《隧道总体设》第三章.ppt

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1、二四年四月,I-1,第3章 隧 道 总 体 设 计,第 3 章,二四年四月,I-2,隧道总体设计,3.1 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 不良地质段隧道位置的选址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3.1.4 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,二四年四月,I-3,二四年四月,I-4,3.1.1 越岭隧道的选址,1、越岭隧道平面位置的选择原则：（1）越岭隧道平面位置的选择（2）越岭隧道标高选择,二四年四

2、月,I-5,岭隧道平面位置的选择,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。一般的情况，常常有若干个垭口可以通过。此时，就要分析比较，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。越岭隧道平面位置选择，主要是指隧道穿越分水岭的不同高程及不同方向的垭口选择，选择时要着重考虑在路线总方向上的垭口，地质条件和隧道长度，另外，还应考虑两侧展线的难易程度、线形和工程量的大小。举例：秦岭隧道平面位置的选择,沙木拉打越岭长隧道的方案比选,二四年四月,I-6,垭口位置的选择一般可利用小比例尺地形图、航空照片、卫星照片等。根据线路的总方向和克服越岭高程的不同要求在较大范围内

3、选线，寻求可供越岭的几个垭口位置，然后进行可能通过的垭口、河谷的比选。比选时应考虑：优先考虑在路线总方向上或其附近的低垭口，因为这种娅口在两侧具备有良好展线的横坡时，一般越岭隧道较短。虽远离线路总方向，但垭口两侧有良好的展线条件河谷，又不损失越岭高程的垭口。隧道一般选在分水岭垭口两边河谷标高相差不多，并且两边河谷平面位置接近处。工程地质和水文地质条件良好的垭口。并经隧道长度、施工难度、运营条件等综合比选几个可能的平面方案，最后确定最佳方案。,二四年四月,I-7,秦岭隧道平面方案,二四年四月,I-8,卫星遥感照片1,二四年四月,I-9,二四年四月,I-10,(2)越岭隧道标高选择,在越岭垭口选定

4、后，由于越岭标高不同会出现不同长度的展线及越岭隧道方案，即存在隧道标高的选择问题。一般地讲，隧道标高越高，隧道长度越短，相应施工工期也短，但两端展线长度增加，出现隧道群，且线路拔起高度大，运营条件差，线路通过能力降低；而低标高隧道则 与之相反，但施工难度增加，施工期较长。因此，在选择越岭隧道标高时，考虑运营条件的改善 和通过能力的提高，宜采用低标高方案，但必须进行地形、地质、施工、运营、经济技术等多种因 素综合比较来确定最优隧道标高。,二四年四月,I-11,二四年四月,I-12,3.1.2 傍山隧道选址,傍山傍山隧道位置选择时，应根据地形地质，河流冲刷情况以及洞 外的相关工程和运营条件等综合考

5、虑，并应注意：傍山隧道在埋深较浅的地段，一定要注意洞身覆盖厚度问题。为保持山体稳定和避免偏 压产生，隧道位置宜往山体内侧靠。河岸存在冲刷现象或河道窄，水流急，冲刷力强的地段，要考虑河岸冲刷对山体和洞身 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。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的可能坍塌和施工便道对洞身稳定的影响。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“截弯取直”以较长隧道方案通过。,二四年四月,I-13,河谷线裁弯取直作隧道,河谷线常碰到

6、河道弯曲极大，山体凸出，形成山咀。线路沿河绕行，线路长而弯曲，运营条件差，桥、隧、挡相连，工程复杂，施工干扰大，一般伴随不良地质病害多。而裁弯取直作长隧道，线路顺直，运营条件好，工程单一但造价要高些。为此，一般应作方案比选确定。关村坝隧道是裁弯取直的典型例子之一：金口河至道林子间，原设计沿大渡河绕行，线路迁回曲折，长达16.6公里，其间有隧道8座，长4.2公里（最长的隧道不足2公里）；大中桥2座，长124米；土石方215万方；还通过枕头坝至中坪溪长89公里的地质复杂地段，且占用了不少农田。后因工期推迟，研究了裁弯取直的长隧道方案，经过比选，采用了现行的6,107米的关村坝隧道方案。关村坝隧道方

7、案较绕行方案优越。线路缩短10.1公里，减少25个弯道和一处车站，仅有43米长中桥1座和6,107米的隧道1座。线路顺直，工程单一，避开了不良地质，保证了运营安全。虽工程费有些增加，但可节约大量运营费，总的从技术经济条件上是可取的。通过施工实践证明，效果良好。,二四年四月,I-14,关村坝隧道方案,二四年四月,I-15,20世纪80年代修建的衡一广复线上大瑶山隧道(全长14.295xkm)是河谷地段采用长隧道方案的一个范例(图26)，衡广线经过的广东北部，有一条武水，发源于南岭，注入北江再汇珠江人海，在这儿的丛山峻岭中，绕下个大弯，河谷弯多水急，两岸山峰陡立，全长30余公里。解放前就建成的京广

8、线，在这里紧靠江的左侧，是一段典型的靠河线路，标准极低，弯道很多，最小曲线半径 只有250m，上支下挡，雨季病害不断，一直是制约广线运输能力的咽喉区。在 20世纪70年代，国家实行改革开放，急需拓宽这南北要道，决定修街广复线。如何改扩建这一段低标准线段的问题，成为决策的首要关键。当时铁道部第四设计院提出三个方案，各方案主要指标如下表所示,大瑶山隧道方案,二四年四月,I-16,实际上，设计方案可归结为两类两跨及四跨武水的万案都属于靠河侧一类长隧道方 案则是深靠山的一类，各方案的优缺点都是明显的。这两种方案的取舍在国家有关部门曾引起激烈争论，争论的焦点是我国是否具备修建这样地质复杂、（要穿越多条大

9、断层）特长隧道的技术水平和经济实力?还要长期保持良好的运营状态（当时我国建成的最长铁路隧道为京原线的驿马岭隧道，长7023m，最后国务院决定，采用裁弯取直的大瑶山方案，历时数年，建成了我国第一条10公里以上的双线铁路隧道。修建中，全面引进了勘察、设计新技术，使我国铁路隧道修建水平。历史性地上了个台阶；但也应当指出，当时认为技术上没有把握的人们，所提出的长隧道涌水通风等问题，并非杞人忧天，确实都曾对施工和营运造成严重威胁，相应付出过重大代价，有些难题至今们仍未解决。,二四年四月,I-17,二四年四月,I-18,二四年四月,I-19,“间谷线沿河傍山地段，当线路以隧道通过时，线路宜向山侧内栘，避免

10、隧道洞壁过薄河流冲刷和不良地质肘其稳定的影响。”采用短隧道群应与长隧道方案比选，并应优先选用长隧道”山区河流多弯，这种地段，线路走向大体可有两种选择(图2），其一是靠河侧，并尽可能沿等高线走，则工程简单，只出现较短的隧道，投资小，施工进度快；但线路平面不良，曲线多，半径小，而且可能出现众多支挡建筑，对长期运营不利，其二为靠山侧，把线路适当拉直，方案的优缺点正相反。这里要强调我国建国初期修建的山区铁路和公路都采用第一种选线方案，据几十年运营实践，某些地段出现的短而频繁的隧道群，而洞间路堑往往边极高，使得病害不断，后患很大，估计由于坍方落石病尝危及行车造成的损失以及反复整治的费用早已超过了所节省的

11、投资。规范中的相应规定是我国铁路、公路建设中验教训的总结。当然，当时使用这样的技术决策是有其历史条件的，它对在技术经济水平相当低的情况个，快速修通这些急需的铁路，确买起过重要的作用。,二四年四月,I-20,采用较多、较长的隧道是今后山区道路发展的趋势,二四年四月,I-21,无论是越岭线路或沿河傍山线路，在选择隧道位置时都应力求选择在地质构造简单，岩性较好的稳固地层中通过尽量避免通过断层崩塌、滑坡流砂。溶洞陷穴以及偏压显著、地下水丰富等地质不良地段当绕避有困难时应尽量采取必要的工程措施。,二、地质条件与隧道位置的选择,二四年四月,I-22,在单斜构造的地区，岩层各层面间，有的是紧密贴附的，有的是

12、出现裂缝又为一些细碎物质所填充了的。不管是哪一种情况，层间接触面比之岩层实体总是较为薄弱的，称之为软弱结构面。从力学观点来看，一种岩体的强度常常不是由岩石本身的强度来控制，而是由它的软弱结构面的强度来控制的。单斜构造的层面大体平行而有同一倾角。当层间的抗剪强度不足时，岩层在外办作用下将会发生层间相对错动。如果隧道的位置恰在层间软弱面上，岩层滑动将使隧道结构受到很大的剪力，以致把结构物损坏。如果隧道恰在层间软弱面的上方，岩层滑动会使隧道的某一段发生横向推移，而与邻段断开。如果层间软弱面正在隧道的上部，或是距上部不太厚的地方，常会把隧道的拱部挤裂，如图1.2所示。因此，在单斜构造的地质条件下，必须

13、事先把岩层的构造和倾角大小调查清楚，一定要尽可能避开软弱结构面。特别是不要把隧道中线设计成与软弱结构面的走向一致或平行，至少要成一定的交角。,(一)单斜构造与隧通位置的选择,二四年四月,I-23,1水平或缓倾角岩层,当隧道通过坚硬的厚层岩层时，较为稳定。若通过很薄的岩层，则施工时顶部易产生掉块现象，此时，以不透水的坚硬岩层作顶板为最好。,二四年四月,I-24,陡倾角岩层一般有偏压和不均匀压力存在当有软弱夹层伴以有害节理切割时，易产生坍方法和顺层滑坡在此情况下，如以明洞通过时应慎重对待。隧道开挖虽处于约束状态但当开挖造成临空后洞壁如有两组及以上软弱结构面或节理裂隙为有害组合时亦同样引起较大偏压或

14、顺层坍滑。当隧道中线可能沿两种不同岩性的岩层走向通过时，应避免将隧道置于两种不同的岩层软弱构造(破碎)带如图(B)所示；而宜将隧道置于岩性较好的单一岩层中，如图(A),2陡倾角岩层,二四年四月,I-25,隧道通过直立岩层时，其中线宜垂直于岩层的走向穿过，如左下图所示。如隧道中线与岩层走向一致时，如前所述，仍应避开不同岩层接触带。尤应注意的是：当层状岩层较薄，并有软弱夹层，伴有微量地下水活动时，亦可产生不对称压力，在隧道开挖过程中，易产生坍塌(如右下图所示)，甚至会导致大的坍力，致使地面形成“天窗”，在选择隧道位置时应予重视。,3直立岩层,二四年四月,I-26,(二)褶皱构造与隧道位置的选择,在

15、褶曲构造的地区，岩层一部分向上弯曲翘起成为背斜，另一部分向下弯曲挠成为向斜。背斜的岩层受弯而在上面出现开裂，切割岩体成为上大下小的楔块。楔块受到两侧邻块的挟制，使得楔块的重量由邻块分担，因而只产生小于原重的压力与此相反，向斜地层受弯而在下面开裂，切割岩体成为上小下大的楔块。这种楔块在重力作用下，极易脱离母岩而坠落，于是产生较大的压力，也就是给结构物以较大的荷载，而且在施工时，极易发生掉块或坍方，对工程产生不利影响。此外，地下水积聚凹底，也将增加施工的困难。所以，隧道穿过褶曲构造时，选在背斜中要比在向斜中有利。如果恰在褶曲的两翼，将受到偏侧压力，结构需加强，如图1.3所示,二四年四月,I-27,

16、褶皱构造有向斜和背斜两种基本类型，当隧道通过褶皱构造时，应尽量避免将隧道置于向斜或背斜的轴部。如图(a)、(b)，而应将隧道置于翼部，如图(c)，则隧道所处的地质条件类似单斜构造。因为背斜或向斜的轴部岩层均比翼部破碎，节理袭隙发育，施工时有坍塌之虞当对隧道通过向斜和背斜轴部作比较时则背斜较向斜略好，若向斜的轴部处于含水层中洞身开挖所出现的涌水及坍塌将比背斜严重。,二四年四月,I-28,(三)断裂构造、接触带与隧道位置的选择,断裂构造及不同岩层的接触带，其裂隙发育，并有被挤压呈破碎的块碎石角砾及断层泥存在，地下水量也较大，常呈突水而出，一般在该处开挖隧道易产生坍塌，会给施工带来一定的困难，同时地

17、层压力变化较大，衬砌结构亦难处置因此，在选择隧道位置时切忌沿着(或靠近平行)断层带或破碎带修建隧道如图1210所示，特别对于区域性大断裂，尤应注意绕避。当隧道线路必须通过断层带时，或尽量使线路与断层走向正交，如图1211所示，同时应避开严重破碎带，并应使通过断层的地段最短。,二四年四月,I-29,三、不良地质和特殊地质地区隧道位置的选择,不良地质系指滑坡、错落、崩塌、岩堆危岩落石、岩溶、陷穴、泥石流、流砂断层、摺皱。涌水及第四纪堆积层等不良地段。如线路难以绕避或绕避而有损于线路的总体性时，在技术条件许可和经济合理的条件下，亦可因地制宜地采取相应工程措施通过 此处就有关隧道通过上述地区时的危害情

18、况及隧道位置选择中应注意的事项分述如下。,二四年四月,I-30,4对不良地质地段的处理,一般地讲，隧道位置应该选择在稳固的地层内通过，宜尽量避免穿越滑坡、岩堆、溶洞、流砂、涌水、严重断裂破碎带等地段。由于地质复杂，不良地质现象甚多，只采用绕避的办法是不够的。还必须从线路的总体性来考虑。当技术、经济合理，可因地制宜，采用隧道（明洞）建筑物来处理不良地质地段。如金沙江沿岸，地形、地质特别复杂，山坡崩塌、滑坡、泥石流等不良地质现象比比皆是。在勘测设计中，采用了不少长隧道避免了一系列不良地质病害。其中，如莲地隧道就是采用4603米长隧道和移动两端站场位置的方案，克服了原设计短隧道穿过错落体以及花棚子和

19、迤布苦车站所遇到的泥石流、落石等病害，保证了施工、运营的安全。,二四年四月,I-31,1.滑坡地区山坡地区，由于地下水的活动，或是河流冲刷坡脚，以及人为切坡等原因，山坡土体在重力作用下，沿某一软弱面有整体下滑的趋势，形成了滑坡。隧道通过这种地段时，将会受到突然的土体推力，有时会把结构物挤压破坏，或是剪切断开。如果对滑坡面的位置已经了解清楚，可以把隧道置于滑坡面以下的稳定岩体中。如果确知滑坡是多年静止了的死滑坡或古滑坡，则在不得已时，也可以把隧道置于滑坡体之内，但要上部减载和加强排水。如我国爱德3号隧道，傍山浅埋，进口段通过古滑坡区。开挖后，支撑受压变形移位，洞顶出现纵向裂纹，河侧坡脚下坍，情况

20、危急。后经上方挖去大部土石，使之减载，方才保住了山坡及隧道的稳定。,二四年四月,I-32,2.崩塌地区山坡陡峻的地段，山体裂隙受风化而崩解脱离母岩，成块地从斜坡翻滚坠落。它的出现是突然的，冲击力很大，不易防范。选择隧道位置时，最好不要沿这类山坡通过。不得已时，也不要把隧道置于地表不厚的傍山位置，应当尽可能地深进山体之中，穿过稳定的岩层岩体崩塌的情形不太严重而洞口又必须落在崩塌地区，则可设置一段明洞来解决。,二四年四月,I-33,3.岩堆地区岩石经过风化作用，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较平缓处或坡脚处，形成无粘结力的堆积体。隧道通过这类地区，开挖时极易发

21、生坍方，给施工带来极大困难。这时，宜把隧道位置放在岩堆以下的稳定岩体之中。,二四年四月,I-34,在受彼岸山嘴或洪积扇影响而压缩河床，导致冲刷侧蚀威胁线路安全时，应考虑侧蚀作用对隧道或明洞的危害，在这种情况下线路位置应往里靠，如图1215所示 当隧道(明洞)洞口位置毗邻泥石流沟时，应注意适当延长以避央泥石流可能扩散范围的影响,当线路通过泥石流地区时首先应充分预计和判明泥石流的成因、规模、发展趋势和冲、淤变化规律，论证以路基、桥梁通过或者以隧道等方案绕避的合理性，并判定工程安全度以决定隧道方案的可行性。当用隧道与明洞方案比较时一般以隧道方案通过较为安全可靠，在决定隧道位置时，应使洞身置于基岩中或

22、稳定的地层内，其顶板覆盖厚度应充分考虑如下因素对隧道产生的最不利影响：(1)预计河床(主河谷和本沟)最大下切及侵蚀基准面对隧道的影响；(2)泥石流可能的改道和变迁对洞身的影响；(3)充分预计隧道防排水的处理难以达到要求或泥石流沟床顶板坍顶等危害最不利情况时的影响。(4)施工爆破可能带来的危害，如顶板塌陷引起超载等对施工、衬砌结构安全等的影响当采用明洞方案穿过泥石流时除应考虑上述因素外，其基础必须置于基岩或牢固可靠的地基上。洞顶回填的处理，应考虑河床下切和上涨以及相互转化的各种不利情况,二四年四月,I-35,当洞身不能避开时宜使隧道与岩溶间壁(特别是顶板及底板)有足够的岩壁厚度，或采取相应的工程

23、处理措施，如图1216所示，并要选择在岩溶水不发育的地带通过，特别注意岩溶水灾然袭击的可能性这种现象对施工、运营危害极大，须采取合理可行的预防措施。,5.溶洞地区当隧道通过岩溶地区时应力求避免穿越岩溶严重发育的网状洞穴区、巨大空洞区及有利于岩溶发育的构造带尽量避开洞身置于碳酸盐岩与非碳酸盐岩(可溶岩与非可溶岩)的接触带当不可能时应选择在较狭窄地段，以垂直或大角度穿过，使通过岩溶地段为最短。,二四年四月,I-36,6、煤系地层隧道位置的选择当隧道通过煤系地层时要注意有害气体、煤窑采空区以及地层膨胀等影响隧道结构安全的问题有害气体危害施工运营安全且易发生燃烧和爆炸事故小煤窑采空区也不容忽视因其直接

24、影响着隧道洞身稳定和运营安全煤系地层多属于膨胀性岩石隧道开挖后，围岩压力较大，在含水的情况况下，一般具有SO4-2的侵蚀性，破坏衬砌圬工。这些是引起病害的主要原因。因此，在选择隧道位置时，应设法避开有害气体含量较高和煤窑采空密集地段当不可避免时应选择影响最小的方案通过，同时保证底部隔层有足够厚度或预留煤柱，以减少其对隧道工程的威胁，确保施工安全和结构稳定,二四年四月,I-37,（二）、特殊地质地区隧道位置的选择,二四年四月,I-38,膨胀性的岩石种类有：页岩、泥岩、含有长石、云母、辉石等的风化岩、蛇纹岩。其膨胀的原因一般认为有以下三方面：（1）吸水膨胀 软岩、变质岩等含有蒙脱土等粘土矿物质时吸

25、水后会呈现明显的膨胀性(2)风化膨胀 围岩接触外界空气引起风化现象，随着岩石崩坏所呈现的膨胀性(3)潜在应力释放引起的膨胀 围岩的内部潜在应力由于隧道开挖而得到释放，当围岩强度不足时隧道即承受膨胀性压力。当隧道通过膨胀岩(土)地区时，应在确认膨胀性围岩的范围后，以通过地段最短，地下水含量最少者为宜同时应根据支撑变形情况，顶、底扳隆起及侧帮的凸出等程度；来分析和测定膨胀力的大小和开挖不同部位相应的变化规律以便采取以应的施工方法和加强衬砌结构工程措施,1膨胀岩(土)地区隧道位置的选择,二四年四月,I-39,二四年四月,I-40,二四年四月,I-41,含盐地层系指含盐岩石中含有盐类矿物，如若盐、芒硝

26、。钙芒硝、硬石膏石膏等矿物成分的可溶岩地层当其在恒定天然含水量状态下，具有较大的强度但当含水量发生变化时及变化后，则严重影响岩层的稳定性。含盐地层对隧道的危害大致有下列三种类型：(1)膨胀作用的危害，将导致衬砌结构承受附加压力(2)湿陷作用的危害，使底板呈现不规则的隆起或沉涪，影响结构稳定。(3)含有高浓度SO4-2的水溶液和芒硝矿物对混凝土的侵蚀严重者使混凝土呈豆腐渣状，对钢筋也具有腐蚀作用。为此，当隧道通过含盐地层时，宜选择在干燥无水或地下水位低含盐量最小的地段通过，并应对衬砌结构采取相应加强措施,2含盐地层隧道位置的选择,二四年四月,I-42,当隧道通过煤系地层时要注意有害气体、煤窑采空

27、区以及地层膨胀等影响隧道结构安全的问题有害气体危害施工运营安全且易发生燃烧和爆炸事故小煤窑采空区也不容忽视因其直接影响着隧道洞身稳定和运营安全煤系地层多属于膨胀性岩石隧道开挖后，围岩压力较大，在含水的情况况下，一般具有SO4-2的侵蚀性，破坏衬砌圬工。这些是引起病害的主要原因。因此，在选择隧道位置时，应设法避开有害气体含量较高和煤窑采空密集地段当不可避免时应选择影响最小的方案通过，同时保证底部隔层有足够厚度或预留煤柱，以减少其对隧道工程的威胁，确保施工安全和结构稳定,3、煤系地层隧道位置的选择,二四年四月,I-43,黄土具有干燥时甚坚固，遇水容易剥落相遭受侵蚀的特征在黄土地区常见有冲沟、陷穴、

28、滑坡及泥流等不良地质现象，对隧道的危害是不能忽视的特别是在有地下水活动和陷穴密集的地方在隧道施工中极易发生坍塌产生较大的围岩压力，导致支撑变形，基础下沉及衬砌开裂等危害，因此选择隧道位置时以避开沟壑及有地下水活动和地面陷入密集的地区。,4黄土地区隧道位置的选择,二四年四月,I-44,凡是温度低于或等于0，且含有固态水的土(石)称为冻土这种状态能保持三年或二年以上的称为多年冻土多年冻土地区，多分布于我国东北大兴安岭和西北的的青藏高原一带，由于气候严寒、防排水工程设计施工均比较复杂，处理不当容易造成隧道病害。多年冻土地区修进的隧道在洞口地段及衬砌背背后会形成一个冻融交替的融化圈，因为冻融循环交替作

29、用洞门易遭到破坏融化圈内的围岩强度则有所降低，在冻结时，对衬砌产生冻结力，程度不同地影响衬砌结构的安全。针对上述情况，当隧道在多年冻土地区通过时，应注意选择好隧道位置和洞口位置防止隧道病害的产生减少施工和运营养护的困难,5多年冻土地区隧道位置的选择,二四年四月,I-45,地震对隧道影响的大小，与地形、地质及隧道埋藏深度有着密切的关系。地震的破坏作用，由地表向地下随深度增加而迅速减弱，故一般对深埋隧道影响较小对浅埋偏压的隧道及明洞和洞门等结构影响较大。另外，一般在松散的山坡堆积层或滑坡地段、断层破碎带、泥石流发育地区、不稳定的悬崖深谷、易坍陷的地下空洞等处由于地震波的冲击作用，对抗震均属不利地段

30、。一旦地震发生将可能导致隧道洞口坡面坍塌衬砌出现开裂破损等病害，直接威胁行车安全。因此在选择隧道位置和洞口位置时，应特别注意地形、地质及洞身埋藏深度等问题。对土质松散或地层破碎及地质构造不利的傍山隧道更心注意长期必要的措施，以保证洞身稳定和洞口工程的安全,6地震区隧道位置的选择,二四年四月,I-46,水库蓄水后，改变了岸边的工程地质和水文地质条件，岸壁将受库水的浸润和波浪的冲刷而导致坍岸，即所谓的水库坍岸，如图所示。同时，由于库水向岸壁土层(或破碎岩层)渗透，致使地下水位上升，在库水消落时，地下水又随之下降。库水水位变化除加剧坍岸的发展外，还可能引起起岩(土)体力学指标(承载力摩擦力)的降低、

31、老滑坡体的复活或产生新滑坡等不同程度的危害。因此，在水库坍岸地区修建隧道时，隧道位置应置于牢固的基岩中或坍岸范围以外具有一定覆盖厚度并足以保证洞身稳定的土层上，如图中(a)所示的位置。隧道设置高程般均应设于水库设计正常高水位以上规定高度如因特殊原因需要,设于正常高水位以下时，应根据工程地质、水文等情况采取有效的防护工程措施，并有足够的技术经济比较依据 影响坍岸的因素是错综复杂的，主要为水文、地质、地貌等三项因素。一般对水文、地质因素较为重视。而多忽视其地貌因素(地貌因素指水库周围山坡凸岸、凹岸的形态)。凸岸三面环水多受风浪的影响，坍岸剧烈；凹岸一般为避风地带，沿岸流搬运的物质在此容易沉积，一般

32、坍岸较小。另外水库岸壁的高低、陡缓对坍岸的速度和宽度亦能产生较大的影响,7水库地区隧道位置的选择,二四年四月,I-47,1.地下水地下水多是由地表水的渗透或地下水源补给的。例如岩层裂隙中的裂隙水，或溶洞中储藏的溶洞水，它们有时是流动的，有时是静止的，有时还有压力水头它们的存在，使岩石软化、强度降低，层间夹层软化或稀释，促成了层间的滑动。裂隙中的水在开挖时涌人坑道，使施工发生困难，给以后养护也带来无休止的灾害。我国西北地区的一座隧道断层水曾达10000 t/d,贵昆线上一座隧道，在大雨之后，所有溶洞同时出水达50 000t/d,可见它的危害。选择隧道位置时，最好不从富水区中经过。不得已时，也要尽

33、可能地把隧道置于地下水位以上的地方，或从不透水层中穿过 2.地温地球核心产生的巨大的热量，随着地表与大气接触而逐渐冷却，成为地表温度。地表以下在一定的深度内地温基本是恒定不变的，称为恒温层。再向下每增加一定深度，地温将提高一度。这个深度间隔称之为地温梯度。据一般测定，地温梯度约为33 m左右。隧道如果埋置很深，地温太高，将会降低施工效率。如果在潮湿的岩层中，尽管有强力的通风，地温达到40-50时，人们也无法在里边工作。所以，选择隧道位置时，应尽可能不把隧道放在山体太深处。遇到部分地段埋深太大时，则应作好通风降温工作。,（三）不良水文地质的影响,二四年四月,I-48,3.1.5 隧道洞口位置的选

34、择,二四年四月,I-49,、洞口应尽可能地设在山体稳定、地质较好地下水不太丰富的地方。、洞口不宜设在垭口沟谷的中心或沟底低洼处，不要与水争路。、洞口应尽可能设在线路与地形等高线相垂直的地方，使隧道正面进入山体，洞 门结构物不致受到偏侧压力。、当线路位于有可能被淹没的河滩上或水库回水影响范围以内时，隧道洞口标高 应在洪水位以上，并加上波浪的高度，以防洪水倒灌到隧道中去。、为了保证洞口的稳定和安全,边坡及仰坡均不宜开挖过高,不使山体扰动太甚，也不使新开出的暴露面太大。一般情况下，设计各类围岩中隧道洞口上方的仰 坡和路堑的边坡控制高度和坡度可 参考表13。、若洞口附近遇有水沟或水渠横跨线路时，应慎重

35、处理，当线路横沟进洞时，设 置桥涵净空不宜太小，以免后患。、若洞口前方岩壁陡立，基岩裸露，此时，最好不刷动原生坡面，不挖开山体。、洞口以外应当留有生产活动的场所。总起来说，选定隧道洞口位置时，首先要按照地质条件控制边坡和仰坡的高度和坡面长度，其次是避开不良地质区域和排水影响，最后才谈得到从经济方面进行比较,1、洞口位置选择的一般原则和要求,二四年四月,I-50,二四年四月,I-51,二四年四月,I-52,3.2.1、隧道的平面设计 公路隧道的平面线形和普通道路一样，根据公路规范要求进行设计。隧道平面线形，一般采用直线、避免曲线。如必须设置曲线时，应尽量采用大半径曲线，并确保视距要求。其曲线半径

36、不宜小于不设超高的平面曲线半径。最小曲线半径的确定应保证曲线隧道在平面上具有必要的限界，确保车辆的侧向滑移稳定和车辆行驶通顺、流畅。,3.2 隧道的几何设计,不设超高的圆曲线最小半径(m),二四年四月,I-53,公路停车视距与会车视距,对于高速公路、一级公路的隧道应设计为上、下行分离的独立双洞。分离式独立双洞的最小净距，按对两洞结构彼此不产生有害影响的原则，结合隧道平面线形、围岩地质条件、断面形状和尺寸、施工方法等因素确定，一般情况可按表1.23取值。一座分离式双洞隧道，可按其围岩代表级别确定两洞最小净距。,二四年四月,I-54,分离式独立隧道的最小间距 表1.23,在桥隧相连、隧道相连、地形

37、条件限制等特殊地段隧道净距不能满足表1.23的要求时，在经充分技术论证和比较，并制定可靠技术保障措施及确保工程质量的基础上，也可采取小净距隧道或连拱隧道形式。,二四年四月,I-55,隧道的内纵面线形设计应综合考虑行车安全性、营运通风规模、施工作业效率和排水要求。隧道内的纵坡形式主要有单向坡和双向坡（人字坡），一般宜采用单向坡；对地下水发育的长隧道、特长隧道可采用双向坡。纵坡变更的凸形竖曲线和凹形竖曲线的最小半径和最小长度应符合表1.24的规定。通常隧道内纵坡的变换不宜过大、过频，以保证行车安全视距和舒适性。综合各方面要求，隧道的纵坡通常应不小于0.3，并不大于3。隧道如从两个洞口对头掘进，为便

38、于施工排水，可采用“人”字坡。单向通行时，设置向下的单坡对通风有利。,3.2.2 隧道纵断面设计,二四年四月,I-56,隧道内竖曲线最小半径和最小长度 表1.24,隧道内纵坡坡率不应小于0.3%，一般情况不应大于3%；受地形等条件限制时，高速公路、一级公路的中、短隧道可适当加大，但不宜大于4%；短于l00m的隧道纵坡可与该公路隧路线的指标相同。当采用较大纵坡时，必须对行车安全性，通风设备和运营费用、施工效率的影响等作充分的技术经济综合论证。,二四年四月,I-57,3.2.3 隧道净空断面横断面设计,隧道衬砌的内轮廓线所包围的空间称为隧道净空。隧道净空包括公路的建筑限界，通风及其它需要的断面积。

39、建筑限界是指隧道衬砌等任何建筑物不得侵入的一种限界。公路隧道的建筑限界包括车道、路肩、路缘带、人行道等的宠肠以及车道、人行道的净高。公路隧道的攒断面净空，除了包括建筑限界之外，还包括通过管道、照明、防灾、监控、运行管理等附属设备所需要的空间，以及富裕量和施工允许误差等。,二四年四月,I-58,3.4 道路隧道勘察设计文件组成内容,1、隧道路线工程地质平面图2、隧道洞身纵断面图3、隧道洞门进出口洞门设计图4、各类围岩隧道衬砌断面设计图5、隧道防排水设计图6、隧道运营通风设计图7、隧道照明供电设计图8、隧道监控管理系统结构设计图9、隧道弃碴场设计图10、隧道附属建筑物设计图,二四年四月,I-59,

40、二四年四月,I-60,公路隧道横断面设计内容包括以下两个方面：其一是道路等级确定隧道建筑限界，其二就是确定净空断面大小及隧道内轮廓形状和几何尺寸。,1、隧道建筑限界设计。所谓隧道建筑限界是为保证隧道内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部件侵入的空间限界。（图1.31、1.32）各级公路隧道建筑限界基本宽度应按表1.7执行，并符合以下规定：建筑限界高度，高速公路、一级公路、二级公路取5.0m;三、四级公路取4.5m.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。隧道路面横坡，当隧道为单向交通时，应取单面坡；当隧道为双向交通时，

41、可取双面坡。坡度应根据隧道长度，平、纵线形等因素综合分析确定，一般可采用1.5%2.0。当路面采用单面坡时，建筑限界底边线与路面重合；当采用双面坡时，建筑限界底边线应水平置于路面最高处。,二四年四月,I-61,隧道净空限界图,二四年四月,I-62,公路隧道横断面净空图,二四年四月,I-63,二四年四月,I-64,二、铁路隧道净空及要求（一）直线隧道净空隧道净空是指隧道衬砌的内轮廓线所包围的空间。隧道净空是根据“隧道建筑限界”确定的，而“隧道建筑限界”是根据“基本建筑限界”制定的，“基本建筑限界”又是根据“机车车辆限界”制定的。“限界”是一种规定的轮廓线，这种轮廓线以内的空间是保证列车安全运行所

42、必需的。“建筑限界”是建筑物不得侵入的一种限界。1机车车辆限界它是指机车车辆最外轮廓的限界尺寸。要求所有在线路上行驶的机车车辆停在平坡直线上时，沿着车体所有部分都必须容纳在此限界范围内而不得超越。2基本建筑限界它是指线路上各种建筑物和设备均不得侵入的轮廓线，它的用途是保证机车车辆的安全运行及建筑物和设备不受损害。如下图所示。,二四年四月,I-65,二四年四月,I-66,二四年四月,I-67,它是指包围“基本建筑限界”外部的轮廓线。即要比“基本建筑限界”大一些，留出少许空间，用于安装通讯信号、照明、通风、电力等设备。我国现行的“隧道建筑限界”是国家标准局1983年11月7日发布的GB146.2-83，并以此作为设计隧道支护结构的依据。对于新建和改建的蒸汽及内燃牵引的单线和双线铁路隧道，采用“隧限-1A”和“隧限-1B”。,3隧道建筑限界,对于新建和改建的电力牵引的单线和双线铁路隧道，采用“隧限-2A”和“隧限-2B”。,二四年四月,I-68,4直线隧道净空“直线隧道净空”要比“隧道建筑限界”稍大一些，除了满足限界要求外，还考虑了在不同的围岩压力作用下，衬砌结构的合理受力形状以及施工方便等因素。,