第2章4 隧道横断面设计
第2章 设计2
(3) 、隧道两端的接线纵坡应有一段距离 与隧道纵坡保持一致，以满足设置竖曲线和 保证各级公路停车或会车视距的要求； (4) 、当隧道净宽大于所在公路的路基宽 度时，两端接线应有不短于 50m 的同隧道等 宽的加宽段，并设计过渡段加以衔接。
(5) 、当隧道净宽小于所在公路的路基宽 度时, 两端接线仍然按等级公路标准设计 , 与 隧道洞门端墙衔接。
到前方障碍物而必须采取制动停车时所需要最短行车 距离)的要求；
②隧道平面线形应考虑行驶安全，在洞口不 应使用小半径的引线与隧道衔接； ③隧道内尽量避免设反曲线。
(4)、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； 平面设计参考《道路勘测设计》
总体设计的内容 土建设计包括洞体（含平面、纵断面、横断 面、明洞长度、洞门构造、排水系统、电缆沟、 其他预留洞室、预埋管线等），以及引线、边仰 坡、洞顶排水、洞外排水、供水及消防等。
3.2 隧道几何设计
隧道的几何设计的范围 , 主要是汽车行驶与 隧道各个几何元素的关系 , 以保证在设计速度、 预计交通量以及满足通风、照明、安全设施等条 件下, 行驶安全、经济、旅客舒适以及隧道美观 等。 因此, 隧道几何设计时, 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设计。
隧道不设超高最小平曲线半径
平面选线方案
2、隧道纵断面设计
隧道纵断面是指沿隧道中心线展开的垂 直面上的投影。 (1)、纵坡类型
常用。一侧 单行施工。
单坡隧道
人字坡隧道
多用。两侧 对头施工。
少用。
V字坡隧道
(2)、控制隧道纵坡大小的主要因素 ※ 隧道纵坡坡度范围：0.3~3%
铁路隧道横断面设计西南交通大学课程与资源中心实用PPT
4
隧道平面设计
（一）铁路隧道 常速铁路单、双线隧道的选定： 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。
山岭隧道
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隧道平面设计
（一）铁路隧道 高速铁路单、双线隧道的选定：
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。
山岭隧道
13
隧道平面设计
（二）公路隧道 根据地质、地形、路线的走向、通风等
山岭隧道
5
隧道平面设计
（一）铁路隧道 常速铁路单、双线隧道的选定： 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。
山岭隧道
6
隧道平面设计
（一）铁路隧道 高速铁路单、双线隧道的选定： 高速铁路均设计为双线： ➢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。
山岭隧道
18
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
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隧道平面设计
（二）公路隧道 在桥隧相连、隧道相连、地形条件限制等特殊
第二章 隧道结构构造及设计
加宽后 隧道内轮廓线
直线隧道 内轮廓线
d内
d偏
d外
d偏＝
d内
2
d
外
第1节 隧道净空与限界
曲线隧道净空加宽
1.4.4 双线铁路隧道加宽计算 d内及d外计算与单线加宽值相同
当外侧线路外轨超高大于内侧线路外轨超高时
d中
8450 R
H 150
E 2
(cm)
H — 车辆外侧顶角距内轨顶面的高度，取360cm
0.50 0.25
0.75
8.00
/ 0.25
0.75
7.50
0.250Βιβλιοθήκη 759.000.25
0.75
7.00
0.25
7.00
0.25
0.75
7.00
0.25
7.00
0.25
7.00/4.50
0.25
隧道建筑 限界净宽
设 设检修道或 人 不设人行道 行
道
10.75
10.25
9.75
9.25
10.25
汽车轴距加 前悬(m)
1
5
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1. 8
2.2
2. 5
2
8
0.6 0.7 0.9 1.2 1.5 2.0
——
注：3 四级公5.路3+和8.山8 岭重0.丘8 的1三.0级公1.路5采2用.0第12类.5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。
890+d
曲
墙
第二章 平、纵、横三维断面设计
第二章 平、纵、横三维断面设计2.1 道路等级的确定2.1.1交通量换算已知预算十年末交通量（年平均增长率Y=10％）为2500辆/日“公路工程技术标准—2.0.2”各种车型的折算系数为小客车1.0中型车1.5大型车2.0拖挂车3.0。
依据“国内外汽车参数”得知：东风EQ140载重5.21t 黄河,JN —150载重8.06t,解放CA10B 载重4.00t,跃进NJ130载重2.5t 。
十年末小客车标准车型交通量 表2-1依据“道路勘察设计”（见参考文献），交通辆换算公式为1d 0(1)n N N r -=+式中：d N —规划交通量（辆/日）；0N —起始年平均日交通量（辆/日）；γ—年平均增长率（%）； n —预测年限（年）换算十五年初平均日交通量：用式（2—1）计算3875)1(10=+=-n d r N N 辆/日据服务对象，假设本条公路为三级公路。
“公路沥青路面设计规范JTG D50—2006”选三级公路路面为沥青表面处治时设计年限为八年。
日辆/4.5673)1.01(3875)1(1510=+=+=--n d r N N2.1.2道路等级确定地区的地形为重丘山岭区，公路使用性质任务是为沿线工农业服务，是沟通县乡村的支线公路，并小客车标准车型交通量为“公路工程技术标准JTG B01—2003”规定的三级公路小客车年平均日交通量2000—6000辆中间。
该公路为三级公路。
假设成立。
2.1.3道路技术标准的确定（重丘区三级公路）依据“公路工程技术标准JTG B01—2003”该公路的各项设计值取如下：设计速度30（㎞/h）单车道宽度3.25m土路肩宽度0.5m路基宽度7.5m停车视距30m会车视距60m超车视距150m“公路工程技术标准JTG B01—2003”规定半径﹑坡度调整的范围如下：圆曲线最小半径（m）：一般值：65 极限值：30 不设超高最小半径：350 最大纵坡：8%当路拱≤2.00%时为350；当路拱＞2%时为45同向曲线曲线间最短直线长度满足v6≥≥反向曲线间最短线长度满足v2越岭路线连续上坡（或下坡）路段，相对高差为200—500m时，平均纵坡不应大于5.5%；相对高差大于500m时，平均纵坡不应大于5%，任意连续3km路段的平均纵坡不应大于5.5%，最小坡长：100m。
17-2隧道工程第2章公路隧道总体设计
第二章公路隧道的勘测与建筑设计第二节公路隧道总体设计的基本内容1、掌握隧道与洞口位置选择的原则2、熟悉隧道总体设计的内容及规定3、熟悉隧道平面线形、纵断线形的规定4、掌握隧道净空断面定义以及设计的若干要求5、了解公路隧道勘测设计文件的内容及组成公路隧道总体设计1、总体设计的一般规定2、隧道位置选择3、洞口位置选择4、施工方法与场地设备5、工期及工程概算总体设计一般规定1、内容：隧道位置选择、线形设计、横断面（几何）设计、施工计划等2、一般规定满足公路交通规划的要求,其建筑限界、净空断面、隧道主体结构以及运营通风、照明等设施，应按《公路工程技术标准》规定的预测交通量设计。
当近期交通量不大时，可采取一次设计，分期修建.总体设计一般规定远景交通规划年限：《公路工程技术标准》高速公路或一级公路为20年，二级公路为15年，三级公路为10年，四级公路一般为10年，也可根据实际情况适当调整。
对于一级公路以上的隧道，当近期交通量不大时可以分期修建，其优点是可以缓解建设资金，缺点是可能造成一定的浪费。
总体设计一般规定3、原则（1）综合比选隧道各轴线方案的走向、平纵线形、洞口位置等，提出推荐方案。
（2）地质条件差时，特长隧道的位置应控制路线走向，以避开不良地质地段；长隧道的位置亦应尽可能避开不良地质地段，并与路线走向综合考虑；中、短隧道可服从路线走向。
（3)根据公路等级和设计速度确定车道数和建筑限界，在满足隧道功能和结构受力良好的前提下，总体设计一般规定3、原则确定经济合理的断面轮廓；（4）隧道内外平、纵线形应协调（5）通风方式的选择，通风、照明、交通监控等机电设备的设置规模的确定（6）隧道内防排水系统、消防给水系统、辅助通道、弃渣处理、管理设置、交通工程设施、环境保护等做综合考虑（7）当隧道与相邻建筑物有相互影响时，应在设计与施工中采取必要的措施。
隧道位置选择为减少火车震动对石窟文物的影响，1995年焦枝铁路龙门隧道废弃，东迁700米另辟新隧道二、隧道总体设计的基本内容在隧道位置选择时，首先应◆查清：工程地质及水文地质情况◆根据：不同地形特点◆结合：线路技术标准通车期限工程造价施工及运营条件节省土地等因素进行全面的政治、经济、技术的综合比较来确定（一）公路隧道位置选择1、应修建在稳定的地层中，尽量避免穿越工程地质和水文地质极为复杂以及严重不良地质地段；当必须通过时，应有切实可靠的工程措施。
隧道横断面与隧道洞门设计
1.避车洞的布置
图3-15 大小避车洞平面布置图(单位:m)
2.避车洞的底部标高
1)直线段且有人行道时避车洞底面与人行道顶面齐平。 2)直线段无人行道时避车洞底面与道砟顶面(或侧沟盖板顶面)齐平，采用整体道床时， 与道床面齐平。 3)采用碎石道床的曲线段隧道上，在各种不同的超高值时，线路内侧和外侧的避车洞 底面低于内轨顶面的高度分别为h1及h2，如图3-16所示，其值为：
1.隧道门
图3-20 环框式洞门 图3-21 端墙式洞门
1.隧道门
图3-22 翼墙式洞门
1.隧道门
图3-23 柱式洞门 图3-24 台阶式洞门
1.隧道门
图3-25 斜交式洞门(单位：cm) a)正面 b)平面
1.隧道门
图3-26 削竹式洞门
2.明洞门
(1)拱形明洞门 拱形明洞门可分为路堑式和半路堑式两类。 (2)遮光棚式洞门 对于公路隧道，当洞外需要设置遮光棚时，其入口通常外伸很远。
3.3.4 隧道衬砌截面厚度
衬砌各截面的厚度是结构轴线确定以后的重点设计内容，要求设计的截面厚 度具有足够的强度。关于衬砌结构的设计计算方法在后面章节中将予以详述。
3.3.5 高速铁路隧道横断面设计
高速铁路隧道的设计特点主要体现在隧道横断面的设计上。其横断面面积除 了通常要考虑的隧道建筑限界和列车运营要求外，还必须考虑满足列车—隧 道空气动力学的要求。
洞门的作用 洞门形式 新型洞门形式及景观设计
3.5.1 洞门的作用
1)减少洞口土石方开挖量。 2)稳定边仰坡。 3)引离地面流水。 4)装饰洞口。
1.隧道门 2.明洞门
3.5.2 洞门形式
1.隧道门
(1)环框式洞门 环框式洞门只镶饰隧道衬砌两端部分。 (2)端墙式洞门 端墙式洞门俗称一字式洞门，适用于自然山坡陡峻，洞门地形开阔， 岩层较为坚硬完整，山体压力很小，开挖坡度1∶0.3～1∶0.5的洞口地段。 (3)翼墙式洞门 当洞口地质较差，山体纵向推力较大时，可以在端墙式洞门以外， 增加单侧或双侧的翼墙(挡墙)，成为翼墙式洞门，俗称八字式洞门。 (4)柱式洞门 柱式洞门是从端墙式洞门发展起来的，它实际也是一种端墙形式的洞 门。 (5)台阶式洞门 当洞门处于傍山侧坡地区，地面横坡较陡，洞门一侧边坡较高时， 为了减小仰坡高度及外露坡长，可以将端墙一侧顶部改为逐步升级的台阶形式，以适 应地形的特点，减少仰坡土石开挖量，这种洞门也有一定的美化作用，如图3-24所示。 (6)斜交式洞门 当线路方向与地形等高线斜交时，如采用以上几种正洞门，可能出 现低山侧洞门端墙上部露空，或者高山侧因自然坡面陡而开挖很高。 (7)削竹式洞门 这种洞门结构近些年在公路隧道中被普遍使用，由于洞门正面结构 形式类似竹筒被斜向削断的样子而得其名，如图3-26所示。
隧道横断面与隧道洞门设计PPT幻灯片
1.横断面设计基本内容
隧道的净空限界确定以后，就可以据此进行隧 道衬砌断面的初步拟定。由于隧道衬砌是一个 超静定结构，不能直接用力学方法计算出的截 面尺寸，而是先拟定一种截面尺寸，按照这个 截面尺寸来验算在荷载作用下的内力。
20
2.横断面设计方法
1)确定隧道类型，选定相应建筑限界。 2)根据围岩类别初步拟定截面厚度。 3)编制计算机程序，对拟定的各种衬砌断面方案进行计算比较和优化，得出最优的断 面几何参数。 4)应用结构分析程序，对得出的衬砌结构断面最优解进行力学验算， 并对有关结果 作出评价。
27
3.4 横洞设计与避车洞设计
3.4.1 横洞设计 3.4.2 避车洞设计
28
3.4.1 横洞设计
横洞是将行车方向分离的双洞公路隧道横向连接的通道，横洞应设置在地质条件良 好的地段内。《公路隧道设计规范》规定，行车方向分离的双洞公路隧道，当长度 超过400m时宜设置行人横洞，长度超过800m时宜设置行车横洞。
33
2.避车洞的底部标高
图3-16 避车洞底部标高(单位:cm) 图3-17 避车洞周边粉刷(单位:m)
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3.3.2 铁路隧道衬砌断面设计
1.内轮廓线 2.衬砌外轮廓线和轴线
22
1.内轮廓线
图3-13 隧道横断面图(单位：cm)
23
1.内轮廓线
图3-14 隧道横断面局部放大图
24
3.3.3 公路隧道衬砌断面设计
1)铁路隧道建筑限界是固定统一的，而公路隧道的建筑限界随公路等级、地形、车道 数等条件不同而变。 2)公路隧道的附属设施如通风、照明、消防、报警等也均比铁路隧道多且要求高，每 座隧道均会因交通流量和长度不同而要求不同。
13
《隧道断面设计》课件
隧道排水系统设计
排水沟设计
设置排水沟，将隧道内的水引至 集水井，再通过水泵排出洞外。
排水方式
根据隧道长度、地形、地质等因 素选择合适的排水方式，如集中
排水、分散排水等。
防水层设计
在隧道衬砌内侧设置防水层，防 止渗水对隧道结构造成影响。
隧道支护结构设计
支护方式
根据围岩条件、施工方法等因素 选择合适的支护方式，如锚杆支 护、喷射混凝土支护等。
采取额外的加固措施。
椭圆形隧道
03
椭圆形隧道结合了圆形和矩形隧道的优点，具有较好的结构稳
定性和施工便利性。
隧道断面的尺寸
净空尺寸
根据设计速度和车辆限界确定，包括车道宽度、 侧向宽度和净高。
衬砌厚度
根据隧道围岩类别、荷载情况和防水要求等因素 确定。
排水设施
设计合理的排水系统，确保隧道内不积水，提高 行车安全性。
环保性原则
隧道断面设计应注重环境保护，尽可能减少对周边生态环 境的破坏和污染，采取有效的环保措施和技术手段，实现 绿色设计和可持续发展。
PART 02
隧道断面的几何设计
隧道断面的形状
圆形隧道
01
圆形隧道具有较高的结构稳定性，能够承受较大的侧压力，但
施工难度较大，成本较高。
矩形隧道
02
矩形隧道结构简单，施工方便，但结构稳定性相对较差，需要
隧道断面设计对运营费用的影响
隧道断面设计应充分考虑运营通风、照明、排水等需求，以降低运营费用。
隧道断面设计的施工性分析
施工难度与隧道断面的关系
隧道断面设计应考虑施工难度，尽量减小断面尺寸，提高施工效率。
施工方法与隧道断面的关系
隧道断面设计应结合施工方法，如盾构法、矿山法等，以提高施工安全性。
隧道线路及断面设计PPT课件
连拱隧道
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京承高速公路塔沟双连拱隧道
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连拱隧道、小净距隧道
• 连拱隧道： • 接线困难时出现的一种特殊结构形式。特点
是：双洞间岩柱被砼取代，形成双洞拱墙相连 的结构型式，一般小于500m。 • 小净距隧道： • 是指隧道间的中间岩柱厚度小于表1建议值 的特殊隧道布置形式。
19
隧道结构型式比较表
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2）褶曲构造
• 褶曲构造包括背斜和向斜。 • 背斜的岩层受弯而在上面出现开裂。 • 向斜地层受弯而在下面开裂，切割岩体
成为上小下大的楔块，这种楔块在重力作用 下，极易脱离母岩而坠落，于是给结构物以 较大的荷载，而且在施工时，极易发生掉块 或坍方，此外，地下水积聚凹底，也将增加 施工的困难。 • 所以，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，结构需加强。
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结构面倾向与隧道的关系
30
• 1）单斜构造
• 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。 • 陡倾角岩层 • 陡倾角岩层一般有偏压和不均匀压力存在，必 须事先把岩层的构造和倾角大小调查清楚，一定 要尽可能避开软弱结构面。特别是不要把隧道中 线设计成与软弱结构面的走向一致或平行，至少 要成一定的交角。
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2、不良地质的影响 • a、滑坡地区 • 在山区修建铁路隧道时，经常遇到滑坡，
它给施工，运营可能造成极大危害，因此， 当隧道线路必须通过滑坡地段时，应慎重 对待。采用隧道避开滑坡时，应使隧道洞 身埋藏在滑床(可能的滑动面)以下一定厚 度的稳固地层中，以确保施工及运营过程 中滑坡滑动时不致影响隧道安全。
隧道工程课件第二章隧道平纵断面设计
排水设计
结构耐久性
隧道排水设计应合理组织排水系统，防止 积水、渗漏等问题的发生，保障隧道结构 安全和运营顺畅。
隧道结构设计应考虑长期运营的需求，采 取相应的耐久性措施，确保隧道在使用年 限内的安全性和稳定性。
02
隧道平面设计
平面设计原则
安全性原则
隧道平面设计应首先考虑安全性，确 保隧道结构稳定、行车安全和人员安 全。
案例二
某山区高速公路隧道设计，重点考虑 了隧道线形与地质条件的适应性、横 断面布置形式以及排水设计等方面， 以确保行车安全、顺畅和环保。
03
隧道纵断面设计
纵断面设计原则
安全性原则
纵断面设计应确保隧道结构安全，避免出现 安全隐患。
经济性原则
在满足安全性的前提下，应尽量降低建设成 本和运营成本。
环保性原则
经济性原则
在满足安全性和功能需求的前提下， 应尽量降低工程造价和运营成本，提 高经济效益。
环保性原则
隧道平面设计应尽量减少对周边环境 的破坏和污染，合理利用资源，保护 生态环境。
协调性原则
隧道平面设计应与周边环境相协调， 保持景观的连续性和整体性。
平面设计要素
隧道宽度
根据设计时速和交通量，合理确定隧道宽度，确 保行车安全和顺畅。
联合设计要素
01
隧道长度与坡度
根据地质勘察资料、施工难度和 线路走向等因素确定隧道长度和
坡度。
03
隧道线形设计
根据平曲线和竖曲线半径、超高 、加宽等参数进行线形设计，确
保行车安全和舒适性。
02
隧道宽度与净高
根据行车需求、交通量和设计速 度等因素确定隧道宽度和净高。
04
排水设计