2013秋第3章隧道勘测和线路断面设计.ppt

《2013秋第3章隧道勘测和线路断面设计.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2013秋第3章隧道勘测和线路断面设计.ppt（219页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、隧道工程,主讲教师:曹志军,隧道工程设计是出于开拓并持续安全应用地下通道空间的目的，勘察地形、地质、地物等环境条件，确定隧道位置，并根据隧道围岩自稳能力的强弱，选择确定为保持隧道稳定所需提供帮助的多少即需要的加固范围，以及选择确定支护的材料种类、结构形式，力学性能、参与时机、施作方法、监测方法、质量标准等支护技术参数，并评估支护的有效性和经济性的一系列工程规划活动。,隧道工程设计,隧道建筑设计,隧道结构设计,隧道施工设计,隧道工程设计,包括选择隧道方案，确定隧道位置，洞口位置、隧道平面、纵断面及横断面设计。,主要是指隧道支护结构设计,包括施工方案选择、施工方法选择、施工技术选择、量测监控方法选

2、择、施工程序设计，以及施工质量控制措施、施工安全控制措施、环境保护措施的制定等。,第三章 隧道线路及断面设计,第一节 隧道勘测,第二节隧道位置的选择,第三节 隧道洞口位置的选定,第四节 隧道平面设计,第六节 隧道横断面设计,第三章 隧道线路及断面设计,第五节 隧道纵断面设计,第一次课（1）了解隧道勘测内容（2）掌握隧道位置的选择（3）了解隧道方案比选内容,第三章 隧道线路及断面设计,第一节 隧道勘测,一、隧道勘测概述,二、文献资料的收集,三、地形、地质的调查测绘,四、气象调查,五、环境调查与评价,六、工程评价及处理措施,一、隧道勘测概述,隧道勘测的目的在于查明隧道所处位置的工程地质和水文地质条

3、件，以及隧道施工和运营对环境保护的影响，为规划、设计、施工提供所需的勘察资料，并对存在的岩土工程问题、环境问题进行分析评价提出合理的设计方案和施工措施，从而使隧道工程经济合理和安全可靠。,1、意义,2、制定勘测计划,3、勘测的阶段,勘测计划包括：既有资料的收集和调查、地质勘察、环境调查、施工条件调查、调查采取的方法等内容。勘测计划应按不同调查阶段，针对提出的要求并考虑隧道的规模、特点编制，编制时应对调查项目、调查方法、精度要求、范围和顺序、成果等做出明确规定。,3、勘测的阶段,隧道勘测,定测是根据有关单位批准的初步设计文件及审核意见，在初测基础上进一步核对、落实、深化相关勘测资料，对复杂地质问

4、题给出可靠性结论，为施工图设计提供资料。,设计阶段勘测,施工阶段勘测,初测阶段,定测阶段,初测为初步设计提供资料，应完成的勘测工作有：隧道所在地区自然条件的调查、隧道工程对周围环境影响的调查、工程地质及水文地质的勘查、地形测量、导线测量等。,二、文献资料的收集,（一）地形地貌资料（二）工程地质与水文地质资料（三）工程资料（四）气象资料（五）用地及环境资料（六）灾害资料（七）概预算资料调查（八）与隧道建设相关的资源资料（九）相关法律、法令调查,三、地形、地质的调查测绘,地形调查是为路线服务的，目的是在现有地形条件下使路线满足规范要求，并尽可能的得到优化，这是设计的需要；地质调查是核对在实际地质条

5、件上是否可能，是否可以得到一个稳定的结构物。,（一）地形地质调查的主要内容,（二）地形与地质初步调查,（三）地质详查,（四）施工阶段地质调查,（一）地形地质调查的主要内容,（1）地形与地貌,（2）工程地质特征:地质构造 地层、岩性,（3）水文地质特征,（4）不良地质和特殊地质现象,（5）地震裂度,(6)有害气体和放射性物质,(7)对于深埋隧道，应作隧道地温升温预测,(8)分段确定隧道围岩级,（二）地形与地质初步调查初测阶段,1地形地质调查要按隧道勘测规程展开工作,2.地质调查,3.初测阶段完成野外地质工作后应整编的资料,1地形地质调查要按隧道勘测规程展开工作,2.地质调查,(1)隧道工程地质说

6、明书；(2)隧道工程地质平面图，在比例尺1：2000-1：5000的图上填绘物探、钻探、挖探的平面位置；(3）隧道工程地质纵断面图，在比例尺为1：500-1：5000（横）、1：200-1：1000（竖）的图上，标明勘探点的位置和岩层的弹性波波速（进行震探时）；(4）洞口、洞身工程地质横断面图，在比例尺为1：2001：500的图上，标明勘探点和岩层的弹性波波速（进行震探时）；(5)钻孔地质柱状剖面图；(6)试验资料汇总表；(7)航空照片地质解释资料、工程地质照片和野外素描图等；(8）严重影响隧道方案的特殊地质和不良地质地区应有专项资料；(9)有关地震烈度的资料。,3.初测阶段完成野外地质工作后

7、应整编的资料,（三）地质详查定测阶段,根据批准的初步设计文件及审核意见，对已选定的隧道位置进行详细的工程地质勘察，为编制隧道施工图提供工程地质依据。地质详查的工作任务如下：(1)对隧道所在地区的地形、地貌（包括引线）、工程地质特征及水文地质条件给出正确的评价。(2）根据控制围岩的各种因素和地层弹性纵波的波速，分段确定隧道洞身的围岩类别。这里的段落划分不能简单的以岩石接触面分界划定，而是要权衡岩石稳定性科学划分，一般都要向较坚硬一侧跨越一个宽度。(3)为各类围岩衬砌设计、施工支护提出建议。根据实际需要，可以进一步用补充调查、补充弹性波测定、补充钻探挖探等。根据隧道的规模和地质情况，在完成地形地质

8、等初步调查之后，基本上可以确定隧道路段的走向，在此基础上作进一步地质详查，获得最终的隧道定位、设计与施工等所需资料,1.地质详查,详查可以采用调绘、物探、坑探、槽探、触探、钻探等。根据地形、地质条件，采用综合勘探，相互印证，才能取得正确结论。重要的特别复杂的地质情况，有时需要采用探测导坑或试验洞实测，取得设计及施工所需技术资料。地质详查调绘的范围和测点，物探时的网、线、点的布置以及方法的运用，都要与地质初步调查配合，一般是针对那些有待进一步查明、补充、校核的复杂地质问题做工作。复杂而重要的隧道地质纵剖面不应该有推断部分，各个层面的地质关系都能连接上，才符合要求。从钻孔、坑（槽）探、对隧道有用的

9、露头中取出的样品，应该做试验，它们分别是：（1）岩石的物理力学性试验；(2)特殊地质的有关特性的定量试验；(3)需要时，可作岩心复原率的对比；(4)地下水丰富时，应做钻孔抽水或提水试验；(5)水质分析试验；(6)有害气体性质、含量及压力测定。,2.详查阶段地质工作的方法和手段,(1)隧道地形地质平面图，其比例尺应与地形图一致，地质复杂时应单独绘制地质图。(2）隧道纵断面图。在比例尺为1：1000-1：5000（横）、1：1001：500（纵）的纵断面上，逐段绘制地质及较大地质构造线、水文地质条件、注明围岩类别，确定洞口位置，拟定洞内外纵坡，地质条件复杂时应单独绘制填绘地质的洞口放大纵断面图。(

10、3)绘制比例尺为1：50l：100的洞口和其附近的以及明洞的填绘地质的横断面图，比例尺为1：501：500的洞身地质横断面图若干张。(4)绘制比例尺为1：200-1：1000填绘地质的洞口平面图。(5）其它辅助工程的平面图及纵、横平面图。,3.定测时应完成的工程地质图纸,4.环境条件资料，施工组织及预算的调查资料，与有关单位的协议。,*定测阶段应该特别指出的问题,1.花岗岩、粉岩、斑岩、蛇纹岩、温泉变质作用的安山岩和凝灰岩、泥岩和粉沙岩、片岩类、粘板岩和千枚岩、岩堆等，都应特别给予注意。2.涌水调查，设计与施工中都应充分考虑。3.由于裂隙玫瑰图能形象的统计裂隙走向、倾向和条数，所以定测报告中，

11、应该给出这个统计结果。4.现代遥感技术在工程地质测绘中，可以更客观更全面地看到站在地面上观测时看不到的或看不清楚的现象。5.有关地震方面的资料。,涌水调查，设计与施工中都应充分考虑。,隧道与地下水的影响关系，主要出现两种现象：一是隧道内涌水，这将恶化围岩稳定状态，导致施工困难，增大工程造价。二是地表枯水，造成工业用水及饮水困难。涌水可以使岩质软化，使软岩山体松弛、降低强度；促使围岩中软弱夹层泥化；减少层间阻力，易于造成岩体滑动；使某些岩类溶解和膨胀，使山体出现附加压力；厚含水层出现大量涌水时，将产生动水压力，出现流沙及渗透压力；含有害化合物的地下水（硫酸根、碳酸根等）对衬砌结构将产生侵蚀作用。

12、涌水是造成塌方围岩丧失稳定的重要原因之一。枯水可能影响隧道上方和使四周的井和泉干涸。因此，必须进行调查预测。,（1）地下水涌水调查涌水可分为集中涌水和稳定涌水。隧道集中涌水主要是估计对工程有影响的涌水位置、涌水压力和涌水量等。预测时可根据地质调查、弹性波探测及钻探等分析地质构造，通过对构造裂隙、地下水露头的调查，判明含水层、透水层、隔水层的范围及其与隧道的关系和影响程度；地下水涌水调查的主要内容主要包括调查地下水的类型及其与地表水的相互补给关系，地下水的动态变化规律；调查地下水的流量、流向及水质等。稳定涌水受隧道长度、埋深、位置、含水层规模和透水性等影响，并与流域的枯水流量有密切关系，所以预测

13、是可能的。调查时根据地质调查、弹性波探测、钻探等，查明流域范围的地形、地质构造、地下水状况，并测定径流范围的涌泉、溪流、河川等的枯水流量。涌水调查通常由多孔抽水试验获得，用以确定涌水量与水位降低的关系，可以按照相应地计算公式计算渗透系数。根据抽水试验测定的渗透系数及涌水量，通常比压水、提水、注水试验等手段所取得的资料准确。而压水试验主要是了解岩层的裂隙性和渗透性。常常是当含水层埋藏较深抽水试验有困难时才使用，但在定量计算上欠成熟，缺乏可靠性。初勘时可做单孔抽水试验。为进行建筑确定用水量应在地下水位最高的季节进行。,（2）枯水调查水均衡资料调查的目的是事先了解因隧道开挖可能引起的附近的水均衡问题

14、，并制订相应的措施。在开工之前应对水源种类（井、泉、溪流、贮水池等）、用途与用量（饮用、农业、工业、渔业等）、降水量、地下水位及流量等的季节变化，作出观测。在开挖过程中，如果出现涌水现象，就要把涌水的位置、初期水量、水量累计、核定水量等各项内容调查清楚。同时，要调查分析前述各项调查的内容是否受到涌水的影响。明确判断枯水现象是由于开挖隧道引起还是由于气象条件变化所引起。而且，新旧工程的影响是相互交错的，须调查清楚以往工程影响的范围及状况。,隧道工程测绘遵守的规定（1）按设计阶段要求搜集或测绘地形图，纵断面图、横断面图；（2）测绘资料的图纸内容需反映隧道所在地的工程地质及水文地质情况；（3）在隧道

15、洞口和辅助坑道口的附近，按规定设置必要的平面控制点和水准点。（4）测绘资料符合规定的精度要求。,公路隧道测绘要求：可行性研究阶段：1：50001：50000；初步勘察阶段：1：20001：10000详细勘察阶段：1：2001：2000铁路隧道要求：线路方案平面图：1：50001：50000隧道线路平面图：1：10001：5000隧道洞口平面图，比例为1：1001：500隧道纵断面图依据隧道长度不同，可采用横向比例1：5001：5000，竖向比例：1：2001：2000其余如洞口纵断面图、洞口横断面图、洞身断面图等比例为1：1001：200,（四）施工阶段地质调查（1）核定地质构造、岩性、地下水

16、等；（2）及时预测和解决施工中遇到的工程地质及水文地质问题；（3）为验证修改设计提供依据。目前各国对隧道及地下工程十分重视施工阶段地质调查工作，其中开挖工作面直接观察是极其重要的，在每次爆破后、应立即有专人进行开挖工作面观察并素描，其主要内容有：（1）地层、岩石分布、岩层走向、倾角；（2）固结程度风化及变质程度、软硬程度；（3）裂隙方向及频率、充填物及性质；（4）断层位置及走向、倾角、破碎程度；（5）涌水位置及涌水量；（6）坍塌位置及形态。,四、气象调查,降水：年降水量、月平均降水量、日最大降水量、小时最大降水量，最大降雪日、最大积雪量、积雪期、最大日降雪量、雪密度、雪温。降水量调查资料主要是

17、用来计算地表水对隧道洞口是否产生病害、是否会有排水障碍、对隧道衬砌排水的影响程度、雨水是否会发生倒灌、是否会发生风吹雪、是否会对施工产生严重影响等间题。洪水：洪水位、水量、时期。主要解决洞口设计标高，洞口是否会被水淹等问题。气温与地温：年平均气温、绝对最高最低气温、日温差、结冰期、冻结深度、多年冻土深度、水温。气温与地温调查主要是解决温度对地基、结构设计及边仰坡稳定可能产生的影响、对通风设计产生的影响、对施工可能产生的影响。风：风向、风速，频度分布（年间、月间、日间）。风的调查项目主要用来解决通风设计的可靠性、边仰坡防护的可靠性、洞口段行车的安全性等。雾：发生日数（频度）、滞留时间及其程度（能

18、见度）。主要是用来解决照明设计的可靠性特别是洞口外接续路段的照明设计，对交通信号、情报板、交通标志标线设计的影响。雪崩与风吹雪：场所、规模、频度、时间、种类；主要解决在高寒地区隧道设计中，洞口段及引线段的设计施工和营运安全问题。,五、环境调查与评价,（一）环境调查的基本内容（二）隧道建筑环境保护与防治的基本内容（三）公路隧道环境保护的基本措施（四）环境评价报告,五、环境调查与评价,（一）环境调查的基本内容1.自然环境调查2.地物调查 3.生活环境调查 4、施工条件调查（1）施工便道、施工场地、拆迁、弃渣场地、供水、供电和通讯条件；施工场地主要包括：房屋、设备安装、库房、材料场、加工场、混凝土拌

19、和场、施工道路、弃碴场、污物处理场、污水处理池等。（2）建筑材料的来源、品质、数量等；（3）其它可能影响施工的因素。,五、环境调查与评价,（二）隧道建筑环境保护与防治的基本内容,（1）水资源的保护,（2）植被的保护,（3）特殊保护区的保护,（5）对环境污染的防治,（4）特殊地质段的保护,污水防治；烟气污染防治；粉尘污染防治；噪声污染防治；振动的防治；有害物质的防护。,（6）弃渣处理,选择、规划弃渣场地，应按国家土地利用的基本政策，尽量占用荒地，少占耕地、控制侵占良田，尽可能少的改变原有的自然环境；严禁向河谷倾倒弃渣，应在掌握河流特性，经弃渣设计后，分层碾压弃渣，并确保能防止本岸、彼岸与下游出现

20、各种水害；对于含有放射性物质的水、弃渣，应经严格测定后，依据含量或浓度确定处置措施；对于可利用的隧道挖方，应尽量就地加工成工料或骨料用于工程，或作为路基填料，以减少堆放数量和减少占用土地；根据隧道弃渣地区的降水、地面径流及地形情况，对弃渣松散堆体设盆排水管、盲沟、截水沟、加固弃渣堆坡脚，以确保弃渣体的稳定，防止发生人为的灾害，有条件时应在弃渣堆上筱盖汉沁 m 以上厚度的耕植土，覆土造田或种树绿化。,（6）弃渣处理,五、环境调查与评价,（三）公路隧道环境保护的基本措施（1）水资源的保护措施（2）对污水的防治措施（3）对粉尘污染的防治措施（4）对有害气体的防治措施（5）对噪声控制的措施（6）对振动

21、的防治（7）对有毒有害物质的防护措施（8）对自然环境的保护,（1）水资源的保护措施 浅埋公路隧道施工。为防止开挖施工引起地表水漏失和地层下陷，可结合地下水位涨落及水力坡度的变化情况，对地面下沉与掘进及衬砌衔接的关系进行观侧，可采取超前支护方法，实施预注浆，对洞身围岩加固；当隧道穿过与地表水连通的破碎带，为防止突发性的泥石漏入或漏失地表水，可根据探水孔流出的水 t 和水压变化，采取洞内超前帷幕注桨，以加固破碎带和封堵水路；如预计隧道会与地下径流相遇，应及早采取拦堵截等保水措施，以减少水源高程损失。如一旦形成水资源经隧道漏失，可利用地形、地质等有利条件设置蓄水池，将未经污染的水流经沟、槽或专设管路

22、提升，引入蓄水池供给用户。,（2）对污水的防治措施 对隧道涌水量大的处所，设截水管由衬砌背后引出并导人蓄水池，避免与洞内施工污水汇合外排，可减少污水处理量，并可充分利用水资源充实施工用水 利用洞外自然沟壑地形，设置污水处理设施。对地形条件复杂的地区，采用平流斜板一级处理池。经处理后的水质要符合接纳水体相应的排放标准，并注意排放过程不应选在田地、坡脚以免产生水毁现象；尽量选用毒性小、污染少的注浆材料，尽量减少配制浆液过程的撒漏和注浆过程浆液漏失，对进入排水系统中的有害物质作净化处理，避免浆液流入地面水系和人畜用水水源。,（3）对粉尘污染的防治措施 施工中改进爆破方法，采用松动爆破，无声振动等技术

23、。炮眼钻孔严禁干孔施钻；散装水泥、石灰采用密闭罐运输、存放；搅拌场、弃渣区设隔尘隔声的隔离设施；绿化洞口附近的荒山与荒地，充分利用植被的天然吸尘作用。（4）对有害气体的防治措施公路隧道内车辆运营的有害气体都是由隧道通过通风排放口排出，由隧道通风排放口排出的有害气体扩散后的落地浓度应符合排放标准，否则应作处理设计。,（5）对噪声控制的措施 施工中选择低噪声设备型号机械进场施工。噪声大的机械设备远离居民点或施工人员住地布设。合理安排机械作业，减少同时作业的机械台数，对产生噪声大的作业，不安排在夜间或节假日；运营中设置隔声屏或利用绿化带减少噪声传播。（6）对振动的防治 对搅拌机、球磨机、空压机、碎石

24、机等的基础理人地下，并铺设砂石垫层以减轻振动影响；通过试验，选择炸药品种，调整用药量，减少一次齐发的药量以期达到减小爆破振动。,（7）对有毒有害物质的防护措施 有瓦斯溢出的隧道施工，应采用防爆型机具设备，加强施工通风，采用多种方法监测隧道内瓦斯含量，使其达到规定标准；含有放射性物质的水与弃渣应置放于远离人群活动或居住的地方。弃渣应以高密度物质的材料封闭，或在弃渣上以粘土、水泥等覆盖，或种植树木让其自然衰变。（8）对自然环境的保护在隧道施工过程，由于受到改变土地形状，改变河道，改变植被，设置构造物以及开采材料等影响，破坏了原有自然环境，因此，要探讨自然环境的复原、修饰与绿化等措施及方案。,五、环

25、境调查与评价,（四）环境评价报告 主要内容包括：该环境工程的必要性、概要及其效果、环境现状调查、环境预测、评价、保护措施等,六、工程评价及处理措施,（1）围岩自稳性；（2）隧道涌水量、涌水压力、突然涌水等；（3）岩土膨胀压力；（4）滑坡、偏压；（5）围岩状态和土压特性；（6）高地应力区应力场；（7）瓦斯、岩溶、及人为坑洞等。,第二节隧道位置的选择,一、线路与隧道的位置的关系,二、按地形条件选择隧道位置,三、按地质条件选择隧道位置,四、城市隧道,五、水底隧道,六、隧道方案比较,引子,隧道方案和其它方案的比较,1高程障碍,(1)绕行方案,(2)深堑方案,(3)隧道方案,2平面障碍,(1)沿河傍山绕

26、行方案,(2)隧道直穿方案,实例1,中国已通车的最长双线电气化铁路隧道:大瑶山隧道,14.295km,宝成线略阳站以南云竣山隧道至灵岩寺隧道间既有线路长2.4km，原修建隧道7座，计750m,通车后逐年增建至9座，计1012 m,同时还增建了大量的山坡和河岸防护工程。因1981年水害，出现滑坡2处，计201.5 m，河岸冲刷1处，约58 m，因危岩落石及桥涵堵孔漫道等病害，又新建明洞7座，计599 m，共计处理沿线病害全长1871 m。如当初以2000 m长隧道方案通过，既缩短线路又改善平面条件，总投资省，安全度高。水害整治中也曾考虑此方案，终因在既有线上投资较大，废弃工程多而未予选用，但可供

27、借鉴。,实例2,第二节隧道位置的选择,一、线路与隧道的位置的关系隧道的位置与线路是互为相关的。隧道只是路线中的构造物，原则是当一段线路的方案比选一旦确定以后，区段上中小隧道的定位应服从路线的走向，隧道的位置就只能依从于线路的位置大体决定，最多是在上、下、左、右很小幅度内做些小的移动。长大隧道，工程规模很大、技术上也有一定困难、属于本区段的重点控制工程，其定位原则是在服从路线的基本走向的同时，作为路线基本走向的控制点，这一区段的线路就得依从于隧道所选定的最优位置，然后线路以相应的引线凑到隧道的位置上来。隧道位置的选定与线路的选定是同时考虑的，不可分开。一般需要在初步设计时在地形图选择几条可能的建

28、设方案，之后进行方案比选，明确路线经济、技术上是否可行、是否符合实际需要、确定选定方案。,第二节隧道位置的选择,二、按地形条件选择隧道位置,（一）越岭线上隧道位置的选择,（二）河谷线上隧道位置的选择,1隧道平面位置的选择（选择垭口）2隧道立面位置的选择（选定高程）,当交通路线需要从一个水系过渡到另一个水系时，必须跨越高程很大的分水岭。这段线路称之为越岭线。,越岭线,克服很大的高差，线路长度和平面位置又取决于线路纵坡。,越岭线路的特点,垭口两侧线路展线方案的布局,越岭隧道主要问题,垭口的选择,过岭高程的确定,（一）越岭线上隧道位置的选择,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、

29、称之为垭口。,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。,1隧道平面位置的选择（选择垭口）,垭口位置的选择可利用小比例尺地形图、航空照片、卫星照片等。,优先考虑在路线总方向上或其附近的低垭口，因为这种垭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的河谷，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。,沙木拉达隧道,2隧道立面位置的选择（选定高程）,凉风垭隧道,越岭线上，地形起伏陡峻，在展线时还可能需要修建专门的展线隧道

30、,河谷线,线路沿河傍山而行时称之为河谷线。,这种线路左右受到山坡和河谷的制约，上下受到标高和限制坡度的控制，比选方案时，可能移动的幅度不大。但是，虽然摆动的幅度很有限，可对工程的难易、大小都有关系。,当线路沿河傍山，线路坡度较为自由时，反复跨河“避难就易”的方案效果很好,遇到高程障碍，而地形紧迫，绕行有困难，展线又没有足够回旋的余地时，则应采用隧道穿山而过是较为合理可行的。,河谷线特点,（二）河谷线上隧道位置的选择,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。,(a)不利的结构面倾向；(b)有利的结构面倾向图1-15 结构

31、面倾向对隧道位置的影响,多年实践总结出一条经验“宁里勿外”，,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道路的位置，应注意既有道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。,注意：,1单斜构造与隧道位置的选择2褶皱构造与隧道位置的选择3断裂构造，接触带与隧道位置的选择4不良地质的影响5不良

32、水文地质的影响,三、地质条件对隧道位置的影响,图1-3 缓倾角岩层隧道 位置的选择,图1-4 软弱结构面地带隧道位置的选择,1单斜构造与隧道位置的选择(1)水平或缓倾角岩层(2)陡倾角岩层(3)直立岩层,图1-5 直立岩层中的隧道位置选择,图1-6 褶皱构造隧道 位置的选择,2褶皱构造与隧道位置的选择,3断裂构造，接触带与隧道位置的选择,4不良地质的影响,(1)滑坡、错落地区,(2)岩堆、崩坍、堆积层以及危岩落石地区,(3)泥石流,(4)溶洞地区,(5)瓦斯地区,(6)黄土地区,(7)地下水,(8)地温,(1)滑坡、错落地区,(2)岩堆、崩坍、堆积层以及危岩落石地区,宝成线略阳至广元段132

33、km，自1958年通车至1981年水害前，先后接长或增建明洞70座（处），计6km,80%以上皆因危岩、落石所致。1981年水害后，因危岩、落石又增加明、棚洞31座（处），计6.49km,尚不包括因支顶危岩及坡面防护平均每1m路基所费圬工16m3（已近于隧道每米衬砌圬工量），这足以说明防治危岩、落石的重要性。,实例,在选择隧道位置时，务必躲开泥石流泛滥区，如躲避不开，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，并判定工程安全度，以决定隧道方案的可行性。当采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稳定的地层内，其顶板覆盖厚

34、度应充分考虑如下因素对隧道产生的最不利影响：,(3)泥石流,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。要查明泥石流洪积扇范围，不可把洞口放在洪积扇范围以内。,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；泥石流可能的改道和变迁对洞身的影响；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)溶洞地区,设计时：一是选择在较狭窄地段，以垂直或大角度穿过，使通过岩溶地区最短；二是宜使隧道与岩溶间壁（特别是顶板和底板）有足够的岩壁厚度，或采取相应的工程措施。施工时必须特别注意采取措施，预防岩溶水的突然袭击。,选择隧道位置

35、时，应尽可能避开。,如无法避开时，应探明溶洞的规模、性质和与隧道的位置关系，采取相应的设计、施工措施。,(5)瓦斯地区,(6)黄土地区,（7）地下水,（8）地温,选择隧道位置时，最好不从富水区中经过。不得已时，也要尽可能地把隧道置于地下水位以上的地方，或在不透水层中穿过。,选择隧道位置时，应尽可能不把隧道放在山体太深处。遇到部分地区埋深太大或高地温时，则应作好通风降温措施。,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50000 t/d。,实例,四、城市隧道,其一是由洞门直接排出。在一定的范围内不应该有居民点，关于距离的大小需要查找气象资

36、料和环保方面的法规。其二，污染空气经过竖井、斜井排出，不管洞口的标高是多少都不能紧贴地面直排，必须以烟窗形式排放，且烟窗的高度经计算确定。,用经常发生的83dB作为洞口的噪声源，然后按噪声在空气中传播衰减的公式计算，如果是居民点，那么就按居民点的允许噪声值，计算噪声源至居民点的所需距离。经过计算如果不能满足环保要求时，可以考虑采用防噪声挡墙或其它构造物遮挡，或者采取其它相应措施妥善解决。,排水污染，是指洞内排出的清洗水往往含有污染物，以及发生火灾时的消防水和车载泄漏的有害化学物质等，需要按市政和环保方面的相关法规正确处理，不能随意排放。,空气污染,噪声污染,排水污染,污染问题,行人和非机动车辆

37、问题,五、水底隧道,城市水底隧道，其设置位置及进出路，通常与城市整体规划、交通规划、名胜古迹、工业布局、旅游设施及郊区旅游点分布等有直接关系。选择位置时应注意：引道短 用地少 洞外展线容易 视距有保障 远离大居民区及公共场所等水底隧道一般由水下部分和引道部分组成，水底部分的埋设深度与水深、航道要求、河床的地质情况、引道长度及坡度等有关。当引道坡度较大时，为避免降低通过能力，将减速的大型车辆从干道上分离出去，常在洞外敞开的引道段的右侧（即上坡侧），将车道适当加宽（一般为2.5m)专作爬坡车道，以保证其它车辆能在原车道上顺利通过。,比较的内容：1.适当的线形，平面顺适、纵坡均衡、横断面合理。2.经

38、济的路线长度，舒适的运行条件，长大隧道方案的运行条件一般都应较好。3.合理的用地，对环境的破坏少，并与当地环境和景观相协调。4.施工难度小，便于就地取材。5.建设投资少。6.运行费用与养护费用少。7安全性好。,六、隧道方案比较,（一）隧道方案与明堑的比较,（二）隧道方案与跨河建桥方案的比较,（四）双线单隧道和单线两隧道的比较,（三）长隧道与短隧道群方案的比较,（五）对相关工程的考虑,六、隧道方案比较,1经济和技术上的比较,2 安全条件比较,一般说来，隧道造价比明堑要贵一些，施工技术也复杂一些，因此，除了展线和抬坡以外，单纯从经济和技术上比较，明堑方案常常是比较省钱、省事、又快速的。从长期运营条

39、件来看，隧道方案优于明堑。,经验指出：“山体可穿而不宜大挖，大挖必坍”。只有在保证安全的前提下，才能谈到经济和技术的比较。,（一）隧道方案与明堑的比较,以宝成线秦岭盘山道为例。那里本应用隧道通过的，但为了赶工期，图省钱，草率地改用明堑方案。深挖边坡为1:0.75和1:0.5的陡边坡，边坡的高度达60 m，个别边坡达到90 m，岩层虽为花岗岩，但属于风化破碎带。开挖后，表层岩石很快风化，边坡站立不住。施工期间就不断坍方，其中最大一次塌方就达10万m3。边坡顶上普遍出现纵向裂缝。以后多次刷方，刷到坡顶达130 m仍不能稳定下来。直到铺轨时，才不得不增添明洞，但已造成不应有的损失，并使施工程序极度混

40、乱。,实例,1跨河建桥方案的优缺点,2隧道方案的优缺点,（二）隧道方案与跨河建桥方案的比较,1 跨河建桥方案的优缺点,一般情况是桥梁长度短而每延米的造价高；,一般跨过河谷的桥梁，河心不宜设墩，所以中孔跨度较大，两端基础必须十分坚实；,在洪水或严寒时期，施工就比较困难，因而施工有季节性；,跨河桥的最大缺点是桥头两端必然是曲线，甚至曲线半径很小。这就使得线路的行车条件变坏；,如果线路原本要抬坡争取高程的，转为桥梁后，桥身及两端引线都要放在平坡上，于是就达不到争取高程的目的；,在国防意义上，跨河建桥往往是空袭的明显目标，一旦受到破坏，全线就要中断，而且不能做临时便线。,（二）隧道方案与跨河建桥方案的

41、比较,（二）隧道方案与跨河建桥方案的比较,2隧道方案的优缺点,隧道相对较长而每延米的造价要低一些；,隧道穿山而过，线路直、短、平；,施工不受季节影响；,隧道建成后维修养护的工作量较小；,战时可作列车掩蔽所；,如果线路前方遇到不良地质地段，修建隧道将增加困难。,如果隧道太长，工程太大，出碴太多，将会堵塞河道，施工场地不如桥梁开阔，不能容纳更多的人同时施工，那就不如建桥了。,1、短隧道群方案的优点,2、短隧道群方案的缺点,3、长隧道方案的优点,4、长隧道方案的缺点,（三）长隧道与短隧道群方案的比较,1、短隧道群方案的优点,一般说来，短隧道是比较容易施工的。有时可以只用简单的设备就可以进行施工，技术

42、上困难也不多；,一群短隧道并不相连，这一座与那一座之间留有长短不等的明线部分。这样，它们各自有自己的出口和入口，可以开辟较多的工作面，容纳较多的人同时工作，施工进度较快；,运营成本低，车上旅客长时间处于地下的不舒服感觉可以减轻。,建成后，由于隧道短，多半可以只靠自然通风，不必另配机械通风系统；,（三）长隧道与短隧道群方案的比较,2、短隧道群方案的缺点,河谷边坡的地质多是比较复杂的，尤其是地表覆盖层更是风化地带，岩体松散破碎，节理切割严重。短隧道在此通过，坑道多不稳定，围岩压力很大，开挖时易致坍方；,隧道外侧覆土太薄，形成偏侧压力，使隧道的支护结构处于不利的受力状态中。若是岩体的，层理是向外下倾

43、的，更易发生剪切破坏，对隧道的稳定形成威胁；,多个隧道相距不远，有时前一座隧道的出口，隔不了多远就是另一座隧道的进口，施工时互相干扰，洞口场地也不好布置；,多条隧道要多建许多洞门建筑物，在工程造价上就不经济了。,（三）长隧道与短隧道群方案的比较,3、长隧道方案的优点,它将位于岩体深处坚固稳定的地层中，围岩压力小，坑道稳定，无偏压受力的情况；,支护可以简单，施工比较安全；,工程单一，施工不受干扰；,洞门建筑物只有两个，比多座短隧道为少。,（三）长隧道与短隧道群方案的比较,4、长隧道方案的缺点,隧道长，技术上要复杂一些，工程造价可能要贵一些。,多年实践指出，线路还是倾向于向里靠一些，宁愿隧道长一些

44、，但只是一座为好。虽然各个隧道的条件不同，不能把它绝对化，但是这一倾向是经过许多教训而凝成的。,（三）长隧道与短隧道群方案的比较,成昆线大火夹至柳田坝段，沿大渡河峡谷而行，地形陡峻，并有断续的悬岩峭壁，原拟短隧道群通过，则线路挂在岩边，上有落石，下有冲刷，上下均有病害隐息，桥隧相连，在1 km多范围内有隧道7座，计0.77 km，大桥2座，小桥8座，挡墙5处，洞门多，工程类别复杂，施工便道与正线工程干扰，危岩落石难以处理，运营安全不易保证。经慎重较后采用线路内移方案，避开了不良地质地段。内移后的线路有隧道2座，计1.297 km，小桥涵4座，挡墙1处，线路顺直，施工干扰小，运营安全。,实例,1

45、双线单隧道的优点,2双线单隧道的缺点,3单线两隧道的优点,4单线两隧道的缺点,（四）双线单隧道和单线两隧道的比较,铁路复线隧道,公路隧道,高速公路、一级公路采用上下行分离的两个独立双洞,1双线单隧道的优点,一座双线隧道所需的地位宽度比两座单线隧道的地位宽度要小，选线时易于安排布置；,一座双线隧道的开挖面面积比两座单线隧道的开挖总面积为小。也就是工程量要小，而施工的相互干扰也少些；,双线隧道的净空较大，坑道宽敞，有条件使用大型机械施工；,双线隧道的通风条件好，维修养护都较方便。,（四）双线单隧道和单线两隧道的比较,双线隧道的阻塞比小，在满足洞内会车最不利前提下，可有效提高乘车舒适度。,高速铁路空

46、气动力学影响较小,双线隧道断面跨度大，所受围岩压力也就大。因此需要更为有力的支护结构；,隧道施工时，因为压力大，临时支护困难，发生坍方事故的威胁较大；,双线隧道的一次工程投资比两座单线隧道先后修建的初期投资大，如高铁等一次修建总投资小。,双线隧道断面积大，不能充分利用列车活塞风。,2双线单隧道的缺点,（四）双线单隧道和单线两隧道的比较,防灾救援难度大,断面小，压力小，坑道的稳定性好，施工容易，支护简单而且安全；,对于近期尚不准备修第二线的新建隧道来说，可以先修第一线的单线隧道，预留第二线，待需要时才修。如此则初期一次投资较少；,3单线两隧道的优点,若第一线隧道施工时采用了平行导坑，则平导即可作

47、为第二线隧道的前进导坑。,（四）双线单隧道和单线两隧道的比较,对于长大隧道来说，两隧道对防灾救援有利。,单线隧道断面积小，能充分利用列车活塞风。,两座单线隧道必须横向相隔一定的安全距离，才能保证两隧道间的围岩土柱有足够的支承能力，以避免在修筑第二线隧道的施工中，对第一线隧道有影响；,两座单线隧道无论是同时施工还是先后施工，施工时总会有些相互干扰。尤其是在修第二线隧道时，多半是在已成第一线不间断行车的条件下进行的，这就增加了施工的困难。,4单线两隧道的缺点,（四）双线单隧道和单线两隧道的比较,（四）双线单隧道和单线两隧道的比较,在松软地层、不良地质或黄土地区修建隧道时，跨度大小对隧道工程的影响较

48、其它地区更为显著，往往修建两座单线隧道较修建一座双线隧道较易于保证施工质量和施工安全，且工程费用所增亦不多。,应当指出，近年来修建大跨度隧道已经不是什么困难的问题了。在一次修建复线的新建铁路上，多半倾向于修建一座双线隧道，对于长度不大，地质较好的隧道，一次修筑双线隧道也是适当的。,当复线本身相距一个相当的横向距离时，当然要各自修建单线隧道。但要保证两座隧道之间有足够的安全距离。,（四）双线单隧道和单线两隧道的比较,修建两座单线隧道时，一线隧道宜选靠山里的一侧，留着外侧给二线，可以减少对一线的影响和干扰。,高速铁路隧道单洞双线和双洞单线方案选择（教材P56）,当隧道长度小于10km时，一般采用单

49、洞双线方案并利用施工时的辅助坑道作为防灾救援和人员疏散的紧急出口。,当隧道长度为1020km时，应结合两端引线、车站布点等相关情况进行系统的经济技术必选，也可结合防灾救援及养护维修考虑，采用双线隧道加贯通平导的方案进行比较。,当隧道长度大于20km时，从防灾救援方面考虑，一般采用双洞单线方案。,（五）对相关工程的考虑,1、桥隧工程毗邻的统一安排,2、隧道位置与前后线路防护措施的关系,成昆线的乌斯河隧道与大渡河大桥首尾相连。在确定标高时，出现互相矛盾的情况。乌斯河隧道希望在地质较好的地层中穿过，工程容易，造价低。但大渡河水深流急，水下施工困难，工期十分紧迫。经过认真分析权衡，认为大桥工程艰巨，是

50、控制工期的重点，是困难的主要方面，因而最后决定把高程放在对大桥有利的高程上，而乌斯河隧道只好从一层沙卵石层中穿过。,实例,第三节 隧道洞口位置的选定,隧道位置选定以后，隧道长度由它的两端洞口位置确定。铁路隧道长度即隧道长度为其进出口洞门墙外表面与线路内轨顶面标高线交点之间的距离。公路隧道一般以洞门墙脚连线与路线测量中线的交点作为隧道起止点的计算点。隧道洞门有时不能设在地下部分的出口处，像水底隧道，洞门设在引道端部，此时隧道的全长为两侧引道端部洞门之间的距离，亦称为隧道延长。,一选择洞口位置的原则,二、隧道洞口位置选择图例,“早进晚出”,第三节 隧道洞口位置的选定,一、选择洞口位置的原则,确定隧