04隧道平纵断面设计.pdf

山岭隧道 0 s o u t h w e s t j I a o t o n g u n I v e r s I t y 西南交通大学 Southwest Jiaotong University 《 山岭隧道 》 课程 第 四 章 隧道平纵断面设计及结构构造 郑余朝 山岭隧道 1 隧道内线路设计时，首先应满足整体线路规定的各种技术指标而 隧道内 的环境条件比较差，无论是车辆运行，还是维修养护，都处于不利的条件下 所以，在设计隧道内线路时，还要附上为适应 隧道特点 的一些技术要求 山岭隧道 2  隧道平面设计  隧道纵断面设计  隧道横断面设计  隧道结构构造 主要内容 山岭隧道 3 一 隧道平面设计 山岭隧道 4 隧道内的线路宜设计为 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。

 隧道平面设计 （一）铁路隧道 高速铁路隧道（ 350km/h）：最小曲线半径：一般 9000m，困难 7000m 山岭隧道 5 当隧道越岭时，线路常常是沿着垭口的一侧山谷转入山体后，又沿垭口另一侧山谷转出这样可以使隧道较长的中段放在直线上，但两端为了转向都要落在曲线上如果垭口两侧沟谷地势开阔，则可将曲线放在洞口以外  隧道平面设计 （一）铁路隧道 山岭隧道 6 设计时：  尽可能采用 较短的曲线 ，或 半径较大的曲线  尽可能将缓和曲线设在洞外一个适当距离以外，圆曲线的长度 也不应短于一节车厢的长度  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 ；两曲线间应有足够长的 夹直线 ，一般要求在 3倍车辆长度以上  隧道平面设计 （一）铁路隧道 山岭隧道 7 新建双线或增建第二线时： 当遇 特长隧道及松软地层、不良地质地段、黄土地区的隧道 时，跨度大小对隧道工程的影响较其他地区更为显著，往往修建两座单线隧道较修建一座双线隧道较易于保证工程质量和施工安全，且工程费所增亦不多， 宜修建两座单线隧道 。

 隧道平面设计 （一）铁路隧道 常速铁路单、双线隧道的选定： 山岭隧道 8 新建双线或增建第二线时： 其他有条件的 长隧道 ，考虑到运营期间一旦发生事故，能有效防灾、救援且尽量控制损失，则选用 两座单线隧道，相互间设置联络通道的方案 应是最佳决策  隧道平面设计 （一）铁路隧道 常速铁路单、双线隧道的选定： 山岭隧道 9 高速铁路一般设计为双线： 从地质条件看， 在软弱破碎围岩地段，考虑施工难度和风险，宜选用跨度较小的双洞单线隧道方案，当地质条件好时，可选用单洞双线隧道方案  隧道平面设计 （一）铁路隧道 高速铁路单、双线隧道的选定： 山岭隧道 10 高速铁路一般设计为双线： 从施工方法看， 当采用 TBM或盾构施工时，考虑施工风险，采用直径较小的双洞单线隧道方案较为稳妥，施工风险相对较小  隧道平面设计 （一）铁路隧道 高速铁路单、双线隧道的选定： 山岭隧道 11 高速铁路一般设计为双线： 从运营通风看， 双洞单线隧道方案可以充分利用列车活塞风改善隧道内的环境条件，而单洞双线隧道方案利用活塞风效果较差。

 隧道平面设计 （一）铁路隧道 高速铁路单、双线隧道的选定： 山岭隧道 12 高速铁路一般设计为双线： 就工程投资而言， 双洞单线隧道方案通常较单洞双线隧道方案造价高 20%~40%，特别在硬岩地段，单洞双线隧道方案具有明显的价格优势 故在确定隧道方案时，应结合 线路的隧道分布和隧道两端引线 等相关工程的具体情况，综合考虑  隧道平面设计 （一）铁路隧道 高速铁路单、双线隧道的选定： 山岭隧道 13 选定的原则： 当隧道长度 小于 10 km时，一般采用单洞双线方案，可利用施工时的辅助坑道作为防灾救援和人员疏散的紧急出口，如郑西客运专线函谷关隧道(长 7 851 m)、秦东隧道 (长 7 684 m)等  隧道平面设计 （一）铁路隧道 高速铁路单、双线隧道的选定： 山岭隧道 14 选定的原则： 当隧道长度为 10~20 km时，应结合隧道两端引线、车站布点等相关工程情况进行系统的经济技术比选，也可结合防灾救援及养护维修考虑，采用双线隧道加贯通平导的方案进行比较如霞浦隧道 (长 13 099m)采用双线隧道加贯通平导方案，贯通平导对养护维修非常方便。

 隧道平面设计 （一）铁路隧道 高速铁路单、双线隧道的选定： 山岭隧道 15 选定的原则： 当隧道长度 大于 20 km时，从防灾救援方面考虑，一般采用双洞单线隧道方案，如已竣工通车的兰武二线乌鞘岭隧道 (长 20 050 m)和石太客运专线太行山隧道 (长 27 839 m)等  隧道平面设计 （一）铁路隧道 高速铁路单、双线隧道的选定： 山岭隧道 16 根据地质、地形、路线的走向、通风等因素确定隧道的平、曲线线形设为曲线时，不宜采用设超高的平曲线，并不应采用设加宽的平曲线  隧道平面设计 （二）公路隧道 山岭隧道 17 隧道不设超高的圆曲线最小半径符合以下规定：  隧道平面设计 （二）公路隧道 山岭隧道 18 隧道的行车视距与会车视距符合以下规定：  隧道平面设计 （二）公路隧道 山岭隧道 19 高速公路、一级公路的隧道应设计为 上、下行分离的独立双洞 分离式独立双洞的最小净距，按对两洞结构 彼此不产生有害影响 的原则，结合隧道平面线形、围岩地质条件、断面形状和尺寸、施工方法等因素确定  隧道平面设计 （二）公路隧道 山岭隧道 20 分离式双洞有利于运营通风与防灾，有利于隧道施工。

但 双洞断面积比单洞断面积大 ，洞口展线长，则洞外地形狭窄地段将会产生大量人工边坡、桥隧相连的情况，会导致工程费和养护费增加，而且线形很差，对连续 中、短隧道（亦称隧道群） 的情况，这样做就非常困难  隧道平面设计 （二）公路隧道 山岭隧道 21  隧道平面设计 （二）公路隧道 因此，在受洞口地形限制，围岩条件较好时，也可以选用大断面的连拱式单洞隧道目前，在公路隧道中出现了不少大断面的 连拱隧道形式 山岭隧道 22 在桥隧相连、隧道相连、地形条件限制等特殊地段，也可以采取 小净距隧道或连拱隧道 形式当然，也可在 洞身段 采取较大间距，形成 独立双洞 ，而在 洞口段 渐变过渡成 小净距或连拱形式 ，使其更符合实际情况  隧道平面设计 （二）公路隧道 山岭隧道 23 二 隧道纵断面设计 山岭隧道 24 隧道纵断面 是中心线展直后在垂直面上的投影纵断面设计主要包括隧道内线路的 坡道形式 、 坡度大小 和 折减、坡段长度 和 坡段间的衔接 等内容  隧道纵断面设计 山岭隧道 25 1 坡道形式 一般可采用单面坡或人字坡  隧道纵断面设计 （一）铁路隧道 山岭隧道 26 1 坡道形式 两种不同的坡型适用于不同的隧道。

对位于 紧坡地段 ，要 争取高程 的区段上的隧道、位于 越岭隧道两端展线 上的隧道、 地下水不大 的隧道，或是可以 单口掘进 的短隧道，可以采用 单面 坡型；对于 长大隧道 、 越岭隧道 、 地下水丰富 而抽水设备不足的隧道，宜采用 人字坡 型  隧道纵断面设计 （一）铁路隧道 山岭隧道 27 2 坡度大小 依据地形设计坡度时， 坡度大小 应不超过 限制坡度 ，如平面上有曲线，还需为克服曲线阻力再减去一个 曲线当量坡度 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 ， 铁路隧道内允许最大坡度按下式计算：  隧道纵断面设计 （一）铁路隧道 曲限允 imii m为隧道内线路的坡度折减系数， 《 铁路隧道设计规范 》 中规定了其取值 高速铁路隧道（ 350km/h）：最大坡度：一般 12‰ ，局部地段 20‰ 山岭隧道 28 2 坡度大小 m的取值：  隧道纵断面设计 （一）铁路隧道 山岭隧道 29 2 坡度大小 除了最大坡度的限制以外，还要限制 最小坡度 因为隧道内的水全靠排水沟向外流出。

《 铁路隧道设计规范 》 规定，隧道内线路 不得设置平坡 ， 最小的允许坡度不宜小于 3‰  隧道纵断面设计 （一）铁路隧道 山岭隧道 30 3 坡段长度 坡段不宜过长 ，尤其是单坡隧道（ 行车和排水 两个方面的考虑）；为了不使机车爬长坡，可以设缓坡段，使机车有一个喘息和缓和的时间 坡段也 不宜太短 ，坡段长度最好不小于列车的长度，考虑到长远的发展，最好 不小于远期到发线的长度  隧道纵断面设计 （一）铁路隧道 山岭隧道 31 4 坡段连接 为了行车平顺，两个相邻坡段坡度的代数差值不宜太大，否则会引起车辆之间仰俯不一，车钩受到扭力，容易发生断钩两个相邻坡段坡度的代数差应有一定限制 从安全的观点出发， 两坡段间的代数差值不应大于重车方向的限坡值  隧道纵断面设计 （一）铁路隧道 山岭隧道 32 4 坡段连接 《 铁路隧道设计规范 》 规定： 旅客列车速度小于 160km/h，坡度差 大于3‰ ，以圆曲线形竖曲线连接， 半径 10000m； 旅客列车速度等于 160km/h，坡度差 大于1‰ ，以圆曲线形竖曲线连接， 半径 15000m。

竖曲线不宜与平面圆曲线重叠设置  隧道纵断面设计 （一）铁路隧道 山岭隧道 33 公路隧道的坡道形式也分为 单面坡 和 人字坡 ，纵坡坡度以不妨碍排水的缓坡为宜在变坡点应放入足够的竖曲线公路隧道控制坡度的主要因素是 通风问题 ，一般纵坡 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；纵坡 大于 3%不可取 不存在通风问题的隧道，可以按普通公路设置纵坡  隧道纵断面设计 （二）公路隧道 山岭隧道 34 隧道内纵面线形应考虑行车安全性、营运通风规模、施工作业效率和排水要求，隧道纵坡 不应小于 0.3%，一般情况 不应大于 3%；受地形等条件限制时，高速公路、一级公路的 中、短隧道可适当加大 ，但不宜大于 4%；短于 l00m的隧道纵坡可与该公路隧道外路线的指标相同  隧道纵断面设计 （二）公路隧道 山岭隧道 35  从排水需要考虑，在隧道内 不应采用平坡  在施工时，为了使隧道内水顺利流出，需要0.3%的坡度 ；预计涌水量相当大时，需采用0.5%的坡度 在高寒地区， 为减少排水沟产生冻害，适当加大纵坡 ，使水流动能增加，对排水有利。

 隧道纵断面设计 （二）公路隧道 山岭隧道 36 三 隧道横断面设计 @n。