第二章 隧道结构构造及设计
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第二章 隧道结构构造及设计
加宽后 隧道中心线
加宽后 隧道内轮廓线
直线隧道 内轮廓线
d内
d偏
d外
d偏＝
d内
2
d
外
第1节 隧道净空与限界
曲线隧道净空加宽
1.4.4 双线铁路隧道加宽计算 d内及d外计算与单线加宽值相同
当外侧线路外轨超高大于内侧线路外轨超高时
d中
8450 R
H 150
E 2
(cm)
H — 车辆外侧顶角距内轨顶面的高度，取360cm
0.50 0.25
0.75
8.00
/ 0.25
0.75
7.50
0.250Βιβλιοθήκη 759.000.25
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
隧道建筑 限界净宽
设 设检修道或 人 不设人行道 行
道
10.75
10.25
9.75
9.25
10.25
汽车轴距加 前悬(m)
1
5
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1. 8
2.2
2. 5
2
8
0.6 0.7 0.9 1.2 1.5 2.0
——
注：3 四级公5.路3+和8.山8 岭重0.丘8 的1三.0级公1.路5采2用.0第12类.5加宽值；其—余—各级公 路采用第3类加宽值。对不经常通行集装箱运输半挂车的公路，可采 用第2类加宽值。
890+d
曲
墙
加宽后 隧道内轮廓线
直线隧道 内轮廓线
d内
d偏
d外
d偏＝
d内
2
d
外
第1节 隧道净空与限界
曲线隧道净空加宽
1.4.4 双线铁路隧道加宽计算 d内及d外计算与单线加宽值相同
当外侧线路外轨超高大于内侧线路外轨超高时
d中
8450 R
H 150
E 2
(cm)
H — 车辆外侧顶角距内轨顶面的高度，取360cm
0.50 0.25
0.75
8.00
/ 0.25
0.75
7.50
0.250Βιβλιοθήκη 759.000.25
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
隧道建筑 限界净宽
设 设检修道或 人 不设人行道 行
道
10.75
10.25
9.75
9.25
10.25
汽车轴距加 前悬(m)
1
5
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1. 8
2.2
2. 5
2
8
0.6 0.7 0.9 1.2 1.5 2.0
——
注：3 四级公5.路3+和8.山8 岭重0.丘8 的1三.0级公1.路5采2用.0第12类.5加宽值；其—余—各级公 路采用第3类加宽值。对不经常通行集装箱运输半挂车的公路，可采 用第2类加宽值。
890+d
曲
墙
《隧道工程》讲义第2章隧道结构及设计
（5）洞口线路宜与等高线正交。使隧道正面进人山体， 洞口结构物不致受到偏侧压力。 （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，以防洪水灌人隧道。 （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。
BA
沟底附近洞口平面位置示意图
a) 正交洞门
一般把纵坡保持在2％以下比较好，超过2％时有害物 质的排出量迅速增加，因此纵坡大于3％ 是不可取的。 对于不存在通风问题的隧道，可按普通公路设置纵坡。
(a)单面坡
(b)人字坡 坡道型式示意图
对于铁路隧道，隧道内线路的最大允许坡度要在明 线最大限制坡度上乘以一个折减系数m，其原因如下： （1）列车车轮与钢轨踏面间的粘着系数降低——机车 的牵引能力有时是由车轮与轨面之间的粘着力来控制 的。 （2）洞内空气阻力增大——列车在隧道内行驶，其作 用犹如一个活塞，洞内空气将像活塞那样给前进的列 车以空气阻力，使列车的阻力加大。
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。
2.2几何设计 2.2.1平面设计
隧道平面：是指隧道中心线在平面上的投影。 这个线状的投影是由直线段和曲线段组成的，其
中曲线段又可由缓和曲线和圆曲线组成。
１.２隧道勘测 １.２.１初步勘测
初步勘测是初步设计阶段的勘察测量。外业要完 成导线测量、水准点设立、线路地形测量和相应的钻 探、物探等工作。有以下主要任务：
（1）经济与交通的调查 （2）路线方案的选择 （3）线路局部方案的选择 （4）隧道方案的比选
（5）隧道附属建筑设计方案的选择。 （6）隧道小区域的气象条件调查。 （7）隧道供电源的选择和供电点的布设。 （8）隧道线路的给、排水方案选择。 （9）施预调查。 （10）有关协议或谈话纪要。
第二章 隧道结构构造
超前支护 注浆加固
喷射混凝土 锚杆 钢桁架
超前锚杆 超前管棚 超前小导管 超前深孔帷幕
钢桁架
喷射混凝土
锚杆
超前锚杆
超前管棚
超前小导管的处理范围一般也就6米左右，小导管 为壁厚5mm的钢管，直径一般为42mm。是通过小导管浆 将掌子面前方的较为破碎的围岩进行固结的一种方法， 使围岩形成一个整体后再进行下一步工序。
隧道两端洞口处的结构部分称为“洞门”
隧道洞门的作用 ： 1．减少洞口土石方开挖量 2．稳定边坡、仰坡 3．引离地表流水 4．装饰洞口
端墙式洞门
隧
道
翼墙式洞门
洞 门
台阶式洞门
的
类
削柱式洞门
型
遮光棚式洞门
（1）端墙式洞门
（1）端墙式洞门
端墙式洞门
(2)翼墙式洞门
(3)环框式洞门
隧道工程
（4）削竹式洞门
曲墙衬砌
圆形断面隧道
为了抵御膨胀性围岩压力，山岭隧道 也可以采用圆形或近似圆形断面;
盾构法 沉管法施工的隧道。
矩形断面衬砌 沉管法、明挖法施工时，广泛采用矩形断
面衬砌。
矩形隧道断面衬砌
偏压衬砌 当山体地面坡陡于l：2.5，线路外侧山
体覆盖较薄，或于地质构造造成的偏压，衬 砌为承受这种不对称围岩压力而采用
（5）台阶式洞门
隧道工程
（6）遮光棚式洞门
（7）柱式洞门
三、 洞门的构造要求
1．仰坡坡脚至洞门端墙顶帽背的 水平距离，一般不小于1.5m。
2．洞门端墙顶宜高出仰坡坡脚不 小于0.5m。
3．洞门端墙与仰坡之间水沟沟底 至衬砌拱顶外缘的高度，一般 不小于1m。
4．一般隧道门端墙、翼墙、挡土 墙设计为仰斜式墙身时，墙背 坡度不宜缓于1: 0.3。
隧道结构及设计
1.3.3施工图设计 施工图:经审批后交付施工使用的文件，由总说明、 路线、路基路面、桥梁涵洞、隧道及沿线设施、筑路 材料、施工组织计划、施工预算等八篇组成。
施工图的编制是根据批准的初步设计或技术设计 和详细勘测与补充勘测资料进行的。
施工图设计具体内容如下： （1）全套详细尺寸的设计图。 （2）设计中必要的说明。 （3）施工所需要的各项资料表及施工大样图。 （4）施工注意事项。 （5）总预算。
（7）施工组织设计方案比选和推荐。 （8）环境保护的措施。 （9）主要工程数量，主要材料、设备、劳动力数量， 用地和拆迁数量及总概算。
1.3.2技术设计 技术设计文件是根据批准的计划书和批准的初步
设计文件以及详细勘测资料而编制的。技术设计是对 复杂的隧道建设项目，在施工图设计前把主要的设计 问题，先期进行方案比选研究，以达到在技术上合理， 施工上方便，运营效益高，工程投资省的目的。批准 的技术设计和修正概算，是建设投资的依据。
隧道结构及设计
第1节 隧道勘测设计程序及内容
１.１隧道勘测设计程序
隧道线路：
隧道是线路穿越地理障碍的地下建筑，相
应地将含有隧道的路线称为隧道线路。
隧道线路勘测设计工作分为： 三阶段设计 两阶段设计 一阶段设计
其设计程序根据具体工作内容而有所差别。 初步设计 技术设计 施工图设计
４.程序选择 （1）对地形地质情况复杂、工程规模宏大、技术要 求高、施工困难的工程项目，采用三阶段勘测设计程 序。 （2）对于工程规模一般、地形地质比较简单、施工 技术不复杂的工程项目，采用两阶段勘测设计程序。 （3）对于工程简单、施工容易、原则明确、地形地 质明了的工程项目，采用一阶段勘测设计程序。
2.1.3 洞口位置确定 理想的洞口位置应选择在地质条件好，地势开阔，
地下工程课程重点
《地下工程》课程重点第1章绪论1.地下工程、隧道的定义2.隧道按长度分类、按地层分类。
3.地铁建筑的3个组成：车站、区间、车辆段。
第2章地下工程勘察1.隧道勘察的三个阶段：可行性勘察、初步勘察、详细勘察；三者区别？2.隧道勘察主要手段：挖探、简易钻探、钻探、物探第3章地铁线路规划及设计1.路网结构的基本形式有哪些2.地铁线路按其在运营中的作用分：正线、辅助线和车场线3.地铁纵断面设计：两相邻坡段的坡度代数差等于或大于2‰时，应设竖曲线。
第4章隧道总体设计1.选定隧道洞口位置基本原则：首先……其次…….最后。
2.隧道平面定义；隧道平面设计的主要任务（或内容）？3.隧道纵断面定义；纵断面设计内容？纵坡要求（≥0.3%且不大于3%）？4.隧道内纵坡形式：单向坡（一般情况下采用）、人字坡（地下水丰富、特长、长隧道采用）5.限界、建筑限界（公路和铁路区别）、隧道净空（公路和铁路区别）6.铁路曲线隧道加宽的原因，加宽值的计算，曲线隧道中线与线路中线偏移距离；曲线隧道与直线隧道衬砌的衔接方法第5章围岩分级及围岩压力1.围岩、围岩压力2.围岩分级指标：单一指标、综合指标（岩体的完整性系数、岩石质量指标、围岩的自稳时间、岩体质量指标）3.影响围岩分级的基本要素（3大类）？4.铁路围岩分级基本因素、基本分级及修正方法5.公路围岩分级、及其依据、评定因素6.围岩压力按作用力发生形态分类7.深埋隧道围岩竖向压力、水平压力的计算？8.深浅埋隧道判定？9.浅埋隧道围岩竖向压力、侧向压力计算？第6章地铁车站建筑设计1.地铁车站按站台形式？2.地铁车站组成：车站主体、出入口及通道、风道及风亭。
3.概念：站台有效长度、站台高度4.岛式车站宽度组成？侧式站台宽度组成？第7章地铁隧道结构构造1.隧道主体结构、附属结构？2.隧道衬砌类型2大类：整体式和拼装式。
3.整体式衬砌类型：直墙式、曲墙式、矩形、圆形等，及其适用条件？4.洞门概念及其作用，洞门类型5.明洞概念？6.隧道防排水原则？第8章区间隧道结构计算1.弹性抗力概念2.隧道结构设计的计算模型？（4种，哪2种最为常用）3.隧道结构上的荷载？公路隧道规范规定的隧道荷载？4.隧道结构验算内容？第9章隧道施工9-1节1.隧道施工概念、主要施工方法2.矿山法，及其与新奥法区别。
隧道工程PPT课件
第一节洞门的结构构造
隧道工程
- 拱形明洞门
- 拱形明洞门可分为路堑式和半路堑式两类。路堑式明洞门有端墙式 （常用柱式）和翼墙式两种，与一般隧道门形式相类似
柱式拱形明洞门路堑式
翼墙式拱形明洞门路堑式
12
第一节洞门的结构构造
隧道工程
- 半路堑式明洞门多用于傍山线路，其山侧与原地层相接，为了适应 傍山、横向地面坡陡的地形，一般也多以台阶形式加高端墙，并在山 侧设置挡墙支挡边坡，降低开挖高度，
大减少对坡面的冲刷
• 洞口显得宽敞，结构式样比较美观，而且对于边、仰坡坡度不一致的洞
口，设计时亦便于处理
9
第一节洞门的结构构造
- 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
•明洞门
明洞门主要配合明洞结构类型设计，明 洞有拱形明洞和棚洞之分，相应明洞门 也分拱形明洞门和棚式明洞门两大类
隧道工程
棚式明洞门
5
第一节洞门的结构构造
环框式洞门
• 环框式洞门，即只镶饰隧道衬砌
两端部分
• 适用于隧道洞口仰坡极为稳固，
岩层坚硬，节理不发育，不易风化 ，地形陡峻而又无排水要求的地段
端墙式洞门
隧道工程
- 偏压斜墙式拱形明洞
• 适用于地形倾斜，低侧处路堑外侧有较宽敞的地面供回填土石，以增
加明洞抵抗侧向压力的能力。
• 承受偏压荷载，拱圈为等截面，内侧边墙为等厚直墙式，外侧边墙不
等厚斜墙式。
- 半路堑单压式拱形明洞
• 受单侧的压力，结构内轮廓与隧道一致，左右对称，结构截面左右不
《隧道结构构造》课件
隧道结构组成
01
02
03
洞身
隧道的主体部分，包括衬 砌和仰拱。
洞门
隧道的进出口部分，通常 采用端墙式洞门结构。
排水系统
用于排出隧道内的积水， 通常包括排水沟和集水坑 。
隧道结构设计原则
安全可靠
隧道结构设计应满足强 度、稳定性和耐久性的 要求，确保运营安全。
经济合理
结构设计应充分考虑施 工难度、工程造价等因
二次衬砌应在隧道施工完成后 进行，以确保隧道结构的稳定 性和安全性。
仰拱设计
仰拱是隧道底部结构的重要组成部分，主要作用是承受 围岩压力和外部荷载，同时控制底部的变形。
仰拱材料可选用混凝土或钢筋混凝土等，应具备足够的 强度和耐久性。
设计时应根据隧道跨度、围岩压力、外部荷载等因素进 行计算和分析，确定合适的仰拱厚度和材料。
支护结构
根据围岩等级和地质条件，选 择合适的初期支护和二次衬砌 结构。
施工监控
采用自动化监测系统，实时监 测隧道施工过程中的位移、应 力等数据。
防水排水
设计完善的防水排水系统，确 保隧道在使用过程中不渗漏。
某山区公路隧道防排水技术研究
防水材料
选用高分子防水材料，提高隧道的防水性能 。
排水系统
设计合理的排水系统，将隧道内的水引至集 水井，再通过水泵排出洞外。
初期支护应尽早施做，以控制 围岩变形，减少对隧道结构的
影响。
二次衬砌设计
二次衬砌是隧道永久结构的重 要组成部分，主要作用是承受
围岩压力和外部荷载。
设计时应根据隧道跨度、围岩 压力、外部荷载等因素进行计 算和分析，确定合适的衬砌厚
度和材料。
衬砌材料可选用混凝土、钢筋 混凝土或复合材料等，应具备 足够的强度和耐久性。
隧道工程之隧道结构构造
洞门的作用
· 减少洞口土石方开挖量 · 稳定边、仰坡 · 引离地表水流 · 装饰洞口
三 隧道洞门与明洞 3.2 隧道洞门的主要形式
洞口环框 端墙式洞门 翼墙式洞门 柱式洞门 台阶式洞门 削竹（斜切）式洞门 喇叭口式洞门
三 隧道洞门与明洞
① 洞口环框 当洞口石质坚硬
稳定，且地形陡峻无 排水要求时，可仅修 建洞口环框。
考虑使用后外力的变化和支护材料的劣化，需要提高作为结构物的耐久性； 衬砌施工后，因土压、水压、上覆荷载等外力发生时，需要加以支持； 在隧道变形没有收敛时修筑衬砌的场合，要给予隧道稳定必要的约束力。
二 隧道支护结构构造 2.3 单层衬砌
（1）整体式混凝土衬砌
当隧道开挖后，以较大厚度和刚度的整体模筑混凝土作为隧道的衬砌。 整体式衬砌按照工程类比、不同围岩级别采用不同的衬砌厚度。其形式有 直墙式和曲墙式两种，而曲墙式又分为有仰拱和无仰拱两种。
隧道采用的衬砌结构体系，根据围岩条件和使用 条件，主要分为： （一）复合式衬砌（有隔离层的）：基本上由初期支 护和二次衬砌构成，是我们目前采用的主要衬砌结构 体系，隔离层通常是采用防水板； （二）单层衬砌（没有隔离层的）：基本上由喷射混 凝土、钢纤维喷射混凝土或模筑混凝土构成； （三）装配式衬砌：预制件拼装而成的； （四）无支护坑道（即裸洞）。
离W3
列车在曲线段运行情况
一 隧道限界与净空
内外侧线路中线间距的加宽值W3
①当外侧线路的外轨超高值大于内侧线路的外轨超高值时
式中 H——车辆外侧顶角距内轨顶面的高度，取360 cm； E——外侧线路的外轨超高值（cm）； R——曲线半径（m）。
②其他情况时
一 隧道限界与净空
双线隧道线路中线偏移量
+
· 减少洞口土石方开挖量 · 稳定边、仰坡 · 引离地表水流 · 装饰洞口
三 隧道洞门与明洞 3.2 隧道洞门的主要形式
洞口环框 端墙式洞门 翼墙式洞门 柱式洞门 台阶式洞门 削竹（斜切）式洞门 喇叭口式洞门
三 隧道洞门与明洞
① 洞口环框 当洞口石质坚硬
稳定，且地形陡峻无 排水要求时，可仅修 建洞口环框。
考虑使用后外力的变化和支护材料的劣化，需要提高作为结构物的耐久性； 衬砌施工后，因土压、水压、上覆荷载等外力发生时，需要加以支持； 在隧道变形没有收敛时修筑衬砌的场合，要给予隧道稳定必要的约束力。
二 隧道支护结构构造 2.3 单层衬砌
（1）整体式混凝土衬砌
当隧道开挖后，以较大厚度和刚度的整体模筑混凝土作为隧道的衬砌。 整体式衬砌按照工程类比、不同围岩级别采用不同的衬砌厚度。其形式有 直墙式和曲墙式两种，而曲墙式又分为有仰拱和无仰拱两种。
隧道采用的衬砌结构体系，根据围岩条件和使用 条件，主要分为： （一）复合式衬砌（有隔离层的）：基本上由初期支 护和二次衬砌构成，是我们目前采用的主要衬砌结构 体系，隔离层通常是采用防水板； （二）单层衬砌（没有隔离层的）：基本上由喷射混 凝土、钢纤维喷射混凝土或模筑混凝土构成； （三）装配式衬砌：预制件拼装而成的； （四）无支护坑道（即裸洞）。
离W3
列车在曲线段运行情况
一 隧道限界与净空
内外侧线路中线间距的加宽值W3
①当外侧线路的外轨超高值大于内侧线路的外轨超高值时
式中 H——车辆外侧顶角距内轨顶面的高度，取360 cm； E——外侧线路的外轨超高值（cm）； R——曲线半径（m）。
②其他情况时
一 隧道限界与净空
双线隧道线路中线偏移量
+
隧道结构设计隧道工程结构构造设计课件PPT(共43页)
※ 设计方法：目前以工程类比为主，理论验算为辅。结合施 工，通过测量、监控取得数据，不断修改和完善设计；
※ Ⅳ级及以下围岩或可能出现偏压时，应设置仰拱。
※ 仰拱的重要性
① 解决基础承载力不够，减少下沉：防止底鼓的隆起变形，调 整衬砌应力的作用；
② 封闭围岩，制止围岩过大的松弛变形，将围岩塑性变形和形 变压力控制在允许范围，提高结构的整体承载力；
偏压衬砌示意图
6、喇叭口隧道衬砌
在山区双线隧道， 可将一条双幅公路隧道 分建为二个单线隧道或 二条单线并建为一条双 幅的情况，衬砌产生了 一个过渡区段，这部分 隧道衬砌的断面及线间 距均有变化，相应成了 一个喇叭型，称为喇叭 口隧道衬砌。
嗽叭口隧道衬砌示意图
二、支护结构
初期支护 (一次支护)
支护 结构 永久支护(二
※ 采用就地整体模注现浇砼，适用较广，截面可以是等截面或 是变截面。
※ IV级以上围岩，地基松软，往往侧压力较大，故宜采用 曲墙带仰拱的衬砌。
设置 作用 仰拱
使结构及时封闭，提高整体承载力和侧墙抵抗侧 压力的能力
抵御结构下沉变形，调整围岩和衬砌的应力状态
※ 严寒地区隧道，不管围岩等级如何，只要有地下水存在， 衬砌型式仍应采用曲墙式衬砌，并在施工中根据情况设置伸 缩缝
※ 在层状围岩中，采用喷锚支护效果较好；
※ 喷锚支护作为柔性支护，变形量较大，其外轮廓线宜预留稍 大的空间（20cm）；
※ 为了使开挖时外轮廓线圆顺，尽可能减少围岩中的应力集中 锚喷衬砌的内轮廓线，宜采用曲墙式的断面形式；
※ 锚喷衬砌内表面不太平整顺直，美观性差，影响司机在行车 中视觉感观，应根据需要考虑内装。
③ 具有防水效果，且可减少二次衬砌混凝土的收缩裂缝。
※ Ⅳ级及以下围岩或可能出现偏压时，应设置仰拱。
※ 仰拱的重要性
① 解决基础承载力不够，减少下沉：防止底鼓的隆起变形，调 整衬砌应力的作用；
② 封闭围岩，制止围岩过大的松弛变形，将围岩塑性变形和形 变压力控制在允许范围，提高结构的整体承载力；
偏压衬砌示意图
6、喇叭口隧道衬砌
在山区双线隧道， 可将一条双幅公路隧道 分建为二个单线隧道或 二条单线并建为一条双 幅的情况，衬砌产生了 一个过渡区段，这部分 隧道衬砌的断面及线间 距均有变化，相应成了 一个喇叭型，称为喇叭 口隧道衬砌。
嗽叭口隧道衬砌示意图
二、支护结构
初期支护 (一次支护)
支护 结构 永久支护(二
※ 采用就地整体模注现浇砼，适用较广，截面可以是等截面或 是变截面。
※ IV级以上围岩，地基松软，往往侧压力较大，故宜采用 曲墙带仰拱的衬砌。
设置 作用 仰拱
使结构及时封闭，提高整体承载力和侧墙抵抗侧 压力的能力
抵御结构下沉变形，调整围岩和衬砌的应力状态
※ 严寒地区隧道，不管围岩等级如何，只要有地下水存在， 衬砌型式仍应采用曲墙式衬砌，并在施工中根据情况设置伸 缩缝
※ 在层状围岩中，采用喷锚支护效果较好；
※ 喷锚支护作为柔性支护，变形量较大，其外轮廓线宜预留稍 大的空间（20cm）；
※ 为了使开挖时外轮廓线圆顺，尽可能减少围岩中的应力集中 锚喷衬砌的内轮廓线，宜采用曲墙式的断面形式；
※ 锚喷衬砌内表面不太平整顺直，美观性差，影响司机在行车 中视觉感观，应根据需要考虑内装。
③ 具有防水效果，且可减少二次衬砌混凝土的收缩裂缝。
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加 宽 后 隧 道 内 轮 廓 线
直 线 隧 道 内 轮 廓 线
d内
d偏
d外
d偏＝d内2d外
第1节 隧道净空与限界
曲线隧道净空加宽
1.4.4 双线铁路隧道加宽计算 d内及d外计算与单线加宽值相同
当外侧线路外轨超高大于内侧线路外轨超高时
d中8R4510H50E 2 (cm )
H — 车辆外侧顶角距内轨顶面的高度，取360cm E — 外侧线路的外轨超高值，cm
d 6R 2 (H A )2 (S2 B E j)
d7 R2(400 A)2S1B
d8 R2(A2)5 2S1Bh1RAH
S1B WCSd0 2
SB 2W 2CSjd0
第2节 隧道衬砌断面设计
公路隧道衬砌断面设计
独立变量 X(d0,d7,A)T
S(X )2(S1S2)
S1
1
2
R2
S2
1A 2
（双线）
2440
4250
4250
3000
3000
4000 1210
1875
轨面
1110
2250
4000 8500
2250
新建或改建行驶电力机车的单（双）线隧道限界
第1节 隧道净空与限界
公路隧道建筑限界
• 1.3 公路隧道建筑限界
建筑限界组成部分：
行车道宽度(W) 路缘带(S) 侧向宽度(L) 人行道(R)或检修道(J)
第二章 隧道结构构造及设计
第1节 隧道净空与限界
本节主要内容：
➢隧道净空与限界的概念 ➢隧道建筑限界的确定 ➢曲线隧道净空加宽
第1节 隧道净空与限界
隧道净空与限界的基本概念
• 1.1 隧道净空与限界的基本概念
隧道净空：隧道衬砌内轮廓线所包围的空间，根据“隧道 建筑限界”确定的。
隧道建筑限界：为了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 空间范围。
第2节 隧道衬砌断面设计
2.3.1 单心圆断面设计
公路隧道衬砌断面设计
单 心 圆 衬 砌 内 轮 廓 线
第2节 隧道衬砌断面设计
公路隧道衬砌断面设计
d1 R2(A2)5 2S2 B d2 R2(275 A)2S2 B
d3R 2(40 A )0 2(S2B j) d4R 2(H A )2(S1B E )
边墙
仰拱
20
20
50
30
30
50
洞门端墙、翼墙 和洞口挡土墙
30 50 30 30 50
第2节 隧道衬砌断面设计
小结
小结
第2节 隧道衬砌断面设计
思考题：
思考题
1、比较铁路隧道与公路隧道衬砌断面，思考 有哪些因素会影响到断面形状？
2、运用数学优化知识谈谈如何使断面满足各 方面要求？
第3节 隧道洞身支护结构
J
S
C
平原微丘
7.50
0.75 0.50
0.75
重丘
7.50
0.50 0.50
0.75
7.50
0.50 0.25
0.75
山岭
7.00
0.50 0.25
0.75
平原微丘
7.50
0.50 0.50
0.75
山岭重丘
7.00
0.50 0.25
0.75
平原微丘
8.00
/ 0.25
0.75
山岭重丘
7.50
0.25
其余参数约束条件见限界要求
参数求解 需假定A1及A2，其余同单心圆优化。
第2节 隧道衬砌断面设计
公路隧道衬砌断面设计
与铁路隧道的异同点： 内轮廓非标准化 通风、照明等附属设施多
设计特点： 断面设计优化的必要性 规范推荐断面形式(有标准化的趋势)
第2节 隧道衬砌断面设计
衬砌截面厚度
• 2.4 衬砌截面厚度
线路中线 隧道中线
第1节 隧道净空与限界
1.4.7 公路隧道平曲线加宽取值
半径 (m)
曲线隧道净空加宽
类别 加宽值(m)
250 200 150 100 70 50 30 25 20 ~ ~ ~ ~ ~ ~~~~ 200 150 100 70 50 30 25 20 15
汽车轴距加 前悬(m)
1
5
0.4
故 d中8R4510.2E(cm)
其余情况时:
d中
8450(cm) R
第1节 隧道净空与限界
曲线隧道净空加宽
1.4.5 双线隧道中线偏移
隧 内道 侧中 线线 路 中 线 245+d内 400+d中
外 侧 线 路 中 线 245+d外
d偏内 d偏外 内轨顶面
890+d
曲 墙 衬 砌 内 轮 廓直 墙
单线铁路隧道拱顶厚度一般为30～60㎝ 双线铁路隧道衬砌拱顶厚度为40～80㎝。 仰拱厚度一般稍小于拱顶的厚度。 衬砌可以等厚，也可将拱脚和边墙较拱顶加厚20%～50%。
铁路规范规定衬砌截面最小厚度(㎝)
建筑材料种类
混凝土 片石混凝土
浆砌粗料石或混凝土块
浆砌块石 浆砌片石
拱圈 20
30
隧道和明洞衬砌
2.1.4 设计目的
★ 满足限界要求 ★ 满足受力要求 ★ 圬工最省
第2节 隧道衬砌断面设计
隧道衬砌横断面设计
第2节 隧道衬砌断面设计
铁路隧道衬砌断面设计
• 2.2 铁路隧道衬砌断面设计
h f
c a
r φ1 r
φ2 o
r
o ao r
b bb
道碴面
内轨顶面
轨顶面至拱顶高度h 拱顶至拱脚矢高f； 衬砌拱部净宽之半b
第1节 隧道净空与限界
1.2 铁路隧道建筑限界
机车车辆或超限货物车辆的接近限界
铁路隧道建筑限界
铁路建筑接近限界 隧道建筑限界
隧道净空
第1节 隧道净空与限界
（单线） 1400
2000 2440
2440
1500 1000
4000
2440
1500 1000
铁路隧道建筑限界
（双线）
2440
3000
3560
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1. 8
2.2
2. 5
2
8
0.6 0.7 0.9 1.2 1.5 2.0
——
注：3 四级公5.路3+和8.山8 岭重0.丘8 的1三.0级公1.路5采2用.0第12类.5加宽值；其—余—各级公 路采用第3类加宽值。对不经常通行集装箱运输半挂车的公路，可采 用第2类加宽值。
3560
6000 1210 1110
3000Βιβλιοθήκη 1875轨面2250
4000
2250
8500
行驶蒸汽机或内燃机车的单（双）线隧道限界
6550
550 1250
第1节 隧道净空与限界
（单线） 1700 1400
2000 2400 2440
2300
1500 1000
4000
2300
1500 1000
铁路隧道建筑限界
隧道衬砌横断面设计
• 2.1 隧道衬砌横断面设计
2.1.1 设计基本内容
★ 内轮廓线 ★ 轴线 ★ 厚度
2.1.2 设计步骤
★ 确定隧道类型相应建筑限界 ★ 根据围岩初步拟定截面厚度 ★ 断面优化、强度检算并评价内轮廓线
第2节 隧道衬砌断面设计
隧道衬砌横断面设计
2.1.3 设计注意事项
★ 隧道内轮廓必须符合隧道建筑净空限界。 ★ 内轮廓线应尽量减小洞室的体积 。 ★ 结构轴线应尽可能地符合压力线。 ★ 采用的施工方法能确保断面形状及尺寸有利于隧 道的稳定。
衬 砌 内 轮 廓
d偏＝ 内20＋ 0d内d2外 －d中 d偏＝ 外 20＋ 0d内d2外 ＋ d中
第1节 隧道净空与限界
1.4.6 曲线铁路隧道加宽平面设计
曲线隧道净空加宽
缓和曲线中 直线断面 点加宽断面
圆曲线加宽断面
缓和曲 线起点
d/2
缓和曲 线中点 缓和曲 线终点
d
13m
22m
R
d－圆曲线地段隧道中线偏移距离； R－圆曲线半径。
当设置人行道时，含余宽(C) 车道数
公路隧道建筑限界图(尺寸单位：m)
第1节 隧道净空与限界
公路隧道建筑限界
公公 路路 分等 类级
高 速
汽 车 专 用 公 一级 路
二级
二级
一
般 公
三级
路
四级
各级公路隧道建筑限界基本宽度（m）
地形
侧向
行车道 宽度 （单洞）
W
宽度
路 缘 带
余 宽
人 行 道
R
检修道 (一侧)
第2节 隧道衬砌断面设计
公路隧道衬砌断面设计
• 2.3 公路隧道衬砌断面设计
目前公路隧道以单心圆、坦三心圆两种断面应用最为普遍。
公路隧道与铁路隧道的主要区别： ① 铁路隧道建筑限界是固定统一的，而公路隧道的建筑限
界则不定。 ② 公路隧道的附属设施比铁路隧道多且要求高，且每一座
隧道均会因交通流量和长度不同而要求不同。
则总加宽值：
d 总 d 内 1 ＋ d 内 2 ＋ d 外 ＝ 4 R 0 2 .7 5 E 4 0 R 4 8 R 0 4 2 0 .7 5 E0
第1节 隧道净空与限界
曲线隧道净空加宽
1.4.3 单线隧道(结构)中线与线路中线偏移距离
直 线 隧 道 中 心 线
加 宽 后 隧 道 中 心 线