铁路隧道总体设计

越岭隧道所经地区一般山峦起伏、地形陡峭、 地质复杂，自然条件变化很大。
隧道的概念及作用
克服高程障碍
隧道位置选择
①选择垭口
分水岭的山脊线上高程较低处,称为垭口。一般宜选 择下列越岭垭口。
(1)高程较低、靠近线路短直方向。优先考虑在路线 总方向上或其附近的低垭口,此时垭口在两侧具备良好展 线的横坡时,一般越岭隧道较短。
洞口位置选择
(9)预先考虑通风设备排出的废气和产生的噪声对周围 环境的影响程度和解决办法。
（10）研究雪崩、阵风、风吹雪等对安全行驶的影响, 考虑设置防雪工程、防风工程和防冻害工程的必要性。
总之,选择隧道洞口时,要结合洞口的地形地质条件以及 施工、运营条件,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。
总体设计一般规定
1、内容：隧道位置选择、线形设计、横断面（几 何）设计、施工计划等
2、一般规定 满足公路交通规划的要求,其建筑限界、净空断面、 隧道主体结构以及运营通风、照明等设施，应按 《公路工程技术标准》规定的预测交通量设计。 当近期交通量不大时，可采取一次设计，分期修 建.
总体设计一般规定
平面线形
对于越岭线上的隧道,线路常常是沿着垭口的一侧山谷转入山体后, 又沿顺垭口的另侧山谷转出,可以使隧道较长的中段放在直线上,但由于 地形原因,隧道两端为了转向都要落在曲线上,这种情况较为常见。此时, 如果垭口两侧沟谷地势开阔,则可将曲线放在洞口以外。如果必须把曲 线引进隧道,那么施工时,可先按主体的直线隧道开挖,两端暂开直的照 准导坑,以补救曲线所形成的缺点,待全隧道的导坑开通后,再把两端按 原设计的曲线调整过来。
洞口位置选择
在选择隧道洞口位置时,应遵循以下原则。 (1)洞口应避开不良地质地段 一般应设在山体稳定,地质条件好,有利排水的地方。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。
洞口位置选择
(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且有足够宽度的山嘴处。
（3）当洞口处为悬崖陡壁时，最好不刷动或少刷动原 生地表，以保证山体的天然平衡。此时可根据具体地质情 况，采用贴壁进洞或接长明洞的办法，将洞口堆到塌方范 围以外3~5m处。
洞口位置选择
(4)洞口地形平缓时，一般也应早进洞晚出洞。这时洞 口位置选择余地较大，应结合洞外路堑、填方、弃渣场地、 工期等具体确定。如洞口位于堆积层上，为避免引起坍塌、 滑坡，保持山体稳定，一般不宜大量刷坡。必要时可接长 明洞，以确保施工和运营安全。
地质条件对隧道位置的选择往往起确定性作 用。
若必须通过，应减短其穿越的长度，采取可 靠的工程处理措施，以确保隧道施工及运营的安 全。
隧道位置选择
2、越岭隧道（穿越分水岭） 当交通线路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，这样的线路 称为越岭线。当穿越分水岭而修建的隧道称为越 岭隧道。
平面线形
1、《铁路线路设计规范》 2、原则：采用直线，避免曲线。若必须设置曲线，其半 径不应小于不设超高的平面曲线半径，并符合视距要求。 3、直线隧道的优点：
线路顺直，列车可以快速通过，走行的距离也较短， 有利于列车多拉快跑，提高线路的运营效率。
平面线形
4、曲线隧道的缺点： （1）曲线上的隧道，由于列车倾斜和平移，隧道建筑限界 需要加宽，坑道的尺寸相应加大，不但增大了开挖土石数 量，而且增加了衬砌的圬工量；
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,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。
洞口位置选择
选定隧道位置后,隧道的长度由它两端的洞口位置决定。 洞口位置选择是否合理,将直接影响隧道的施工、造价、工 期和运营安全。隧道进出口是隧道唯一暴露的部分,也是整 个隧道的薄弱环节。
隧道位置选择
② 选择越岭隧道高程
在选定越岭垭口后,即面临越岭隧道高程的选择。分 水岭的山体,一般是上陡下平。隧道位置定得越高,隧道长 度越短,相应施工工期也短,但是会形成较大的纵坡和较长 的展线,运营条件较差;反之,低标高隧道施工难度增加,施 工期较长,但是引线短,线路顺直平缓运营条件较好。
因此,在选择越岭隧道标高时,必须进行地形、地质、 施工、运营、经济等多种因素综合比较,而后确定最优隧 道标高。在高寒地区,为避免冻结和积雪造成安全危害,在 确定隧道高程时,应尽可能降低。
隧道位置选择
(3)傍山隧道位置应考虑施工便道和既有铁路的位置,应 注意既有铁路边坡的可能坍塌和施工便道对洞身稳定的影 响。
（4）线路沿山嘴绕行应与直穿山嘴的隧道方案进行 比较。如山嘴地段地形陡峻,地质复杂,河岸冲刷严重,以路 堑或短隧道通过难以长期保证运营安全时,应“裁弯取直”, 以较长隧道方案通过
平面线形
由此可见,从节省工程投资,减少施工难度,简化洞内施工维修作业, 缩短作业时间,争取较好的通风条件,改善维修养护人员和乘务员的工作 环境和看视条件,以及提高行车速度等方面来看,直线隧道都优于曲线隧 道,因此隧道内的线路应该设计为直线。
但是,由于受到某些地形和地质的限制,有时也不得不采用曲线。例 如,当线路绕行于山嘴时,为了避免直穿隧道太长,或是为了便于开辟辅 助性的施工横洞,有时也会有意识地设置与地形等高线相接近的曲线隧 道。
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。
不良地质地段隧道选址
当堆积体紧密稳定,且没有其他路线可以选择时,隧道 也可以穿过积体,但应避开堆积层中的软弱层面和堆积体与 基岩的接触处通过，而应将隧道置于基岩或稳定的堆积体 中。
不良地质地段隧道选址
洞口位置选择
洞口处地质条件差,多为严重风化的堆积体,覆盖层厚度 一般较小,倾斜的地形易使隧道承受偏压作用。洞口经常受 到边坡地表水的冲刷,加之隧道施工扰动,容易造成山体失稳, 产生滑动和坍塌。如洞口位置选择不当,可能导致洞口塌方 而无法进洞,或病害整治工程量过大,甚至遗留后患。因此, 在隧道设计中,隧道洞口位置的选择是一项很重要的工作。
（4）隧道内外平、纵线形应协调 （5）通风方式的选择，通风、照明、交通监控等 机电设备的设置规模的确定 （6）隧道内防排水系统、消防给水系统、辅助通 道、弃渣处理、管理设置、交通工程设施、环境 保护等做综合考虑 （7）当隧道与相邻建筑物有相互影响时，应在设 计与施工中采取必要的措施。
隧道位置选择
1、应修建在稳定的地层中，尽量避免穿越工 程地质和水文地质极为复杂以及严重不良地质地 段；当必须通过时，应有切实可靠的工程措施。
（2）地质条件差时，特长隧道的位置应控制路线走向，以 避开不良地质地段；长隧道的位置亦应尽可能避开不良地 质地段，并与路线走向综合考虑；中、短隧道可服从路线 走向。
（3)根据公路等级和设计速度确定车道数和建筑限界，在 满足隧道功能和结构受力良好的前提下，确定经济合理的 断面轮廓；
总体设计一般规定
3、原则
隧道位置选择
隧道位置选择
不良地质地段隧道选址
1.滑坡、崩坍 滑坡、崩坍对隧道的危害很大,因而在隧道通过滑坡地
区时,必须查明滑坡类型、范围深度、滑动方向、发生发展 原因和规律以及地下水情况等。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
不良地质地段隧道选址
2.松散堆积层 堆积层常处在暂时稳定状态。一旦扰动,即会丧失稳定
第三节 铁路隧道的几何设计
1、概述
2、平面线形 3、纵断线形 4、与平行隧道或其他建筑物的间距 5、引线 6、净空断面 7、断面设计要点
几何设计概述
1、要求：安全、经济、适用（基本），通风、照 明、安全设施、易于施工、养护 2、隧道的两个特点: （1）地质条件的影响大，地质资料不充分，动态 设计 （2）受施工方法的影响大，钻爆法、先墙后拱与 先拱后墙对衬砌的影响
洞口位置选择
(5)为避免洞口边、仰坡不致开挖过高和洞口段衬砌结 构受力过大，洞口位置宜与地形等高线大体上正交，特别 应注意土质松软、岩层破碎、构造不利的傍山隧道。铁路 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45°），或采取工程措施，以降低 垂直等高线方向的开挖高度。
铁路隧道总体设计
大柱山隧道，位于大瑞铁路上，全长14.5公里，于2008年开工至 2019年，11年仍未贯通。预计2021年开通。
柱山隧道是大瑞铁路全线最高风险隧道。设计为单线铁路隧道， 全长14484米，隧道最大埋深为995米。隧道施工只能从进出口独头掘 进，无竖井、斜井等辅助施工条件。隧道正洞和平导施工受洞口场地 条件限制，施工干扰较大。平导辅助正洞施工，其多工作面施工在长 距离通风、运输、供水、供电等方面存在较大的干扰和难度，施工协 调管理能力要求极高。
张家峡垭口 青海祁连县
川藏线
隧道位置选择
(2)山体较薄。选择垭口时,从地形上考虑,宜选择山体 比较狭窄的垭口附近的底部通过,缩短隧道长度,减少工程 量。
(3)地质条件较好。从地质上考虑,垭口地段的地质条 件往往较差,遇到断层破碎带和软弱岩层的概率较大。因 此,应wk.baidu.com先选择工程地质和水文地质条件良好的垭口。
远景交通规划年限：《公路工程技术标准》 高速公路或一级公路为20年，二级公路为15年， 三级公路为10年，四级公路一般为10年，也可根 据实际情况适当调整。
对于一级公路以上的隧道，当近期交通量不 大时可以分期修建，其优点是可以缓解建设资金， 缺点是可能造成一定的浪费。
总体设计一般规定
3、原则
（1）综合比选隧道各轴线方案的走向、平纵线形、洞口位 置等，提出推荐方案。
洞口位置选择
(6)应在长大隧道的洞门附近考虑施工场地、弃渣场以 及便道的位置。
（7）洞口附近有居民点时,考虑提前进洞,尽可能减少对 附近地上构筑物、地下埋设物及环境(农业、交通、居民生 活)的影响。
（8）当可能位于被淹没的河滩、水库回水影响范围以 内或山洪地区,洞口路肩设计高程应高出设计洪水位(包括浪 高)以上0.5m,以免洪水浸入隧道。
隧道位置选择
(4)引线条件较好。两侧有良好的展线条件,又不损失 越岭高程的垭口。
同一垭口并非同时具备上述各条件,因此在进行垭口 选择时,必须对可能穿越的垭口,广泛搜集地形、地质、水 文资料,按照工期要求和隧道长度以及两端引线的主要技 术条件、综合政治、经济等因素进行多方案广泛调查研究, 最终确定最合理的越岭垭口。
铁路隧道总体设计
1、掌握隧道与洞口位置选择的原则 2、熟悉隧道总体设计的内容及规定 3、熟悉隧道平面线形、纵断线形的规定 4、掌握隧道净空断面定义以及设计的若干 要求 5、了解铁路隧道勘测设计文件的内容及组 成
铁路隧道总体设计
1、总体设计的一般规定
2、 隧道位置选择 3、 洞口位置选择 4、 施工方法与场地设备 5、 工期及工程概算
（2）不同曲率曲线上的隧道建筑限界加宽不同，隧道的断 面尺寸也不相同，支护和衬砌的尺寸均不一致，技术上较 为复杂；
（3）列车运行在曲线隧道内,空气阻力比直线隧道大,机车 牵引力的损失大,降低了运营效率,甚至可能造成溜车事故;
平面线形
(4)列车在曲线上行驶,产生了离心力,使得钢轨磨损加速,从 而使洞内的养护工作量增大; (5)曲线隧道洞身弯曲,洞壁对气流的阻力加大,使通风条件 变坏,有害气体不易排出; (6)由于曲线关系,洞内进行施工测量时,操作变得复杂,精度 也有所降低。
隧道位置选择
③ 越岭隧道选择原则 (1)为避免隧道洞口深挖,应遵循“逢山穿洞，宁长勿
短,早进晚出”的设计原则。 (2)为避开不良地质地段,隧道设计时应“宁里勿外,
宁深勿浅,避软就硬”。
隧道位置选择
3、傍山隧道 山区线路通常傍山沿河而行,山区水流的特点是河床狭
窄、弯曲。为改善线形,提高车速,缩短里程,节省时间,常常 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。选择傍山隧道时,应注意以下几点:
隧道位置选择
(1)对于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,隧道位置宜靠向山体内侧。
傍山沿河而建 的成昆铁路
隧道位置选择
(2)河岸存在冲刷现象或河道窄、冲刷力强的地段,要考 虑河岸冲刷对山体和洞身稳定的影响,隧道位置宜向山体内 侧移,设在稳定的岩层中。