第三章_隧道设计简介

1、l解释一：“早进洞，晚出洞”最先是由当时铁道兵司令员吕正操将军提出（后来吕将军当了铁道部长），意思是隧道宜长不宜短。在隧道施工中，洞口段围岩一般比较破碎、地质条件较差，应遵循尽量减少对岩体扰动的原则，以提高洞口段岩体和边、仰坡的稳定性。隧道设计规范及隧道施工规范均作了洞口位置规范性要求，强调“早进洞、晚出洞”，即适当延长洞口和隧道的长度, 尽量避免对山体的大挖大刷，提倡零开挖洞口. 让隧道洞口周围的植被得到妥善保护, 维护原有的生态地貌。 即“未到山体之前先进洞，尽量远离山体后再出洞”。 l解释二：隧道施工中，洞口段围岩一般比较破碎、地质条件较差，应遵循尽量减少对岩体扰动的原则，以提高洞口段岩

2、体和边、仰坡的稳定性。设计规范及施工规范均作了洞口位置规范性要求，强调“早进洞、晚出洞”，即适当延长洞口和隧道的长度, 尽量避免对山体的大挖大刷，提倡零开挖洞口. 让隧道洞口周围的植被得到妥善保护, 维护原有的生态地貌。洞门力求与自然环境、人文景观相协调。在保持边、仰坡稳定的前提下，及时施作洞口，并在进洞之前，结合洞口的实际情况，先作好洞口地表的防排水措施。在大断面、浅埋和地质条件差的情况下通常采用地表预注浆、超前长管棚注浆等预加固措施。 3.3 隧道的几何设计隧道的几何设计隧道由主体建筑物和附属建筑物隧道由主体建筑物和附属建筑物两部分组成。主体建筑物主体建筑物包括洞门洞门和洞身衬砌洞身衬砌，

3、以及需要在洞口地段接长的明洞接长的明洞。附属建筑物附属建筑物包括通风、照明、防排水、安全设通风、照明、防排水、安全设备、电力、通信设备备、电力、通信设备等。隧道的几何设计隧道的几何设计主要是汽车行驶与隧道各个几何元素的关系，常把隧道中心线解剖为隧道的平面，隧道的平面，纵断面及净空断面纵断面及净空断面来分别研究。3.3.1 隧道的平面设计隧道的平面设计1、隧道平面设计、隧道平面设计：隧道平面是指隧道中心线在水平面上的投影。隧道是线路的一个组成部分，与公路一样，线形至少满足公路工程技术标准规定；2、应适当提高线形标准、应适当提高线形标准。因隧道内运营和养护条件明显比洞外差。3、具体原则：、具体原则

4、：（1）原则上采用直线，避免曲线；（2）当必须设置曲线时，半径不宜小于不设超高的平面曲线半径如表3.2.1。4、曲线隧道的不利因素、曲线隧道的不利因素：行车视距问题；加宽断面问题，造成变截面隧道，施工难度大；曲线隧道内装修复杂；增加通风阻抗，对自然通风不利；不设超高最小平曲线半径 表3.2.1公路等级高速一二三四地 形平原微丘重丘山岭平微山岭重丘平原微丘山岭重丘平原微丘山岭重丘平原微丘山岭重丘不设超高最小R（m）5500400025001500150040001500150025006006001500350600150 图3.2.1 曲线隧道示意图图3.2.1 曲线隧道示意图3.3.2 3.

5、3.2 隧道纵断面设计隧道纵断面设计什么是隧道纵断面？ 沿隧道中心线展开的垂直面上的投影。纵坡类型：人字坡隧道上行单坡隧道下行单坡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及其影响隧道纵坡坡度范围：0.3%-3%纵坡坡度与通风的关系，要求1%以下，大于2%，排量迅速增加；与排水的关系，纵坡越大水流越快；纵坡坡度与施工运营的关系，采用大竖曲线半径和竖曲线长度；综合通风和排水考虑，纵坡为不防碍排水的缓坡为宜；（a）人字坡隧道 （b）下行单坡隧道图3.2.2各级公路凸形竖曲线最小半径和最小长度 表3.2公路等级高 速一二三四地形平原微丘重丘山岭平原微丘山岭重丘平原微丘山岭重丘平原微丘

6、山岭重丘平原微丘山岭重丘凸形竖曲线半径(m)极限最小值110006500300014006500140030004501400250450100般最小值1700010000450020001000020004500709200400700200竖曲线最小长度 (m)1008570508550703550253520 3.3.3 3.3.3 隧道横断面设计隧道横断面设计 专用公路 一般公路 3.2.3所示断面形状和尺寸应根据围岩压力求得最经济值。 图3.2.3 隧道建筑限界（尺寸单位：m）图中：W一行车道宽度，按表3.2.3的规定采用; S一行车道两侧路缘带宽度，按表3.2.3的规定采用; C一

7、余宽，当计算行车速变100kmh时为0.50m，计算行 车速度 100kmh时为0.25m; H净高，汽车专用公路、一般二级公路为5m，三、四级公路为4.5m; E建筑限界顶角宽度，当L1m时， E=L；当L1m时， E= 1m； L一侧向宽度，高速公路、一级公路短隧道，其侧向宽度宜取硬路肩宽度； R一人行道宽度; J一检修道宽度。隧道净空：隧道净空：指隧道衬砌的内轮廓线所包围的空间，包括通风、照明、消防、通讯等设备所占空间；隧道建筑限界：隧道建筑限界：是为保证隧道内各种交通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限界。隧道行车限界：隧道行车限界：保证隧道中

8、行车安全行车安全，在一定高度和宽度范围内任何物体不得 侵入的限界；行车道宽度：行车道宽度：W W路缘带宽度：路缘带宽度：S S净高：净高：H H，一般，一般高速公路、一级公路5米，二级以下公路4.5米；建筑限界顶角宽：建筑限界顶角宽：E E，小于等于，小于等于1 1米；米；侧向宽度：侧向宽度：L L检修道宽度：检修道宽度： J J人行道宽度：人行道宽度：R R余宽：余宽：C C墙效应：墙效应：隧道边墙给驾驶员造成危险的心理影响，行车偏左减少行车道。加宽带：加宽带：大于2公里隧道，设紧急停车带，宽2.5m，长2540米， 间隔750米；大于10公里隧道设U型回车道；图3.2.4 公路隧道横断面示

9、意图（尺寸单位：m）14、两相邻隧道最小间距问题：、两相邻隧道最小间距问题：由于地质条件的关系，隧道宽度过大则不经济，施工上也增加难度，所以高速公路、一级公路一般应设计为上，下行分离的两座独立隧道。两相邻隧道最小净距视围岩类两相邻隧道最小净距视围岩类别，断面尺寸、施工方法、爆破震动影响等因素确别，断面尺寸、施工方法、爆破震动影响等因素确定定，一般情况可按表3.4的规定选用。从理论上说，两相邻隧道应分别置于围岩压力相互影响及施工影响范围之外。因此还需根据经验通过工程类比分析确定。公路道路勘测规程（JTJ06385）规定：“一般为30m”。 两相邻隧道最小间距 表3.4围岩类别VIVIVIIIII

10、I净距(m)(1.52.0)B(2.02.5)B(2.53.0)B(3.05.0)B5.0B 3.3.4 3.3.4 隧道接线隧道接线保证有足够的视距和行驶安全保证有足够的视距和行驶安全：隧道洞口连接线的平面及纵断面线形应与隧道线形相配合。尤其在进口一侧，需要在足够的距离外能够识别隧道洞口。为了使汽车能顺利驶入隧道，驾驶员应提前知道前方有隧道。通常当汽车驶近隧道，但尚有一定距离时，驾驶员若能自然地集中注意力观察到洞口及其附近的情况，并保证有足够的安全视距，对障碍物可以及时察觉，采取适当措施，才能保证行车安全。注视点和注视时间注视点和注视时间：开始注视的点称为注视点注视点，从注视点到安全视距点所

11、需时间称为注视时间注视时间。从注视点到洞口采用通视线形极为重要。在洞口及其附近放入平面曲线或是竖曲线的变更点时，应以不妨碍观察隧道。隧道两端平面线形与道路线形相一致的最小长度隧道两端平面线形与道路线形相一致的最小长度规定如表3.5。隧道两端平面线形与路线线形相一致的最小长度（m） 表3.5公路等级高 速 公 路一二三四地形平原微丘重丘山岭平原微丘山岭重丘平原微丘山岭重丘平原微丘山岭重丘平原微丘山岭重丘最小长度1008060408040602040152010 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。当隧道净宽小于所在公路的路基宽度

12、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。隧道内的路肩宽度与一般道路相比要缩小很多，需要进行平滑的过渡，应在适当的距离内收缩，使汽车进出隧道时顺利。3.4 衬砌内轮廓线及几何尺寸拟定衬砌内轮廓线及几何尺寸拟定什么是隧道衬砌？什么是隧道衬砌？(Lining)它是一种超静定支护结构。衬砌断面设计衬砌断面设计：主要解决内轮廓线，轴线和厚度三个问题。设计内轮廓线的原则设计内轮廓线的原则：衬砌的内轮廓线应尽可能地接近建筑限界，力求开挖和衬砌的数量最小。衬砌内表面力求平顺，还应考虑衬砌施工的简便。隧道衬砌断面的轴线隧道衬砌断面的轴线：应当尽量与断面压力曲线重合，使各截面主要承受压应力。为此，当衬砌受径向分布的水压时，轴线以圆形最好；主要承受竖向压力或同时承受不大的水平侧压力时，可采用三心圆拱三心圆拱和直墙式衬砌直墙式衬砌；当承受竖向压力和较大侧压力时，宜采用五心圆曲墙式衬砌五心圆曲墙式衬砌；当有沉陷可能和受底压力时，宜加设仰拱的曲墙式衬砌仰拱的曲墙式衬砌。隧道衬砌厚度隧道衬砌厚度：随所处地质条件和水文地质条件不同而有较大变化，并且与隧道的跨径，荷载大小，衬砌材料以及施工条件等有关。根据以往经验，拱圈可以采取等截面，也可采