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
a
E — 外轨超高值，其最大不超过15cm，且
a
E 0.76 V 2 (cm) R
d内2系将相应的隧道建筑限界绕内侧轨顶中心转动角度：
arctg E 150
故可近似取 d内2＝2.7E (cm)
‹#›
(3)车辆两端向曲线外侧的偏移
4、设计目的
★ 满足限界要求 ★ 满足受力要求 ★ 圬工最省
‹#›
‹#›
本 讲 结 束
d外

L2 l 2 8R
L— 标准车辆长度，我国为26m，则
d外

262 182 8R
100＝ 4400 R
(cm)
则总加宽值：
d总

d内1＋d内2＋d
外＝
4050 R

2.7E

4400 R

8450 R

2.7E
‹#›
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
4.公路隧道不设超高的最小曲线半径：表3-3-1。
‹#›
3.3 隧道平纵断面设计
3.3.2 隧道线路纵断面设计
设计要素
➢坡道形式 ➢坡度大小 ➢坡段长度 ➢坡段间的衔接
‹#›
3.3 隧道平纵断面设计
（2）坡道形式
两种：人字坡和单面坡 人字坡常出现在越岭隧道、 长大隧道中
单面坡多用于线路的紧坡地 段或是展线地区及河谷隧道 中，以利争取高程
7.50/5.00
‹#›
注：
➢ 汽车专用公路隧道只在左侧设检修道； ➢ 山岭重丘区的四级公路，只有当路基宽度为
4.5m 时，行车道宽度可采用4.5m； ➢ 四级公路一般可不设人行道。
‹#›
隧道行车限界
定义：有一定宽度、高度的空间范围内任何物件 不得侵入的限界。
要求：照明灯具、通风设备、交通信号灯、运行 管理工作专用设施都应安在限界外！
加宽后 隧道内轮廓线
直线隧道 内轮廓线
W1
d W1 W2
d
W2
2
‹#›
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
8450 H E
d中
R
(cm) 150 2
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
3560 3000
1210 1110
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
550 1250
（单线）
1700 1400
2000 2400 2440
1500
1000
4000
‹#› （双线）
2440
1500
1000
6550
4250 3000
4000
4250 3000
d内 d外
（二）曲线隧道净空加宽
1、铁路隧道加宽原因
车辆长度（L=26m） 车辆前后转向架间距（l=18m）
D a/2
d内2
车辆中心线 线路中心线
‹#›
内2
a
a
a
单线铁路隧道加宽示意图
‹#›
2、单线铁路隧道加宽计算
（1） 车辆中间部分向曲线内侧的偏移
l
d内1

l 2
tan
2

l 4
a

l 4
‹#›
第三章 隧道线路及断面设计
‹#›
主要内容
3.1 隧道位置选择 3.2 隧道洞口位置的选定 3.3 隧道平纵断面设计 3.4 隧道横断面设计 3.5 高铁隧道线路方案选择(略)
‹#›
3.3 隧道平纵断面设计
◆ 概念：隧道平面是指隧道中心线在水平面的投影 隧道纵断面是中心线展直后在垂直面的投影
‹#›
3.3 隧道平纵断面设计
（3）坡度大小
(1)隧道内最大限制坡度
明线: i允 i限 i曲
公路不大于3%，不小于0.3%
铁路≥3‰
(2)铁路隧道内的坡度折减系数m 隧道: i允 mi限 i曲
湿度影响、空气阻力影响，表3-3-4
（4）坡段长度
（5）坡段连接
‹#›
‹#›
3.4 隧道横断面设计
隧道净空
‹#›
1、机车车辆限界
停在平坡直线上车辆外轮廓尺寸
2、基本建筑限界
线路上各种建筑物和设备均不得侵入的轮廓线
3、隧道建筑限界
比基本建筑限界大一些，安装通讯信号、照明、 电力等设备
1500 1000
（单线） 1400
2000 2440
1500 1000
4000
‹#›
（双线）
2440
6000
3560 3000
故
d中

8450 R

1.2E
(cm)
其余情况时:
8450 d中 R (cm)
‹#›
5、双线隧道中线偏移
内 侧 线 路 中 线 245+d内

隧 道 中 线
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
衬
砌
内
轮
廓
d
偏内＝200＋
d内

d 外－d中 2
‹#›
公路隧道横断面
‹#›
公路隧道车道设置
最小双向两车道； 超过2车道容量，宜设双洞4车道； 超过4车道容量，宜设双洞6车道； 单车道长隧道，应设错车道； 单车道短隧道，洞口两端设错车道； >2km长隧道，隔150~750m设加宽带。
‹#›
大断面隧道布置
‹#›
‹#›
三、隧道衬砌断面设计
1、设计基本内容
0.75 0.75
限界净宽 设
设检修道或 人 不设人行道 行
道
10.75 10.25
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 平原微丘 山岭重丘 平原微丘 山岭重丘
7.50
0.50 0.25
0.75
7.00
0.50 0.25
0.75
7.50
0.50 0.50
0.75
7.00
0.50 0.25
d
13m
22m
R
d－圆曲线地段隧道中线偏移距离； R－圆曲线半径。
线路中线 隧道中线
‹#›
二、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)
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)
◆ 隧道长度(起迄点)的计算 铁路：洞门外表面与内轨顶面的交点 公路：洞门外表面与路线中线的交点
‹#›
3.3 隧道平纵断面设计
3.3.1 隧道线路平面设计 设计要点
1.在地形地质条件可能的情况下，应尽可能采用直线或大 半径曲线，避免小半径曲线。
2.隧道应尽量避免设反向曲线或复曲线，以利于运营施工
3.当洞外明线出现曲线时，最好要使曲线的缓直点(或直 缓点)距洞口一定距离(如公路隧道应保证停车视距)。
★ 内轮廓线 ★ 结构轴线 ★ 截面厚度
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
‹#›
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。
‹#›
200km/h客货共线单线铁路隧道
‹#›
200km/h客货共线双线铁路隧道
‹#›
200km/h客货共线兼顾双箱运输
‹#›
单线铁路隧道
200km/h客货共线兼顾双箱运输
‹#›
双线铁路隧道
‹#›
250km/h客运专线单线铁路隧道
‹#›
250km/h客运专线双线铁路隧道
‹#›
350km/h客运专线双线铁路隧道
d偏外＝200＋
d内

d外＋d中 2
‹#›
时速200km/h以上曲线隧道净空加宽
圆曲线半径(m)
隧道内外侧加宽总 外轨超高（mm） 和(cm)
2500
45
15
3000
35
12
4000
25
9
‹#›
（三）曲线与直线隧道衬砌
的衔接方法
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
‹#›
公公 路路 分等 类级
高 汽速 车 专 用 公 一级 路 二级
一 二级 般 三级 公 路
四级
表3-4-3 各级公路隧道建筑限界基本宽度（m）
侧向
隧道建筑
地形
平原微丘 重丘
行车道
宽度
人
宽度
路余行
（单洞） W
缘 带
宽
道 R
C
S
7.50
0.75 0.50
7.50
0.50 0.50
检修道 (一侧)
J
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。
3.4.1 铁路隧道建筑限界
‹#›
(一)直线隧道净空
机车车辆或超限货物车辆的接近限界
铁路建筑接近限界 隧道建筑限界