隧道线路及断面设计

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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
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，应尽量避免将隧道置于向斜或背斜的轴部，
隧道方案 — 当地形紧迫，山坡陡峭，不具 11
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 需设置防护明洞
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。
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3、地形地质条件对隧道位置的影响
研究地质条件的重要性：不论是沿河（溪） 线还是越岭线，地质条件对隧道位置的选择往 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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※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；
条件；
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(2)越岭隧道标高的选择
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。
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2、河谷线上隧道（傍山隧道）位置的选择
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。 基本原则：
而应将隧道置于翼部，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。
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3）断裂构造，接触带 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。
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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• 滑坡地区
（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 8
（2）要考虑河岸冲刷对山体和洞身稳定的影响，如图所示。 （3）应考虑施工便道设置和既有公路的位置，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
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。
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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，隧道位置宜往山体内侧靠
--宁里勿外
最小覆盖层厚度(m)
傍山隧围道岩类最别小覆盖层单厚线度 d(m) 双线
Ⅳ
4~6
7~9
Ⅲ
7~10
10~15
Ⅱ
11~20
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 。
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
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选择垭口 、确定隧道高程
(1)越岭隧道平面位置的选择
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
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；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。