第3章--隧道总体设计(共18页).doc

第3章 隧道总体设计3.1 隧道选址l 根据地形图和调查资料，通常在多个路线方案中，进行技术经济比较确定一条线l 隧道方位选择长大隧道通风、照明及养护管理费用较大l 隧道标高的选择l 安全性、用地、建设投资、施工的难易、使用费以及与当地环境和景观相协调等l 从克服高寒地区的雪害、多雾地区和事故多发地的管理，以及环境保护等方面，也往往需要考虑设置隧道l 洞口附近确保视距和线形几个名词：垭口、分水岭、沿河线、鸡爪地形，傍山隧道3.1.1 越岭隧道选址 我国幅员辽阔，山川交错，通过山岭、重丘区的长大干线公路往往要翻越分水岭，线路为穿越分水岭而修建的隧道称为越岭隧道一）越岭隧道平面位置的选择越岭隧道平面位置选择:1、 采用直线或大半径曲线为好；2、 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；3、 虽远离线路总方向，但垭口两侧有良好的展线条件；4、 工程地质和水文地质条件良好的垭口二）越岭隧道标高选择在越岭位置选定后，越岭标高影响展线及越岭隧道方案：1、 隧道标高越高，隧道越短，施工期短，两端展线长度增加，运营条件差；2、 隧道标高低，隧道加长，施工期长，运营条件较好。

3、 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三）越岭隧道选址尚应考虑以下原则：1、 逢山穿洞，宁长勿短，早进晚出--避免洞口深挖；2、 宁里勿外，宁深勿浅，避软就硬--避免不良地质；3.1.2 傍山隧道选址为改善线形，提高车速，缩短里程，节省时间，常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，隧道位置宜往山体内侧靠--宁里勿外 （2）要考虑河岸冲刷对山体和洞身稳定的影响，如图3.1.1所示 （3）应考虑施工便道设置和既有公路的位置，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3.1.2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图3.1.1河岸受冲刷对洞身位置影响示意图 图3.1.2道路对洞身稳定的影响示意图3.1.3 不良地质地段隧道位置的选择l 研究地质条件的重要性：不论是沿河（溪）线还是越岭线，地质条件对隧道位置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，以免增大投资，造成施工与营运的困难，影响隧道安全，留下后患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l 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，因而在隧道通过滑坡地区时，必须查明滑坡类型、范围、深度、滑动方向及发生发展原因和规律，地下水情况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3.1.3所示 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3.1.4甲的位置上 图3.1.3滑坡地区隧道位置选择示意 图3.1.4 松散堆积层中隧道位置选择示意图 但如图3.1.5所示，在堆积体紧密稳定，且不得已时，隧道也可以穿过堆积体，但应避开堆积层中的软弱层面和堆积体与基岩的接触处（乙）通过，而应将隧道置于基岩（甲）或稳定的堆积体中（丙）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3.1.5(b)乙的位置，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图3.1.5 隧道通过泥石流时的位置选择示意图3.1.4 隧道洞口位置选择 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 （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3.1.6中的B线图3.1.6 沟谷附近洞口平面位置示意图图3.1.7 贴壁进洞时洞口纵断面示意图 （3）当洞口处为悬崖陡壁时，根据地质情况采用贴壁（见图3.1.7）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3.1.8 （4）洞口地形平缓时，一般也应早进洞晚出洞这时洞口位置选择余地较大，应结合洞外路堑、填方、弃渣场地、工期等具体确定，见图3.1.9。

需要时可接长明洞，以确保施工和运营安全图3.1.8 陡壁下接长明洞纵断面示意图 图3.1.9 缓坡洞口纵断面示意图 （5）考虑洞口边仰坡不致开挖过高和洞口段衬砌结构受力，洞口位置宜与地形等高线大体上正交，见图3.1.10（a）特别是在土质松软、岩层破碎、构造不利的傍山隧道，更应注意道路隧道一般不宜设计斜交洞门，见图3.1.10（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正交洞门平面示意图 斜交洞门平面示意图图3.1.10 （6）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 （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）考虑设置防雪工程、防风工程和防路面冻害工程的必要性总之，隧道洞口和洞身是不可分的整体，在位置选择时不能顾此失彼，应该同样的重视。

3.2 隧道的几何设计l 隧道由主体建筑物和附属建筑物两部分组成l 主体建筑物包括洞门和洞身衬砌，以及需要在洞口地段接长的明洞l 附属建筑物包括通风、照明、防排水、安全设备、电力、通信设备等l 隧道的几何设计主要是汽车行驶与隧道各个几何元素的关系，常把隧道中心线解剖为隧道的平面，纵断面及净空断面来分别研究3.2.1 隧道的平面设计1、隧道平面设计：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一个组成部分，与公路一样，线形至少满足《公路工程技术标准》规定；2、应适当提高线形标准因隧道内运营和养护条件明显比洞外差3、具体原则：（1）原则上采用直线，避免曲线；（2）当必须设置曲线时，半径不宜小于不设超高的平面曲线半径如表3.2.14、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； 不设超高最小平曲线半径 表3.2.1公路等级高速一二三四地 形平原微丘重丘山岭平微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不设超高最小R（m）55004000250015004000150025006001500350600150图3.2.1 曲线隧道示意图 3.2.2 隧道纵断面设计1、 什么是隧道纵断面？ 沿隧道中心线展开的垂直面上的投影。

2、 纵坡类型：（1） 人字坡隧道（2） 上行单坡隧道（3） 下行单坡隧道3、 控制隧道纵坡大小的主要因素（1） 通风问题（2） 排水问题4、 纵坡坡度大小及其影响（1） 隧道纵坡坡度范围：0.3%--3%（2） 纵坡坡度与通风的关系，要求1%以下，大于2%，排量迅速增加；（3） 与排水的关系，纵坡越大水流越快；（4） 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；（5） 综合通风和排水考虑，纵坡为不防碍排水的缓坡为宜；（a）人字坡隧道 （b）下行单坡隧道图3.2.2 各级公路凸形竖曲线最小半径和最小长度 表3.2公路等级高 速一二三四地形平原微丘重丘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凸形竖曲线半径(m)极限最小值110006500300014006500140030004501400250450100—般最小值1700010000450020001000020004500709200400700200竖曲线最小长度 (m)1008570508550703550253520 3.2.3 隧道横断面设计 专用公路 一般公路 3.2.3所示断面形状和尺寸应根据围岩压力求得最经济值。

图3.2.3 隧道建筑限界（尺寸单位：m）图中：W一行车道宽度，按表3.2.3的规定采用; S一行车道两侧路缘带宽度，按表3.2.3的规定采用; 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、 行。