隧道净空与限界
隧道净空
通过对该工程浇注料施工存在的气孔率、光洁度、密实度质量问题的深入分析研究，反复多次进行浇注试验， 找到了气孔率高的主要原因;通过严格控制浇注料的搅拌、运输、浇注、振捣各工序，确定施工振捣时间，最终解 决了该浇注料施工质量问题，达到Alsthom公司的质量要求，赢得了业主及Alsthom公司专家的好评与赞誉。
工程概况
普光气田专用铁路工程是国家重点项目川气东送工程的配套工程项目，主要承担普光气田副产品硫磺的外运 任务，按单线 80 km / h、内燃牵引的主要技术标准建设。其中隧道按内燃铁路标准，轨面至拱顶净空 6. 0 m， 桥梁梁型和架桥机采用与相邻铁路襄渝二线一致，即采用铁路简支梁桥 2101梁型和 65型架桥机，便于同步 施工，节省投资。由于 TJ165型架桥机工作状态时空间尺寸( L × B × H)为 64 m × 4. 8 m × 7. 36 m。 在某桥隧相连处，桥台胸墙至隧道口之间路基段长 14． 9 m，架桥机将有部分段在隧道内完成作业，而隧道净 空(轨面至拱顶)为 6. 0 m，不满足高度空间尺寸。
3.
该浇注料施工工艺优点:表面光洁明亮、气孔率低、密实度高、浇注质量非常好、质量合格率达到95%以上。 施工工艺难点:模板必须使用高光洁模板，小模块分块间隔支模数量大、难度大、施工工序多、费工耗时，浇注料 搅拌、运输、浇注、振捣质量要求严格。要达到本工程Alsthom公司的质量要求，其施工工期相对较长，施工成 本相对较高。
1挖区间隧道净空余量影响因素分析
1.1工程概况
沈阳地铁一号线滂黎区间左线DK21 + 485— DK21 + 710. 63区段为明挖结构，隧道断面为矩形。底板厚 600 ～1 100 mm，顶板厚600 ～1 000 mm，结构高度6 400 ～7 300 mm。明挖区间线路由两个矩形结构渐变为 一个矩形结构，结构为C30防水混凝土。明挖隧道采用800@ 1 200钻孔灌注桩作为围护结构，混凝土等级为C30， 桩间挂喷射混凝土。基坑支撑系统横撑采用600、t = 14 mm钢管。
隧道建筑限界与净空
曲线隧道中线与线路中线偏移的距离
• 单线曲线隧道中线偏移值：
曲线隧道 净空加宽
基本 概念
铁路隧道 建筑限界
公路隧道 建筑限界
曲线隧道中线与线路中线偏移的距离
• 双线曲线隧道中线偏移值：
曲线隧道 净空加宽
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基本 概念
铁路隧道 建筑限界
公路隧道 建筑限界
曲线铁路隧道加宽平面布置
曲线隧道 净空加宽
基本 概念
铁路隧道 建筑限界
公路隧道 建筑限界
公路隧道平曲线加宽取值
双车道路面的加宽值见表， 单车道路面的加宽值按下
表所列值的一半采用。
曲线隧道 净空加宽
注：四级公路和山岭重丘的三级公路采用第Ⅰ类加宽值，其余各级公路采用 第3类加宽值。对不经常通行集装箱运输半挂车的公路，可采用第2类加宽值。
公路隧道 建筑限界
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曲线隧道 净空加宽
基本 概念
铁路隧道 建筑限界
铁路隧道加宽原因
公路隧道 建筑限界
（2）曲线隧道外轨超高，导致 车辆向曲线内侧倾斜，使车辆 限界的控制点在水平方向上向 内移动一个距离（d内2）。
曲线隧道 净空加宽
基本 概念
双线铁路曲线隧道加宽值的计算
d内 、d外计算方法同单线铁路曲线隧道，内外侧 线路中线间的加宽值d中 为： （1）当外侧线路外轨超高 大于内侧线路外轨超高时： 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
（2）其他情况：
基本 概念
铁路隧道 建筑限界
公路隧道 建筑限界
隧道工程试卷
1、建筑限界：指为保证各种交通的正常运行和平安，而规定的和交通线路中心线垂直的极限横断面轮廓,是依据行车车辆、道路附属设备以及其他服务系统所需空间制定的。
2、隧道：一种修建在地下，两端有出入口，供车辆、行人、水流及管线等通行的工程建筑物。
3、隧道建筑限界：为了保证隧道内各种交通正常运行和平安，而规定在确定宽度和高度范围内不得有任何障碍物的空间范围。
4、隧道净空：隧道衬砌内轮廓线所包围的空间，包括隧道建筑限界、通风、照明及其他所需面积。
5、复合式衬砌：由初期支护和二次衬砌及中间防水层组合而成的衬砌形式。
6、围岩压力：衬砌结构承受的压力，即围岩压力。
7、围岩：隧道四周确定范围内，对隧道稳定性能产生影响的岩土体。
8、坍落拱：隧道开挖后围岩力学形态阅历“平衡-变形，破坏，坍塌，应力重分布-新的平衡”的过程，所得最终产物称为“坍落拱”。
9、松动压力：由于开挖而松动或坍塌的岩体以重力形式干脆作用在支护结构上的压力称为松动压力。
10、形变压力：由于围岩变形受到和之密贴的支护如锚喷支护的抑制，而使围岩在和支护结构的共同变形过程中对支护结构施加接触压力。
11、岩石的流变性：岩石在力的作用下发生的和时间有关的变形性质，称为岩石的流变性。
12、洞门：隧道端部外露面，一般都修筑为爱惜洞口和排放流水的挡土墙式结构，称为“洞门”。
13、明洞：明挖后进行支护后覆土回填的洞口段。
14、岩体的初始应力状态：指在自然状态下存在于岩体内部的应力状态。
15、二次应力状态：隧道洞室开挖后，围岩的初始应力状态遭到破坏，围岩应力在洞室四周确定范围内重新调整。
16、弹性抗力：隧道衬砌两侧及底部衬砌则压入围岩，引起围岩对衬砌的约束，产生出相应的被动抗拒力。
17、新奥法：以限制爆炸为开挖方法，以喷锚为主要支护手段，通过监测限制围岩变形，动态修正设计参数和变动施工方法的一种隧道工程理念。
18、马口开挖：指须要挖出土石方后进行衬砌的一种开挖方式。
19、新奥法的现场监控量测：在隧道的施工过程中，运用各种仪器设备和量测元件，对地表沉降、围岩和支护结构的变形，应力、应变进行量测，据此来推断隧道开挖对地表环境的影响范围和程度、围岩的稳定性和支护的工作状态。
隧道净空与限界
第2 章隧道构造隧道构造洞门主体建筑物洞身衬砌结构构造防排水设施照明设施附属建筑物电力及通讯设施运营通风设施（洞内外空气交换）主体建筑物：是为了保持隧道的稳定，保证隧道正常使用而修建的附属建筑物：是指主体构造以外的保证隧道正常使用所需的各种辅助设施2.1隧道净空与限界2.1.1 隧道净空与限界衬砌：是指隧道的永久性支护结构。
衬砌的作用及特点：主要是承受围岩得得压力和地下水压力，组织围岩变形，防止围岩的风化，有时候还要受到化学物质的侵蚀和冻害影响。
因此，就要求衬砌要就具有足够的强度、耐久性、抗渗性、耐腐蚀性和抗冻性。
洞身衬砌的组成a. 拱:洞身衬砌的上部；b.边墙：洞身衬砌的两侧，可以是直线型和曲线形c.底板或仰拱洞身衬砌的截面形状洞身衬砌的截面有外轮廓线，内廓线和相应的厚度三个方面。
隧道衬砌的内轮廓线所包围的空间称为隧道净空。
隧道净空：指隧道衬砌内轮廓线所包围的空间。
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。
1. 铁路隧道建筑限界通过隧道的功能及铁路行车限界引入。
（1）机车车辆限界：它是指机车车辆最外轮廓的限界尺寸。
要求所有在线路上时，沿车体所以部分都必须容纳在此限界范围内而不得超越。
（2）铁路基本建筑接近限界：全国铁路线上所以的建筑物都不容许侵入的净空范围，以保证列车往来行驶绝无刮碰并安全通过。
（3）隧道建筑限界：是指包围“基本建筑限界”外部的轮廓线。
即要比“基本建筑限界”大一些，留出少许空间，用于安装通讯信号、照明、电力等设备。
对于时速120km/h新建和改建的蒸汽及内燃牵引的单线和双线铁路隧道，采用“隧限—1A”和“隧限—1B”。
新建和改建的电力牵引的单线和双线铁路隧道，采用“隧限—2A”和“隧限—2B”。
（4）直线隧道净空：“直线隧道净空”要比“隧道建筑限界”稍大一些，除了满足限界要求外，考虑避让、救援通道，还考虑了在不同的围岩压力作用下，衬砌结构的合理受力形状以及施工方便等因素。
学习资料4_理解隧道设计
现场监控设计法又称信息设计法，它是以现场量测为手 段、以量测信息为设计依据，来确定支护参数、支护时机、 施工方法和工艺流程的设计方法。(围岩动态判断的准确度 难以把握，工程量大，耗资多，对施工有一定扰动)
3、理论计算设计法
理论计算设计法是在测得岩体和支护力学参数的前 提下，根据围岩和支护的力学特性及共同工作的关系， 应用弹塑性理论和有限单元分析法，建立力学模型，通 过计算确定支护参数的设计方法。（结合围岩位移特性 曲线和支护特性曲线，寻找最佳共同作用点）。
2.1.3 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。
2.1.4 设计目的
★ 满足限界要求 ★ 满足受力要求 ★ 圬工最省 “大小够用为度，形状受力合理，施工简单方便”。
一、支护的作用和结构设计的基本原则
1、支护的作用
基于对围岩“三位一体”特性的认识，隧道工作者进一 步认识到围岩与支护的基本关系： 围岩是工程加固的对象，支护是加固的手段； 围岩是隧道结构体系的基本承载部分，支护是隧道结构体系 的辅助承载部分； 围岩是不可替代的天然的结构主体，支护是可以选择的人工 的结构部分； “支护”——是用来“帮助”围岩获得稳定的人工结构。
图4-8 曲线隧道净空加宽平面示意图
+ (2) 由于曲线外轨超高，车辆向曲线内侧倾斜， 使车辆限界上的控制点在水平方向上向内移动了 一个距离 d内2 。
图4-9 曲线隧道净空加宽断面示意图
+ 据此，曲线隧道净空的加宽值为 + 内侧加宽 W 1 = d 内1 + d 内2 + 外侧加宽 W 2 = d 外 + 总加宽 W= W 1 + W 2 = d 内1 + d 内2 + d 外 + 2．加宽值计算
隧道横断面设计
隧道横断面设计一、铁路隧道横断面设计（一）直线隧道净空隧道净空是指隧道衬砌的内轮廓线所包围的空间，根据隧道建筑限界确定。
隧道建筑限界是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。
1.机车车辆限界机车车辆限界指机车车辆最外轮廓的限界尺寸。
该限界要求所有在线路上行驶的机车车辆停在平坡直线上时，车体所有部分都必须容纳在此限界范围内而不得超越。
“机车车辆限界”能满足各种型号的机车和车辆在横断面尺寸上的最大需要。
2.基本建筑限界基本建筑限界指线路上各种建筑物和设备均不得侵入的轮廓线，用以保证机车车辆的安全运行以及建筑物和设备不受损害。
3.隧道建筑限界（1）常速铁路隧道建筑限界。
它是指包围“基本建筑限界”外部的轮廓线，即在“基本建筑限界”的基础上，留出少许空间，用于安装通信信号、照明、电力等设备。
对于速度120 km/h的新建和改建的内燃机车牵引的单线和双线铁路隧道，采用“隧限-1A”和“隧限-1B”，如图2-17所示。
新建和改建的电力机车牵引的单线和双线铁路隧道，采用“隧限-2A”和“隧限-2B”，如图2-18所示。
图2-17 蒸汽及内燃牵引的单线、双线隧道限界（单位：mm）图2-18 电力牵引的单线、双线隧道限界（单位：mm）（2）高速铁路隧道建筑限界。
我国高速铁路隧道建筑限界分为200 km/h客货共线、200 km/h及以上客运专线、200 km/h客货共线双层集装箱运输三种，如图2-19～图2-21所示。
图2-19 200 km/h客货共线电力牵引铁路KH-200桥隧建筑限界（单位：mm）图2-20 200 km/h及以上客运专线铁路建筑接近限界（单位：mm）图2-21 200 km/h客货共线电力牵引铁路双层集装箱运输隧道建筑限界（单位：mm）4.直线隧道净空（1）常速铁路隧道净空。
“直线隧道净空”要比“隧道建筑限界”稍大一些，它除了满足限界要求外，还考虑避让等安全空间、救援通道及技术作业空间，还考虑了在不同的围岩压力作用下，衬砌结构的合理受力形状（拱部采用三心圆，边墙采用直墙式或曲墙式）以及施工方便等因素。
隧道工程结构设计资料
1 支护结构类型
1.1 外部支护 ◆ 整体式混凝土衬砌 ◆ 砌石衬砌 ◆ 拼装式衬砌 ◆ 喷射混凝土支护
1.2 内部支护 ◆ 锚杆 ◆ 注浆
1.3 混合支护 ◆ 喷锚支护 ◆ 复合式衬砌
2 整体式混凝土衬砌
工艺流程：立模－灌筑－养生－拆模
优点： ◆ 对地质条件和施工条件的适应性较强 ◆ 易于按需要成型 ◆ 整体性好 ◆ 抗渗性强
arctg E 150
故可近似取 d内2＝2.7E (cm)
4.2.3 车辆两端向曲线外侧的偏移
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
简化边墙
h1 (h2)
拱圈
边墙
喷混凝土
内轨顶面
连拱式边墙衬砌(单位：cm)
适用于：
在地质条件尚好，侧压力不大， 但又不宜采用半衬砌时。
2.2 曲墙式衬砌
拱圈 曲边墙
内轨顶面
适用于：
地质较差，岩体松散 破碎，强度不高； 有地下水； 侧向水平压力也相当 大。
仰拱
曲墙式衬砌
3 装配式混凝土衬砌
因隧道施工工业化和机械化发展而出现了装配式隧道衬砌，目前多在使用盾 构法施工的城市地下铁道中应用。
线路中线 隧道中线
4.7 公路隧道平曲线加宽取值
半径(m)
加宽值(m)
70 50 30 25 20
汽车轴距加 250 200 150 100 ~ ~ ~ ~ ~
学习资料四 理解隧道设计
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 隧道净空
1．机车车辆限界
它是指机车车辆最外轮廓的限界尺寸。要求 所有在线路上时，沿车体所以部分都必须容纳在 此限界范围内而不得超越。
2．建筑接近限界
它是指线路上各种建筑物和设备（包括电力、 通风、照明、安全、监控及内装等附属设施）均 不得侵入的轮廓线。它的用途是保证机车车辆的 安全运行及建筑物和设备不受损害。
蒸汽及内燃牵引的单线、双线铁路隧道限界图
电力牵引的单线、双线铁路隧道限界图
对于时速200km/h新建铁路
单线和双线隧道，建筑限界如下图
4．直线隧道净空
“直线隧道净空”要比“隧道建筑限界” 稍大一些，除了满足限界要求外，考虑避 让、救援通道，还考虑了在不同的围岩压 力作用下，衬砌结构的合理受力形状（拱 部采用三心圆，边墙采用直墙式或曲墙式） 以及施工方便等因素。图4-4及图4-5为时 速120km单线及双线电力牵引铁路隧道衬砌 内轮廓。图4-6为时速200km单线及双线电 力牵引铁路隧道衬砌内轮廓。图4-7为武广 客运专线设计时速350km双线铁路隧道建筑 限界及衬砌内轮廓。
接。但对内空断面有特殊要求时，可做特殊设计。
4.隧道内排水沟包括中央水沟和路侧边沟。路
侧边沟应结合检修道、侧向宽度、余宽等布置， 其宽度应小于侧向宽度，并布置于车道两侧。
5.长、特长隧道应在行车方向的右侧设置紧急
停车带。设置间距不宜大于750m。
6.上、下行分离式独立双洞的公路隧道之间应
按《铁路隧道设计规范》计算
的最高时速200km新建铁路曲线加宽表
三）曲线隧道与直线隧道衬砌的衔接方法
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附属建筑物
电力及通讯设施
洞身衬砌
厂防排水设施
运营通风设施（洞内外空气交换）
主体建筑物：是为了保持隧道的稳定，保证隧道正常使用而修建的
附属建筑物：是指主体构造以外的保证隧道正常使用所需的各种辅助设施
2.1隧道净空与限界
2.1.1隧道净空与限界
衬砌：是指隧道的永久性支护结构。
衬砌的作用及特点：主要是承受围岩得得压力和地下水压力， 组织围岩变形，防止围岩
的风化，有时候还要受到化学物质的侵蚀和冻害影响。
因此，就要求衬砌要就具有足够的强
度、耐久性、抗渗性、耐腐蚀性和抗冻性。
洞身衬砌的组成
第2章隧道构造
隧道构造
结构构造
照明设施
a.拱:洞身衬砌的上部；
b.边墙：洞身衬砌的两侧，可以是直线型和曲线形
c.底板或仰拱
洞身衬砌的截面形状
洞身衬砌的截面有外轮廓线，内廓线和相应的厚度三个方面。
隧道衬砌的内轮廓线所包围的空间称为隧道净空。
隧道净空：指隧道衬砌内轮廓线所包围的空间。
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。
1.铁路隧道建筑限界
通过隧道的功能及铁路行车限界引入。
（1）机车车辆限界：它是指机车车辆最外轮廓的限界尺寸。
要求所有在线路上时, 沿车体所以部分都必须容纳
在此限界范围内而不得超越。
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（2）铁路基本建筑接近限界：全国铁路线上所以的建筑物都不容许侵入的净空范围,
以保证列车往来行驶绝无刮碰并安全通过。
（3 ）隧道建筑限界：是指包围“基本建筑限界”外部的轮廓线。
即要比“基本建筑限界” 大一些，留出少许
空间，用于安装通讯信号、照明、电力等设备。
对于时速120km/h 新建和改建的蒸汽及内燃牵引的单线和双线铁路隧道，采用“隧限
—1A ”和“隧—1B 。
新建和改建的电力牵引的单线和双线铁路隧道，采用“隧限 一2A ”和“隧 限一2B 。
（4）直线隧道净空：“直线隧道净空”要比“隧道建筑限界”稍大一些，除了满足限界要求 外，考虑避让、救
援通道，还考虑了在不同的围岩压力作用下， 衬砌结构的合理受力形状以
及施工方便等因素。
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铁路隧道净空是根据“隧道建筑限界”确定的，而“隧道建筑限界”是根据“基本建筑限界” 制定的，“基本建
筑限界”又是根据“机车车辆限界”制定的。
2.公路隧道建筑限界
公路隧道建筑限界由以下各部组成：
行车道宽度(W)、
路缘带(S)、
侧向宽度(L)(高速公路、一级公路短隧道，其侧向宽度宜取硬路肩宽度) 人行道(R)或检修道(J) 余宽(C)(当设
置人行道时)
各级公路隧道建筑限界一般规定如图选取，相应参数取值可根据地形和公路等级参照
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《公路隧道设计规范》
注意：1.汽车专用公路隧道只在左侧设检修道； 2.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 ； 3 .四级公路一般可不设人行道。
在设计公路隧道限界时，应充分研究各种车道与公路设施之间所处之空间关系，任何部件（包括隧道本身的通风、照明、安全、监控及内装等附属设施所需要的必要富裕量）均不得侵入隧道建筑限界之内。
2.1.2曲线隧道的净空加宽
1 .铁路隧道
（1）铁路隧道曲线加宽的原因
①车辆通过曲线时，转向架中心点沿线路运行，而车辆是刚性体，其矩形形状不会
改变。
这就使得车厢两端产生向曲线外侧的偏移（d外）。
车厢中间部分则向曲线侧偏移（d内
1 ）。
②由于曲线上存在外轨超高，导致车辆向曲线内侧倾斜，使车辆限界的各个控制点
在水平方向上向内移动了一个距离d内2。
因此，曲线隧道净空的加宽值由三部份：d内1 , d内2 , d外组成。
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