第3章 隧道横断面与隧道洞门设计

1.隧道门
图3-20 环框式洞门
图3-21 端墙式洞门
1.隧道门
图3-22 翼墙式洞门
1.隧道门
图3-23 柱式洞门
图3-24 台阶式洞门
1.隧道门
图3-25 斜交式洞门(单位：cm) a)正面 b)平面
1.隧道门
图3-26 削竹式洞门
2.明洞门
(1)拱形明洞门 拱形明洞门可分为路堑式和半路堑式两类。
(2)遮光棚式洞门 对于公路隧道，当洞外需要设置遮光棚时，其入口通常外伸很远。
2.明洞门
图3-27 柱式拱形明洞门(路堑式)
2.明洞门
图3-29 台阶式拱形明洞门(半路堑式)
3.5.3 新型洞门形式及景观设计
1)摄影测绘技术进入景观设计。
2)建立一批经实践检验得到好评的国内外洞门形式实例数据库，作为洞门设计的参考 源。 3)设计已开发出一些洞门设计软件，能为设计师提供良好、高效的创新平台。
3.5.3 新型洞门形式及景观设计
图3-31 新型切削式洞门
3.5.3 新型洞门形式及景观设计
图3-32 几种新型洞门 a)直切式洞门 b)正切式洞门 c)倒切式洞门 d)弧形挡墙加切削式洞门
3.5.3 新型洞门形式及景观设计
图3-33 高速铁路主导的斜切式洞门
3.5.3 新型洞门形式及景观设计
1.避车洞的布置
图3-15 大小避车洞平面布置图(单位:m)
2.避车洞的底部标高
1)直线段且有人行道时避车洞底面与人行道顶面齐平。
2)直线段无人行道时避车洞底面与道砟顶面(或侧沟盖板顶面)齐平，采用整体道床时， 与道床面齐平。 3)采用碎石道床的曲线段隧道上，在各种不同的超高值时，线路内侧和外侧的避车洞 底面低于内轨顶面的高度分别为h1及h2，如图3-16所示，其值为：
1.内轮廓线
2.衬砌外轮廓线和轴线
1.内轮廓线
图3-13 隧道横断面图(单位：cm)
1.内轮廓线
图3-14 隧道横断面局部放大图
3.3.3 公路隧道衬砌断面设计
1)铁路隧道建筑限界是固定统一的，而公路隧道的建筑限界随公路等级、地形、车道
数等条件不同而变。 2)公路隧道的附属设施如通风、照明、消防、报警等也均比铁路隧道多且要求高，每 座隧道均会因交通流量和长度不同而要求不同。
2.横断面设计方法பைடு நூலகம்
1)确定隧道类型，选定相应建筑限界。
2)根据围岩类别初步拟定截面厚度。 3)编制计算机程序，对拟定的各种衬砌断面方案进行计算比较和优化，得出最优的断 面几何参数。 4)应用结构分析程序，对得出的衬砌结构断面最优解进行力学验算， 并对有关结果 作出评价。
3.3.2 铁路隧道衬砌断面设计
3.3 隧道横断面设计
3.3.1 基本设计内容与方法 3.3.2 铁路隧道衬砌断面设计 3.3.3 公路隧道衬砌断面设计 3.3.4 隧道衬砌截面厚度
3.3.5 高速铁路隧道横断面设计
3.3.1 基本设计内容与方法
1.横断面设计基本内容
2.横断面设计方法
1.横断面设计基本内容
隧道的净空限界确定以后，就可以据此进行隧 道衬砌断面的初步拟定。由于隧道衬砌是一个 超静定结构，不能直接用力学方法计算出的截 面尺寸，而是先拟定一种截面尺寸，按照这个 截面尺寸来验算在荷载作用下的内力。
1.铁路隧道建筑限界
图3-5 时速200km/h新建铁路隧道建筑限界图(单位：cm) a)单线隧道建筑限界 b)双线隧道建筑限界
1.铁路隧道建筑限界
图3-������
6 武广客运专线设计时速350km/h双线铁路隧道建筑限界图(单位：cm)
2.公路隧道建筑限界
2.连拱隧道的左侧可不设检修道或人行道，但应设50cm(120km/h与100km/h时)或25cm
1.加宽原因
图3-������
8 曲线隧道净空加宽平面示意图
2.加宽值计算
(1)单线曲线隧道加宽值的计算
(2)双线曲线隧道加宽值的计算 双线曲线隧道的内侧加宽值W1及外侧加宽值W2与单 线隧道加宽值的计算相同。
2.加宽值计算
图3-10 单线曲线隧道加宽示意图
4.曲线隧道加宽的平面设计
图3-12 曲线隧道和直线隧道衔接平面设计
图3-1 公路隧道横断面
3.1.2 铁路和公路隧道建筑限界
1.铁路隧道建筑限界
2.公路隧道建筑限界
1.铁路隧道建筑限界
图3-2 铁路隧道建筑限界示意图
1.铁路隧道建筑限界
图3-3 蒸汽及内燃牵引的单线、双线铁路隧道限界图
1.铁路隧道建筑限界
图3-������
4 电力牵引的单线、双线铁路隧道限界图
3.2 铁路隧道曲线段加宽
1.加宽原因 2.加宽值计算 3.曲线隧道中线与线路中线偏移距离 4.曲线隧道加宽的平面设计
5.时速200km/h以上曲线隧道净空加宽
1.加宽原因
1)车辆通过曲线时，转向架中心点沿线路运行，而车体是刚性的，其矩形形状不会改
变，这就使得车厢两端产生向曲线外侧的偏移d外，车厢中间部分则向曲线内侧偏移1， 如图3-������ 8所示。2)由于曲线上存在外轨超高，导致车辆向曲线内侧倾斜，使车辆 限界的各个控制点在水平方向上向内移动了一个距离2，如图3-9所示。
3.3.4 隧道衬砌截面厚度
衬砌各截面的厚度是结构轴线确定以后的重点设计内容，要求设计的截面厚 度具有足够的强度。关于衬砌结构的设计计算方法在后面章节中将予以详述。
3.3.5 高速铁路隧道横断面设计
高速铁路隧道的设计特点主要体现在隧道横断面的设计上。其横断面面积除 了通常要考虑的隧道建筑限界和列车运营要求外，还必须考虑满足列车—隧 道空气动力学的要求。
3.4.2 避车洞设计
1.避车洞的布置
2.避车洞的底部标高 3.避车洞的净空尺寸及衬砌类型
1.避车洞的布置
(1)大避车洞布置
(2)小避车洞布置 (3)整体布置原则 隧道内大、小避车洞应交错设置于两侧边墙内，大避车洞之间设 小避车洞；不得将避车洞设于衬砌断面变化处、不同衬砌类型衔接处或变形缝处；隧 道行人较多，或曲线半径小，视距较短时，小避车洞还可适当加密。
2.避车洞的底部标高
图3-16 避车洞底部标高(单位:cm)
图3-17 避车洞周边粉刷(单位:m)
3.避车洞的净空尺寸及衬砌类型
图3-18 大避车洞尺寸(单位：cm)
3.避车洞的净空尺寸及衬砌类型
图3-19 小避车洞尺寸(单位：cm)
3.5 隧道洞门形式与结构选择
3.5.1 洞门的作用 3.5.2 洞门形式 3.5.3 新型洞门形式及景观设计
3.5.1 洞门的作用
1)减少洞口土石方开挖量。
2)稳定边仰坡。 3)引离地面流水。 4)装饰洞口。
3.5.2 洞门形式
1.隧道门
2.明洞门
1.隧道门
(1)环框式洞门 环框式洞门只镶饰隧道衬砌两端部分。
(2)端墙式洞门 端墙式洞门俗称一字式洞门，适用于自然山坡陡峻，洞门地形开阔， 岩层较为坚硬完整，山体压力很小，开挖坡度1∶0.3～1∶0.5的洞口地段。 (3)翼墙式洞门 当洞口地质较差，山体纵向推力较大时，可以在端墙式洞门以外， 增加单侧或双侧的翼墙(挡墙)，成为翼墙式洞门，俗称八字式洞门。 (4)柱式洞门 柱式洞门是从端墙式洞门发展起来的，它实际也是一种端墙形式的洞 门。 (5)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，如图3-24所示。 (6)斜交式洞门 当线路方向与地形等高线斜交时，如采用以上几种正洞门，可能出 现低山侧洞门端墙上部露空，或者高山侧因自然坡面陡而开挖很高。 (7)削竹式洞门 这种洞门结构近些年在公路隧道中被普遍使用，由于洞门正面结构 形式类似竹筒被斜向削断的样子而得其名，如图3-26所示。
第3章 隧道横断面与隧道洞门设计
3.1 隧道净空与限界 3.2 铁路隧道曲线段加宽 3.3 隧道横断面设计 3.4 横洞设计与避车洞设计 3.5 隧道洞门形式与结构选择
3.1 隧道净空与限界
3.1.1 隧道净空与限界的基本概念 3.1.2 铁路和公路隧道建筑限界
3.1.1 隧道净空与限界的基本概念
图3-34 偏压隧道
3.5.3 新型洞门形式及景观设计
图3-36 洞口深路堑
3.5.3 新型洞门形式及景观设计
图3-37 经济美观的切削式洞口
3.5.3 新型洞门形式及景观设计
图3-38 洞口与其周边环境相协调的设计实例
(80km/h与60km/h时)的余宽。 3.设计速度120km/h时，两侧检修道宽度均不宜小于1.00m；设计速度100km/h时，右 侧检修道宽度不宜小于1.00m。
2.公路隧道建筑限界
图3-7 公路隧道建筑限界图(单位：cm) H—建筑限界高度 W—行车道宽度 ������—左侧向宽度 ������—右侧向宽度 C—余宽 J—检修道宽度 R—人行道宽度 h—检修道或人行道的高度 ������—建筑限界左顶角宽度 ������—建筑限界右顶角宽度，当������≤1m时， ������=������，当������＞1m时，������=1m
3.4 横洞设计与避车洞设计
3.4.1 横洞设计 3.4.2 避车洞设计
3.4.1 横洞设计
横洞是将行车方向分离的双洞公路隧道横向连接的通道，横洞应设置在地质条件良 好的地段内。《公路隧道设计规范》规定，行车方向分离的双洞公路隧道，当长度 超过400m时宜设置行人横洞，长度超过800m时宜设置行车横洞。