隧道工程_彭立敏_第1章隧道工程勘测设计

1、隧 道 工 程 第 1 章 隧道工程勘测设计 第 1 章 隧道工程勘测设计 1.1 隧道工程勘察 通过多种方案的比选，确定隧道的平面、纵断面线形； 隧道勘测的基本内容 1.隧道工程调查 调查隧道穿越地段的地质、地貌、环境生态等自然条 件，它们与隧道工程有着密切的关系； 2.隧道线路确定 3.隧道洞口位置选择 第 1 章 隧道工程勘测设计 1.1 隧道工程勘察 1.地形资料 2.地质资料 地形图 1/500001/25000 主要用于线路规划 1/50001/1000 主要用于隧道方案的比选 重要的长大隧道也可以考虑采用航空照片或卫星照片 地质图和说明书。1/2000001/50000比例尺的地

2、质图 长大隧道还应参考航空照片以及遥感资料 3.工程资料 第 1 章 隧道工程勘测设计 4.气象资料 1.1 隧道工程勘察 以往的施工记录和工程报告总结 气温、气压、降水、水温、地温等 从气象台站和各种资料期刊、汇编、年鉴等处获得 第 1 章 隧道工程勘测设计 1.1 隧道工程勘察 5.用地及环境资料 6.灾害资料 用地：工程用地和施工用地 调查既有建筑：居民住宅、通讯设施、 排水设施、交通设施等 环境资料：自然环境，文物古迹、 自然保护区、居民环境等， 隧道所在地区历史上的暴雨、台风、地震、滑坡等发生 的规模、频度 第 1 章 隧道工程勘测设计 1.1 隧道工程勘察 (1)工程地质特征 (2

3、)水文地质特征 (3)不良地质和特殊地质现象 (4)地震烈度 (5)有害气体和放射性物质 1. 调查内容 第 1 章 隧道工程勘测设计 1.1 隧道工程勘察 2. 调查步骤 (1) 地形地质的初步调查 (2) 地质详查 3. 调查手段 (1) 传统手段：钻探法 (2) 物探：电阻与弹性波法 (3) 其他技术：遥感 (3) 设计及施工时应注意的问题及对进一步调查的建议 第 1 章 隧道工程勘测设计 1.1 隧道工程勘察 4. 地下水调查 5. 应提供的资料 (1) 概述 地下水对隧道施工与运营都会产生较大的影响和危害 (2) 地形地质说明 (4) 相关图纸 第 1 章 隧道工程勘测设计 1.1

4、隧道工程勘察 6. 应交付的相关图纸 线路地形图 (比例1/20001/5000)； 洞口附近地形图(比例1/500)，沿线路中线每侧各 100米的范围进行； 地质平面图； 地质纵断面图(比例1/5001/2000)； 洞口附近地质纵断面图(比例1/200)以及洞口附近地 质横断面图若干。 第 1 章 隧道工程勘测设计 1.1 隧道工程勘察 1. 自然环境调查 2. 地物调查 3. 生活环境调查 动、植物的生态状况：种类、密度、分布、季节性变化 地表水、地下水状况 土地利用状况：用途、面积范围等 文物古迹、风景区等 已有构建物：通讯设施、民房、地下管网等 废气、噪声、振动、地面下沉等，对居住环

5、境、自然资源和已 有地物的影响 第 1 章 隧道工程勘测设计 1.1 隧道工程勘察 降雨: 年、月平均、日最大、小时最大降雨量 降雪: 最大降雪日、最大积雪量、积雪期、 最大日降雪量、雪密度、雪温 气温、地温：年平均气温、绝对最高最低气温、日温差； 冻结期、冻结深度、多年冻土深度、水温 风向、风速：频率分布(年间、月间、日间) 雾：发生日数(频度、滞留时间及其能见度) 洪水：洪水量、水位、时期 第 1 章 隧道工程勘测设计 在山区修建铁路或高等级公路时，隧道的比重往 往是很大的，因此，选择合理的隧道位置不仅是选线 的重要组成部分，同时也关系着施工难易、工期长短、 造价大小、运营安全和运输效率。

6、 第 1 章 隧道工程勘测设计 1.隧道位置选择的重要性 主导因素： 工程地质和水文地质条件，因为它往往控制 着线路方案的取舍和隧道位置的选择 第 1 章 隧道工程勘测设计 1.2 隧道位置选择 2.选择隧道位置时考虑的主要因素 （1）社会条件：政治、经济、国防、对自然环境的影响 例如:新龙门隧道 （2）自然条件：工程地质、水文地质、地形、地貌等 地形条件也是选定隧道位置的重要条件之一。 第 1 章 隧道工程勘测设计 进行全面的政治、经济、技术的综合比较来确定 第 1 章 隧道工程勘测设计 1.2 隧道位置选择 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：

7、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 越岭隧道地段，一般山峦起伏，地形陡峻，工程地质和水 文地质条件均较复杂，交通运输条件也比较困难，施工及弃碴 场地狭窄，隧道施工往往控制全线或部分地段的工期。 第 1 章 隧道工程勘测设计 1.2 隧道位置选择 1.2.2 越岭隧道位置的选择 1.越岭隧道的概念 通过山区的交通干线往往要翻越分水岭，从一个水系进入 另一个水系，这段线路称之为越岭线，线路为穿越分水岭而修 建的隧道称为越岭隧道越岭隧道。用于缩短线路，克服高程障碍。 垭口的概念：当线路必须跨 越分水岭时，分水岭的山脊线上 高程较低处，即称垭口垭口。 第 1 章 隧道工程

8、勘测设计 1.2 隧道位置选择 1.2.2 越岭隧道位置的选择 2.选择越岭隧道的两大要素 平面位置与立面位置的选择 (1)平面位置的选择 选择垭口 垭口两侧沟谷引线工程大小、展线难易情况、线路顺直 与否，也是方案综合比选的一个重要方面。 第 1 章 隧道工程勘测设计 1.2 隧道位置选择 1.2.2 越岭隧道位置的选择 2.选择越岭隧道的两大要素 (1) 考虑重点 垭口的地形和地质条件的好坏和隧道的长短。因为二 者关系到施工的难易、工期的长短和运营的安全等问题。 然后进行可能通过的垭口、沟谷的比选。 第 1 章 隧道工程勘测设计 1.2 隧道位置选择 1.2.2 越岭隧道位置的选择 2.选择

9、越岭隧道的两大要素 (2) 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； 第 1 章 隧道工程勘测设计 成昆线从大渡河水系的牛日河进入安宁河水系的孙水河，需穿越小凉 山分水岭，该岭与两侧高差约900余米，线路需克服越岭的巨大高差，越岭 地段计有沙木拉打、瓦吉木、小相岭、阳糯雪山四个垭口。 第 1 章 隧道工程勘测设计 1.2 隧道位置选择 1.2.2 越岭隧道位置的选择 2.选择越岭隧道的两大要素 例如：成昆线沙木拉打隧道的比选 线路方案隧道长（km）高程（m）线路长（km

10、） 沙木拉打6.421882243141.5 瓦 吉 木14.519502077109.3 小 相 岭19.517821815109.3 阳糯雪山25.81760180083.5 第 1 章 隧道工程勘测设计 第 1 章 隧道工程勘测设计 隧道位置高，隧道长度短，施工工期短，但两端展线长， 线路拔起高度大，通过能力小，运营条件差； 隧道位置低，则与前者相反，但施工难度增加。 宜采用低位置方案，但必须进行多种因素综合比选。 第 1 章 隧道工程勘测设计 1.2 隧道位置选择 1.2.2 越岭隧道位置的选择 2.选择越岭隧道的两大要素 (2)立面位置的选择选择高程 越岭隧道立面位置的选择是指隧道越

11、岭标高的选择。 垭口不同，越岭标高，就会出现不同长度的隧道方案。 凉风垭方案(采用方案)：在雷神坡方案的基础上，进一步压低越岭位 置的较好方案。越岭隧道长4270米，拔起高度小、展线短、线路较顺直。 第 1 章 隧道工程勘测设计 1.2 隧道位置选择 1.2.2 越岭隧道位置的选择 2.选择越岭隧道的两大要素 (2)立面位置的选择选择高程 例如：川黔线上的凉风垭隧道即为较为典型的例子。为穿越娄山山脉 分水岭的越岭隧道，根据地形特点，选择了三个主要方案进行比较： 马鞍山方案：越岭隧道长2810米，位置较高，线路需克服较大高差。 雷神坡方案：越岭隧道长3490米，位置较马鞍山方案较低，线路状况 大

12、为改善，但该处为一大断层，地质条件不利； 第 1 章 隧道工程勘测设计 第 1 章 隧道工程勘测设计 山区铁路（或公路）除越岭地段以外，线路大多 是沿河傍山而行，在地势陡峻的峡谷地段，常需修建 的隧道即为傍山隧道傍山隧道，也有称之为河谷线隧道。 第 1 章 隧道工程勘测设计 1.2 隧道位置选择 1.2.3 傍山(河谷)隧道位置的选择 1.傍山隧道的概念 (4)河道狭窄，水流湍急冲刷力强，对山坡稳定和隧道安全威胁较大。 第 1 章 隧道工程勘测设计 1.2 隧道位置选择 1.2.3 傍山(河谷)隧道位置的选择 2.傍山隧道的特点 (1)依山傍水修建时，施工中容易破坏山体平衡，造成各种病害； (

13、2)因是在山体表层范围内修建隧道，常常遇到崩塌、滑坡、错落、松 散堆积及泥石流等不良地质现象，地质情况较为复杂； (3)一般埋深较浅，属浅埋隧道和短隧道群，洞身覆盖薄、易产生不对 称的偏压情况； 傍山隧道在浅埋地段，要注意洞 身覆盖厚度问题。为保持山体稳定和 避免冲刷偏压、隧道位置宜往山体内 侧靠，一般要求隧道外侧最小覆盖厚 度应不小于表1-2中(p.17)的数值。 第 1 章 隧道工程勘测设计 1.2 隧道位置选择 1.2.3 傍山(河谷)隧道位置的选择 3.傍山隧道的位置选择要点 (1)保证最小覆盖层厚 河岸存在中冲刷现象或河道窄、 水流急，冲刷力强的地段，要考虑河 岸受冲刷对山体和洞身稳

14、定的影响， 隧道位置宜往山体内侧靠一些，有可 能时，最好设在稳定的岩层中。 第 1 章 隧道工程勘测设计 1.2 隧道位置选择 1.2.3 傍山(河谷)隧道位置的选择 3.傍山隧道的位置选择要点 (2)尽量内靠 傍山隧道位置应考虑施工 便道设置和既有公路的位置， 应注意既有公路边坡年可能坍塌和便道施工对洞身稳定的 影响。 第 1 章 隧道工程勘测设计 1.2 隧道位置选择 1.2.3 傍山(河谷)隧道位置的选择 3.傍山隧道的位置选择要点 (3)注意周围既有建筑对隧道稳定的影响 线路沿山嘴绕行应与直穿山嘴的隧 道方案进行比较。如山嘴地段地形陡峻、 地质复杂，河岸冲刷严重，以路堑或短 隧道通过难

15、以长期保证运营安全时，应 尽可能用“裁弯取直”，以较长隧道方 案通过。 第 1 章 隧道工程勘测设计 1.2 隧道位置选择 1.2.3 傍山(河谷)隧道位置的选择 3.傍山隧道的位置选择要点 (4)尽可能“裁弯取直” 第 1 章 隧道工程勘测设计 第 1 章 隧道工程勘测设计 常见的不良地质条件主要是指： 滑坡、崩坍、松散堆积、泥石流、岩溶及含盐、含煤地 层、地下水发育等地质现象。 第 1 章 隧道工程勘测设计 1.2 隧道位置选择 1.2.4 不良地质地段隧道位置的选择 大量工程实践表明：不论是河谷线还是越岭线。在具体 选定隧道位置时都必须详细研究地质条件的影响，力求使隧 道在较好的地质条件

16、下通过，尽量减少不良地质条件的影响 是极力重要的。 （2）层状倾斜岩层沿某个软弱面滑动 第 1 章 隧道工程勘测设计 1.2 隧道位置选择 1.2.4 不良地质地段隧道位置的选择 1.滑坡地区 （1）山体可能沿某软弱面滑动 悬崖陡壁地区，日久风化、产生张开节理和裂隙，不 要把隧道置于地表不厚的傍山位置。 第 1 章 隧道工程勘测设计 1.2 隧道位置选择 1.2.4 不良地质地段隧道位置的选择 2.崩塌地区 岩石经风化作用，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。这时宜把隧道位

17、置放在岩堆以下的稳定岩体之中。 第 1 章 隧道工程勘测设计 1.2 隧道位置选择 1.2.4 不良地质地段隧道位置的选择 3.岩堆地区 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。 第 1 章 隧道工程勘测设计 1.2 隧道位置选择 1.2.4 不良地质地段隧道位置的选择 4.泥石流 （1）地下水 不宜从多水地区通过（隧道内建桥）； （2）高地温 1.2.4 不良地质地段隧道位置的选择 1.2 隧道位置选择 第 1 章 隧道工程勘测设计 5.溶洞地区 尽量避免或要有足够的安全距离。 6.瓦斯地区 隧道在通过煤层时会遇到甲烷(CH4)、二氧化碳(CO2)

18、等 有害气体，容易引起火灾、爆炸、最好避开，不得已时作好 通风。 7.其他 第 1 章 隧道工程勘测设计 第 1 章 隧道工程勘测设计 1.3 隧道洞口位置的选定 1.3.1 洞口位置选定的重要性 是隧道勘测设计的重要环节之一。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)综合考虑。 要避免单纯经济观点(所谓“等价点”)来选定隧道洞 口 第 1 章 隧道工程勘测设计 1.3 隧道洞口位置的选定 1.3.1 洞口位置选定的重要性 等价点的概念：每米路堑的造价是随着路堑的挖深增大 而显著增大的，当

19、路堑挖深达到某一程度时，其每米造价就 会与每米隧道的造价相等，甚至超过。因此认为在二者造价 相等的点就是路堑转入隧道最经济合理的地方。 1.洞口应尽可能设在山体稳 定、地质较好处，不应设在排水 困难的沟谷低洼中心。 第 1 章 隧道工程勘测设计 1.3 隧道洞口位置的选定 1.3.2 洞口位置选定的原则和要求 总的原则：早进洞、晚出洞早进洞、晚出洞 目的：确保施工、运营的安全 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。 线路与等高线斜交无法 避免时： 可采用斜交洞门，但 围岩类别应不小于级。且 斜交角度一般不小于45 接长明洞 采用台阶式洞门

20、第 1 章 隧道工程勘测设计 1.3 隧道洞口位置的选定 1.3.2 洞口位置选定的原则和要求 2.洞口应尽可能设在线路与地形等高线正交处 理由：不使山体受扰动太甚，不使新开出的暴露面太大 第 1 章 隧道工程勘测设计 1.3 隧道洞口位置的选定 1.3.2 洞口位置选定的原则和要求 3.隧道洞口的路肩设计标高，应高于洪水设计标高 、级铁路、高速公路为100年一遇 级与其他公路为50年一遇 设计标高=水位+0.5(壅水+波浪) 4.边坡、仰坡不宜开挖过高，以保证洞口安全 表1-3(p.22)列出了隧道设计规范允许的各级围岩洞 口最大开挖高度与边仰坡坡率 第 1 章 隧道工程勘测设计 1.3 隧

21、道洞口位置的选定 1.3.2 洞口位置选定的原则和要求 5.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 35m。 第 1 章 隧道工程勘测设计 1.3 隧道洞口位置的选定 1.3.2 洞口位置选定的原则和要求 5.当隧道穿过悬崖陡壁时，可贴壁进洞 6.当洞口地形平缓时 第 1 章 隧道工程勘测设计 1.3 隧道洞口位置的选定 1.3.2 洞口位置选定的原则和要求 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。 7.注重环境保护 第 1 章 隧道工程勘测设计 隧道长度(起迄点)的计算 铁路：洞门外表面与内轨顶面的交点 公路