隧道工程（1-2章）绪论、勘测设计.ppt

1,0.1 隧道工程的基本概念与功能 0.2 隧道工程的特点 0.3 隧道工程的发展 0.4 隧道工程课程的特点与主要内容,第一章 绪论,2,0.1 隧道工程的基本概念与功能 0.1.1 有关定义 1.隧道（tunnel）是一种修建在地下的工程建筑物。修建在地下、两端有出入口，供车辆、行人、水流及管线等通过的通道(在保留上部地层的前提下开挖出能够提供某种用途的地下空间)。,3,0.1 隧道工程的基本概念与功能 0.1.1 有关定义 2.隧道及地下工程(tunnel and underground engineering)从事研究和建造各种隧道及地下工程的规划、勘测、设计、施工和养护的一门应用科学和工程技术，是土木工程的一个分支。也指在岩体或土层中修建的通道和各种类型的地下建筑物。,4,5,0.1 隧道工程的基本概念与功能 0.1.2 隧道及地下工程的类型 1.按用途分:交通运输：铁路、道路、地下铁道、水底隧道 矿山：煤炭、有色金属等采矿、储存和生产等用途的 地下矿井和巷道工程 市政工程：地下人行道、地下商场、给排水设施、天然气管道、电缆管道 水利发电工程：地下发电厂以及其他各种水工隧道等 军工与人防工程：各种国防坑道，地下厂房和仓库、地下核试验场、防空洞、核废料的储存等,6,0.1 隧道工程的基本概念与功能 0.1.2 隧道及地下工程的类型 2.按地层分(经过的地层)：岩石(软、硬)隧道 土质隧道 3.按所处位置分:山岭隧道 城市隧道 水底隧道,7,0.1 隧道工程的基本概念与功能 0.1.2 隧道及地下工程的类型 4.按施工方法分:钻爆法隧道 明挖法隧道 机械法隧道 沉埋法隧道 5.按断面形状分:圆形隧道 矩形隧道 马蹄形隧道,8,0.1 隧道工程的基本概念与功能 0.1.2 隧道及地下工程的类型 6.按开挖断面大小分:特大断面（100m2）大断面（50100m2）中等断面（1050m2）小断面（310m2）极小断面（3m2）这是按国际隧道协会(ITAInternational Tunnel Association)的定义数值划分的。,9,0.1 隧道工程的基本概念与功能 0.1.2 隧道及地下工程的类型 7.按隧道长度分(山岭隧道):铁路：特长隧道L10000 m 长隧道10000L3000 m 中长隧道3000L500m 短隧道L500m 公路：特长隧道L3000m 长隧道3000L1000m 中长隧道1000L500m 短隧道L500m,10,0.1 隧道工程的基本概念与功能 0.1.3 山岭交通隧道的类型与功能 山岭交通隧道是指专供铁路或公路运输使用的地下工程结构物。它是铁路或公路的重要组成部分之一。1.克服高程障碍:在线路翻越山岭地段，通过修建隧道可减少展线长度，使线路平直。这是山岭交通隧道的最大功能。在设计上一般把这种隧道称为越岭隧道。,11,12,0.1 隧道工程的基本概念与功能 0.1.3 山岭交通隧道的类型与功能 2.裁弯取直(缩短线路):在线路沿河谷绕行时，为避免不良地质地段，如滑坡等，用隧道来裁弯取直时，可缩短线路长度这种隧道一般称为傍山隧道或河谷隧道。,13,14,15,0.1 隧道工程的基本概念与功能 0.1.3 山岭交通隧道的类型与功能 3.避开不良地质地段:对于容易发生塌方、掉石、泥石流、滑坡等病害地段，修建隧道可大大改善运营条件，保证行车安全，节省养护维修费用。例如，当一条线路有可能是从滑坡地段上通过时，可把线路往里挪动一些，用隧道通过。,16,17,0.1 隧道工程的基本概念与功能 0.1.3 山岭交通隧道的类型与功能 4.避开其他重要建筑或工程等 与公路、城市主干道的交叉处 穿越城区重要建筑物 穿越城区重要风景、园林区域 绕避大型水利枢纽工程等,18,19,20,21,0.1 隧道工程的基本概念与功能 0.2 隧道工程的特点 0.3 隧道工程的发展 0.4 隧道工程课程的特点与主要内容,22,0.2 隧道工程的特点 0.2.1 优点 1.缩短线路长度，减少能耗 2.节约地皮 随着人口的不断增长，土地越来越宝贵，尤其是在城市，地皮价格不断上涨，这便是现在世界上很多城市的建筑向底下发展的原因之一，目前世界上的科技发展正在开拓着两个新的领域：一个是宇宙空间，另一个是地下空间，也就是“上天入地”，因此，隧道工程将会起着越来越重要的作用。,23,0.2 隧道工程的特点 0.2.1 优点 3.有利于环境保护 既有利于国民经济的可持续发展。当今世界面临人口爆炸，土地退化，资源短缺，生态变坏，气候反常，环境恶化，人类赖以生存的地球已不堪重负，各国都把地下发展当成一种新型国土资源来看待。4.应用范围广泛,24,0.2 隧道工程的特点 0.2.2 缺点 1.造价较高 一般是普通线路的810倍左右 铁路隧道：单线约23万元/m，双线约34万元/m；公路隧道大约与双线铁路隧道的相当。2.施工期限长 由于修建隧道时场地狭小，工作流程环节较多，施工工序多，工程量也比路基等大，往往成为一条线路中的关键工程,25,0.2 隧道工程的特点 0.2.2 缺点 3.施工作业环境和条件较差 因为隧道建筑是地下作业，工作面狭小，光线暗、空气潮湿、劳动条件差，因此，发展机械化施工是改善工人劳动条件、提高劳动生产率的唯一途径。,26,0.1 隧道工程的基本概念与功能 0.2 隧道工程的特点 0.3 隧道工程的发展 0.4 隧道工程课程的特点与主要内容,27,0.3.1 历史发展 1.国际上（1）古代 公元前1802160年，在古巴比伦城幼发拉底河下修筑的人行隧道，是迄今已知的最早用于交通的隧道，长190m。古罗马时代(公元前后)，利用棚架支护和卷扬提升方法，开挖了数量较多的军用隧道和水工隧道，开挖方法是火烧开挖面，烧热后急速波冷水使岩石开裂。,28,0.3.1 历史发展 1.国际上（2）现代 现代隧道开挖技术是在火药的发明和19世纪产业革命后出现的，尤其铁路的出现对隧道起到了很大的推动作用；采用现代技术修建的第一座用蒸汽机车牵引的隧道是18261830年在英国利物浦至曼彻斯特的铁路线上，长1190m。火药的改进和钻眼工具的创制，促使隧道修建技术显著提 高，其中比较有影响的是1898年建成了穿越阿尔卑斯山的辛普郎隧道。第一次应用了TNT炸药（硝化甘油）和凿岩机。,29,0.3.1 历史发展 1.国际上（3）目前世界上最长的交通隧道 山岭铁路隧道:日本的大清水隧道 22.23Km，交通(公路与铁路)隧道:日本的青函隧道 53.85Km 英法海峡隧道 50.4Km 公路隧道:挪威的Laerdal隧道 24.51Km。瑞士的圣哥达(st.GoHhard)隧道，全长16.3km。,30,0.3.1 历史发展 1.国内（1）古代 春秋时代左传就有“隧而相见”的记载 三国时期的“官度之战”，曹操掘地道 封建时期各个朝代的帝王坟墓陵寝均修在地下 17世纪初宋应星所著天工开物是我国有关地下工程方面的最早书籍，它详细记载了竖井采煤法。最早用于交通的隧道为“石门”隧道，位于今陕西省汉中县褒谷口内，建于东汉明帝永华九年。,31,阙地及泉，隧而相见 春秋战国时期，有关郑庄公和他母亲武姜的故事 话说这庄公出生时是个“站位”，即双脚朝下，头朝上。在那个年代，没有医院引导校正，更谈不上剖腹产了，可把他母亲武姜折腾惨了。所以武姜对庄公这个儿 子“遂恶之”也在情理之中了。于是，武姜对自己的另一个儿子共叔段便宠爱有加，更是多次向老公郑武公说明，要立共叔段为世子。我想，那郑武公应该是超越时代的“唯物主义”者吧，没觉着自己这个“站着生”的儿子有多么的怪异。也就没有和那武姜一般见识了。庄公做了皇帝，武姜对他仍是不喜欢。按理说这生孩子的痛苦也该随风而逝了吧，可武姜只爱共叔段一个，且帮着他向皇帝儿子庄公要城要地，胃口还不小，转眼 间，半壁江山都拿去了。共叔段终于要造反了，不仅谋划好了进攻日期，而这做内应开门迎敌的，就是母亲武姜。庄公不再忍了，可有趣的的，他只派了两百兵车前 去讨伐他的兄弟共叔段。结果共叔段众叛亲离，自乱阵脚，落荒而逃。这小子也是罪有应得，那流传千古的多行不义必自毙这句话，最先说的就是他了！,32,阙地及泉，隧而相见 春秋战国时期，有关郑庄公和他母亲武姜的故事 庄公终于决定要直面他的母亲武姜了。他知道他的兄弟之所以胆大妄为，全是仗着母亲武姜的庇护，只有一忍再忍。这天，终于要摊牌了，他把母亲武姜安排到京城外住着，并留下一句不及黄泉，无相见也。看来这庄公真的很生气啊，要和武姜断绝母子关系了。但庄公很快便后悔了，相对于武姜的遂恶之而言，庄公生的只是一时之气。可这龙言一出，收不回来啊！这该如何是好？正当庄公一筹莫展的时候，他的一 个叫颖考叔的部下进京述职，庄公好酒好菜招呼着。奇怪的是，这颖考叔只吃青菜不吃肉。问他，便说：母亲还没有吃过这等好肉，等下打包带回去给她老人家尝 尝。这一番话，说得庄公唏嘘不已，也就顾不得什么龙威了，把心事和盘托出。不料那共叔段波澜不惊，只说：君何患焉，若阙地及泉，隧而相见，其谁曰不然？,33,阙地及泉，隧而相见 春秋战国时期，有关郑庄公和他母亲武姜的故事 于是，中国历史上最有趣，最纯朴，最感人的一幕出现了：因为自己的一句不及黄泉，无相见也，庄公挖地数尺，直至见到黄泉，就在这 挖好的隧道里，母子相见，化干戈为玉帛，化怨恨为情意。而这个事情，在当时的老百姓中，也传为美谈，真正是应了颖考叔的那句.阙地及泉，隧而相见，其谁曰不然？读完这个故事，我先是笑了，为庄公的纯朴，可爱而笑。继而我又沉默了，在我们身边，在社会文明远远高于春秋时代的今天，仍有多少父母儿女，夫妻朋友，因为 一些所谓的宿怨，仍固执地坚持着不及黄泉，无相见也。前些日子看电影2012，一个片段仍记忆清晰：那在海上油轮里孤苦漂泊的老人，终于决定在世 界即将毁灭的时刻，给和自己结怨多年的儿子打个电话，电话终于通了，可他听到的，却是洪水的咆哮，大地的撕裂。而更让我失语的是，前不久那个叫李磊的 男人，仅仅因为一些家庭积怨，凶残地杀死了自己儿女在内的六名亲人.,34,阙地及泉，隧而相见 春秋战国时期，有关郑庄公和他母亲武姜的故事 人心再硬，可否硬过顽石？怨恨再深，可否深过血脉人伦？有时候，我们何不学学庄公的可爱，必要时，也来个阙地及泉，隧而相见呢？国人现在有个时尚，凡犯错者，皆为临时工；凡杀人众多者，皆作精神鉴定。我倒不以为然：国人太忙，太多的人不读书好多年，而像左传这样的老书，那是读得更少了！想想吧！一颗没有成长的心灵，一颗没有打开的心灵，我们又如何鉴定得出那隐藏的种种危机呢？,35,“学校的目标应当是培养有独立行动和独立思考的个人，不过他们要把为社会服务看作是自己人生的最高目标。”爱因斯坦,36,0.3.1 历史发展 1.国内（2）近代 最早的隧道是：台湾的狮球岭隧道(18871891，轨距1067mm，长261.4m)，位于台北基隆线上 完全由中国人自行设计和修建的隧道是詹天佑负责设计的八达岭隧道,37,38,39,0.3.1 历史发展 1.国内（3）现代(截至2006年底止)已建成的最长铁路隧道：秦岭隧道 18.456km 在建的最长铁路隧道：乌鞘岭隧道 20.050km 已建成的最长公路隧道：秦岭终南山隧道 18.4km,40,0.3.2 技术发展 1.国际上 隧道工程的长度标志着一个国家发展的水平如日本的三代清水隧道，穿越海拔2000m的谷川山脉 第一代清水隧道：1929.12，9.702Km，东口仍有展线；第二代清水隧道：19631967，13.490 Km，东口展线消除，但坡度较陡；第三代清水隧道：1972年为了修建上越新干线高速铁路而建，长22.222Km；线路更平顺，位置更低。,41,42,0.3.2 技术发展 2.我国（1）铁路隧道的建造 20世纪70年代：设备：因文化大革命，技术和设备基本保持现状 主要铁路干线：襄渝线、京原线、枝柳线 典型隧道：京原线的驿马岭隧道，7032m 建造速度：110Km/年,43,44,0.3.2 技术发展 2.我国（1）铁路隧道的建造 20世纪80年代：设备：出现了大型全液压钻孔台车、大型装碴机、模板台 车、砼输送泵和运输车、喷锚支护等技术，以及采用信息化施工管理，主要铁路干线：衡广复线、大同秦皇岛线，典型隧道：大瑶山隧道(14295m)军都山隧道(8460m),45,46,47,48,0.3.2 技术发展 2.我国（1）铁路隧道的建造 20世纪90年代：设备：引进隧道掘进机Tunnel Boring machine TBM 主要铁路干线：京九线、南昆线 典型隧道：秦岭隧道(18456m)米花岭隧道(9392m),49,0.3.2 技术发展 2.我国（1）铁路隧道的建造 至2000年底：我国运营铁路隧道：6880多座 总延长：3700Km 其中5km以上铁路隧道如教材的表03所示 目前我国隧道比重高的几条铁路干线 宜万线：58.0%,为世界最高 襄渝线：34.3%成昆线：31.6%,50,0.3.2 技术发展 2.我国（1）铁路隧道的建造 公路隧道在文革前主要是一些短小隧道，总长不到100km 1960年，上海黄浦江打浦路水底公路隧道，以盾构法修建，直径10.2m，长1322m 改革开放以后随着高等级公路的修建，隧道才越来越长 近十多年来，公路隧道的建造也取得了迅猛发展，每年都有十座以上的隧道建成,51,0.3.2 技术发展 2.我国（1）铁路隧道的建造 目前我国已建成400余座公路隧道，总长度已超过100km 隧道长1000m以上的有40多座 较著名的公路隧道有：二郎山隧道，4160m，海拔2200m 华蓥山隧道，4705m、4686m(双洞)中梁山隧道，3000多m 已建成的最长公路隧道：秦岭终南山隧道，18.4km 湖南省目前刚完工的：雪峰山隧道，6.95km,52,53,54,0.1 隧道工程的基本概念与功能 0.2 隧道工程的特点 0.3 隧道工程的发展 0.4 隧道工程课程的特点与主要内容,55,0.4 隧道工程课程的特点与主要内容 0.4.1 特点 是一门综合性较广的应用学科，需要用到的基础理论和技术基础理论知识有：数学 工程力学(理论力学、材料力学、结构力学、弹性力学)岩石(土)力学、工程地质 钢筋混凝土结构设计原理 建筑材料 计算机应用等,56,0.4 隧道工程课程的特点与主要内容 0.4.2 本门学科（课程）的主要内容 1.隧道的规划与设计 隧道位置的选择 平纵断面设计等 2.隧道结构构造衬砌结构的特征 结构的几何形状与尺寸 结构的类型与使用条件 衬砌材料的基本知识 3.岩体(或地层)即围岩的特征 围岩分类 围岩压力,57,0.4 隧道工程课程的特点与主要内容 0.4.2 本门学科（课程）的主要内容 4.衬砌结构的设计与计算 衬砌结构的荷载计算 衬砌结构的力学分析的基本原理和方法 5.隧道施工方法与施工工艺 隧道的施工特点 针对不同地质条件的施工方法 施工过程中的基本作业循环 施工组织与施工管理以及辅助施工,58,0.4 隧道工程课程的特点与主要内容 0.4.2 本门学科（课程）的主要内容 6.隧道的运营管理与养护维护 隧道通风、照明 病害整治 隧道防灾 7.高速铁路隧道的基本知识 空气动力学效应 以上的第15部分内容将属于本课程的重点 重点：第110章,59,0.4 隧道工程课程的特点与主要内容 0.4.3 其它 学时紧，有些内容略讲，以自学为主 每章有作业、思考题 有堂课考核 上课纪律等 参考书目：参见教材最后页主要参考文献,60,小 结 1.隧道工程的基本概念与功能2.隧道工程的特点3.隧道工程的发展 4.隧道工程课程的特点与主要内容 思考题：1.交通隧道的主要功能 2.隧道工程的特点,61,1.1 隧道工程勘察1.2 隧道位置选择1.3 隧道洞口位置的选定1.4 隧道线路设计,第2章 隧道工程勘测设计,62,63,64,1.1 隧道工程勘察 1.1.1 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 通过多种方案的比选，确定隧道的平面、纵断面线形；3.隧道洞口位置选择,65,1.1 隧道工程勘察 1.1.2 自然地理概况调查 1.地形资料 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 2.地质资料 地质图和说明书。1/2000001/50000比例尺的地质图 长大隧道还应参考航空照片以及遥感资料,66,1.1 隧道工程勘察 1.1.2 自然地理概况调查 3.工程资料 以往的施工记录和工程报告总结 4.气象资料 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,67,1.1 隧道工程勘察 1.1.2 自然地理概况调查 5.用地及环境资料 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，6.灾害资料 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,68,1.1 隧道工程勘察 1.1.3 地质调查 1.调查内容(1)工程地质特征(2)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,69,1.1 隧道工程勘察 1.1.3 地质调查 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,70,1.1 隧道工程勘察 1.1.3 地质调查 4.地下水调查 地下水对隧道施工与运营都会产生较大的影响和危害 5.应提供的资料(1)概述(2)地形地质说明(3)设计及施工时应注意的问题及对进一步调查的建议(4)相关图纸,71,1.1 隧道工程勘察 1.1.3 地质调查 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。,72,1.1 隧道工程勘察 1.1.4 环境调查 1.自然环境调查 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 2.地物调查 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 3.生活环境调查 废气、噪声、振动、地面下沉等，对居住环境、自然资源和已有地物的影响,73,1.1 隧道工程勘察 1.1.5 气象调查 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,74,1.1 隧道工程勘察1.2 隧道位置选择1.3 隧道洞口位置的选定1.4 隧道线路设计,75,1.2 隧道位置选择 1.2.1 概述 1.隧道位置选择的重要性 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。,76,1.2 隧道位置选择 1.2.1 概述 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 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 地形条件也是选定隧道位置的重要条件之一。,77,1.2 隧道位置选择 1.2.1 概述 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：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 进行全面的政治、经济、技术的综合比较来确定,78,1.2 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。用于缩短线路，克服高程障碍。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。,79,1.2 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。,80,1.2 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 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。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。,81,1.2 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 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；然后进行可能通过的垭口、沟谷的比选。,82,83,1.2 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 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。,84,85,最后选定了距线路航空方向30km的沙木拉达垭口（为分水岭最低垭口），越岭隧道长度大为缩短，为6389km。该垭口虽远离线路航空方向，但有利的展现河谷，且线路施工也较为方便。,86,87,1.2 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。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。,88,1.2 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；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。,89,90,91,1.2 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 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。,92,1.2 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；(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。,93,1.2 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 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。,94,1.2 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 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。,95,1.2 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 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可能坍塌和便道施工对洞身稳定的影响。,96,1.2 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”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。,97,98,99,1.2 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。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。,100,1.2 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;（2）层状倾斜岩层沿某个软弱面滑动;,101,1.2 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 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。,102,1.2 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 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。这时宜把隧道位置放在岩堆以下的稳定岩体之中。,103,1.2 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 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。,104,1.2 隧道位置选择 1.2.4 不良地质地段隧道位置的选择 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（1）地下水不宜从多水地区通过（隧道内建桥）；（2）高地温;,105,1.2 隧道位置选择 1.2.4 不良地质地段隧道位置的选择 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（1）地下水 不宜从多水地区通过（隧道内建桥）；（2）高地温,106,1.1 隧道工程勘察1.2 隧道位置选择1.3 隧道洞口位置的选定1.4 隧道线路设计,107,1.3 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。,108,1.3 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 目的：确保施工、运营的安全 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。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。,109,1.3 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 理由：不使山体受扰动太甚，不使新开出的暴露面太大 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,110,1.3 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 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。,111,1.3 隧道洞口位置的选定1.3.2 洞口位置选定的原则和要求 6.当洞口地形平缓时 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,112,1.1 隧道工程勘察1.2 隧道位置选择1.3 隧道洞口位置的选定1.4 隧道线路设计,113,1.4 隧道线路设计 概念：隧道平面是指隧道中心线在水平面的投影 隧道纵断面是中心线展直后在垂直面的投影 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：洞门外表面与路线中线的交点,114,1.4 隧道线路设计 1.4.1 隧道线路平面设计 设计要点 1.在地形地质条件可能的情况下，应尽可能采用直线或大半径 曲线，避免小半径曲线(曲线的缺点见教材 p.23)。2.隧道应尽量避免设反向曲线或复曲线，以利于运营施工。3.当洞外明线出现曲线时，最好要使曲线的缓直点(或直缓点)距 洞口一定距离(如公路隧道应保证停车视距)。4.公路隧道不设超高的最小曲线半径：表14。,115,1.4 隧道线路设计 1.4.2 隧道线路纵断面设计 1.设计要素 坡道形式 坡度大小 坡段长度 坡段间的衔接,116,1.4 隧道线路设计 1.4.2 隧道线路纵断面设计 2.坡道形式 两种：人字坡和单面坡人字坡常出现在越岭隧道、长大隧道中;单面坡多用于线路的紧坡地段或是展线地区及河谷隧道中，以利争取高程,117,1.4 隧道线路设计 1.4.2 隧道线路纵断面设计 3.坡度大小(1)隧道内最大限制坡度 铁路3 公路不大于3%，不小于0.3%(2)铁路隧道内的坡度折减 湿度影响、空气阻力影响、表15 4.坡段长度（自学）；5.坡段连接（自学）；,118,小 结 思考题：1.隧道工程勘察的基本内容；地质调查后应提供 的主要资料2.越岭隧道选择时要考虑的主要因素3.隧道洞口位置选择的总原则与目的4.隧道纵坡的型式、适用条件、限制坡度,