坡段长度 坡段间的衔接
设计要素
公路隧道纵断面线形
公路隧道引线的平、纵断面线形
隧道平纵断面设计 - -2隧道纵断面设计
一、纵断面设计要素
1.坡道形式 两种：人字坡和单面坡
隧道平纵断面设计 - -2隧道纵断面设计
二、公路隧道纵断面线形
坡度以不妨碍排水的缓坡为宜 变坡点设足够的竖曲线 一般纵坡：
2%以下 ，大于3%不可取，规范：一般取3%。 在施工时需要设置不小于0.3%的纵坡（排水）
隧道平纵断面设计 - -2隧道纵断面设计
三、公路隧道引线的平、纵断面线形
应当保证有足够的视距和行车安全，尤其在进口一侧，需要在
(3)明线曲线Βιβλιοθήκη 量坡度i允= i限- i曲
？克服曲线阻力
i允－设计中允许采用的最大坡度 i限－按照线路等级规定的限制最大坡度 i曲－曲线阻力折算的坡度折减量
(4)隧道内坡度折减(>400m)
i允=m i限- i曲
（1）湿度大，轮轨粘着系数低 （2）隧道内空气阻力增大
隧道平纵断面设计 - -2隧道纵断面设计
《隧道断面设计》课件
隧道排水系统设计
排水沟设计
设置排水沟，将隧道内的水引至 集水井，再通过水泵排出洞外。
排水方式
根据隧道长度、地形、地质等因 素选择合适的排水方式，如集中
排水、分散排水等。
防水层设计
在隧道衬砌内侧设置防水层，防 止渗水对隧道结构造成影响。
隧道支护结构设计
支护方式
根据围岩条件、施工方法等因素 选择合适的支护方式，如锚杆支 护、喷射混凝土支护等。
采取额外的加固措施。
椭圆形隧道
03
椭圆形隧道结合了圆形和矩形隧道的优点，具有较好的结构稳
定性和施工便利性。
隧道断面的尺寸
净空尺寸
根据设计速度和车辆限界确定，包括车道宽度、 侧向宽度和净高。
衬砌厚度
根据隧道围岩类别、荷载情况和防水要求等因素 确定。
排水设施
设计合理的排水系统，确保隧道内不积水，提高 行车安全性。
环保性原则
隧道断面设计应注重环境保护，尽可能减少对周边生态环 境的破坏和污染，采取有效的环保措施和技术手段，实现 绿色设计和可持续发展。
PART 02
隧道断面的几何设计
隧道断面的形状
圆形隧道
01
圆形隧道具有较高的结构稳定性，能够承受较大的侧压力，但
施工难度较大，成本较高。
矩形隧道
02
矩形隧道结构简单，施工方便，但结构稳定性相对较差，需要
隧道断面设计对运营费用的影响
隧道断面设计应充分考虑运营通风、照明、排水等需求，以降低运营费用。
隧道断面设计的施工性分析
施工难度与隧道断面的关系
隧道断面设计应考虑施工难度，尽量减小断面尺寸，提高施工效率。
施工方法与隧道断面的关系
隧道断面设计应结合施工方法，如盾构法、矿山法等，以提高施工安全性。
隧道工程PPT课件
第一节洞门的结构构造
隧道工程
- 拱形明洞门
- 拱形明洞门可分为路堑式和半路堑式两类。路堑式明洞门有端墙式 （常用柱式）和翼墙式两种，与一般隧道门形式相类似
柱式拱形明洞门路堑式
翼墙式拱形明洞门路堑式
12
第一节洞门的结构构造
隧道工程
- 半路堑式明洞门多用于傍山线路，其山侧与原地层相接，为了适应 傍山、横向地面坡陡的地形，一般也多以台阶形式加高端墙，并在山 侧设置挡墙支挡边坡，降低开挖高度，
大减少对坡面的冲刷
• 洞口显得宽敞，结构式样比较美观，而且对于边、仰坡坡度不一致的洞
口，设计时亦便于处理
9
第一节洞门的结构构造
- 台阶式洞门
当洞门处于傍山侧坡地区，地 面横坡较陡，洞门一侧边坡较 高时，为了减小仰坡高度及外 露坡长，可以将端墙一侧顶部 改为逐步升级的台阶形式，以 适应地形的特点，减少仰坡土 石开挖量。这种洞门也有一定 的美化作用
•明洞门
明洞门主要配合明洞结构类型设计，明 洞有拱形明洞和棚洞之分，相应明洞门 也分拱形明洞门和棚式明洞门两大类
隧道工程
棚式明洞门
5
第一节洞门的结构构造
环框式洞门
• 环框式洞门，即只镶饰隧道衬砌
两端部分
• 适用于隧道洞口仰坡极为稳固，
岩层坚硬，节理不发育，不易风化 ，地形陡峻而又无排水要求的地段
端墙式洞门
隧道工程
- 偏压斜墙式拱形明洞
• 适用于地形倾斜，低侧处路堑外侧有较宽敞的地面供回填土石，以增
加明洞抵抗侧向压力的能力。
• 承受偏压荷载，拱圈为等截面，内侧边墙为等厚直墙式，外侧边墙不
等厚斜墙式。
- 半路堑单压式拱形明洞
• 受单侧的压力，结构内轮廓与隧道一致，左右对称，结构截面左右不
第三章隧道工程PPT课件
27
⒉半路堑式拱形明洞:傍山隧道的洞口或傍山线路上
耳墙式拱形明洞
长腿式拱形明洞
28
明洞顶上回填石≥1.5m，且留有不小于1:1.5的流水坡,填土上面 及拱顶上方要做一层粘土隔水层。 二、棚洞:框架结构。顶是平的梁版，内墙为重力式墩台结构，外
墙采用立柱式、连拱墙式或钢架结构。
29
第五节 隧道通风建筑物的构造
二、装配式衬砌：
11
优点
缺点
1、不需养生；
1、有足够的拼装空间；
2、改善了劳动条件；
2、构件尺寸要求精度高；
3、节省大量的支撑材料及劳力； 3、接缝多，防水困难。
4、缩短工期，降低造价。
构造应满足条件：1、强度足够且耐久；
2、能立即承受荷载；
3、装配简便，构件类型少，形式单一，尺寸统
一，便于工业化制作和机械化拼装；
第三章 隧道结构构造
学习要点：
●掌握曲线隧道的净空加宽 ●了解隧道洞身支护结构(衬砌)的构造 ●掌握隧道洞门结构的构造(形式及作用) ●了解明洞、通风建筑物、附属建筑物的构造
1
第一节 隧道横断面设计
一、隧道净空限界: 1、隧道净空:指隧道衬砌的内轮廓线所包围的空间。 2、机车车辆限界:满足各种型号的机车和车辆在横断面尺寸上最
水坡；
c.采用单向顺坡排水或双向排水。
23
⒋其它型式：⑴柱式洞门：增加端墙稳定性
24
⑵台阶式洞门：适应地形特点
25
⑶斜洞门
（洞口5m范围内衬砌加强，且与洞身整体砌筑）
26
第四节 明洞的构造
明洞:用于隧道洞口或有落石、塌方等有威胁安全的地方。 一、拱式明洞:由拱圈、边墙和仰拱或铺底组成。(截面尺寸略大) ⒈路堑式拱形明洞
⒉半路堑式拱形明洞:傍山隧道的洞口或傍山线路上
耳墙式拱形明洞
长腿式拱形明洞
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明洞顶上回填石≥1.5m，且留有不小于1:1.5的流水坡,填土上面 及拱顶上方要做一层粘土隔水层。 二、棚洞:框架结构。顶是平的梁版，内墙为重力式墩台结构，外
墙采用立柱式、连拱墙式或钢架结构。
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第五节 隧道通风建筑物的构造
二、装配式衬砌：
11
优点
缺点
1、不需养生；
1、有足够的拼装空间；
2、改善了劳动条件；
2、构件尺寸要求精度高；
3、节省大量的支撑材料及劳力； 3、接缝多，防水困难。
4、缩短工期，降低造价。
构造应满足条件：1、强度足够且耐久；
2、能立即承受荷载；
3、装配简便，构件类型少，形式单一，尺寸统
一，便于工业化制作和机械化拼装；
第三章 隧道结构构造
学习要点：
●掌握曲线隧道的净空加宽 ●了解隧道洞身支护结构(衬砌)的构造 ●掌握隧道洞门结构的构造(形式及作用) ●了解明洞、通风建筑物、附属建筑物的构造
1
第一节 隧道横断面设计
一、隧道净空限界: 1、隧道净空:指隧道衬砌的内轮廓线所包围的空间。 2、机车车辆限界:满足各种型号的机车和车辆在横断面尺寸上最
水坡；
c.采用单向顺坡排水或双向排水。
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⒋其它型式：⑴柱式洞门：增加端墙稳定性
24
⑵台阶式洞门：适应地形特点
25
⑶斜洞门
（洞口5m范围内衬砌加强，且与洞身整体砌筑）
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第四节 明洞的构造
明洞:用于隧道洞口或有落石、塌方等有威胁安全的地方。 一、拱式明洞:由拱圈、边墙和仰拱或铺底组成。(截面尺寸略大) ⒈路堑式拱形明洞
《隧道工程》课件第3讲 隧道线路及断面设计
地质构造和岩石应力状况对线路选择
纵向和横向渐变
4
有重要影响。
通过设计横向和纵向的渐变，保证隧 道的安全和舒适性。
隧道断面设计
断面形式
在考虑隧道使用功能的前提下，确定合适的 断面形式。
基础设计
考虑隧道的支护和基础，确定合理的断面尺 寸和形式。
断面尺寸
根据车辆通行、施工条件等要素，确定合理 的断面尺寸。
智能照明系统的应用
智能照明系统的应用可以最大 程度地利用隧道自然光线，提 高节能效果。
智能通风系统的应用
智能通风系统的应用可以根据 实时数据调节隧道内部环境， 保证车辆和乘客的舒适性。
隧道安全管理
安全管理制度
建立健全的安全管理制度， 规范隧道施工、运行和维 护活动。
应急预案
制定并及时更新隧道应急 预案，确保在突发事件中 快速有效地响应和处置。
平替段的设计可以减小渗漏和水压。
3 隧道进口出口的曲线设计
曲线半径的选择对于增加进口进出口的灵活性和保证通行安全有重要影响。
隧道平面布置
设计原则
充分考虑交通安全、造价、 舒适性等因素，优化平面布 置。
节点设计
合理设置节点可以优化路线， 减少盘山隧道的数量。
交叉口设计
考虑人流、车流量，设计合 理交叉口，保证交通畅通。
隧道施工困难
1
基础难度大
受到地质条件的影响，隧道基础的施工往往比其他地面施工更为困难。
2
开挖难度大
隧道的开挖不仅需要克服地质因素的阻碍，还受到隧道尺寸、施工技术等多种因 素的影响。
3
支护难度大
隧道的支护工作存在诸多技术难度，需要采用合理且有效的技术手段。
隧道自动化
隧道线路及断面设计PPT课件
16
连拱隧道
17
京承高速公路塔沟双连拱隧道
18
连拱隧道、小净距隧道
• 连拱隧道： • 接线困难时出现的一种特殊结构形式。特点
是：双洞间岩柱被砼取代，形成双洞拱墙相连 的结构型式，一般小于500m。 • 小净距隧道： • 是指隧道间的中间岩柱厚度小于表1建议值 的特殊隧道布置形式。
19
隧道结构型式比较表
33
2）褶曲构造
• 褶曲构造包括背斜和向斜。 • 背斜的岩层受弯而在上面出现开裂。 • 向斜地层受弯而在下面开裂，切割岩体
成为上小下大的楔块，这种楔块在重力作用 下，极易脱离母岩而坠落，于是给结构物以 较大的荷载，而且在施工时，极易发生掉块 或坍方，此外，地下水积聚凹底，也将增加 施工的困难。 • 所以，隧道穿过褶曲构造时，选在背斜 中要比在向斜中有利。如果恰在褶曲的两翼， 将受到偏侧压力，结构需加强。
29
结构面倾向与隧道的关系
30
• 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，必 须事先把岩层的构造和倾角大小调查清楚，一定 要尽可能避开软弱结构面。特别是不要把隧道中 线设计成与软弱结构面的走向一致或平行，至少 要成一定的交角。
36
2、不良地质的影响 • a、滑坡地区 • 在山区修建铁路隧道时，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。
连拱隧道
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京承高速公路塔沟双连拱隧道
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连拱隧道、小净距隧道
• 连拱隧道： • 接线困难时出现的一种特殊结构形式。特点
是：双洞间岩柱被砼取代，形成双洞拱墙相连 的结构型式，一般小于500m。 • 小净距隧道： • 是指隧道间的中间岩柱厚度小于表1建议值 的特殊隧道布置形式。
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隧道结构型式比较表
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2）褶曲构造
• 褶曲构造包括背斜和向斜。 • 背斜的岩层受弯而在上面出现开裂。 • 向斜地层受弯而在下面开裂，切割岩体
成为上小下大的楔块，这种楔块在重力作用 下，极易脱离母岩而坠落，于是给结构物以 较大的荷载，而且在施工时，极易发生掉块 或坍方，此外，地下水积聚凹底，也将增加 施工的困难。 • 所以，隧道穿过褶曲构造时，选在背斜 中要比在向斜中有利。如果恰在褶曲的两翼， 将受到偏侧压力，结构需加强。
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结构面倾向与隧道的关系
30
• 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，必 须事先把岩层的构造和倾角大小调查清楚，一定 要尽可能避开软弱结构面。特别是不要把隧道中 线设计成与软弱结构面的走向一致或平行，至少 要成一定的交角。
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2、不良地质的影响 • a、滑坡地区 • 在山区修建铁路隧道时，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。
隧道工程图文讲解ppt课件
※ 采用就地整体模注现浇砼，适用较广，截面可以是等截面或 是变截面。
.
※ IV级以上围岩，地基松软，往往侧压力较大，故宜采用 曲墙带仰拱的衬砌。
设置 作用 仰拱
使结构及时封闭，提高整体承载力和侧墙抵抗侧 压力的能力
抵御结构下沉变形，调整围岩和衬砌的应力状态
※ 严寒地区隧道，不管围岩等级如何，只要有地下水存在， 衬砌型式仍应采用曲墙式衬砌，并在施工中根据情况设置伸 缩缝
① 当初支产生形变及形变压力时，隔离层允许其有少量的变形， 可降低形变压力；
② 当初支支护力不够时，可将少量形变压力均匀的传布到二衬 上，依靠二衬制止其继续变形，且不使初衬出现裂缝时，二衬 也出现裂缝。
.
③ 具有防水效果，且可减少二次衬砌混凝土的收缩裂缝。
※ 预留初期支护变形量：在确定开挖尺寸时，应预留必要的初 期支护变形量以保证初期支护稳定后，二次衬砌的必要厚度
.
4.3 明洞
当隧道埋深较浅，上覆岩(土)体较薄，难采用暗挖法时，则 应采用明挖法来开挖隧道。用这种明挖法修筑的隧道结构，通 常称明洞。
※ 明洞具有地面、地下建筑物的双重特点：①作为地面建筑 物用以抵御边坡、仰坡的坍方、落石、滑坡、泥石流等病害； ②作为地下建筑物用于深路堑、浅埋地段不适宜暗挖隧道时而 取代隧道的作用；③用于在与公路、灌溉渠立交处，以减少建 筑物之间的干扰。 ※ 明洞的结构形式应根据地形、地质、经济、运营安全及施工 难易等条件进行选择，采用最多的是拱形明洞和棚式明洞
.
柱式拱形明洞门路堑式
翼墙式拱形明洞门路堑式
台阶式拱形明洞门（半路堑式）
台阶式拱形明洞门（偏压式）
2、棚式明洞
当山坡坍方，落石数量较少，山体侧压力不大，或因受地 质、地形条件的限制，难以修建拱形明洞时，可采用棚式明洞
.
※ IV级以上围岩，地基松软，往往侧压力较大，故宜采用 曲墙带仰拱的衬砌。
设置 作用 仰拱
使结构及时封闭，提高整体承载力和侧墙抵抗侧 压力的能力
抵御结构下沉变形，调整围岩和衬砌的应力状态
※ 严寒地区隧道，不管围岩等级如何，只要有地下水存在， 衬砌型式仍应采用曲墙式衬砌，并在施工中根据情况设置伸 缩缝
① 当初支产生形变及形变压力时，隔离层允许其有少量的变形， 可降低形变压力；
② 当初支支护力不够时，可将少量形变压力均匀的传布到二衬 上，依靠二衬制止其继续变形，且不使初衬出现裂缝时，二衬 也出现裂缝。
.
③ 具有防水效果，且可减少二次衬砌混凝土的收缩裂缝。
※ 预留初期支护变形量：在确定开挖尺寸时，应预留必要的初 期支护变形量以保证初期支护稳定后，二次衬砌的必要厚度
.
4.3 明洞
当隧道埋深较浅，上覆岩(土)体较薄，难采用暗挖法时，则 应采用明挖法来开挖隧道。用这种明挖法修筑的隧道结构，通 常称明洞。
※ 明洞具有地面、地下建筑物的双重特点：①作为地面建筑 物用以抵御边坡、仰坡的坍方、落石、滑坡、泥石流等病害； ②作为地下建筑物用于深路堑、浅埋地段不适宜暗挖隧道时而 取代隧道的作用；③用于在与公路、灌溉渠立交处，以减少建 筑物之间的干扰。 ※ 明洞的结构形式应根据地形、地质、经济、运营安全及施工 难易等条件进行选择，采用最多的是拱形明洞和棚式明洞
.
柱式拱形明洞门路堑式
翼墙式拱形明洞门路堑式
台阶式拱形明洞门（半路堑式）
台阶式拱形明洞门（偏压式）
2、棚式明洞
当山坡坍方，落石数量较少，山体侧压力不大，或因受地 质、地形条件的限制，难以修建拱形明洞时，可采用棚式明洞
《隧道总体设计》PPT课件
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（1）洞口部分在地质上通常是不稳定的。一般应设 在山体稳定，地质条件好，排水有利的地方。隧道 宜长不宜短，应“早进洞，晚出洞”，尽量避免大 挖大刷，破坏山体稳定。
（2）洞口不宜设在沟谷低洼处和汇水沟处，一般宜 将洞口移到沟谷地质条件较好的一侧有足够宽度的 山嘴处，如图中的B线。
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贴壁进洞时洞口纵断面示意图
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陡壁下接长明洞纵断面示意图
缓坡洞口纵断面示意图
（5）考虑洞口边仰坡不致开挖过高和洞口段衬砌 结构受力，洞口位置宜与地形等高线大体上正交。 特别是在土质松软、岩层破碎、构造不利的傍山 隧道，更应注意。道路隧道一般不宜设计斜交洞 门。若为斜交时，应尽可能加大斜交角度（一般 不小于450），或采取工程措施，以降低垂直等高
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6
-按地质条件进行选择
- 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
断裂构造地带隧道位置的选择
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(4)、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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（3）当洞口处为悬崖陡壁时，根据地质情况采用 贴壁或采用接长明洞的办法，将洞口堆到坍方 范围以外3—5m处.
隧道工程隧道线路及断面设计2
式中 H——车辆外侧顶角距内轨顶面的高度，取
360cm；
E——外侧线路的外轨超高值(cm)；
R——同前。
W3
8450 R
360 150
E 2
(cm)
或
W3
8450 R
1.2E
(cm)
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第三章 隧道线路及断面设计 ➢ 其它情况时
W3
8450 R
(cm)
式中 H——车辆外侧顶角距内轨顶面的高度，取 360cm；
第三章 隧道线路及断面设计
➢ 隧道总加宽值为
W
W1 W2
4050 2.7E 4400
R
R
(cm)
或
W 8450 2.7E (cm)
R
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第三章
隧道线路及断面设计
直线隧道中心线 曲线隧道中心线
加宽后隧道内轮廓线 直线隧道内轮廓线
W内
d W外
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第三章 隧道线路及断面设计
425 0 4000
1500 2440
400
0
4250 3000
3000
1210 1100 1875 2250
轨面
4000 8500
2250
隧道建筑限界
基本建筑限界
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第三章 隧道线路及断面设计 4.直线隧道净空
“直线隧道净空”要比“隧道建筑限界”稍大 一些，除了满足限界要求外，考虑避让等安全 空间、救援通道及技术作业空间，还考虑了在 不同的围岩压力作用下，衬砌结构的合理受力 形状 。
d内1 l 2 8R
式中 l——车辆转向架中心距，取18m； R——曲线半径（m）。
108-演示文稿-隧道位置和洞口位置设计以及隧道平纵断面设计
重点、难点内容
1. 隧道具体位置选择的影响因素有哪些？ 2. 越岭隧道与河谷隧道有何区别？它们在位置的选
择上各采取什么原则？ 3. 地质条件对隧道位置选择有哪些影响？ 4. 隧道洞口位置的选择应遵循哪些原则？确定洞口
位置考虑哪些因素？ 5. 隧道长度的定义。
重点、难点内容
6. 道路隧道平面设计时应考虑哪些问题？ 7. 隧道的纵断面的坡度类型有哪几种？各有什么优
第三章 隧道线路及断面设计
(2) 要考虑河岸冲刷对山体和洞身稳定的影响。
t a
b 侧蚀
第三章 隧道线路及断面设计
(3) 应考虑施工和既有便道设置的位置，应注意边 坡的可能坍塌对洞身稳定的影响。
便道
第三章 隧道线路及断面设计
乐 昌
坪石 南岭煤矿
九峰
坪石
预留水库西岸双绕岐门 跨武水越岭方案
预留 水库 大瑶 山 14.3 公里 长隧 道方 案
第二节 隧道洞口位置的选择
隧道长度为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
洞口位置选择好坏，将直接影响隧道施工、造价 、工期和运营安全。选择时要结合洞口的地形，地 质条件、施工、运营条件以及洞口的相关工程（桥 涵、通风设施等）综合考虑。
第三章 隧道线路及断面设计
洞口部分在地质上通常是不稳定的。一般应设在 山体稳定，地质条件好，排水有利的地方。隧道宜 长不宜短，应“早进洞，晚出洞”，尽量避免大挖大 刷，破坏山体稳定。
(8) 当洞口附近遇有水沟或水渠横跨线路时，可设 置拉槽开沟的桥梁或涵洞，排泄水流
第三章 隧道线路及断面设计
(9) 长大隧道在洞门附近应考虑施工场地、弃渣场 以及便道等的位置。
总之，隧道洞口位置的选择，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。
隧道工程chapter3精品PPT课件
什么叫做垭口？
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。
理由：隧道的长度较短，有 利于降低造价
常常有若干个垭口可以通过。 通过下述因素的分析比较， 选定最为理想的垭口。垭口 是选定越岭隧道线路方案的 控制点。
隧道高程的影响：
高：缩短隧道长度、降低投资，但纵坡大、展线长 低: 相反
经隧道长度、施工难度、运营条件等综合 比选多个方案，最后确定最佳方案。
垭口
什么叫做垭口？ 如何选择垭口？
路线总方向
选择的垭口
秦岭隧道平面位置的方案比选
15.40km
19.40km
F2
F5
F3
F1
F4
例如：成昆线沙木拉打隧道的比选 1966
成昆线从大渡河水系的牛日河进入安宁河水系的孙水 河，需穿越小凉山分水岭，该岭与两侧高差约900余 米，线路需克服越岭的巨大高差，
越岭地段计有沙木拉打、瓦吉木、小相岭、阳糯雪山 四个垭口。
沙 木 拉 打 越 岭 长 隧 道 的 选 择
小相岭垭口位于航空方向 上，线路比较顺直，但此 处山高、平面距离短、需 采用19.5km的越岭隧道
阳糯雪山垭口虽位于线路 航空方向附近，而越岭隧 道长达25.75km
瓦吉木垭口越岭隧道长 14.5km，但偏离线路方向 较远
什么叫做垭口？ 山岭（褶多山）
较高的垭口 较低的垭口
越岭隧道平面位置的选择
平面位置选择是指隧道穿越分水岭的不同高程及不 同方向的垭口选择，着重考虑以下因素：
路线总方向上的垭口 地质条件 隧道长度 两侧展线难易程度 工程量大小 路、桥、隧总体线形
选择垭口的方法
利用小比例尺地形图(如军用地图)、航空照片、卫星 照片等； 根据线路的航空线方向和克服越岭高程的不同要求进 行大面积选线，录求可供越岭的几个垭口位置； 然后进行可能通过的垭口、沟谷的比选。
第3章 第三节 隧道平纵断面设计
在某些情况下必须设置曲线时，其曲线半径不宜小于
不设超高的平面径曲线的引线与隧道衔接。
这里有两个问题应当引起注意：一是小半径 曲线，二是超高。如果设置小半径曲线，会 产生视距问题，为确保视距，势必要加宽隧 道断面。设置超高时，车辆倾斜，也会导致 隧道断面的加宽。隧道断面加宽，一方面要 增加工程费用，另一方面使施工变得困难。 加宽后的断面宽度不统一，以及不同断面之 间的相互过渡都给隧道施工带来困难。由于 隧道内一般是禁止超车的，只能采用停车视 距，设计时根据停车视距可以换算出设置曲 线时的不加宽最小平曲线半径。
人字坡特点
人字型坡道多用于长隧道，尤其是越岭隧道。 地下水发育的长隧道宜采用人字坡。 因为越岭无需争取高程，而垭口两端都是沟 谷地带，同是向下的人字型披道，正好符合 地形条件。人字坡的优点是施工时，水自然 流向洞外，排水措施相应地简化；而且重车 下坡，空车上坡，运输效率高。它的缺点是 列车通过时排出的有害气体聚集在两坡间的 顶峰处，尽管用机械通风，有时也排除不干 净．长时积累，浓度渐渐增大，使列车司乘 人员以及洞内维修人员的健康受到影响。
在曲线两端应设缓和曲线时，最好不使洞口恰落在缓和曲线上。 隧道内若设圆曲线，其长度不应短于一节车厢的长度（26m）。
在一座隧道内最好不设一个以上的曲线，尤其是不宜设置反向曲
线(S)或复合曲线。如果列车同时跨在两个曲线上，行驶很不稳当。
当必须设置两条曲线时，两曲线间应有足够长的夹直线，一般
是要求在三倍车辆长度以上。
第二节 隧道纵断面设计
坡道形式 坡度大小 坡段长度 坡段联结
坡道形式
隧道处于地层之内，除了地质有变化时以外，线路 的坡型本来不受什么限制，用不着采用复杂多变的型 式。一般可采用简单的单坡型或人字坡型 。
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第三章 隧道线路及断面设计
1.选择垭口
当线路跨越分水岭时，分水岭的山脊线上总会有高 程低处，称之为垭口。
第三章 隧道线路及断面设计
•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。
(4)沿河傍山隧道，其位置宜向山侧内移，避免一 侧洞壁过薄产生偏压；
(5)选择隧道位置时，应注意洞口位置和有关工程 的处理，一般宜采取“早进洞，晚出洞”原则。
一、越岭线上隧道位置的选择
当交通路线需要从一个水系过渡到另一个水系 时，必须跨越高程很大的分水岭，这段线路称之为 越岭线。
越岭隧道的位置:选择垭口 确定隧道高程
复习
•围岩的概念 •围岩分级的概念、目的 •影响围岩稳定性的主要因素 •国内外主要围岩分级系统
A 20K 短隧道方案 D20K方方案案
既有铁路
B20 K长隧道芳案 C20 K中长隧道方案
45-24m BK220+349
A 16 K 方案
2(32-32m) BK193+697
2(15-32m) BK192+250
B 16 K 方案
2(12-32m) BK184+725
既有铁路
2(41-32m) BK197+140
T 16K 特长隧道方案
16‰贯通方案
2(41-24m) BK163+256
39-32m C1K199+889
A13K方案
22-32m C1K187+113
CK183+900
T13K方案 既有铁路
贯通方案
2(18-24m) CK160+172
第三章 隧道线路及断面设计
第一节 隧道位置的选择
隧道选址的基本原则： (1)必须与总体设计相协调适应； (2)隧道位置应选择在稳定的地层中； (3)越岭隧道应进行较大范围的方案选择，进行全
面的技术、经济比较，选择在地质条件较好的 地段穿越；
第三章 隧道线路及断面设计
B A
第三章 隧道线路及断面设计
在单斜构造的地质条件下，一定要尽可能避开大 型软弱结构面。尽量不要把隧道中线设计成与软 弱结构面的走向一致或平行，要正交或有成一定 的交角。
第三章 隧道线路及断面设计
隧道穿过褶曲构造时，选在背斜中要比在向斜中 有利。如果恰在褶曲的两翼，将受到偏侧压力， 结构需加强。
虑泥石流沟的改道和最大下切深度，确保洞口和 洞身的安全。隧道洞顶距基岩面或最大下切面要 有一定的覆盖厚度，隧道洞口应避开泥石流沟及 泥石流可能扩展的范围。有困难时，可修建一段 明洞，使泥石流在明洞顶通过。
第三章 隧道线路及断面设计
A
B
第三章 隧道线路及断面设计
(5)溶洞地区 选择隧道位置时，应尽可能避开。如无法避开
第三章 隧道线路及断面设计
二、河谷线上隧道位置的选择
为改善线形，提高车速，缩短里程，节省时间，常 修建河谷隧道(或傍山隧道)。
河谷隧道一般埋藏较浅，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。
选择河谷线上隧道的位置时应注意：
(1)河谷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，隧道位置宜往山体内侧靠--宁 里勿外
时，应探明溶洞的规模、性质和与隧道的位置关 系，采取相应的设计，施工措施。
(6)瓦斯地区 选择隧道位置时，最好能避开。
(7)地下水 选择隧道位置时，最好不从富水区中经过。
第三章 隧道线路及断面设计
第二节 隧道洞口位置的选择
➢隧道长度为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
洞口位置选择好坏，将直接影响隧道施工、造 价、工期和运营安全。选择时要结合洞口的地形， 地质条件、施工、运营条件以及洞口的相关工程 （桥涵、通风设施等）综合考虑。
第三章 隧道线路及断面设计
成都
牛日河
乃托 越西 西
l=14500
l=19500 l=25750
普
普雄
越
河
阳 糯 雷 山
雄
河
小相岭 登相营
竹沱
沙
木
拉
达
l=瓦6379
吉
木
梁
两河口
子 孙
喜德 水 冕山
冕宁
安
高
河
跃
河 泸沽
宁
河
泸沽 昆明
图 成昆线乃托－泸沽段隧道方案
第三章 隧道线路及断面设计
2.选定高程
在越岭位置选定后，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。
高位隧道
低位隧道
第三章 隧道线路及断面设计
越岭隧道选址尚应考虑以下原则： ✓宁长勿短，早进晚出--避免洞口深挖； ✓宁里勿外，宁深勿浅，避软计
(3)岩堆地区 堆积层常处在暂时稳定状态。一旦扰动，稳
定即会丧失而造成崩坍。在这种地质条件下隧道 应避开不稳定、松散的堆积层，使洞身处于基岩 中，并具有足够的安全厚度。
BA
第三章 隧道线路及断面设计
A BC
第三章 隧道线路及断面设计
(4)泥石流 隧道通过泥石流地段时，应结合地质情况考
向斜
背斜
第三章 隧道线路及断面设计
(1)滑坡地区 滑坡对隧道的危害很大，隧道通过滑坡地区时，
必须查明滑坡类型范围、深度、滑动方向等。一 般应避开滑坡体或错动体，或在可能滑动面以下 一定深度通过。
AB
第三章 隧道线路及断面设计
(2)崩塌地区
选择隧道位置时，最好不要沿这类山坡通过。 不得已时，应当尽可能地把隧道置于山体之中， 穿过稳定的岩层。
石山脊 4.66km
小沿坝址
滑石 坑
土岭
莲花 岗
K2 02 4+ 84 020 26 +5 50 K2 02 乐昌9+ 39 0
广州 韶关
第三章 隧道线路及断面设计
三、地质条件对隧道位置的影响
单斜构造的层面大体平行而有同一倾角，当层间的 抗剪强度不足时，岩层在外力作用下将会发生层间 相对错动。
如果隧道的位置恰在层 间软弱面上，岩层滑动 将使隧道结构受到很大 的剪力，把结构物损坏。
第三章 隧道线路及断面设计
(2)要考虑河岸冲刷对山体和洞身稳定的影响。
t a
b 侧蚀
第三章 隧道线路及断面设计
(3)应考虑施工和既有便道设置的位置，应注意边 坡的可能坍塌对洞身稳定的影响。
便道
第三章 隧道线路及断面设计
乐 昌
坪石 南岭煤矿
九峰
坪石
九峰 白鸡滩 泗公坑
大沿 水
大长 滩
园煤 角
雷公尖