公路隧道总体设计

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1、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

2、 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

3、，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进行全面的政治、经济、技术的综合比较来确定在隧道位置选择时，首先应 查清：工程地质及水文地质情况根

4、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（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。地质条件条件对隧道位置的选择往往起决定性 作用。若必须通过，应减短其穿越的长度，采取可靠 的工程处理措施，以确保隧道施工及运营的安全 。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。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

5、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。用于缩短线路，克服高程障碍。（一）公路隧道位置选择垭口的概念：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。2 隧道位置选择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。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。2

6、.选择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；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。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） 沙木拉打6.421882243141.5 瓦 吉 木14.519

7、502077109.3 小 相 岭19.517821815109.3 阳糯雪山25.81760180083.5 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。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

8、、展线短、线路较顺直。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，线路状况大为改善，但该处为一大断层，地质条件不利；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，也有称之为河谷线隧道。1.2 隧道位置选择1.2.3 傍山(河谷)隧道

9、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。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；(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。1.2 隧道位

10、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。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。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

11、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。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” 隧道位置选择隧道位置选择隧道群、桥隧群、长隧道（优先选用）的比选：（1）对危岩落石地段或陡坡地段，若以路基通过 ，安全难保，不如采用隧道方案为好。（2）若路线靠外行，会出现桥、隧、支挡相连， 隧道洞壁过薄，洞口常伴有深基础明洞等较大的 河岸防护工程，路基难免出现病害；若路线靠里 行以隧道穿越，减少桥、路工程，可减少或避免 上述弊病。

12、隧道位置选择（3）以中长隧道或长隧道代替隧道群或桥隧群， 工程集中单一，施工管理方便，并有利于运营安 全。（4）沿河傍山隧道修建中长隧道或长隧道，易于 设置辅助通道（如横洞），增加工作面隧道位置选择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

13、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 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

14、 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)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 洞口位置选择1、洞口不宜设在滑坡、崩塌、岩堆、危岩落石、 泥石流等不良地质及排水困难的沟谷或不稳定的 悬崖峭壁下。应遵循“早进晚出”的原则，合理选 定洞口位置，避免在洞口形成高边坡和高仰坡。2、濒临水库地区的隧道，其洞口路肩设计高程应 高出水库计算洪水位不小于0.5m，同时应注意由 于水的长期浸泡造成库壁坍塌对隧道稳定的不利 影响，并采取相应的工程措施。(二)公路隧道线形设计 1、概述

15、2、平面线形3、纵断线形4、与平行隧道或其他建筑物的间距5、引线6、净空断面7、断面设计要点线形设计概述1、要求：安全、经济、适用（基本），通风、照 明、安全设施、易于施工、养护2、隧道的两个特点:(1)地质条件的影响大，地质资料不充分，动态设 计（2）受施工方法的影响大，钻爆法、先墙后拱与 先拱后墙对衬砌的影响平面线形1、隧道平面设计： （1）隧道平面是指隧道中心线在水平面上的投影 。 （2）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、原则：采用直线，避免曲线。若必须设置曲线 ，其半径不应小于不设超高的平面曲线半径，并 符合视距要求。不设超高的圆曲线最小半径(

16、m) 设计速度(km/h)路拱12010080604030202.0%5500400025001500600350150 2.0%7500525033501900800450200- 直线隧道的优点线路顺直，车辆可以快速通过，走行的距离也较短，提高线路的运营效 率。在隧道内，线路就更应设计成直线 - 曲线隧道的缺点 (1)增加工程量。 (2）施工困难。 (3) 降低了运营效率. (4)通风条件变坏. (5)增加了维护作业量和难度. 与平行隧道或其他结构物的间距1、高速公路与一级公路的隧道在条件允许的情况 下，应设计为上下行分离的独立双洞；当地形条 件限制时，只得选用小间距隧道；如果地形条件 相当困难，隧道长度比较短时，为了保护植被免 遭破坏，可选用连拱隧道。上下行两座隧道之间净距较大，在施工或运营 期间彼此不产生有害影响时，称为分离式独立双 洞隧道；当两座之间净距小到使两洞结构彼此产 生了有害影响，设计上为最小净距隧道；两座隧 道之间的净距小到用中隔墙连成一个整体，即为 连拱隧道。分