大断面隧道设计技术
2010青岛仰口硬岩大断面隧道的设计和快速施工,王秀芬、周书明、罗小平,铁道工程学报
2009年9月第9期(总132)铁 道 工 程 学 报J OURNAL OF RA IL W AY ENG I N EER ING SOC I ETYSep 2009NO.9(Ser .132)收稿日期:2009-07-26作者简介:王秀芬,1966年出生,女,高级工程师。
文章编号:1006-2106(2009)09-0069-04青岛仰口硬岩大断面隧道的设计和快速施工王秀芬1周书明2 罗小平2(1.青岛市公路规划设计院, 山东青岛266000; 2.中铁隧道勘测设计院, 天津300133)摘要:研究目的:青岛仰口隧道长约3900m,是青岛滨海公路的控制性工程。
双向双洞六车道,隧道宽16.8m,高9.6m,隧道采用复合式衬砌,初期支护采用锚喷支护,二次衬砌采用模筑混凝土结构。
隧道穿越地层为花岗岩, 级围岩段约400m,国内目前一般大断面软弱围岩采用 CD 工法 、 CRD 工法 或双侧壁导坑法分块施工,工序转换多、施工速度慢且大型机械无法作业,临时工程和废弃工程量大。
研究结论:为了实现大型机械化作业加快施工进度和减少临时工程废弃量, 级围岩段采用导管超前注浆加固,初期支护适当加强并紧跟掌子面,隧道采用全断面和台阶法开挖,便于大型机械配套作业,加快了施工进度,平均单掌子面月开挖成洞140m 。
硬岩隧道III 级、 级、 级围岩段可以采用台阶法开挖。
关键词:隧道;快速施工;钻爆法;大断面;硬岩中图分类号:U 45 文献标识码:ADesign and Rapi d Constructi on of Tsingt ao Yangkou Large Section Tunnel i nHard RockW ANG X iu -fen 1,ZHOU Shu -m ing 2,LUO X iao -ping 2(1.Tsing tao Road Plann i n g and D esi g n I nstitute ,Q i n gdao ,Shandong 266000,Ch i n a ;2Ch i n a Ra il w ay Tunnel Surveyand Desi g n I nstitute Co .Ltd ,T ian ji n 300133,Ch i n a)Abst ract :R esearch purposes :As the controlled pro ject of coasta lh i g hw ay in Tsi n gtao ,t h e T singtao Y angkou Tunne l is about 3900m l o ng ,16.8m w i d e and 9.6m high w ith co m posite li n i n g .The t u nne l is co m posed of t w o t u nne ls w ith 6dr i v e w ays for bi-direction.The tunnel passes thr ough granite stratum,and the area o f V g rade surround i n g rock is about 400m long .No w adays for constructi o n o f tunne l in so ft rock ,the "CD "or "CRD"or bo th-si d e heading m et h od is adopted .Using these m ethods ,t h e construction pr ocedure changes frequently ,the constr uction speed is sl o w,the lar ge-sized m achine is unable to wo r k ,and there are lots of te mporary engineeri n g and discarded pro jects .R esearch concl u sions :I n order to realize the operati o n of lar ge-sized m achine work i n g ,speed up constructi o n process and decrease the te mporary eng i n eering ,the area of the V grade surr ound i n g rock w as re i n fo rced by grouti n g through pipes in advance and the pre li m i n ary suppo rt w as strengthened follo w i n g the work i n g face .A lso ,full secti o n tunneling and benching tunneli n g m ethod w ere used ,w hich can m ake large-sized m achines easy to work for speedi n g up the constructi o n process .The average length of tunne ling o f a m onth is 140m by one w or k i n g face .The bench i n g tunneling m ethod can be adopted for construction o f tunnel i n III g rade and V g rade surr ound i n g rocks .K ey w ords :t u nne;l rap i d constr uction;drilli n g and b lastm ethod ;b i g secti o n ;hard rock1 工程概况仰口隧道是青岛滨海公路上的一个控制性工程,工程位于崂山风景区。
大断面隧道crd法
大断面隧道crd法
大断面隧道CRD法是一种适用于软弱地层的隧道施工方法，特别是在控制地表沉陷方面有很好的效果，通常主要用于城市地下铁道施工中。
CRD法是在软弱围岩大跨度隧道中，先分部开挖隧道一侧，施作中隔壁和横隔板，再分部开挖隧道另一侧并完成横隔板施工的施工方法。
CRD工法施工和中隔壁法施工原理一样，通过中隔壁的分隔，将大断面隧道分割成两半施工，将隧道跨度减小，同时分割后的隧道两侧采用三台阶交叉施工，可以减小隧道开挖的空间效应，减小爆破对围岩扰动，减小炸药用量，同时及时施工的初期支护、临时仰拱可以步步成环闭合，大大提高支护强度、刚度，和中隔壁一起有效的支撑、传递围岩荷载，可以有效控制大跨度、软岩隧道开挖的变形，施工安全更加可靠。
具体而言，CRD法的优点包括能够减小隧道开挖的空间效应，减小爆破对围岩扰动和炸药用量；同时能够及时施工的初期支护、临时仰拱可以步步成环闭合，大大提高支护强度、刚度；和中隔壁一起有效的支撑、传递围岩荷载，可以有效控制大跨度、软岩隧道开挖的变形，施工安全更加可靠。
大断面隧道CRD法是一种可靠的隧道施工方法，适用于软弱地层和需要控制地表沉陷的场合。
深汕大道超大断面隧道施工关键技术分析
总第３２３期交 通 科 技ＳｅｒｉａｌＮｏ．３２３ ２０２４第２期ＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＮｏ．２Ａｐｒ．２０２４ＤＯＩ１０．３９６３／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１ ７５７０．２０２４．０２．０２５收稿日期：２０２３ １１ １３第一作者：秦延飞（１９８３－），男，硕士，高级工程师。
通信作者：朱道建（１９８１－），男，博士，高级工程师。
深汕大道超大断面隧道施工关键技术分析秦延飞１ 朱道建２（１．广东深汕投资控股集团有限公司 汕尾 ５１６４７３； ２．上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司 上海 ２０００９２）摘 要 针对深汕大道隧道段的项目要求、工程地质水文条件，文中结合隧道总体布置、结构设计及特有的地质情况，重点对隧道进洞、施工工法，以及下穿泄洪沟等关键技术问题进行分析，为隧道施工质量的提升提供科学合理、经济适用的设计方案。
关键词 隧道工程 结构设计 断面设计 重难节点中图分类号 Ｕ４５５ 随着我国交通行业的快速发展，各种公路铁路隧道发展加快，隧道也向着更长、更大、更难发展，这就对隧道施工提出了更高的施工标准和要求［１］。
张顶立等［２］采用理论分析、数值模拟，以及现场实测等方法，确定了合理的初期支护方式和参数，形成了复杂围岩条件下大跨隧道修建的系统关键技术。
蒋树屏等［３］针对超大隧道研究推荐采用三心圆曲墙断面，确定支护与衬砌参数、开挖步骤等。
张少硕等［４］对下穿断层带超大断面隧道的施工关键技术展开一系列针对性的措施研究。
张顶立［５］提出围岩结构性特点及载荷效应的计算方法以及隧道支护具有调动和协助围岩承载基本功能的观点，并提出了基于围岩变形控制的安全性控制理论和方法。
赵勇等［６］研究两水隧道围岩荷载释放过程，揭示不同开挖工法隧道围岩荷载释放全过程的特点和差异，得出施作支护能够缓解掌子面先行荷载集中现象，减少荷载释放总量，优化围岩荷载释放过程。
元长君［７］确定了超大断面地铁隧道浅埋暗挖法双侧壁导坑的施工关键技术，以及施工过程中有效的辅助措施，并对支护的时效性进行了分析研究。
大断面及浅埋隧道洞口施工技术分析
doi: 10.3969/j.issn.1673-6478.2023.S1.019大断面及浅埋隧道洞口施工技术分析董仕奎，潘登，刘英杰（山东东方路桥建设有限公司，山东临沂276000）摘要：本文通过研究隧道工程相关文献和案例，对大断面及浅埋隧道洞口施工技术进行分析，提出了在施工时需要考虑的技术保证条件，以及制定合理的施工计划、施工原则等一系列相关措施。
文章结合临临高速公路建设中的隧道工程项目，选取了合适的施工方法，结果对提高隧道工程施工效率和质量提供了有力支持，并减少了隧道施工对周围环境的不利影响。
关键词：隧道工程；大断面；浅埋施工；施工方案中图分类号：U455.4 文献标识码：A 文章编号：1673-6478（2023）S1-0067-050引言在当前，国家高速公路网的建设四通八达，众多的工程项目在线路规划中由于需要考虑生态环保、合理距离等因素，有些项目不得不以架桥、开隧的型式进行线路的连接。
其中，在隧道工程的建设过程中，大断面及浅埋隧道洞口施工技术作为其中关键的一环，对于确保隧道的稳定性、施工效率和安全性至关重要。
本文旨在对大断面及浅埋隧道洞口施工技术进行分析，包括施工前的技术保证条件及具体施工方案。
通过选择使用合理施工方法、充分考虑地下结构和施工过程中的安全管理，可以有效地解决大断面隧道洞口施工中的难题，确保工程质量和安全性。
1项目概况车场隧道是临临高速公路建设项目中的其中一个隧道工程，该隧道项目地位于沂源县车场村东800m处，为双向六车道分离式中隧道。
采用“新奥法”设计原理，项目以锚喷混凝土作为初期支护，以模筑防水混凝土作为二次衬砌的复合式衬砌结构。
具体工程量如表1所示。
收稿日期：2023-05-17作者简介：董仕奎，男，中级工程师，从事高速公路工程建设相关工作．表1 车场隧道主要材料工程数量表材料名称单位数量钢筋HPB300 kg 1 079 528.2HRB400 kg 5 854 793.6 工字钢kg 4 514 773.3混凝土C40 m3 3 995.9C35 m339 214.3C30 m37 720.8C25 m334 627.3C20 m311 217.4C15 m335 451.3 土工布m2122 458.1 防水板m289 097.42技术保证措施分析2.1 超前地质预报技术的应用为保障施工的顺利进行和安全性，车场隧道的大断面及浅埋隧道洞口施工主要采用了超前地质预报技术。
超大断面隧道开挖方法
超大断面隧道开挖方法辜建军(中铁二十三局集团第三工程有限公司，四川成都61I130)应用科技j__1毡蕊-誉瓢疑镪≈崃藿飞奎曦商畏警文拳褥鬻磷谖警撼嚣除法薅獠禽瓷蠢撩海等多穗谴芙冁煎隧遘蠢猿灏篱祷攀誊．i i；i}i≮《。
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j随着国内铁路等建设进入新的大发展时期，大断面隧道数量也随之增加，在大断面隧道开挖施工中由于需要考虑工程技术作业空间、内部配件空间、安全空间、救援通道以及空气动力学的影响等多方面因素而使隧道开挖难度大大增加，也使得隧道开挖成为全线控制的关键环节。
1全断面开挖法全断面开挖具有较大的工作空间，适用于大型配套机械施工，且其施工速度快，并由于是单工作面作业而便于施工组织和管理；但由于该种方法开挖面大而导致围岩相对稳定陛刚氐，同时由于每循环工作量相对较大要求有较强的开挖、出渣能力及相应的支护能力。
该种工艺施工时宜采用液压凿岩台车，隧道较短则可采用多功能台架气腿凿岩钻7L 技术：装渣则宜采用大斗容的铲装机、挖装机或装载机，锚杆施工可根据现场情况选用凿岩台车、锚杆台车或锚杆钻机，混凝土喷射应采用喷射能力不小于5m3／h的湿喷机，条件允许则可采用集装料、配料和喷射于—体的喷射三联机。
全断面开挖应有较大的断面进尺比以求获得较好的爆破效果，但由于开挖断面大、用药量大导致爆破引起的震动较大，因此需进行严格的爆破设计，对于有严格振动要求的隧道应采用可刚氐炸药用量30％，爆破振动减小50％的下导洞超前法开挖。
2台阶法所谓台阶开挖法即是将断面横向分割为两个或三个部分来分别进行开挖，其根据地质条件、断面大小和机械配备隋况可分为两台阶或三台阶，台阶开挖法对围岩的使用范围很广，对开挖设备的配置较全断面法要求低，但采用该种方法施工应注意台阶长度的选择，一般根据初期支护形成闭合断面的时间要求和上半断面施工时开挖、支护以及出渣等机械设备所需空间大小要求进行选择，—般在钻爆法开挖的石质隧道内采用长台阶法而在机械开挖的土质隧道内采用短台阶法。
隧道三台阶七步法
1、三台阶七步开挖法概况
三台阶七步开挖法技术特点： （1）施工空间大，方便机械化施工，可以多作业 面平行作业。部分软岩或土质地段可以采用挖掘机 直接开挖，工效较高。
（2）在地质条件发生变化时，便于灵活、及时地 转换施工工序，调整施工方法。
（3）适应不同跨度和多种断面形式，初期支护工 序操作便捷。
隧道三台阶七步法
1、三台阶七步开挖法概况
三台阶七步开挖法技术特点： （4）在台阶法开挖的基础上，预留核心土，左右 错开开挖，利于开挖工作面稳定。
（5）当围岩变形较大或突变时，在保证安全和满 足净空要求的前提下，可尽快调整闭合时间。
三台阶七步开挖法规避了侧壁导坑法、中隔壁法及交叉中隔 壁法等需要拆除临时支护及受力转换造成不安全的因素，及 时调整闭合时间，方便机械施工，利于施工工序转换。
大断面隧道三台阶七步开挖法
隧道三台阶七步法
三台阶七步开挖法主要内容
1、 三台阶七步法概况 2、 三台阶七步法施工工艺 3、三台阶七步法施工控制要点
隧道三台阶七步法
1、三台阶七步开挖法概况
大断面隧道三台阶七步开挖法(以下简称“三台阶 七步开挖法”)是以弧形导坑开挖留核心土为基本模 式，分上、中、下三个台阶七个开挖面，各部位的 开挖与支护沿隧道纵向错开、平行推进的隧道施工 方法。
隧道三台阶七步法
1、三台阶七步开挖法概况
三台阶七步开挖法原则： 采用三台阶七步开挖法施工应尽量缩短台阶长度， 确保初期支护尽快闭合成环，仰拱和拱墙衬砌及时 跟进，尽早形成稳定的支护体系。
隧道三台阶七步法
2、三台阶七步开挖法施工工艺
2.1 施工工艺流程
（1）三台阶七步开挖法可分为以下主要步骤： A、上部弧形导坑环向开挖，施做拱部初期支护； B、中、下台阶左右错开开挖，施做墙部初期支护： C、中心预留核心土开挖、隧底开挖，施做隧底初期 支护。
大断面公路隧道二衬台车洞内拼装技术
—121—《装备维修技术》2021年第3期摘 要：本文主要通过对大断面公路隧道二衬台车洞内拼装技术进行总结，通过采用“锚杆悬吊+人工机械配合”的方法进行洞内台车组拼，实现了陡峻峭壁位置隧道无法直接进洞且无洞前平台的台车拼装，保证了施工安全、进度、经济的目标。
关键词：陡峻峭壁；悬壁邻河；大断面公路隧道；无法直接进洞；无洞前平台；锚杆悬吊+人工机械配合；洞内组拼；安全；经济大断面公路隧道二衬台车洞内拼装技术吴先庆（中交一公局第三工程有限公司，北京 100000）1引言目前，隧道二次衬砌混凝土施工主要是通过钢模板衬砌台车实现的。
衬砌台车是以电动机驱动行走机构带动台车行走，利用液压油缸和螺旋千斤顶立模和拆模的隧道衬砌混凝土成型机器，具有结构可靠、操作方便、衬砌速度快、隧道成型面好等优点。
台车拼装一般在洞外采用吊车完成，要求洞口场地宽敞、平整。
受地形影响，部分山区隧道进洞条件较差，洞口不具备二衬台车拼装条件，针对此类情况，采用何种施工技术，能够在洞内有限空间内，既经济、安全，又快速的完成二衬台车拼装。
本文通过对济阳高速JYTJ-1标一分部焦树坪隧道左线二衬台车洞内拼装进行研究，总结出一套完整的大断面公路隧道二衬台车洞内拼装技术，为类似工程提供参考依据。
2工程概况焦树坪隧道设计为分离式公路隧道，左线ZK38+903～ZK40+452，长1549m，右线YK38+939～YK40+501，长1562m。
洞口段暗洞直接与洞门连接，无明洞过渡段。
进口端受地形限制，不具备进洞条件，只能采用出口端单向掘进方式。
图1焦树坪隧道进出口原地貌出口左洞实际位于陡峻峭壁位置，悬壁邻河，洞口距下方施工便道高差为29m，与河谷水平距离约31m，洞口深入岩体13m，围岩为中风化片麻岩。
左右洞之间山体为“凹”型槽，无法通过修筑便道将右洞施工平台连接至左洞洞口，洞口左侧为陡崖+坡积体构造，无法通过修筑便道至洞口位置。
图2焦树坪隧道出口端地貌3施工方法确定焦树坪隧道主洞设计开挖断面面积为103.35m 2，属于大断面公路隧道，车行横通宽5.8m，高6.97m。
不停航机场跑道下大断面隧道施工技术
不停航机场跑道下大断面隧道施工技术摘要：我国很多机场航站楼联络线隧道都是在不停航跑道的条件下展开工程管理的。
为了使飞机能够在跑道中正常运行下去，机场跑道的建设一定要满足沉降30毫米，小于1%的平整度，以这样的控制标准进行施工。
本篇文章就不停航机场跑道下大断面隧道施工进行分析，深度探究不同行机场跑道下大断面隧道的有效施工技术，给相关研究技术人员提供理论参考。
关键词：机场跑道；不停航；大断面隧道；施工技术现阶段，国内外的很多隧道工程在设计过程中是穿越公路、地铁、建筑物设计的。
随着科学技术的不断进步，很多机场飞行跑道的下方也构建了隧道。
在不停航机场的条件下，实例比较少见，像运用管幕浅埋暗挖结合建设下穿行的跑道，或者在飞机的起降区进行隧道的暗挖，这种工程是不容易见到的，参考借鉴比较少。
同时，进行进行暗挖施工也是具有相当大的挑战性的，需要大量的人力、用材、相关设备频繁出入飞行禁区。
一、某机场不停航跑道下大断面隧道施工概况某不停航机场跑道的长度为47米x3200米，跑道的表面设计所加厚的宽度为55毫米+40毫米，两边的道肩宽度各为7.5米，道肩方面的加铺厚度是55毫米。
按照相关规定，要想在不停航的条件下进行隧道施工，一定要严格的把控道面沉降，让飞机在运行过程中，可以正常顺利的沉降。
在机场跑道和滑行道的沉降标准方面，控制的要求非常高，总体沉降是要小于30毫米的，整个平整度要小于1%，隧道在施工过程中，对于沉降的控制难度非常困难，稍微不注意就会造成道面的沉降超过标准，出现塌方，严重的甚至会造成飞机坠毁，后果非常严重[1]。
为了满足该项目工程的质量、工期和安全性能基本要求，需要进行试验铺筑，实验结果获得审批后才能进行下一步工程。
要选择一个长度为30米，宽度不小于51米的位置展开试验工作。
如果这一个区域是珊瑚砂底层，就要在上面铺设一层厚度是15厘米的碎石层，然后对其进行碾压工作，让其更加密室，增加稳固性。
再进行透层施工，铺设沥青混凝土（如图1所示）。
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大断面隧道设计
高速铁路的大断面隧道与公路大断面隧道相比要小得多。
高速公路隧道断面积达到170 - 200m2，局部断面积甚至达230m2开挖 宽度达23m以上。 我国最大断面的铁路隧道是位于设计时速达350公里的郑西高速铁路 上的张茅隧道（全长8483米），其最大开挖断面面积达164平方米。
• 车头形状
– 选择长细比大的流线形车头是缓解微气压波的一个重要措施
空气动力学效应
空气动力学效应影响的解决办法： • 扩大隧道断面
– 从经济、技术的合理性出发，采用相对比较富裕的 净空有效面积。
• 密封车辆
– 通过提高车辆的密封性来减小瞬变压力对乘客的影 响。
• 设置辅助坑道
– 合理设置的辅助坑道(斜井、竖井和横洞)能缓解压 力波动的程度。
中等断面 大断面 超大断面
10-50 50-100 >100
大断面隧道
我国高速铁路隧道净空有效面积标准（m2） 类别 200km/h 客运专线兼顾货物运输 单线 双线
52（53.6） 80(85)
250km/h 高速铁路 300～350km/h 高速铁路
58(60) 70
92 100
注：括号内数值为客运专线兼顾双层集装箱运输条件下， 考虑特定接触网高度等因素的面积。
我国第一条地铁－北京地铁
• 北京地铁是我国第一条地铁，一期工程于1965年动工，
1969年10月通车试运行，宣告了中国没有城市地铁历史的 结束。
国内公路大断面隧道 最大宽度：33 m
世界海拔最高的隧道－风火山隧道
青藏铁路重点难点控制工程风火山隧道坐落于海拔超过5000 米的青藏高原风火山上，全长1338米，轨面海拔高程为 4905米，比秘鲁铁路的海拔最高点4817米高出88米，是世 界海拔最高的隧道 。为修建该隧道，施工单位研制建成 了两座每小时可生产24立方米医用氧的世界海拔最高的大 型医用制氧站，对洞内实行弥漫式供氧和氧吧车供氧。
日本青函隧道
• 日本青函隧道：世界上最长的一条隧道。为双线隧道，全 长为53.86km，其中海底部分为23.3km。隧道为双线设计， 标准断面宽11.9米，高9米，断面80平方米。 • 于1971年4月正式动工开挖主坑道。经过12年的施工，
1983年1月27日，青函隧道的先导坑道打通。1988年3月13 日，青函隧道正式通车，
大断面隧道设计－衬砌结构设计
复合式衬砌结构设计
• 排水型复合式衬砌
• 防水型复合式衬砌
新建和改建隧道防排水，应 采用“防、排、截、堵结合， 因地制宜，综合治理”的原 则
大断面隧道设计－衬砌结构设计
• 排水型复合式衬砌
二次衬砌不承受水压力；
初期支护承担施工阶段全部荷载； 二次衬砌承担附加荷载以及作为安全储备。
大断面隧道设计－衬砌结构设计
单层衬砌和复合式衬砌的本质区别： 单层衬砌各支护层间不设置隔离层（防水板），而是采
用自防水措施。
图14.
大断面隧道设计－衬砌结构设计
单层衬砌和复合式衬砌的一般适用性：
单层衬砌更适用于围岩
自稳能力较好，地下水 不丰富的岩石隧道； 复合式衬砌更适合地下 水丰富的土质或软弱围 岩隧道。
>140
三车道
隧道开挖面积约＝1.4倍隧道净空断面积
国外大断面隧道 最大宽度：21.2m 最大断面：252m2
世上最早的地下工程
• 公元前2180～前2160年，巴比伦王朝修建了一条穿越幼发 拉底河，从王宫到朱庇特庙的长约 900米的人行隧道.
世界上最早的铁路隧道
• 1829－1830年在英国建成的利物浦－曼彻斯特铁路线上， 出现了世界上最早的一座铁路隧道，全长达1190 米。从 此，隧道偕同铁路一起在世界各国修建开来。
较大的松弛地压。开挖宽度越大,要求产生拱作用的埋深越 大,在埋深作用不能发挥作用时,就会产生很大的松弛压力。 因此,大断面隧道支护结构将承受更大的松弛荷载。 支护结构的承载力相对较小。跨度越大,扁平形状的拱形支 护结构支护条件不利，相对承载力变小。
大断面隧道
位移
最大主应力
大断面隧道
最大主应力
• 挪威的洛达尔隧道：最长的单洞公路隧道，长24.5km。
跨度最大的地下洞室
• 挪威1994冬季奥运会地下冰上曲棍球场，长90m, 宽62m, 高 25m。RQD=67%，Q=9，无模筑混凝土衬砌，仅用9个月建成。
RQD J r J w Q J n J a SRF
世界第一条地铁
• 1863年1月10日，世界于当时电动机车尚未问世，机车牵引仍用蒸汽 机车。尽管隧道里烟雾弥漫，但人们仍争着去坐，第一年 就运载了乘客950万人。
空气动力学效应
空气动力学效应影响因素： • 阻塞比β：
– 列车断面积/隧道断面积 – 阻塞比越大，影响越大
• 车速ν
– 与车速成二次方正比关系 – 隧道长度
p kv 2 N
• 车辆密封指数
– 车内压力从3600Pa降低到1350Pa所需的泄漏时间； – 采用密封车辆后，车内压力的峰值滞后，同时压力变化幅度 减小； – 密封效果短隧道比长隧道好。
隧道设计和施工的发展趋势
• 断面向着更大、更宽的形式发展 –铁路隧道：170m2 –公路隧道：230m2 • 大断面隧道施工方法的选择 –岩性较好的地层，采用台阶法； –岩性较差的地层，采用分部开挖法。 • 在浅埋、软弱地带 –需增加辅助施工方法
大断面隧道的力学特点
开挖后的应力重分布变得不利。对于扁平的大断面图隧道来说， 随着高宽比（高度/宽度）的减少，围岩内的最大主应力和衬砌 拱顶处的最大弯矩急剧增加，与近圆形隧道相比，将出现更大 的塑性区和更大的变形，需要更强大的支护结构来保持隧道的 稳定 ； 底脚处的应力集中过大,要求较大的地基承载力。力学分析结果 表明,开挖后围岩应力在侧壁处比较大。特别是侧压系数小时， 开挖宽度越大,围岩中的切向应力越大，衬砌中轴力也越大。底 脚处的应力集中过大,要求较大的地基承载力。 拱顶不稳定。隧道宽度的扩大将大大增加拱顶围岩内的拉应力， 导致拱顶掉块等失稳现象。同时，拱顶处衬砌弯矩增加，导致 衬砌开裂。因此，隧道断面的增大造成拱顶不稳定。
空气动力学影响 相对小
环境影响 工程投资 相对小 较低
相对大
相对大 大20～40％
隧道净空设计
单洞双线和双洞单线方案选择原则：
当隧道长度小于10km时，一般采用单洞双线隧道方案,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。 当隧道长度为10～20km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。 当隧道长度大于20km时，从防灾救援方面考虑，一般采 用双洞单线隧道方案。
大断面隧道设计－衬砌结构设计
现代隧道衬砌结构设计的特点：
采用岩石力学模型，而不采用传统的荷载－结构模型； 围岩既是荷载的来源，又是承载结构；
围岩是主要的承载结构；
英法海底隧道
• 世界第二长铁路隧道，长50.5km，海底长37.9km，也是世
界海底长度最长的海底隧道，跨越英吉利海峡连接英国和 法国，即从英国的多佛尔到法国的加来。1990年12月1日， 英法海底隧道开通，1994年5月7日正式通車。
台湾海峡隧道－世界级特大工程
世界最长的公路隧道－洛达尔隧道
锦屏辅助洞穿越的设计地质剖面图
预测地下水位线
900m
2375m
国内铁路大断面隧道 最大宽度：21.2m 最大断面：257m2
狗磨湾隧道
• 狗磨湾隧道位于襄渝铁路白河—旬阳间。
• 隧道长1285米，分别由884.45米单线隧道,140米渡线隧道 及260.55米三线隧道组成。最大开挖断面高13.2米,宽22 米。
• 入口缓冲结构
– 减小高速列车进入隧道产生的空气动力学效应对洞 口周围环境的影响。
• 噪音处理措施
– 通过在洞内洞壁上贴吸音板来吸收噪音。
隧道洞口设计
斜切式洞口设计：降低瞬变压力与微气压波。
需要时设置洞口缓冲结构。
隧道洞口景观设计
和谐成为亮丽的风景
隧道净空设计
采用250km/h铁路隧道衬砌内轮廓设计
因此，我国高速铁路隧道均属于大断面隧道。
大断面隧道
云桂铁路正线隧道属于大断面隧道。
双线隧道＝92m2 单线隧道＝60m2
大断面隧道
隧道断面也有以开挖断面积来划分的，例如： 日本隧道断面划分 划分 标准断面 大断面 开挖断面积（m2） 70-80 100-140 说明 双车道 有人行横道的双车道
超大断面
双线隧道：净空断面积92m2 单线隧道：净空断面积60m2
隧道净空设计
单洞双线和双洞单线方案选择
比较项目 单洞双线隧道方案 双洞单线隧道方案
施工难度及风险 断面大，在软弱围岩中发生坍 断面较小，发生坍塌，变形的机 塌的机会较多，容易发生变 会相对较少，风险较小 形，风险较大
运营通风 防灾救援 难以利用活塞风 可以充分利用活塞风 当隧道内发生火灾时，消防灭 当一座隧道内发生火灾时，可通 火与救灾难度大，线路将中 过另一座隧道帮助灭火，并利 断运营 用横通道紧急疏散人员，仅中 断一条线路运营
• 1990年6月开工，1993年5月竣工。
我国最早的隧道
• 褒斜道石门。位于陕西汉中市，隧洞长16.3米，宽4.2米。 石门开凿于公元一世纪，始于汉明帝六年（公元63年）， 到九年（公元66年）4月建成，距今已有1900多年的历史， 也是世界上最早的人工穿山隧道。
我国最早的铁路隧道
台湾岛内的狮球岭隧道长261m，最大埋深61m，于１８８ ８年春开工，1890年夏建成。创下以下记录： • 中国最早建成的铁路隧道； 二十世纪初成为历史古迹 • 中国最早建成的窄轨铁路隧道； • 中国最早建成的铁路单线隧道； • 中国最早建成的窄轨铁路单线隧道；