公路隧道选址及设计的要求和方法

2023/3/81第3公路隧道选址及设计的要求和方法

本章的学习要求：（5）了解隧道设计文件的组成要求；（1）掌握公路隧道选址的原则和方法；（2）掌握隧道洞口位置选择的原则和方法；（3）掌握隧道平面和纵断面设计的要求；（4）掌握隧道横面设计的要求和方法；2023/3/833.1隧道选址3.1.1越岭隧道的选址3.1.2傍山隧道选址3.1.3地质条件与隧道位置选择3.1.4隧道洞口位置的选择3.2隧道的几何设计3.2.1隧道的平面设计3.2.2隧道的纵断面设计3.2.3隧道的净空断面横断面设计3.2.4隧道接线3.3衬砌内轮廓线及几何尺寸的拟定3.4道路隧道勘察设计文件的内容和组成本章主要内容3.1.1

越岭隧道的选址3.1隧道选址1、公路隧道选址的基本原则：必须与公路总体设计相协调适应(交通量、公路等级等)隧道位置应选择在稳定的地层中；越岭隧道应进行较大范围的方案选择，进行全面的技术、经济比较，选择在地质条件较好的地段穿越；沿河傍山隧道，其位置宜向山侧内移，避免一侧洞壁过薄产生偏压；选择隧道位置时，应注意洞口位置和有关工程的处理，一般宜采取“早进洞，晚出洞”原则。2、隧道方案与自然条件的关系

当地的工程地质与水文地质条件、地形地貌条件、气象条件，一般而言是隧道方案主要考虑的问题。另外，还有工程的难易程度、经济、工期要求，甚至还有政治、经济、军事与地区发展都有关。根据隧道轴线与地形的关系，主要有：

(1)坡面正交型；

(2)坡面斜交型；

(3)坡面平行型；

(4)尾部进入型；

(5)深入谷地型。较高的垭口较低的垭口山岭（褶多山）什么叫做垭口？选择的垭口路线总方向垭口什么叫做垭口？如何选择垭口？

当线路必须跨越分水岭时，分水岭的山脊线上总会有高程较低处，称之为垭口。

常常有若干个垭口可以通过。通过上述因素的分析比较，选定最为理想的垭口。垭口是选定越岭隧道线路方案的控制点。什么叫做垭口？(1)越岭隧道平面位置的选择

平面位置选择是指隧道穿越分水岭的不同高程及不同方向的垭口选择，着重考虑以下因素：路线总方向上的垭口地质条件隧道长度两侧展线难易程度工程量大小路、桥、隧总体线形①优先考虑在路线线总方向上或其其附近的低垭口口，此时垭口在两两侧具备有良好好展线的横坡时时，一般越岭隧隧道较短。垭口位位置的的选择择一般般可利利用小小比例例尺地地形图图、航航空照片片、卫卫星照照片等等。根根据线线路的的总方方向和和克服服越岭高高程的的不同同要求求在较较大范范围内内选线线，寻寻求可可供越岭岭的几几个垭垭口位位置的的比选选。比比选时时应考考虑以以下原则则：④工程地地质和和水文文地质质条件件良好好的垭垭口。。③隧道一一般选选在分分水岭岭垭口口两边边河谷谷标高高相差差不多多，并并且两两边河河谷平平面位位置接接近处处。②虽远离离线路路总方方向，，但垭垭口两两侧有有良好好的展展线条条件，，又不不损失失越岭岭高程程的垭垭口。。经隧道道长度度、施施工难难度、、运营营条件件等综综合比比选多多个方方案，，最后后确定定最佳佳方案案。秦岭隧隧道平平面位位置的的方案案比选选20.66km17.28km19.40km19.00km18.4km15.40kmF1F3F4F5F2秦岭卫卫星遥遥感照照片1沙木拉拉打越越岭长长隧道道的选择择沙木拉拉打越越岭长长隧道道的选选择(2)越岭隧隧道标标高选选择一般隧隧道标标高越越高，，隧道道长度度越短短，相相应施施工工工期也也短，，但两两端展展线长长度增增加，，且线线路拔拔起高高度大大，运运营条条件差差，线线路通通过能能力降降低；；低标高高隧道道则与与之相相反，，施工工难度度增加加，施施工期期较长长。因因此，，在选选择越越岭隧隧道标标高时时，考考虑运运营条条件的的改善善和通通过能能力的的提高高，宜宜采用用低标标高方方案，，但必须须进行行地形形、地地质、、施工工、运运营、、经济济等多多种因因素综综合比比较确确定最最优隧隧道标标高。。不同标标高位位置选选择穿越娄娄山山山脉分分水岭岭的越越岭隧隧道选选线实实例凉风垭垭方案案越岭隧隧道长长4270m马鞍山方案越岭隧道长2810m雷神坡方案越岭隧道长3490m凉风垭方案越岭隧道长4270m凉风垭垭垭口口地形形陡峻峻，山山梁薄薄，分分水岭岭两例例地面面高差差较大大。选选了三三个主主要方方案：：马鞍山山方案案越岭岭隧道道长2810m，洞口口位置置最高高，隧隧道短短，展展线长长，运运营条条件相相对较较差；；雷神坡坡方案案越岭岭隧道道长3490m，其高高程较较马鞍鞍山方方案为为低，，线路路条件件有所所改善善；凉风垭垭方案案越岭岭隧道道长4270m，越岭岭高程程较前前两方方案均均低．．线路路顺直直，展展线最最短，，但越越岭隧隧道最最长,运营条条件好好。经比选选后采采用了了越岭岭隧道道最长长的凉风垭垭方案案。3.1.2傍山隧隧道的的选址址傍山隧隧道沿河路路线傍山隧隧道选选址需需要考考虑哪哪些问问题？？应根据据地形形地质质，河河流冲冲刷情情况以以及洞洞外的的相关关工程程和运运营条条件等等综合合考虑虑。道路依依山傍傍水①傍山隧隧道在在埋深深较浅浅的地地段，，一定定要注注意洞身覆覆盖厚厚度问题。。傍山隧隧道选选址需需要考考虑哪哪些问问题？？山体滑滑坡②考虑河河岸冲冲刷对对山体体和洞身稳稳定的影响响。傍山隧隧道选选址需需要考考虑哪哪些问问题？？河道狭狭窄冲冲刷严严重！！③考虑既有建建筑物物对洞身身稳定定的影影响。。傍山隧隧道选选址需需要考考虑哪哪些问问题？？PoShanRoadConduitRoadNotewellRoad已有建建筑影影响④线路沿沿山嘴嘴绕行行应与与直穿山山嘴的的隧道道方案案进行比比较。。傍山隧隧道选选址需需要考考虑哪哪些问问题？？沿河线线截弯弯取直直作隧隧道：：运营条条件差差，桥、、隧、、挡相相连，，工程程复杂杂，施施工干干扰大大；沿河线线常碰碰到河道弯弯曲极大，，山体体凸出出，形形成山山嘴；；线路沿沿河绕绕行，，线路路长而弯弯曲；取直作作长隧隧道，，线路路顺直直。沿河线线截弯弯取直直作隧隧道实实例一一关村坝隧道是裁弯取直的典型型例子之一：关村坝隧道方案较较绕行方案线路缩短10.1公里，减少25个弯道和一处车站站，仅有43米长中桥1座和6,107米的隧道1座。线路顺直，工工程单一，避开了了不良地质，保证证了运营安全。总总体技术经济优。。实践证明，效果果良好。关村坝隧道方案沿河线截弯取直作作隧道实例一20世纪80年代修建的衡－广广复线上大瑶山隧隧道(全长14.295km)是河谷地段采用长长隧道方案的一个个范例。衡广线经过的广东东北部，有一条武武水河，发源于南南岭，注入北江再再汇珠江入海，在在丛山峻岭中绕大大弯，河谷弯多水水急，两岸山峰陡陡立，全长30余公里。大瑶山隧道方案沿河线截弯取直作作隧道实例二解放前就建成的京京广线，是一段典型的靠河河线路，标准极低低，弯道很多，最最小曲线半径只只有250m，上支下挡，雨季季病害不断，一直直是制约广线运输输能力的咽喉区。大瑶山隧道方案沿河线截弯取直作作隧道实例二在20世纪70年代，国家实行改改革开放，急需拓拓宽南北要道，决决定建衡广复线。。如何改扩建这一一段低标准线段的的问题，成为决策策的首要关键。当当时设计提出三个个方案：大瑶山隧道方案沿河线截弯取直作作隧道实例二大瑶山隧道方案沿河线截弯取直作作隧道实例二这两种方案的取舍舍在国家有关部门门曾引起激烈争论论，争论的焦点是我国国是否具备修建这这样地质复杂特长长隧道的技术水平平和经济实力?还要长期保持良好好的运营状态（当当时我国建成的最最长铁路隧道为7023m），最后国务院决决定，采用裁弯取取直的大瑶山方案案，历时数年，建建成了我国第一条条10公里以上的双线铁铁路隧道。修建中中，全面引进了勘勘察、设计新技术术，使我国铁路隧隧道修建水平。历历史性地上了—个台阶；大瑶山隧道方案采用较多、较长的的隧道是今后山区区道路发展的趋势势日本的例子3.1.3地质条件与隧道位位置选择(3)当绕避困难时，应应尽量采取必要的的工程措施。地质条件与隧道位位置的关系(2)尽量避免通过断层层、崩塌、滑坡、、流砂、溶洞、偏偏压显著、地下水水丰富等地质不良良地段；(1)无论是越岭线路或或沿河傍山线路，，都力求选择在地地质构造简单，岩岩性较好的稳固地地层中通过；(一)单斜构造与隧道位位置的选择(二)褶皱构造与隧道位位置的选择(三)断裂构造、接触带带与隧道位置的选选择(四)不良地质段的隧道道位置选择3.1.3地质条件与隧道位位置的选择在单斜构造的地区区，岩层面间，有有的是紧密贴附的的，有的是出现裂裂缝又为一些细碎碎物质所填充。层层间接触面比之岩岩层实体总是较为为薄弱的，称之为为软弱结构面。单斜构造地质必须须事先把岩层的构构造和倾角大小调调查清楚，一定要要尽可能避开软弱结构面。(一)单斜构造与隧道位位置的选择1．水平或缓倾角岩岩层当隧道通过坚硬的的厚层岩层时，较较为稳定。若通过过很薄的岩层，则则施工时顶部易产产生掉块现象，此此时，以不透水的的坚硬岩层作顶板板为最好。单斜构造陡倾角岩层一般有有偏压和不均匀压压力存在．当有软软弱夹层伴以有害害节理切割时，易易产生坍方和顺层层滑坡．2．陡倾角岩层当隧道中线可能沿沿两种不同岩性的的岩层走向通过时时，应避免将隧道道置于两种不同的的岩层软弱构造(破碎)带．如图a(B)所示；而宜将隧道道置于岩性较好的的单一岩层中，如如图a(A)．单斜构造隧道通过直立岩层层时，其中线宜垂垂直于岩层的走向向穿过，如左下图图所示。仍应避开开不同岩层接触带带。当层状岩层较较薄，并有软弱夹夹层，伴有微量地地下水活动