隧道工程(3)

截面最小厚度（cm ）
建筑材料种类 混凝土 片石混凝土 浆砌粗料石或混凝土块 浆砌块石 浆砌片石
隧道和明洞衬砌 拱圈 边 墙 仰拱 20 20 20 50 50 30 30 30 50
洞门端墙、翼墙 和洞口挡土墙 30 50 30 30 50
5、衬砌断面： (1)、衬砌断面的形状(主要有) ① 直墙式圆弧拱； ② 三心圆拱； ③ 单圆拱。 (2)、衬砌断面的轮廓线 ① 衬砌内轮廓线：
(1)、隧道净空：指隧道衬砌的内轮廓线所包围的空间， 包括通风、照明、消防、通讯等设备所占空间；
(2)、隧道建筑限界：是为保证隧道内各种交通的正常 运行与安全而规定在一定宽度和高度范围内不得有任 何障碍物的空间限界 ；
(3)、隧道行车限界：保证隧道中行车安全，在一定高 度和宽度范围内任何物体不得 侵入的限界； (4)、墙效应：隧道边墙给驾驶员造成危险的心理影响， 行车偏左减少行车道；
河岸受冲刷对洞身位臵影响示意图
道路对洞身稳定的影响示意图
5、不良地质地段隧道位置的选择
● 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。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。 ● 常见不良地质条件有滑坡、崩坍、松散堆积、泥石流、岩溶及含 盐、含煤、地下水发育等地质条件。 (1)、滑坡、错落 滑坡、错落对隧道的危害很大，在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。如图所示。
正交洞门平面示意图
斜交洞门平面示意图
(6)长大隧道在洞门附近应考虑施工场地、弃渣场等的位臵。
(7)洞口附近有居民点时，考虑提前进洞，尽可能减少附近地上
构筑物，地下埋设物与隧道的相互影响，及减少对环境（农业、交 通、居民生活）的影响。 (8)洞口路肩应高出设计洪水位（包括浪高）以上0.5m，以免洪 水浸入隧道。 (9)考虑通风设备排出的废气和噪声对周围环境的影响程度和解 决办法。 (10)考虑设臵防雪工程、防风工程和防路面冻害工程的必要性。
隧道通过泥石流时的位臵选择示意图
6、隧道洞口位置的选择
洞口位臵选择好坏，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。
（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。 （3）当洞口处为悬崖陡壁时，根据地质情况采用贴壁（见图）或 采用接长明洞的办法，将洞口堆到坍方范围以外3—5m处，见图
1、隧道的平面设计 (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，线形也应满足《公路工程技术标准》规定； (2)、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；
(3)、基本要求：
① 原则上采用直线，避免曲线 ；
② 隧道平面线形以采用直线或大半径曲线为好，并应 考虑行驶安全，隧道全长较短、施工容易等，在洞口 不应使用小半径的引线与隧道衔接； ③ 一座隧道内最好不设一个以上的曲线，尤其是避 免反曲线； ④ 当必须设臵两条曲线时，两曲线之间应有足够长 的夹直线。
② 衬砌外轮廓线：
③ 实际开挖线：
隧道断面轮廓线
6、公路隧道衬砌内轮廓线的求法 (1)确定建筑限界； (2)确定弧形； (3)计算验证、调整。 即：
III (2.5～3.0)B
II (3.0～5.0)B
I ＞5.0B
公路隧道横断面示意图（尺寸单位：m）
4、隧道接线 (1)、隧道洞口的连接线平面及断面线形应与隧道线 形相配合，应保证有足够的视距和行驶安全； (2)、隧道两端平面线形与路线线形相一致，必须有 一定的连接线长度过渡(其规定如表所示)；
两相邻隧道最小间距一般情况可按下表的规定选用。 从理论上说，两相邻隧道应分别臵于围岩压力相互影响 及施工影响范围之外。因此还需根据经验通过工程类比 分析确定。《公路道路勘测规程》（JTJ063—85）规定： “一般为30m”。
两相邻隧道最小间距
围岩类别 净距(m)
VI (1.5～2.0)B
V～IV (2.0～2.5)B
下图所示断面形状和尺寸应根据围岩压力求得最经济值
专用公路
一般公路
W一行车道宽度； S一行车道两侧路缘带宽度； C一余宽，当计算行车速变＞ 100km／h时为0.50m，计算行车速度＜100km／h时为0.25m； H—净高，汽车专 用公路、一般二级公路为5m，三、四级公路为4.5m; E—建筑限界顶角宽度， 当L≤1m时， E=L；当L＞1m时， E= 1m； L一侧向宽度，高速公路、一级公路 短隧道，其侧向宽度宜取硬路肩宽度；R一人行道宽度;J一检修道宽度。
1、衬砌断面设计：主要解决内轮廓线，轴线和厚度三 个问题。 (1)、内轮廓线
设计原则:衬砌的内轮廓线应尽可能地接近建筑限 界，力求开挖和衬砌的数量最小。衬砌内表面力求平顺， 还应考虑衬砌施工的简便。
(2)、隧道衬砌断面的轴线：应当尽量与断面压力曲线重 合，使各截面主要承受压应力。
①、当衬砌受径向分布的水压时，轴线以圆形最好；
②、主要承受竖向压力或同时承受不大的水平侧压力时， 可采用三心圆拱和直墙式衬砌； ③、当承受竖向压力和较大侧压力时，宜采用五心圆曲 墙式衬砌； ④、当有沉陷可能和受底压力时，宜加设仰拱的曲墙式 衬砌。
(3)、隧道衬砌厚度：随所处地质条件和水文地质条件不 同而有较大变化，并且与隧道的跨径，荷载大小，衬砌材 料以及施工条件等有关。根据以往经验，拱圈可以采取等 截面，也可采取在拱脚部分加厚20—50％的变截面。仰拱 厚度一般略小于拱顶厚度。
沟谷附近洞口平面位臵示意图
贴壁进洞时洞口纵断面示意图
陡壁下接长明洞纵断面示意图
缓坡洞口纵断面示意图
(4)洞口地形平缓时，一般也应早进洞晚出洞。这时洞口位臵选择 余地较大，应结合洞外路堑、填方、弃渣场地、工期等具体确定 (见图)。需要时可接长明洞，以确保施工和运营安全。 (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 臵宜与地形等高线大体上正交见图(a)。道路隧道一般不宜设计斜 交洞门，见图(b)。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，以降低垂直等高线方向的开挖高度。
第三章 隧道总体设计
3.1 3.2 3.3 3.4 隧道选址 隧道的几何设计 衬砌内轮廓线及几何尺寸拟定 道路隧道勘测设计文件的内容和组成
3.1 隧道选址
1、公路隧道选址的基本原则：
(1)必须与公路总体设计相协调适应(交通量、公路等级等) (2)隧道位臵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； (4)沿河傍山隧道，其位臵宜向山侧内移，避免一侧洞壁 过薄产生偏压；
总之，隧道洞口和洞身是不可分的整体，在位臵选择时不能顾此
失彼，应该同样的重视。
总结：隧道选址的基本原则：
1、隧道长度最短； 2、隧道两侧展线良好； 3、工程地质、水文地质条件良好。
3.2 隧道几何设计
隧 道
主体建筑物 附属建筑物 洞门 洞身衬砌 洞口地段接长的明洞(据地形地质情况需要) 通风、照明、防排水 安全设备、电力、通信设备等
下行单坡隧道
(3)、纵坡坡度大小及其影响
※ 隧道纵坡坡度范围：0.3%--3%；
※ 纵坡坡度与通风的关系，要求1%以下，
大于2%，排量迅速增加；
※ 与排水的关系，纵坡越大水流越快； ※ 纵坡坡度与施工运营的关系，采用大
竖曲线半径和竖曲线长度；
※ 综合通风和排水考虑，纵坡为不防碍
排水的缓坡为宜。
3、隧道净空断面横断面设计
※
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。
(2)越岭隧道标高的选择(在山体中何位臵)
※ 尽可能把隧道埋于较好的地层中； ※ 洞口位臵处于较好的水文地质、工程地质处，便于施工场地的
布设；
※ 寒冷地区，隧道宜设在多年冻土上限和多年积雪线标高以下，
以保持施工和运营安全；
(1) 坡面正交型；
(2) 坡面斜交型；
(3) 坡面平行型；
(4) 尾部进入型；
(5) 深入谷地型。
3、越岭隧道的选址
越岭隧道的位臵主要以选择垭口和确定隧道高程为主 要依据。 (1) 越岭隧道平面位臵的选择
※ ※
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；
※
围岩类别 Ⅳ 最小覆盖层厚度(m) 单线 4~6 双线 7~9
Ⅲ
Ⅱ
7~10
11~20
10~15
16~30
（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。 （4）线路沿山嘴绕行应与直穿山嘴的隧道方案进行比较。
(2)、松散堆积层 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。如图甲的位臵上。
滑坡地区隧道位臵选择示意图松散堆积层中隧道ຫໍສະໝຸດ 臵选择示意图(3)、泥石流
隧道通过泥石流地段时，应结合地质情况考虑泥石流沟的改 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，如图 (b)乙的位臵，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。