第2章4-隧道横断面设计课件

隧道工程第2章隧道总体设计隧道工程第2章隧道总体设计1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；本章的学习要求：（5）了解隧道设计文件的组成要求；（1）2第三节

隧道横断面设计

第三节

隧道横断面设计

32.3隧道净空断面与横断面设计隧道断面设计需要解决什么问题？

根据围岩压力和支护结构等因素求取最经济值2.3隧道净空断面与横断面设计隧道断面设计需要解决什么问4什么是隧道净空？什么是隧道建筑限界？什么是隧道净空？什么是隧道建筑限界？5隧道横断面设计隧道横断面设计6什么是隧道净空？什么是隧道建筑限界？什么是隧道净空？什么是隧道建筑限界？7一、什么是隧道净空和隧道建筑限界？隧道净空：隧道衬砌的内轮廓线所包围的空间。隧道建筑限界：保证隧道中行车安全，在一定高度和宽度范围内任何物体不得侵入的限界一、什么是隧道净空和隧道建筑限界？隧道净空：隧道衬砌的内轮廓8隧道建筑限界详图隧道建筑限界详图9隧道建筑限界设计规范规定：②当设置检修道或人行道时，不设余宽；当不设置检修道或人行道时，应设不小于25cm的余宽。①限界高度，二级公路以上等级取5.0m;三、四级公路取4.5m.③隧道路面横坡，一般可采用1.5%～2.0％。隧道建筑限界设计规范规定：②当设置检修道或人行道时10检修道或人行道宜双侧设置；检修道或人行道的宽度按规定选取。检修道或人行道的高度可按20～80cm取值，并综合考虑以下因素：⑴紧急情况时，驾乘人员拿取消防设备方便；⑵满足其下放置电缆、给水管等的空间尺寸要求。⑶检修人员步行时的安全；检修道或人行道宜双侧设置；检修道或人行道的宽度按规定11第2章4--隧道横断面设计课件12

对于长、特长隧道应在行车方向的右侧设置紧急停车带。紧急停车带的设置间距不宜大于750m。紧急停车带对于长、特长隧道应在行车方向的右侧设置紧急停车带。13紧急停车带紧急停车带14横向通道横断面横向通道横断面15二、衬砌断面设计什么是隧道衬砌？(Lining)它是一种超静定支护结构,是隧道的主体建筑物二、衬砌断面设计什么是隧道衬砌？(Lining)161、衬砌断面设计内容确定（1）内轮廓线

（2）衬砌轴线

（3)衬砌厚度1、衬砌断面设计内容确定（1）内轮廓线17第2章4--隧道横断面设计课件182、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，考虑衬砌施工的简便。2、设计内轮廓线的原则衬砌的内轮廓线应尽193、隧道衬砌断面的轴线：——应当尽量与断面压力线重合，使各截面主要承受压应力。(1)、当衬砌受径向分布的水压时，轴线以圆形最好；(2)、主要承受竖向压力或同时承受不大的水平侧压力时，可采用三心圆拱和直墙式衬砌；3、隧道衬砌断面的轴线：20(3)、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；(4)、当有沉陷可能受底压力时，宜加设仰拱的曲墙式衬砌。(3)、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21净空断面大小、隧道内轮廓形状和几何尺寸设计净空断面大小、隧道内轮廓形状和几何尺寸设计224、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。4、隧道衬砌厚度23根据以往经验，1、拱圈可以采取等截面，2、采取在拱脚部分加厚20—50％的变截面。仰拱厚度一般略小于拱顶厚度。

根据以往经验，24隧道衬砌截面最小厚度（cm）

隧道衬砌截面最小厚度（cm）255、衬砌断面设计(1)概念（2)衬砌断面的形状（3）内轮廓线的确定方法

5、衬砌断面设计(1)概念26第2章4--隧道横断面设计课件27(1)概念

①衬砌内轮廓线：是衬砌的完成线，在内轮廓线之内的空间为隧道的净空断面。

②衬砌外轮廓线：指为保持净空断面的形状，衬砌必须有足够的厚度(或称最小衬砌厚度)的外缘线。该线又称为最小开挖线。

(1)概念①衬砌内轮廓线：是衬砌的完成线，在内轮廓线之28隧道衬砌内轮廓线隧道衬砌内轮廓线29③实际开挖线

为保证衬砌外轮廓，开挖时往往稍大，尤其用钻爆法开挖时，实际开挖线不可避免的成为不规则形状。③实际开挖线30隧道内轮廓线控制隧道超挖严重隧道内轮廓线控制隧道超挖严重31隧道内轮廓线控制隧道超挖严重隧道内轮廓线控制隧道超挖严重32③实际开挖线

超挖线，超挖部分的大小叫超挖量，一般不应超过10cm。实际上凸凹不平，这样10cm的限制线只能是平均线，它是设计时进行工程量计算的依据。用钻爆法施工时，很难掌握刚好达到平均线，常常比它大，造成了不必要的工程量，如何控制它？③实际开挖线33③实际开挖线

如何控制超挖，至今仍是一个难题。按设计要求所有超挖部分，都须用片石回填密实。由于施工上的困难，不容易作到密实。但这是设计及施工中都应着重强调的问题。③实际开挖线34(2)衬砌断面的形状①曲墙式衬砌（三心圆拱、单圆拱、五心圆拱）②直墙式拱形衬砌(2)衬砌断面的形状35（3）公路隧道衬砌内轮廓线的求法

主要步骤如下：(1)确定建筑限界；(2)确定弧形；(3)计算验证、调整。以上过程是个反复循环的过程（3）公路隧道衬砌内轮廓线的求法主要步骤如下：36(1)圆形断面(1)圆形断面37(1)圆形断面假定公路建筑限界已确定，其控制点为a,b,c,d四个点。①分别作ab,ac,ad的垂直平分线，在断面对称轴上得到三个交点O1,O2、O3，②取其中最高(至路面)者作为圆心O2。③在oa连线的延长线上取aA>0.1m，以oA为半径划圆即得内轮廓线的基本部分。(1)圆形断面假定公路建筑限界已确定，其控制点为a,b,c38(2)曲墙式衬砌断面(2)曲墙式衬砌断面39(3)直墙式衬砌断面(3)直墙式衬砌断面40（3）《公路隧道设计规范》关于衬砌标准断面

（3）《公路隧道设计规范》41第2章4--隧道横断面设计课件42第2章4--隧道横断面设计课件43第2章4--隧道横断面设计课件44(4)仰拱的设置条件1、在Ⅳ—Ⅵ级围岩条件下，围岩自稳能力差，侧压力较大，地基承载力弱，为保证结构整体安全，控制沉降，采用有仰拱的封闭式衬砌断面。2、隧道断面越大，围岩自稳能力越差，围岩变形也越大。所以，Ⅳ-Ⅵ级围岩两车道隧道、Ⅲ级围岩三车道以上隧道宜采用有仰拱的衬砌断面形式。3、在隧道边墙底以下围岩为坚硬整体岩石(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级围岩)时，可不设仰拱。(4)仰拱的设置条件1、在Ⅳ—Ⅵ级围岩条件下，围岩自稳能力差453.4隧道勘测设计文件的内容

公路隧道勘测设计的成果是设计文件，应按交通部颁发的《公路基本建设工程设计文件编制办法》和《公路隧道勘测规程》的要求进行编制。

3.4隧道勘测设计文件的内容公路隧道勘测设计的成46提出隧道勘测说明书

1．沿线隧道概况及自然概况；2．工程地质及水文地质情况；3．气象、环境和有关政策法令情况；4．施工条件(包括施工场地、工程设备、给排水、动力、施工道路、弃渣场、建筑材料来源等)；5．隧道方案(2个或2个以上)的比选情况和在设计注意事项；6．对运营通风、运营照明和防排水方式的选择建议；7．存在问题以及解决办法的建议，有关协议、纪要；

提出隧道勘测说明书47

8.隧道线路方案平面图；比较方案(2条以上)应绘入图内，并附有方案比较说明，采用方案的理由；

9．隧道线路地质平面图；显示地质构造、岩层产状、不同地质的分界线，水文地质情况、地物、地貌等。

10．隧道纵断面图；显示隧道全貌，埋置深度，地质和水文地质以及线路条件，图上除注明里程、地面标高外，尚应注明设计坡度；设计标高及线路曲线要素。8.隧道线路方案平面图；比较方案(2条以上)应绘入图内，48

11．隧道洞口地形平面图

显示边坡开挖情况，选定洞口位置，确定明洞长度，布置排水，施工场地及防护工程设施等，一般洞口地形平面图的施测范围为洞口前后及两侧各宽约60m左右，有不良地质现象时，其施测范围应酌情加宽；11．隧道洞口地形平面图49施工图设计文件

1．隧道平面图：显示地质平面、隧道平面位置及路线里程和进出口位置等。设U形回车场、错车道、爬坡车道时，应显示其位置和长度。

2．隧道纵断面图：显示隧道地质概况、衬砌类型（有加宽或设U形回车场时，应显示加宽值及加宽段长度)、埋深、路面中心设计标高、有高路肩时显示路肩标高、设计坡度、地面标高、里程桩等。施工图设计文件503．隧道进口(出口)纵横断面图：显示设置洞门处的地形、地质情况、边仰坡开挖坡度及高度等。

4．隧道进口(出口)平面图：显示洞门附近的地形、洞顶排水系统(有平导时，与平导的相互关系等)、洞门广场的减光设计等。3．隧道进口(出口)纵横断面图：显示设置洞门处的地形51

5．隧道进口(出口)洞门图：显示洞门的构造、类型及具体尺寸，采用建筑材料、施工注意事项，工程数量等。有遮光棚等构造物时，应显示其与洞身连结关系及完整的遮光棚构造设计图。

6．隧道衬砌设计图：显示衬砌类型、构造和具体尺寸、采用的建筑材料；施工注意事项、工程数量等。设回车场、错车道、爬坡车道时应单独设计。5．隧道进口(出口)洞门图：显示洞门的构造、类型及具体尺52

7．辅助坑道结构设计图。8．运营通风系统的结构设计图。9．运营照明系统的结构设计图。10．监控与管理系统结构设计图。11．附属建筑物的结构设计图。7．辅助坑道结构设计图。53较长隧道的施工图设计一般应包括如下内容：(1)隧道平面图；(2)隧道纵断面图；(3)隧道进出口平面图；(4)隧道进出口洞门设计图；(6)隧道衬砌结构设计图。(7)隧道防排水设计图(8)辅助坑道结构设计图；(9)运营通风系统的结构设计图；(10)运营照明系统的设计图；(11)监控与管理系统的结构设计图；(12)附属建筑物的结构设计图。在整个施工图设计文件中应有隧道设计说明书。对隧道概况、设计意图及原则、施工方法及注意事项等做概括说明。中小隧道的设计内容酌减。较长隧道的施工图设计一般应包括如下内容：54第2章4--隧道横断面设计课件55第2章4--隧道横断面设计课件56第2章4--隧道横断面设计课件57第2章4--隧道横断面设计课件58第2章4--隧道横断面设计课件59第2章4--隧道横断面设计课件60第2章4--隧道横断面设计课件61第2章4--隧道横断面设计课件62第2章4--隧道横断面设计课件63第2章4--隧道横断面设计课件64第2章4--隧道横断面设计课件65第2章4--隧道横断面设计课件66第2章4--隧道横断面设计课件67第2章4--隧道横断面设计课件68第2章4