隧道平纵断面设计
公路隧道毕业设计图纸
土木与建筑工程学院2015届毕业设计文件设计题目：天台山公路隧道设计专 业：土木工程（岩土）班 级： 11-3 班学生姓名：臧浩然学号：20117181指导教师：刘振平院长： 武鹤黑龙江工程学院土木与建筑工程学院二〇一五年六月目 录图 表 名 称 图 号 备 注设计总说明 I 共2页 上行先平纵缩图 S1-1共5页 下行线平纵缩图 S1-2隧道平面布置图（一） S1-3 隧道平面布置图（二） S1-4隧道平面布置图（三） S1-5隧道上行线纵断面缩图 S2 共1页 隧道上行线纵断面布置图（一） S3-1共3页 隧道上行线纵断面布置图（二） S3-2 隧道上行线纵断面布置图（三） S3-3隧道下行线纵断面缩图 S4 共1页 隧道下行线纵断面布置图（一） S5-1共3页 隧道下行线纵断面布置图（二） S5-2 隧道下行线纵断面布置图（三） S5-3Ⅲ级围岩隧道标准横断面图 S6 共1页 Ⅲ级围岩衬砌配筋图（一） S7-1共2页 Ⅲ级围岩衬砌配筋图（二） S7-2 Ⅲ级围岩支护与衬砌构造图 S8 共1页 Ⅳ、Ⅴ级围岩标准横断面图 S9 共1页 Ⅳ级围岩衬砌配筋图（一） S10-1 共4页图 表 名 称 图 号 备 注 Ⅳ级围岩衬砌配筋图（二） S10-2 Ⅴ级围岩衬砌配筋图（一） S10-3 Ⅴ级围岩衬砌配筋图（一） S10-4 共4页 Ⅳ、Ⅴ级围岩支护与衬砌构造图 S11 共1页 标准横断面图 S12 共1页 紧急停车带横断面和平面图 S13 共1页 人、车横向通道横断面图 S14 共1页 翼墙式洞门立面图 S15 共1页 翼墙式洞门侧面图 S16 共1页 翼墙式洞门平面图 S17 共1页 射流机安装位置图 S18 共1页 射流机平面布置图 S19 共1页 照明灯具安装位置图 S20 共1页 照明灯具平面布置图 S21 共1页 Ⅲ级围岩施工方案图 S22 共1页 Ⅳ级围岩施工方案图 S23 共1页 Ⅴ级围岩施工方案图 S24 共1页设计总说明一、设计依据隧道名称 始终里程桩号 隧道长度 天台山隧道上行线隧道 K95+238～k96+704 1466m下行线隧道 K95+230～k96+688 1458m1、《公路勘测规范》JTG C10-2007；2、《公路隧道施工技术规范》JTG F60-20093、《公路隧道设计规范》 JTG D70-20044、《公路工程技术规范》JTG B01-20035、《公路工程技术标准》TGB01-2014；6、《公路工程抗震设计规范》JTJ004-2008；7、《公路隧道交通与辅助设施施工技术规范》JTG/TF 72-2011；8、《公路隧道交通工程设计规范》JTG/T D71-2004；9、《锚杆喷射混凝土支护技术规范》GB50086-2001；10、《地下工程防水技术规范》GB50108-2001；二、技术要求1、设计技术指标（1） 隧道按规定的远期交通量设计，采用直线型分离式单向行驶两车道隧道（上、下行分离）。
纵断面设计知识点
纵断面设计知识点纵断面设计是道路规划与设计中的重要环节，其目的是为了确保道路在纵向上能够满足交通需求、安全要求和舒适性要求。
本文将介绍一些纵断面设计的知识点，包括纵断面的基本概念、设计要求以及常用的设计方法和技巧。
一、纵断面的基本概念纵断面是指沿着道路纵向方向的剖面图，用于展示道路的高度变化和坡度情况。
在纵断面中，通常会标注道路中心线的高程、道路的纵坡和跨越河流或其他地形的桥梁或隧道等。
二、纵断面设计的要求1.符合基本交通要求：纵断面设计应确保道路的通行能力和安全性，并满足不同车辆的行驶需求，例如机动车、非机动车和行人等。
2.满足舒适性要求：纵断面的设计应尽量减少颠簸和震动，确保驾驶员和乘客在行驶过程中的舒适性。
3.考虑交通安全：纵断面设计应考虑道路的视线要求，保证驾驶员能够看清前方和路口等重要信息，并能进行安全驾驶。
4.防止径流积水：纵断面设计应考虑降雨时的径流情况，采取合适的排水措施，避免道路积水，确保道路畅通。
5.保护环境：纵断面设计应考虑周边环境，减少对自然和人造环境的破坏，并进行合理的噪音和震动控制。
三、纵断面设计的常用方法和技巧1.坡度设计：在纵断面设计中，需要根据道路类型和所处区域的地形条件确定合适的纵坡，以确保行车的安全和舒适性。
较平缓的纵坡可以减少车辆的能量消耗，而较陡的纵坡则可以提高车辆的制动效果。
2.跨越工程设计：对于需要跨越河流、山谷或其他地形的道路段，纵断面设计需要考虑桥梁、隧道等交通设施的位置、高度和坡度，以确保交通畅通和行车安全。
同时，还需要保护周围的环境和生态系统。
3.水平曲线设计：纵断面设计中的水平曲线设计用于调整道路的曲线半径，以提高行车安全和舒适性。
水平曲线应合理布置，在满足车辆安全行驶的前提下，尽量减少曲线的长度和变化率。
4.坡度转换设计：在纵断面上，需要考虑坡度的转换点，即上升坡与下降坡之间的过渡段。
合理的坡度转换设计可以减少车辆的冲击和加速，提高行车的舒适性和安全性。
隧道纵断面图(左)
简述纵断面设计的方法与步骤
简述纵断面设计的方法与步骤纵断面设计是公路设计中的一个重要环节，它是指根据地形地貌、交通需求和工程技术要求，以及相关规范和标准，对公路纵断面进行合理设计和布置的过程。
纵断面设计的方法和步骤主要包括以下几个方面：1.数据收集：首先要收集和整理相关的地形地貌数据，包括地形图、高程数据、地形特征等；同时还需要获取交通流量数据、交通需求情况、设计标准等。
2.地形分析：对收集到的地形地貌数据进行分析，了解地形特征、高差变化情况、倾斜程度等。
根据地形特征，确定设计纵断面原则，如纵坡选择和过坡点的确定等。
3.纵断面起点确定：根据交通流量和道路功能要求，确定纵断面的起点位置。
起点位置一般选在连续缓坡上，使车辆能够适应转向桥梁、隧道等特殊工程的纵坡要求。
4.纵断面分段：根据起点位置和纵坡选择原则，将整个公路纵断面划分为若干个段落，每个段落的坡度、坡长和坡度变化率要保持合理，以满足交通安全和舒适性要求。
5.纵坡设计：根据交通需求和交通流量，结合地形地貌的变化情况，设计纵坡的坡度和坡长。
纵坡设计的目标是保证交通安全和行车舒适性，坡度不宜过大，也不宜过小，既要保证车辆的动力需求，又要满足制动和操控的需要。
6.横坡设计：根据交通安全和排水要求，进行横向坡度的设计。
根据工程技术要求和标准，确定横坡的最大坡度和最小坡度，横坡的设计是为了保证雨水迅速排除，防止积水导致的安全隐患。
7.横断面设计：根据交通流量和道路功能要求，设计道路的车道宽度、人行道宽度、路肩宽度等。
同时，也要考虑道路的绿化和景观设计，保证道路的美观性。
8.技术参数计算：根据设计要求和规范标准，计算并确定纵断面的各项技术参数，包括坡度、坡长、高差、横坡、曲线半径等。
9.综合评价：对设计的纵断面进行综合评价，与相关规范和标准进行对比，检查设计是否满足要求，是否符合交通安全和工程技术要求。
10.优化调整：如果设计存在不合理或不符合要求的地方，需要进行优化调整，重新设计和计算，以达到设计目标和要求。
纵断面设计方法与步骤
纵断面设计方法与步骤1．准备工作纵坡设计前，应根据中桩和水准记录点绘出路线纵断面图的地面线，绘出平面直线、平曲线示意图，写出每个中桩的桩号和地面标高以及沿线土壤地质说明资料，并熟悉和掌握全线有关勘测设计资料，领会设计意图和要求。
2．标注控制点所谓控制点，就是指影响纵坡设计的高程控制点。
“控制点”可分为两类:一类是属于控制性的“控制点”，控制路线纵坡设计时必须通过它或限制从其上方或下方通过。
这类控制点主要有:①路线起、终点；②越岭哑口；③重要桥涵；④最小填土高度；⑤最大挖深；⑥沿溪线的洪水位；⑦隧道进出口；⑧平面交叉和立体交叉点；⑨铁路道口；⑩城镇规划控制标高以及受其它因素限制路线必须通过的标高控制点等。
第二类是属于参考性的“控制点”，叫经济点。
对于山岭重丘区的公路，除应标出控制性质的“控制点”以外，还应考虑各横断面上横向填挖基本平衡的经济点，以降低工程造价。
横断面上的经济点有以下三种情况：1)当地面横坡不大时，可在中桩地面标高上下找到填方和挖方基本平衡的标高，纵坡通过此标高时，在该横断面上挖方数量基本等于填方数量。
该标高为其经济点，如图a）。
2)当地面横坡较陡时，填方往往不宜填稳，有时坡脚伸得较远，采用多挖少填甚至全部挖出路基的方法比砌石护坡经济，这时多挖少填或全挖路基的标高为经济点，如图b）。
3)当地面横坡很陡，无法填方时，需砌筑挡土墙，此时宁愿全部挖出路基或深挖，该全部挖出或深挖路基的标高为其经济点，如图c）。
当地面横坡很陡,必须作挡土墙时,当采用某一设计标高使该断面按1m长度计施工的土石方与挡土墙费用总和最省,该标高为其经济点。
设计时“经济点”通常用“路基横断面透明模板”来确定，如下图所示。
“路基横断面透明模板”可用透明描图纸或透明胶片制成，其上按横断面图的比例绘出路基宽度（挖方路段尚应包括两侧边沟的宽度）和各种不同坡度的边坡线（上为挖方，下为填方）。
使用时将“路基横断面透明模板”扣在绘好地面线的横断面图上，使中线重合，根据地面横坡的大小，上下移动“模板”，使填方和挖方面积大致相等或工程造价最经济，此时，“模板”上的路基顶面与该中桩的地面高之间的高差就是经济填挖值。
隧道线路及断面设计及识读—隧道纵断面设计(隧道施工课件)
2.两个关系：曲线半径与视距的关系 超高与隧道断面关系
明暗变化 3.半径不宜小于不设超高的最小曲线半径，并符合视距要求
4.根据停车视距换算不加宽的最小曲线半径。
5.洞口应采用大半径曲线的引线与隧道衔接。
进隧道由明到暗
6.设置曲线有利于司机的“亮适应”。
出隧道由暗到明
隧道平纵断面设计
主要内容
1隧道平面设计
曲线上隧道缺点
曲线隧道设计要点
公路隧道平面线形设计要点
2隧道纵断面设计
坡道形式 坡度大小 坡段长度 坡段间的衔接
设计要素
公路隧道纵断面线形
公路隧道引线的平、纵断面线形
隧道平纵断面设计 - -2隧道纵断面设计
一、纵断面设计要素
1.坡道形式 两种：人字坡和单面坡
隧道平纵断面设计 - -2隧道纵断面设计
二、公路隧道纵断面线形
坡度以不妨碍排水的缓坡为宜 变坡点设足够的竖曲线 一般纵坡：
2%以下 ，大于3%不可取，规范：一般取3%。 在施工时需要设置不小于0.3%的纵坡（排水）
隧道平纵断面设计 - -2隧道纵断面设计
三、公路隧道引线的平、纵断面线形
应当保证有足够的视距和行车安全，尤其在进口一侧，需要在
(3)明线曲线Βιβλιοθήκη 量坡度i允= i限- i曲
？克服曲线阻力
i允－设计中允许采用的最大坡度 i限－按照线路等级规定的限制最大坡度 i曲－曲线阻力折算的坡度折减量
(4)隧道内坡度折减(>400m)
i允=m i限- i曲
（1）湿度大，轮轨粘着系数低 （2）隧道内空气阻力增大
隧道平纵断面设计 - -2隧道纵断面设计
239-习题作业-隧道位置和洞口位置选择、隧道平纵断面设计参考答案
隧道位置的选择一、填空1.选择越岭隧道的位置主要以选择垭口位置和确定隧道高程两大因素为依据。
2.隧道的坡道形式一般可采用单面坡型或人字坡型。
3.隧道净空是指隧道衬砌的内轮廓线所包围空间。
铁路隧道净空是根据“隧道建筑限界”、“隧道建筑限界”、“基本建筑限界”和“机车车辆限界”制定的。
4.公路隧道的建筑限界包括车道、路肩、路缘带、人行道等的宽度，以及车道、人行道的净高。
公路隧道的净空除包括公路建筑限界、通风管道、照明设备、防灾设备、监控设备、运行管理设备等所需要的空间以及富裕量和施工允许误差等。
5.拟定衬砌结构尺寸需考虑结构的内轮廓、结构轴线、截面的厚度三个方面因素。
6.从安全的观点出发，铁路隧道坡段间的代数差值不应大于重车方向的限坡值。
二、简答及论述题1.隧道具体位置选择的影响因素有哪些？答：隧道具体位置选择的影响因素有：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，以及现有的施工技术水平和今后运营条件等。
2.越岭隧道与河谷隧道有何区别？它们在位置的选择上各采取什么原则？答：（1）当交通路线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，常修建越岭隧道这段线路称之为越岭线。
为改善线形，提高车速，缩短里程，节省时间，常修建河谷隧道(或傍山隧道)。
（2）越岭隧道选址尚应考虑以下原则：宁长勿短，早进晚出--避免洞口深挖；宁里勿外，宁深勿浅，避软就硬--避免不良地质。
河谷隧道选址尚应考虑以下原则：其位置宜向山侧内移，避免一侧洞壁过薄产生偏压。
3.地质条件对隧道位置选择有哪些影响？答：①单斜构造；②褶曲构造；③断层；④滑坡；⑤崩塌；⑥岩堆；⑦泥石流；⑧溶洞；⑨瓦斯地区等。
4.隧道洞口位置的选择应遵循哪些原则？确定洞口位置考虑哪些因素？答：（1）隧道洞口位置的选择应遵循原则：①洞口不宜设在垭口沟谷的中心或沟底低洼处；②洞口应避开不良地质地段；③当隧道线路通过岩壁陡立，基岩裸露处时，最好不刷动或少刷动原生地表，以保持山体的天然平衡；④减少洞口路堑段长度，延长隧道，提前进洞⑤洞口线路宜与等高线正交；⑥当线路位于有可能被水淹没的河滩或水库回水影响范围以内时，隧道洞口标高应高出洪水位加波浪高度，以防洪水灌入隧道；⑦为了确保洞口的稳定和安全，边坡及仰坡均不宜开挖过高；⑧当洞口附近遇有水沟或水渠横跨线路时，可设置拉槽开沟的桥梁或涵洞，排泄水流；⑨当洞口地势开阔，有利于施工场地布置时，可利用弃碴有计划、有目的地改造洞口场 地，以便布置运输便道、材料堆放场、生产设施用地及生产、生活用房等。
隧道平纵断面设计
所以设计坡度时，注意应不超过限制坡度
i限
如线果的在当平量面坡上度有。曲即线，还需为克服曲线的阻力，隧再减道去工一个程曲
(2-1)
i允 i限 i曲
明线坡度要求!!!
式中 i允 —— 设计中允许采用的最大坡度；
i限 —— 按照线路等级规定的限制最大坡度；
i曲 —— 曲线阻力折算的坡度折减量。
坡度折减的原因
隧道工程
隧道设置曲线示例
隧道工程
隧道内的线路宜设置为直线，当因地 形、地质等条件限制必须设计为曲线时， 宜采用较大的曲线半径，慎用最小曲线 半径，并宜将曲线设在洞口附近。隧道 内不宜设置反向曲线。
- 隧道设置曲线时应注意的问题
隧道工程
• 应尽可能采用较短的曲线或半径较大的曲线，且将曲线设置在
隧道洞口附近为宜，使曲线的影响小一些。
公路隧道的平面线形和纵断面线形 隧道工程
平面线形
隧道的平面线形原则上采用直线，避免设置曲线。
在某些情况下必须设置曲线时，其曲线半径不宜小于 不设超高的平面曲线半径，并应符合视距要求。
在隧道洞口不应采用小半径曲线的引线与隧道衔接。
隧道工程
这里有两个问题应当引起注意：一是小半径 曲线，二是超高。如果设置小半径曲线，会 产生视距问题，为确保视距，势必要加宽隧 道断面。设置超高时，车辆倾斜，也会导致 隧道断面的加宽。隧道断面加宽，一方面要 增加工程费用，另一方面使施工变得困难。 加宽后的断面宽度不统一，以及不同断面之 间的相互过渡都给隧道施工带来困难。由于 隧道内一般是禁止超车的，只能采用停车视 距，设计时根据停车视距可以换算出设置曲 线时的不加宽最小平曲线半径。
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；
隧道工程中隧道选线设计
三 隧道平、纵断面线形设计
（1）铁路隧道平面线形设计
• 隧道内的线路最好采用直线。 • 应尽可能采用短轴线，或是半径较大的曲线。 • 在曲线两端应设缓和曲线，最好不使洞口恰恰落在缓和曲线
分离式隧道 连拱隧道
一 隧道位置的选择 1.1 隧道位置选择的概述
隧道具体位置的选择与区域工程地质条件、水文地质条件、地 形地貌条件、工程难易程度、投资的数额、工期要求，以及现有的 施工技术水平与今后的运营条件等因素密切相关。
一 隧道位置的选择
隧道选址的基本原则：
• 必须与总体设计相协调适应； • 隧道位置应选择在稳定的地层中； • 越岭隧道应进行较大范围的方案选择，选择在地质条件
沿河傍山地面线路靠里做隧道或增长隧道， 减少桥梁、路基工程，能减少或避免许多 弊病。
以中长隧道或长隧道代替隧道群或桥隧群， 工程集中单一，施工管理方便，并有利于 运营安全。
沿河傍山修建中长隧道或长隧道，易于设 置辅助坑道（如横洞），增加工作面。
一 隧道位置的选择
1.4 地质构造的影响
• 单斜构造： 尽可能避开软弱结构面，隧道不能与软弱结构面平行，应 正交或成一定角度。
一 隧道位置的选择
（2）选定高程 •隧道标高越高，隧道越短， 施工期越短，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。
一 隧道位置的选择
示例：穿越中国大凉山西部支脉小相岭的单线铁路隧道。成昆铁路全线最高点 车站之间，1966年完工
隧道道路设计规范
隧道道路设计规范前言本规范的编制是为了规范隧道道路的设计，确保施工进度和施工质量，最终提升交通出行的安全性和便利性。
一、总则1.1 规范适用范围本规范适用于隧道道路的设计，包括设计单位和施工单位。
1.2 相关规范标准隧道道路的设计还应符合以下相关规范标准：- 《公路交通安全设施设计规范》- 《公路工程勘察规范》- 《隧道工程施工质量验收规范》1.3 术语和定义本规范中使用的术语和定义，应遵循《公路工程术语》的规定。
二、设计内容2.1 道路纵断面设计隧道道路的纵断面设计应满足以下要求：- 设计满足相应车速、交通量等要求；- 考虑路肩设置；- 考虑道路排水及防水措施；- 考虑在特定区域内设置休息区、紧急停车带等。
2.2 道路横断面设计隧道道路的横断面设计应满足以下要求：- 考虑道路宽度的设置；- 考虑两侧路肩的设置；- 考虑隧道内照明、通风、排烟等设施的布置。
2.3 道路平面曲线设计隧道道路的平面曲线设计应满足以下要求：- 根据车速等要求进行设计；- 转弯、趋势变化等部位设定适当的超高、超低；- 不宜设置S形曲线。
三、其他3.1 工程监理隧道道路设计、施工过程中需要有专业的监理单位进行工程质量的监督和管理。
3.2 施工组织设计施工单位应制定详细的隧道道路施工组织设计方案，确保施工进度和施工质量。
四、附则4.1 规范的解释和修订本规范的解释和修订权归国家公路交通主管部门所有。
对本规范的解释和修订，将征求专家的意见。
4.2 实施日期本规范自颁布之日起实施。
以上为隧道道路设计规范的完整版内容，希望能对隧道道路的设计者和施工者们有所帮助。
5 隧道结构构造
31
复合式衬砌
（一）初期支护 4、钢筋网 钢筋网喷射混凝土是在喷射混凝土之前，在岩面上
挂设钢筋网，然后再喷射混凝土。目前，我国在各类隧 道工程中应用钢筋网喷射混凝土支护的比较多，主要用 于软弱破碎围岩，而更多的是与锚杆或者钢拱架构成联 合支护。
山岭隧道
32
复合式衬砌
（一）初期支护 4、钢筋网 钢筋网通常作环向和纵向布置。环向筋一般为受力
时速350 km双线铁路隧道代表性衬砌结构断面(V级围岩)
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复合式衬砌
（三）山岭隧道复合式衬砌典型断面及部分参数 5）高速铁路隧道复合式衬砌断面
山岭隧道
时速350 km双线铁路隧道代表性衬砌结构断面(II级围岩)
52
单层衬砌
（一）整体式混凝土衬砌 隧道开挖后，以较大厚度和刚度的整体模筑混凝
土作为隧道的结构。 整体式衬砌按照工程类比、不同围岩级别采用不
山岭隧道
18
复合式衬砌
（一）初期支护 2、喷射混凝土 喷混凝土的设计项目主要是喷混凝土的强度、厚度。 我国铁路隧道设计规范和公路隧道设计规范以及锚
杆喷射混凝土支护技术规范规定的喷混凝土为C20。
山岭隧道
19
复合式衬砌
（一）初期支护 2、喷射混凝土
对喷混凝土厚度的认识 ： 从饰面的角度出发，喷混凝土厚度多采用5cm，喷砂 浆的厚度可以采用3cm； 从发挥支护构件作用，厚度不宜小于8cm； 喷混凝土的最大厚度，除特殊场合外不宜大于20cm， 在特殊场合可以采用25cm。
筋，由设计确定，直径12mm左右；纵向筋一般为构造 筋，直径6~10mm；网格尺寸一般为20cmx20cm, 20cmx25cm,25cmx25cm,25cmx30cm或30cmx30cm。
隧道纵断面设计原则
隧道纵断面设计原则隧道是连接两个地区的重要交通工具，其设计和建设对于交通运输的发展和经济的繁荣具有重要意义。
隧道的纵断面设计是隧道设计中的一个重要环节，它直接关系到隧道的使用效果和安全性。
本文将从隧道纵断面设计的原则、设计要求、设计方法等方面进行探讨。
一、隧道纵断面设计原则1.安全性原则隧道的安全性是设计的首要原则，隧道纵断面的设计应以安全为前提。
隧道纵断面设计应考虑隧道的使用功能、通行能力、安全性、舒适性等多方面的因素，保证隧道在使用过程中的安全性。
2.经济性原则隧道纵断面设计应以经济性为基础，根据工程的实际情况，合理选择隧道的断面形式、断面大小等参数。
设计时应尽量减少不必要的工程量，降低建设成本，提高工程效益。
3.适用性原则隧道纵断面设计应以适用性为前提，根据隧道所处的地形条件、地质条件、交通需求等因素，选择最适合的断面形式和尺寸。
设计时应考虑隧道的通行能力、交通流量、车辆类型等因素，确保隧道的适用性。
4.环保性原则隧道纵断面设计应以环保性为前提，设计时应考虑隧道的周边环境、生态保护等因素，尽量减少对周边环境的影响，保护生态环境，实现可持续发展。
5.美观性原则隧道纵断面设计应以美观性为前提，设计时应注重隧道的外观形式、色彩搭配等因素，使隧道在视觉上具有良好的效果，提高城市形象和品位。
二、隧道纵断面设计要求1.通行能力要求隧道纵断面的设计应根据隧道的通行能力要求确定隧道的断面形式和尺寸。
通行能力是隧道设计的重要指标之一，它直接关系到隧道的使用效果和安全性。
隧道的通行能力要求应根据隧道所处的地形条件、交通需求、车辆类型等因素综合确定。
2.安全性要求隧道纵断面设计应以安全性为前提，确保隧道在使用过程中的安全性。
隧道的安全性要求应考虑隧道的通行能力、交通流量、车辆类型等因素，确保隧道的通行安全。
3.舒适性要求隧道纵断面设计应以舒适性为前提，确保隧道在使用过程中的舒适性。
隧道的舒适性要求应考虑隧道的通行速度、车辆类型、交通流量等因素，确保隧道的使用舒适。
盾构隧道设计基本概念（1）
盾构隧道设计基本概念（1）盾构隧道设计基本概念1盾构管⽚的⼏何设计1.1隧道线形的选择—平纵断⾯的拟合隧道的中线是由直线及曲线组成。
设计常常采⽤楔形衬砌环（见图1-1），来实现盾构隧道在曲线上偏转及纠偏，楔形衬砌环最⼤宽度与最⼩宽度之差称为楔形量。
⼀般来说，楔形量的确定具有经验性，应考虑管⽚种类、环宽、直径、曲线半径、曲线区间楔形管⽚环使⽤⽐例、管⽚制作的⽅便性、盾尾操作空隙因素综合确定；管⽚楔形量还必须为施⼯留出适当的余裕。
如下图所⽰，阴影部分是管⽚的平⾯投影图，圆弧是隧道设计中⼼线，圆弧中⼼点O1是隧道的转弯半径所在的中⼼点，O2是理论上能拼出的最⼩转弯半径时的圆⼼，则O2P＜O1P。
a）普通环b）单侧楔形环c）两侧楔形环图1-1 楔形衬砌环（β-楔形⾓、△-楔形量）图1-2 楔形量与转弯半径⽰意图⽇本曾统计管⽚外径与楔形量的相关关系，如下图所⽰。
图1-3 楔形量的施⼯统计《盾构⼯程⽤标准管⽚（1990年）》规定管⽚环外径与楔形量的关系如表1-1所⽰。
表1-1 楔形量与管⽚环外径的关系⽬前，多采⽤楔形衬砌环与直线衬砌环的组合、左右楔形衬砌环以及通⽤型管⽚。
1.1.1标准环+楔形环管⽚拼装时，根据隧道线路的不同，直线段采⽤标准环管⽚，曲线段采⽤楔形管⽚（左转弯环、右转弯环）⽤于隧道的转弯和纠偏。
楔形环的楔形⾓由标准管⽚的宽度、外径和施⼯曲线的半径⽽定。
采⽤这类管⽚时，⾄少需三种管⽚模具，即标准环管模、左转弯环管模和右转弯环管模。
a）直线段b）曲线段图1-4 标准环+楔形环拟合线路通常，以短折线拟合曲线，在设计时常以2标准环+1楔形环来拟合；不得以（极端困难）时，以1标准环+1楔形环来拟合。
⼀般地，短折线偏离圆曲线或缓和曲线量不宜⼤于5mm，也有⼈提出控制在10mm。
这就意味着环宽与直径如何匹配是设计需要进⼀步考虑的问题。
①楔形量确定⽅法可采⽤下式计算：式中R——隧道中⼼曲线半径（mm）；——楔形量（mm）；m——楔形环数；n——普通环数；B T——楔形环的最⼤宽度（mm）；B——普通环的宽度（mm）；D0——管⽚外径（mm）。
108-演示文稿-隧道位置和洞口位置设计以及隧道平纵断面设计
重点、难点内容
1. 隧道具体位置选择的影响因素有哪些？ 2. 越岭隧道与河谷隧道有何区别？它们在位置的选
择上各采取什么原则？ 3. 地质条件对隧道位置选择有哪些影响？ 4. 隧道洞口位置的选择应遵循哪些原则？确定洞口
位置考虑哪些因素？ 5. 隧道长度的定义。
重点、难点内容
6. 道路隧道平面设计时应考虑哪些问题？ 7. 隧道的纵断面的坡度类型有哪几种？各有什么优
第三章 隧道线路及断面设计
(2) 要考虑河岸冲刷对山体和洞身稳定的影响。
t a
b 侧蚀
第三章 隧道线路及断面设计
(3) 应考虑施工和既有便道设置的位置，应注意边 坡的可能坍塌对洞身稳定的影响。
便道
第三章 隧道线路及断面设计
乐 昌
坪石 南岭煤矿
九峰
坪石
预留水库西岸双绕岐门 跨武水越岭方案
预留 水库 大瑶 山 14.3 公里 长隧 道方 案
第二节 隧道洞口位置的选择
隧道长度为其进出口洞门墙外表面与线路内轨顶 面标高线交点之间的距离
洞口位置选择好坏，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。
第三章 隧道线路及断面设计
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。
(8) 当洞口附近遇有水沟或水渠横跨线路时，可设 置拉槽开沟的桥梁或涵洞，排泄水流
第三章 隧道线路及断面设计
(9) 长大隧道在洞门附近应考虑施工场地、弃渣场 以及便道等的位置。
总之，隧道洞口位置的选择，应根据地形、地质条 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。
隧道工程课件第二章隧道平纵断面设计
排水设计
结构耐久性
隧道排水设计应合理组织排水系统，防止 积水、渗漏等问题的发生，保障隧道结构 安全和运营顺畅。
隧道结构设计应考虑长期运营的需求，采 取相应的耐久性措施，确保隧道在使用年 限内的安全性和稳定性。
02
隧道平面设计
平面设计原则
安全性原则
隧道平面设计应首先考虑安全性，确 保隧道结构稳定、行车安全和人员安 全。
案例二
某山区高速公路隧道设计，重点考虑 了隧道线形与地质条件的适应性、横 断面布置形式以及排水设计等方面， 以确保行车安全、顺畅和环保。
03
隧道纵断面设计
纵断面设计原则
安全性原则
纵断面设计应确保隧道结构安全，避免出现 安全隐患。
经济性原则
在满足安全性的前提下，应尽量降低建设成 本和运营成本。
环保性原则
经济性原则
在满足安全性和功能需求的前提下， 应尽量降低工程造价和运营成本，提 高经济效益。
环保性原则
隧道平面设计应尽量减少对周边环境 的破坏和污染，合理利用资源，保护 生态环境。
协调性原则
隧道平面设计应与周边环境相协调， 保持景观的连续性和整体性。
平面设计要素
隧道宽度
根据设计时速和交通量，合理确定隧道宽度，确 保行车安全和顺畅。
联合设计要素
01
隧道长度与坡度
根据地质勘察资料、施工难度和 线路走向等因素确定隧道长度和
坡度。
03
隧道线形设计
根据平曲线和竖曲线半径、超高 、加宽等参数进行线形设计，确
保行车安全和舒适性。
02
隧道宽度与净高
根据行车需求、交通量和设计速 度等因素确定隧道宽度和净高。
04
排水设计
隧道工程第3章 隧道线路及断面设计-2
1210 1110
1875
轨面
2250
4000
2250
8500
新建或改建行驶电力机车的单（双）线隧道限界
‹#›
‹#›
4.直线隧道净空
考虑避让等安全空间、救援通道及技术作业空间 不同围岩压力下，衬砌结构的合理受力形状 施工方便
120km/h单线铁路隧道衬砌轮廓
‹#›
120km/h双线铁路隧道衬砌轮廓
2 R
l2 8R
l — 车辆转向架中心距，取18m R— 曲线半径，单位m
车辆长度（L=26m） 车辆前后转向架间距（l=18m）
D a/2
车辆中心线 线路中心线
d内 d外
a
曲线半径（R）
则：
d内1
182 8R
100
4050 R
(cm)
‹#›
(2) 外轨超高使车体向曲线内侧倾斜偏移
d内2＝
0.75
8.00
/ 0.25
0.75
7.50
0.25
0.75
9.00
0.25
0.75
7.00
0.25
7.00
0.25
0.75
7.00
0.25
7.00
0.25
7.00/4.50
0.25
9.75
9.25
10.25
9.25
9.25
8.75
9.50
10.5
7.50
8.50
7.50
8.50
7.50
8.50
7.50
H E 150
(cm)
d内2
内2
H — 隧道限界控制点自轨面起的高度，cm
隧道棚洞的全套设计图 034---棚洞结构纵断面设计图
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隧道工程
王丽琴
西安理工大学土建学院岩土工程研究所
第二章
隧道平纵断面设计
第二章隧道平纵断面设计
第一节铁路隧道平面设计
第二节铁路隧道纵断面设计
第三节公路隧道的平面和纵断面线形
第一节隧道平面设计
直线的优点：
1. 线路顺直，列车可以快速通过；
2. 走行的距离较短，有利于列车多拉快跑，提高线
路的运营效率。
在隧道内，线路就更应设计成直线
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；
2. 在不同曲率曲线上的隧道建筑限界加宽不同，隧道的断面是
变化的，因而施工时，支护和衬砌的尺寸均不一致，技术上较为复杂；
3. 列车运行在曲线隧洞内，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；
4. 列车在曲线上行驶，产生了离心力，再加上洞内空气潮湿，
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. 运营中为了保证隧道建筑限界的要求和正常的行车条件，
需要经常检查线路平面是否水平，曲线隧道也较直线隧道增加了维护作业量和难度；
7. 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。
隧道内的线路宜设置为直线，当因地形、地质等条件限制必须设计为曲线时，宜采用较大的曲线半径，慎用最小曲线半径，并宜将曲线设在洞口附近。
隧道内不宜设置反向曲线。
如果地势条件必须把
曲线引进隧道，那么施工
时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。
隧道设置曲线示例
隧道设置曲线时应注意的问题:
1.尽可能采用较短的曲线或半径较大的曲线，且将曲线设置在隧道
洞口附近为宜，使曲线的影响小一些。
（大半径、设两端）
2.在曲线两端应设缓和曲线时，最好不使洞口恰落在缓和曲线上。
（缓在外）
3.隧道内若设圆曲线，其长度不应短于一节车厢的长度（26m）。
（圆大一）
4.在一座隧道内最好不设一个以上的曲线，尤其是不宜设置反向曲
线或复合曲线。
如果列车同时跨在两个曲线上，行驶很不稳当。
（勿“反、复”）。
5.当必须设置两条曲线时，两曲线间应有足够长的夹直线，一般是
第二节隧道纵断面设计
⑥坡道形式
⑥坡度大小
⑥坡段长度
⑥坡段联结
坡道型式
单坡型人字坡型
目的
线路的紧坡地段、展线的地区
适用
范围
可以争取高程，拔起
或降落一定的高度。
多用于长隧道，尤其是越岭隧道。
地下水发育的长隧道宜采用人字坡。
1. 设计坡度时，应注意不超过限制坡度i
限。
2. 如果在平面上有曲线，还需为克服曲线的阻力，再减去
一个曲线的当量坡度，即：
i允＝i限－i曲
式中： i
允
——设计中允许采用的最大坡度；
i
限
——按照线路等级规定的限制最大坡度；
i 曲——曲线阻力折算的坡度折减量。
坡度大小：明线
隧道长度 电力牵引 内燃牵引 401～1000
0.95 0.90 1001～4000
0.90 0.80 >4000 0.85 0.75
隧道内线路最大坡度系数
隧道内曲线线路的最大允许坡度： i 允 ＝ mi 限 － i 曲
实际隧道设计中
列车车轮与钢轨踏面间的粘着
系数降低，洞内空气阻力增大 坡度折减的原因
要求：
1．洞内折减：i允＝mi限－i曲（>400m时）
2．洞外折减：上坡进洞时，半列车长度内。
i允＝mi限－i曲i允i限
半列车长度
3．限制最小坡度：排水→不得设置平坡（特殊情况除外），坡度≥3‰，在最冷月平均气温低于-5℃、地下水发育的地
坡段长度
1.从行车平稳的要求和照顾施工和养护的方便出发，隧道内坡
段长度最好不小于列车的长度；
2.考虑到长远的发展，坡段长度最好不小于远期到发线的长度；
3.对于凸形纵断面分坡平道，当货物列车以接近计算速度通过
时，允许分坡平道长度缩短至200m。
坡段长最小为200m。
4.隧道内线路的坡形单一，坡段不宜定得太长，尤其是单坡隧
道，长坡段可以设缓坡段。
坡段联接
1．两个相邻坡段坡度的代数差值Δi不宜太大；（≤6‰）。
但其代数差值Δi也不应大于重车方向的坡值i
允
2．人字坡：坡顶设≤200m平坡；
3．变坡点：应设竖曲线，不要与平面曲线重叠。
4．检算车速。
第三节公路隧道的平面线形和纵断面线形
平面线形
•隧道的平面线形原则上采用直线，避免设置曲线。
•在某些情况下必须设置曲线时，其曲线半径不宜小于不设超高的平面曲线半径，并应符合视距要求。
•在隧道洞口不应采用小半径曲线的引线与隧道衔接。
纵断面线形
•一般将隧道纵坡保持在2%以下比较好，纵坡大于3%是不可取的；
•从隧道施工排水和竣工后的排水需要上考虑，隧道内不宜设置平坡，在施工时需要设置不小于0.3%的纵坡。
引线
•引线的平面及纵断面线形，应当保证有足够的视距和行车安全，尤其在进口一侧，需要在足够的距离外能够识别隧道洞口；
•隧道需要机械通风时，引线的纵坡应使汽车能以均匀速度驶入隧道，洞口前的引线纵坡与隧道纵坡在必要的距离之内应保持一致；
•隧道内的路肩宽度与一般道路相比要缩小很多，需要进行平滑过渡，路肩应在适当的距离内收缩，使汽车进出隧道时顺利。
本章作业
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