隧道工程(隧道总体设计)

② 衬砌外轮廓线：
③ 实际开挖线：
隧道断面轮廓线
6、公路隧道衬砌内轮廓线的求法 (1)确定建筑限界； (2)确定弧形； (3)计算验证、调整。 即：
正交洞门平面示意图
斜交洞门平面示意图
(6)长大wenku.baidu.com道在洞门附近应考虑施工场地、弃渣场等的位臵。
(7)洞口附近有居民点时，考虑提前进洞，尽可能减少附近地上
构筑物，地下埋设物与隧道的相互影响，及减少对环境（农业、交 通、居民生活）的影响。 (8)洞口路肩应高出设计洪水位（包括浪高）以上0.5m，以免洪 水浸入隧道。 (9)考虑通风设备排出的废气和噪声对周围环境的影响程度和解 决办法。 (10)考虑设臵防雪工程、防风工程和防路面冻害工程的必要性。
(4)、曲线隧道的不利因素：
① 行车视距问题；
② 加宽断面问题，造成变截面隧道，施工难度 大； ③ 曲线隧道内装修复杂； ④ 增加通风阻抗，对自然通风不利；
2、隧道纵断面设计 隧道纵断面是指沿隧道中心线展开的垂直面上的投影 (1)、纵坡类型： ※ 人字坡隧道 ※ 上行单坡隧道 ※ 下行单坡隧道 人字坡隧道 (2)、控制隧道纵坡大小的主要因素 ※ 通风问题 ※ 排水问题
截面最小厚度（cm ）
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
隧道和明洞衬砌 拱圈 边 墙 仰拱 20 20 20 50 50 30 30 30 50
洞门端墙、翼墙 和洞口挡土墙 30 50 30 30 50
5、衬砌断面： (1)、衬砌断面的形状(主要有) ① 直墙式圆弧拱； ② 三心圆拱； ③ 单圆拱。 (2)、衬砌断面的轮廓线 ① 衬砌内轮廓线：
(1) 坡面正交型；
(2) 坡面斜交型；
(3) 坡面平行型；
(4) 尾部进入型；
(5) 深入谷地型。
3、越岭隧道的选址
越岭隧道的位臵主要以选择垭口和确定隧道高程为主 要依据。 (1) 越岭隧道平面位臵的选择
※ ※
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；
※
②、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； ③、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； ④、当有沉陷可能和受底压力时，宜加设仰拱的曲墙式 衬砌。
(3)、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。
(1)、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；
(2)、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 ；
(3)、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； (4)、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；
总之，隧道洞口和洞身是不可分的整体，在位臵选择时不能顾此
失彼，应该同样的重视。
总结：隧道选址的基本原则：
1、隧道长度最短； 2、隧道两侧展线良好； 3、工程地质、水文地质条件良好。
3.2 隧道几何设计
隧 道
主体建筑物 附属建筑物 洞门 洞身衬砌 洞口地段接长的明洞(据地形地质情况需要) 通风、照明、防排水 安全设备、电力、通信设备等
1、衬砌断面设计：主要解决内轮廓线，轴线和厚度三 个问题。 (1)、内轮廓线
设计原则: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。
(2)、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。
①、当衬砌受径向分布的水压时，轴线以圆形最好；
(3)、隧道两端的接线纵坡应有一段距离与隧道纵坡 保持一致，以满足设臵竖曲线和保证各级公路停车或 会车视距的要求；
(4)、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。
3.3 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，是隧道的主体建筑物
※
虽远离线路总方向，但垭口两侧有良好的展线条件；
工程地质和水文地质条件良好的垭口。
(2)越岭隧道标高的选择(在山体中何位臵)
※ 尽可能把隧道埋于较好的地层中； ※ 洞口位臵处于较好的水文地质、工程地质处，便于施工场地的
布设；
※ 寒冷地区，隧道宜设在多年冻土上限和多年积雪线标高以下，
以保持施工和运营安全；
1、隧道的平面设计 (1)、隧道平面是指隧道中心线在水平面上的投影。隧道是线 路的组成部分，线形也应满足《公路工程技术标准》规定； (2)、任务：决定隧道的平面位臵，选定洞口位臵及洞内各种地 下管线埋设位臵；
(3)、基本要求：
① 原则上采用直线，避免曲线 ；
② 隧道平面线形以采用直线或大半径曲线为好，并应 考虑行驶安全，隧道全长较短、施工容易等，在洞口 不应使用小半径的引线与隧道衔接； ③ 一座隧道内最好不设一个以上的曲线，尤其是避 免反曲线； ④ 当必须设臵两条曲线时，两曲线之间应有足够长 的夹直线。
沟谷附近洞口平面位臵示意图
贴壁进洞时洞口纵断面示意图
陡壁下接长明洞纵断面示意图
缓坡洞口纵断面示意图
(4)洞口地形平缓时，一般也应早进洞晚出洞。这时洞口位臵选择 余地较大，应结合洞外路堑、填方、弃渣场地、工期等具体确定 (见图)。需要时可接长明洞，以确保施工和运营安全。 (5)考虑洞口边仰坡不致开挖过高和洞口段衬砌结构受力，洞口位 臵宜与地形等高线大体上正交见图(a)。道路隧道一般不宜设计斜 交洞门，见图(b)。若为斜交时，应尽可能加大斜交角度（一般不 小于450），或采取工程措施，以降低垂直等高线方向的开挖高度。
河岸受冲刷对洞身位臵影响示意图
道路对洞身稳定的影响示意图
5、不良地质地段隧道位置的选择
● 研究地质条件的重要性：不论是沿河（溪）线还是越岭线，地
质条件对隧道位臵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。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。 ● 常见不良地质条件有滑坡、崩坍、松散堆积、泥石流、岩溶及含 盐、含煤、地下水发育等地质条件。 (1)、滑坡、错落 滑坡、错落对隧道的危害很大，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。如图所示。
※ 隧道条件应考虑施工期限和施工技术条件；
※ 考虑远景规划，在不多增加工程造价的情况下，宜尽可能的把
标高降低一些。 隧道高程和两侧展线这三个既相互联系又相互制约的问题。
越岭方案的选择以选择越岭垭口为重点，从而解决越岭垭口、
4、傍山隧道选址
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。 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，隧道位臵宜往山体内侧靠--宁里勿外 傍山隧道最小覆盖层厚度 t(m)
两相邻隧道最小间距一般情况可按下表的规定选用。 从理论上说，两相邻隧道应分别臵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
围岩类别 净距(m)
VI (1.5～2.0)B
V～IV (2.0～2.5)B
隧道通过泥石流时的位臵选择示意图
6、隧道洞口位置的选择
洞口位臵选择好坏，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。
（1）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。 （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有足够宽度的山嘴处，如图中的B线。 （3）当洞口处为悬崖陡壁时，根据地质情况采用贴壁（见图）或 采用接长明洞的办法，将洞口堆到坍方范围以外3—5m处，见图
下图所示断面形状和尺寸应根据围岩压力求得最经济值
专用公路
一般公路
W一行车道宽度； S一行车道两侧路缘带宽度； 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。
隧道总体设计
3.1 3.2 3.3 3.4 隧道选址 隧道的几何设计 衬砌内轮廓线及几何尺寸拟定 道路隧道勘测设计文件的内容和组成
3.1 隧道选址
1、公路隧道选址的基本原则：
(1)必须与公路总体设计相协调适应(交通量、公路等级等) (2)隧道位臵应选择在稳定的地层中； (3)越岭隧道应进行较大范围的方案选择，进行全面的技 术、经济比较，选择在地质条件较好的地段穿越； (4)沿河傍山隧道，其位臵宜向山侧内移，避免一侧洞壁 过薄产生偏压；
(5)、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； (6)、净高：一般高速公路、一级公路5米，二级以 下公路4.5米； (7)、建筑限界顶角宽：小于等于1米； (8)、两相邻隧道最小间距问题：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。
围岩类别 Ⅳ 最小覆盖层厚度(m) 单线 4~6 双线 7~9
Ⅲ
Ⅱ
7~10
11~20
10~15
16~30
（2）要考虑河岸冲刷对山体和洞身稳定的影响，如图所示。 （3）应考虑施工便道设臵和既有公路的位臵，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。 （4）线路沿山嘴绕行应与直穿山嘴的隧道方案进行比较。
(5)选择隧道位臵时，应注意洞口位臵和有关工程的处理， 一般宜采取“早进洞，晚出洞”原则。
2、隧道方案与自然条件的关系
当地的工程地质与水文地质条件、地形地貌条件、气象条件， 一般而言是隧道方案主要考虑的问题。另外，还有工程的难易程 度、经济、工期要求，甚至还有政治、经济、军事与地区发展都 有关。根据隧道轴线与地形的关系，主要有：
下行单坡隧道
(3)、纵坡坡度大小及其影响
※ 隧道纵坡坡度范围：0.3%--3%；
※ 纵坡坡度与通风的关系，要求1%以下，
大于2%，排量迅速增加；
※ 与排水的关系，纵坡越大水流越快； ※ 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；
※ 综合通风和排水考虑，纵坡为不防碍
排水的缓坡为宜。
3、隧道净空断面横断面设计
(2)、松散堆积层 堆积层常处在暂时稳定状态。一旦扰动，稳定即会丧失而造成 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。如图甲的位臵上。
滑坡地区隧道位臵选择示意图
松散堆积层中隧道位臵选择示意图
(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，如图 (b)乙的位臵，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。
III (2.5～3.0)B
II (3.0～5.0)B
I ＞5.0B
公路隧道横断面示意图（尺寸单位：m）
4、隧道接线 (1)、隧道洞口的连接线平面及断面线形应与隧道线 形相配合，应保证有足够的视距和行驶安全； (2)、隧道两端平面线形与路线线形相一致，必须有 一定的连接线长度过渡(其规定如表所示)；