第三章_隧道设计简介

图3.3.2 内轮廓线作图例
重 丘
山 岭
最小长度
100
80
60
40
80
40
60
20
40
15
20
10
当隧道净宽大于所在公路的路基宽度时，两端接线应有 不短于50m的同隧道等宽的加宽段，并设计过渡段加以衔 接。当隧道净宽小于所在公路的路基宽度时，两端接线仍 然按等级公路标准设计，与隧道洞门端墙衔接。隧道内的 路肩宽度与一般道路相比要缩小很多，需要进行平滑的过 渡，应在适当的距离内收缩，使汽车进出隧道时顺利。
3.1隧道位置的选择
3.3 隧道的几何设计
●隧道由主体建筑物和附属建筑物两部分组成。
●主体建筑物包括洞门和洞身衬砌，以及需要在洞 口地段接长的明洞。 ●附属建筑物包括通风、照明、防排水、安全设 备、电力、通信设备等。
●隧道的几何设计主要是汽车行驶与隧道各个几何 元素的关系，常把隧道中心线解剖为隧道的平面， 纵断面及净空断面来分别研究。

解释二：隧道施工中，洞口段围岩一般比较破碎、地质条件较差， 应遵循尽量减少对岩体扰动的原则，以提高洞口段岩体和边、仰 坡的稳定性。《设计规范》及《施工规范》均作了洞口位置规范 性要求，强调“早进洞、晚出洞”，即适当延长洞口和隧道的长 度, 尽量避免对山体的大挖大刷，提倡零开挖洞口. 让隧道洞口 周围的植被得到妥善保护, 维护原有的生态地貌。洞门力求与自 然环境、人文景观相协调。在保持边、仰坡稳定的前提下，及时 施作洞口，并在进洞之前，结合洞口的实际情况，先作好洞口地 表的防排水措施。在大断面、浅埋和地质条件差的情况下通常采 用地表预注浆、超前长管棚注浆等预加固措施。
600
1500
350
600
150
图3.2.1 曲线隧道示意图
图3.2.1 曲线隧道示意图
3.3.2
隧道纵断面设计
1.什么是隧道纵断面？ 沿隧道中心线展开的垂直面上的投影。 2.纵坡类型： 1.人字坡隧道 2.上行单坡隧道 3.下行单坡隧道 3.控制隧道纵坡大小的主要因素 1.通风问题 2.排水问题 4.纵坡坡度大小及其影响 1.隧道纵坡坡度范围：0.3%--3% 2.纵坡坡度与通风的关系，要求1%以下，大于2%，排量迅速增 加； 3.与排水的关系，纵坡越大水流越快； 4.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； 5.综合通风和排水考虑，纵坡为不防碍排水的缓坡为宜；
图3.2.4 公路隧道横断面示意图（尺寸单位：m）
14、两相邻隧道最小间距问题：由于地质条件的关 系，隧道宽度过大则不经济，施工上也增加难度， 所以高速公路、一级公路一般应设计为上，下行分 离的两座独立隧道。两相邻隧道最小净距视围岩类 别，断面尺寸、施工方法、爆破震动影响等因素确 定，一般情况可按表3.4的规定选用。从理论上说， 两相邻隧道应分别置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 表3.4
●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； ●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。 ●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； ●行车道宽度：W ●路缘带宽度：S ●净高：H，一般高速公路、一级公路5米，二级以下公路4.5米； ●建筑限界顶角宽：E，小于等于1米； ●侧向宽度：L ●检修道宽度： J ●人行道宽度：R 余宽：C ●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。 ●加宽带：大于2公里隧道，设紧急停车带，宽2.5m，长25—40米， 间隔750米；大于10公里隧道设U型回车道；
（a）人字坡隧道
（b）下行单坡隧道 图3.2.2
各级公路凸形竖曲线最小半径和最小长度
表3.2
公路等级
高 速
一
二
三 平 原 微 丘 450
四 山 岭 重 丘 100
地形
平原 微丘
重 丘
山岭
平原 微丘
山岭 重丘
平原 微丘
山岭 重丘
平原 微丘
山岭 重丘
凸形 竖曲 线半 径(m)
极限 最小 值 —般 最小 值
从衬砌质量要求出发，一般不应小于规范规定的最小厚度。其值列于表3.6 截面最小厚度（cm ）
表3.6
隧道和明洞衬砌 建筑材料种类 混凝土 拱圈 20 边墙 20 仰拱 20
洞门端墙、翼墙 和洞口挡土墙 30
片石混凝土
浆砌粗料石或混凝 土块 30
50
30
50
50
30
浆砌块石
浆砌片石
30
50
30
50
图3.3.2 内轮廓线作图例
11000
6500
3000
1400
6500
1400
3000
450
1400
250
17000
10000
4500
2000
10000
2000
4500
709
200
400
700
200
竖曲线最小 长度 (m)
100
85
70
50
ห้องสมุดไป่ตู้85
50
70
35
50
25
35
20
3.3.3
隧道横断面设计
3.2.3所示断面形状和尺寸应根据围岩压力求得最经济值。
3.3.1 隧道的平面设计 1、隧道平面设计：隧道平面是指隧道中心线在水平 面上的投影。隧道是线路的一个组成部分，与公路 一样，线形至少满足《公路工程技术标准》规定； 2、应适当提高线形标准。因隧道内运营和养护条件 明显比洞外差。 3、具体原则： （1）原则上采用直线，避免曲线； （2）当必须设置曲线时，半径不宜小于不设超高的 平面曲线半径如表3.2.1。 4、曲线隧道的不利因素： ⑴行车视距问题； ⑵加宽断面问题，造成变截面隧道，施工难度大； ⑶曲线隧道内装修复杂； ⑷增加通风阻抗，对自然通风不利；
第三章 隧道位置的选择
早进洞，晚出洞解释

解释一：“早进洞，晚出洞”最先是由当时铁道兵司令员吕正操 将军提出（后来吕将军当了铁道部长），意思是隧道宜长不宜短。 在隧道施工中，洞口段围岩一般比较破碎、地质条件较差，应遵 循尽量减少对岩体扰动的原则，以提高洞口段岩体和边、仰坡的 稳定性。《隧道设计规范》及《隧道施工规范》均作了洞口位置 规范性要求，强调“早进洞、晚出洞”，即适当延长洞口和隧道 的长度, 尽量避免对山体的大挖大刷，提倡零开挖洞口. 让隧道 洞口周围的植被得到妥善保护, 维护原有的生态地貌。 即“未到 山体之前先进洞，尽量远离山体后再出洞”。
不设超高最小平曲线半径 表3.2.1
公路 等级 高速 平 原 微 丘 一 山 平 岭 微 重 丘 二 平 原 微 丘 山 岭 重 丘 三 平 原 微 丘 山 岭 重 丘 四 平 原 微 丘 山 岭 重 丘
地 形
不设 超高 最小R （m）
重 丘
山岭
5500
4000
2500
1500
4000
1500
2500
1.隧道两端平面线形与道路线形相一致的最小长度规定如表3.5。 隧道两端平面线形与路线线形相一致的最小长度（m） 表3.5
高 速 公 路 平 原 微 丘 平 原 微 丘 一 山 岭 重 丘 平 原 微 丘 二 山 岭 重 丘 平 原 微 丘 三 山 岭 重 丘 平 原 微 丘 四 山 岭 重 丘
公路等级 地 形
3.4 衬砌内轮廓线及几何尺寸拟定 什么是隧道衬砌？(Lining)它是一种超静定支护结构。 衬砌断面设计：主要解决内轮廓线，轴线和厚度三个问题。 设计内轮廓线的原则：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。 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。为此，当衬砌受径向分布的水压时，轴线以圆 形最好；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；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；当有沉陷可能和受底压力时，宜加设 仰拱的曲墙式衬砌。 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。
专用公路 图3.2.3 隧道建筑限界（尺寸单位：m）
一般公路
图中：W一行车道宽度，按表3.2.3的规定采用; S一行车道两侧路缘带宽度，按表3.2.3的规定采用; 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。
围岩类别 净距(m) VI (1.5～2.0)B V～IV (2.0～2.5)B III (2.5～3.0)B II (3.0～5.0)B I ＞5.0B
3.3.4 隧道接线 ●保证有足够的视距和行驶安全：隧道洞口连接线的 平面及纵断面线形应与隧道线形相配合。尤其在进口一 侧，需要在足够的距离外能够识别隧道洞口。为了使汽 车能顺利驶入隧道，驾驶员应提前知道前方有隧道。通 常当汽车驶近隧道，但尚有一定距离时，驾驶员若能自 然地集中注意力观察到洞口及其附近的情况，并保证有 足够的安全视距，对障碍物可以及时察觉，采取适当措 施，才能保证行车安全。 ●注视点和注视时间：开始注视的点称为注视点，从 注视点到安全视距点所需时间称为注视时间。从注视点 到洞口采用通视线形极为重要。在洞口及其附近放入平 面曲线或是竖曲线的变更点时，应以不妨碍观察隧道。