隧道总体设计 重点

绪论隧道的类型划分1)按用途分（常用分类方法）交通隧道：提供运输的孔道和通道，主要有：铁路隧道、公路隧道、水底隧道、地下铁道、人行地道、航运隧道。

水工隧道：是水利工程和水利发电枢纽的一个重要组成部分。

主要包括：✦引水隧道：把水引入水电站发电机组产生动力资源。

✦尾水隧道：把发电机组排出的废水送出去的隧道。

✦导流隧道：（泄洪隧道）：疏导水流✦排沙隧道：用于冲刷水库中淤积的泥沙而修建的隧道市政隧道：是城市中为安置各种不同市政设施的地下孔道。

主要有：给水隧道、污水隧道、管路隧道、线路隧道、人防隧道。

(例如：综合管网、海底设施隧道等)矿山隧道：其作用主要是为采矿服务的。

主要有：运输巷道、给水隧道、通风隧道。

2)按隧道长度分公路✦特长隧道： L>3000 m✦长隧道：3000 m ≥L>1000 m✦中长隧道：1000 m ≥L>500 m✦短隧道：L≤500 m铁路✦特长隧道L＞10000 m✦长隧道10000＞L＞3000 m✦中长隧道3000＞L＞500m✦短隧道L<500m3)按断面面积分特大断面隧道：断面积在100m2 以上大断面隧道：断面积在50~100m2 之间中等断面隧道：断面积在10~50m2 之间小断面隧道：断面积3~10 m2 以下极小断面隧道：断面积3m2 以下按隧道所处的地理位置划分山岭隧道、水底隧道、城市隧道按隧道的施工方法划分钻爆法隧道、明挖法隧道、机械法隧道、沉埋法隧道按地层分(经过的地层)岩石(软、硬)隧道、土质隧道第二章隧道总体设计1、隧道方案选择1）按地形条件选择：绕行方案优点：技术要求小，投资省，工期短；缺点：线路延长，弯道增多，形成高大边坡；只有在确认对运营不会造成不良影响时才考虑使用。

路堑方案优点：造价低，施工速度快；缺点：路堑病害多，破坏植被；应以不形成高大边坡为原则隧道方案优点：线路平缓顺直、缩短线路、节省运输时间、最大限度的保护了自然贮备、维修养护简单缺点：造价高、施工进度慢当线路遇到地形高程障碍时，应该优先考虑隧道方案。

长短隧道：短隧道群优点：工作面多、技术难度较低、施工进度快缺点：线路延长、洞口易形成高大边坡、隧道结构偏压留下病害隐患长隧道优点：线路短、安全缺点：同上单线双线隧道：双线隧道优点隧道对周边环境的影响宽度小，选线时易于安排布置总的洞室段面开挖面积较小开挖跨度较大，工作面较宽敞，利于作业施工通风环境较好维修养护较方便缺点断面跨度大，所受围岩压力也就大，不利于围岩的稳定，对支护的要求较高列车活塞风效应差，因而运营通风效果受到影响单线隧道优缺点正好相反越岭隧道选择垭口的方法利用小比例尺地形图(如军用地图)、航空照片、卫星照片等；根据线路的航空线方向和克服越岭高程的不同要求进行大面积选线，录求可供越岭的几个垭口位置； 然后进行可能通过的垭口、沟谷的比选。

垭口比选的原则优先考虑在路线总方向上或其附近的低垭口，此时垭口在两侧具备有良好展线的横坡时，一般越岭隧道较短。

虽远离线路总方向，但垭口两侧有良好的展线条件，又不损失越岭高程的垭口。

隧道一般选在分水岭垭口两边河谷标高相差不多，并且两边河谷平面位置接近处。

工程地质和水文地质条件良好的垭口。

越岭隧道标高选择一般隧道标高越高，隧道长度越短，相应施工工期也短，但两端展线长度增加，且线路拔起高度大，运营条件差，线路通过能力降低；低标高隧道则与之相反，施工难度增加，施工期较长。

因此，在选择越岭隧道标高时，考虑运营条件的改善和通过能力的提高，宜采用低标高方案，但必须进行地形、地质、施工、运营、经济等多种因素综合比较确定最优隧道标高。

傍山隧道的位置选择要点保证最小覆盖层厚尽量内靠注意周围既有建筑对隧道稳定的影响尽可能“裁弯取直”应根据地形地质，河流冲刷情况以及洞外的相关工程和运营条件等综合考虑。

2）按地质条件选择：单斜构造1水平或缓倾角岩层当隧道通过坚硬的厚层岩层时，较为稳定。

若通过很薄的岩层，则施工时顶部易产生掉块现象，此时，以不透水的坚硬岩层作顶板为最好。

2陡倾角岩层单斜构造陡倾角岩层一般有偏压和不均匀压力存在。

当有软弱夹层伴以有害节理切割时，易产生坍方和顺层滑坡。

当隧道中线可能沿两种不同岩性的岩层走向通过时，应避免将隧道置于两种不同的岩层软弱构造(破碎)带。

而宜将隧道置于岩性较好的单一岩层中3直立岩层隧道通过直立岩层时，其中线宜垂直于岩层的走向穿过，切忌与岩层面平行，否则层间的垂直错动可能使隧道产生沿线路纵向的裂缝，这对结构的危害是很大的。

应将隧道纵轴线设计成与层理面垂直，或争取最大的交角尽量避开层间软弱结构面当层状岩层较薄，并有软弱夹层，伴有微量地下水活动时，亦可产生不对称压力，在隧道开挖过程中，易产生坍塌，甚至会导致大的坍力，致使地面形成“天窗”。

褶皱构造与隧道位置的选择在褶曲构造的地区在施工时极易发生掉块或坍方，对工程产生不利影响。

此外，地下水积聚凹底，也将增加施工的困难。

隧道穿过褶曲构造时，选在背斜中要比在向斜中有利。

如果恰在褶曲的两翼，将受到偏侧压力。

当隧道通过褶皱构造时应尽量避免将隧道置于背斜，或向斜的轴部。

而应将隧道置于翼部，则隧道所处的地质条件类似单斜构造。

不良地质：滑坡山体可能沿某软弱面滑动or层状倾斜岩层沿某个软弱面滑动处理措施尽量避开滑坡地段。

多年静止的死滑坡或者古滑坡，不得已时，可以把隧道置于滑坡体之内，但要进行上部剪裁，下部支档 如果对滑坡面的位置已经了解清楚，可以把隧道置于滑坡面以下的稳定岩体中。

崩塌山坡陡峻的地段，山体裂隙受风化而崩解，成块地从斜坡翻滚坠落。

不要把隧道置于地表不厚的傍山位置。

岩堆岩石经过风化作用，分解和剥离成为大小不一的块体，从山坡上方滚下。

或冲刷夹持而堆积在山坡坡脚处，形成松散堆积体。

隧道通过这类地区，开挖时极易发生坍方，给施工带来困难尽量避开设置明洞穿越岩堆宜把隧道位置放在岩堆以下的稳定岩体之中。

泥石流首先应判明泥石流的成因、规模、发展趋势，以决定隧道方案的可行性。

应避免把隧道放在冲积扇范围以内，以免堵塞隧道洞口；或建明洞，使泥石流在明洞顶通过。

溶洞当隧道通过岩溶地区时．应力求避免穿越岩溶严重发育的网状洞穴区。

不能避开时，选择使隧道通过岩溶地段为最短。

以安全的工程措施穿越。

不良水文地质的影响地下水是隧道工程的大敌，发育的地下水往往是引起施工塌方，或运营病害的重要原因处理：避开富水地区；加强排水措施2洞口位置选定的原则——早进晚出的原则总原则：在决定隧道洞口位置时，为了施工及运营的安全，宁可早一点进洞，晚一点出洞影响洞口位置的因素边仰坡的稳定：适当延伸洞口，以减低边仰坡高度工程造价：尽量缩短隧道长度，延长路堑长度二者有矛盾：只有在确保边仰坡稳定的前提下，才能考虑工程造价所谓早和晚是相对的，并不意味着进洞越早越好，出洞越晚越好，衡量的尺度只要是边仰坡的坡率和高度。

洞口位置选择的地质和地形要求洞口应尽可能地设在山体稳定、地质较好，地下水不太丰富的地方；不应设在排水困难的沟谷低洼中心，不要与水争路。

理由：(1)沟谷地势狭窄，不利施工；(2)不利防洪、排水；(3)洼地一般地质条件较差。

洞口应尽可能设在线路与地形等高线正交处,使隧道正面进入山体，洞门结构物不致受到偏侧压力；线路与等高线斜交无法避免时：◆可采用斜交洞门，但围岩类别应不小于Ⅲ级。

且斜交角度一般不小于45当线路位于有可能被淹没的河滩上或水库回水影响范围以内时，隧道洞口标高应在洪水位以上为洞口稳定和安全,边坡及仰坡均不宜开挖过高, 不使新开出的暴露面太大。

当隧道穿过悬崖陡壁时，可贴壁进洞；当隧道穿过悬崖陡壁时，岩壁稳定且落石或坍塌不可能时，一般不宜刷动原坡面，破坏地表植被，暴露风化破碎岩层，使洞口处于不利地位。

若洞顶危岩活石难以清除，或支护上有落石掉块危机行车安全时，应延伸洞口接长明洞至能坍落影响范围以外3～5m。

当洞口地形平缓时由于选定洞口位置有较大的伸缩范围此时，此时应结合洞外填方路堑施工难易、路堑排水支农要求、弃碴场地、施工力量及机械设备等情况全面考虑。

洞口位置选择的一般原则和要求洞口以外应当留有生产活动的场所。

总之，选定隧道洞口位置时，首先要按照地质条件控制边坡和仰坡的高度和坡面长度，其次是避开不良地质区域和排水影响，最后才从经济方面进行比较。

3隧道几何设计1）隧道平面设计隧道平面线形，一般采用直线、避免曲线。

如必须设置曲线时，应尽量采用大半径曲线，并确保视距要求。

双洞间距问题对于高速公路、一级公路的隧道应设计为上、下行分离的独立双洞;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。

围岩类别 I II III IV V VI最小净距（m） 4.0×B 3.5×B 2.5×B 2.0×B 1.5 × B 1.0 × B2）隧道纵断面设计隧道中心线在垂直面上的投影应综合考虑行车安全性、营运通风规模、施工作业效率和排水要求。

隧道的纵坡类型：单向坡&人字坡隧道的纵坡：不小于0.3％，也不大于3 ％。

单向坡优点可以争取高程，有利于自然通风，低位洞口出渣有利，因它是往上坡方向掘进，空车上坡，重车下坡，水自然排出。

缺点不利于高位洞口段施工适用于：紧坡地段——指需要在较短的距离内拔高较大的高程。

人字坡优点与山坡的自然坡形一致、隧道两端都是往上坡施工，因而掘进、排水都有利。

缺点施工废气自然集聚于工作面，不利于通风、运营时，废气也会聚集在坡顶。

适用于: 不需要争取高程的越岭隧道。

控制隧道纵坡大小的主要因素※通风问题※排水问题纵坡坡度大小最小坡度：隧道规范要求纵坡应不小于0.3％，以利排水最大坡度：并不大于3％，且控制在2%以下为好，这是因为当坡度大于2%时，汽车上坡时排放的有害物质会急剧增加，为通风效果考虑，宜将坡度控制在2%以内。

单向通行时，设置向下的单坡对通风有利。

因为汽车下坡时，发动机处于低功率状态，产生的有害气体少，但坡度不要大于3%，否则施工时，高位洞口的施工会有困难。

隧道如双向对头掘进，为施工排水，可采用“人”字坡。

对采用自然通风的隧道，坡度宜尽量采用大值，但也不能大于3%。

采用人字坡的隧道，隧道两端的出渣与排水都有利，但通风较差，所以一般将坡度控制在1%以下。

综合考虑排水和通风，以不妨碍排水的缓坡为宜3）隧道净空断面与横断面设计隧道断面设计需要解决什么问题？根据围岩压力和支护结构等因素求取最经济值隧道净空：隧道衬砌的内轮廓线所包围的空间,包括隧道建筑限界、通风、照明及其它所需要的面积。

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。

隧道衬砌等任何建筑物不得侵入的一种限界。