公路隧道選址及設(shè)計的要求和方法

1、2022-2-251第3 3公路隧道選址及設(shè)計公路隧道選址及設(shè)計的要求和方法的要求和方法 本章的學(xué)習(xí)要求：（5）了解隧道設(shè)計文件的組成要求；（1）掌握公路隧道選址的原則和方法；（2）掌握隧道洞口位置選擇的原則和方法；（3）掌握隧道平面和縱斷面設(shè)計的要求；（4）掌握隧道橫面設(shè)計的要求和方法；2022-2-2533.1 隧道選址3.1.1 越嶺隧道的選址3.1.2 傍山隧道選址3.1.3 地質(zhì)條件與隧道位置選擇3.1.4 隧道洞口位置的選擇3.2 隧道的幾何設(shè)計3.2.1 隧道的平面設(shè)計3.2.2 隧道的縱斷面設(shè)計3.2.3 隧道的凈空斷面橫斷面設(shè)計3.2.4 隧道接線3.3 襯砌內(nèi)輪廓線及幾何尺

2、寸的擬定3.4 道路隧道勘察設(shè)計文件的內(nèi)容和組成本章主要內(nèi)容3.1.1 3.1.1 越嶺隧道的選址越嶺隧道的選址3.1 隧道選址1、公路隧道選址的基本原則：(1)必須與公路總體設(shè)計相協(xié)調(diào)適應(yīng)(交通量、公路等級等)(2)隧道位置應(yīng)選擇在穩(wěn)定的地層中；(3)越嶺隧道應(yīng)進行較大范圍的方案選擇，進行全面的技術(shù)、經(jīng)濟比較，選擇在地質(zhì)條件較好的地段穿越；(4)沿河傍山隧道，其位置宜向山側(cè)內(nèi)移，避免一側(cè)洞壁過薄產(chǎn)生偏壓；(5)選擇隧道位置時，應(yīng)注意洞口位置和有關(guān)工程的處理，一般宜采取“早進洞，晚出洞”原則。2、隧道方案與自然條件的關(guān)系 當(dāng)?shù)氐墓こ痰刭|(zhì)與水文地質(zhì)條件、地形地貌條件、氣象條件，一般而言是隧道方案

3、主要考慮的問題。另外，還有工程的難易程度、經(jīng)濟、工期要求，甚至還有政治、經(jīng)濟、軍事與地區(qū)發(fā)展都有關(guān)。根據(jù)隧道軸線與地形的關(guān)系，主要有： (1) 坡面正交型； (2) 坡面斜交型； (3) 坡面平行型； (4) 尾部進入型； (5) 深入谷地型。較高的埡口較低的埡口山嶺（褶多山）什么叫做埡口？選擇的埡口路線總方向埡口什么叫做埡口？如何選擇埡口？ 當(dāng)線路必須跨越分水嶺時，分水嶺的山脊當(dāng)線路必須跨越分水嶺時，分水嶺的山脊線上總會有線上總會有高程較低處高程較低處，稱之為，稱之為埡口埡口。 常常有若干個埡口可以通過。通過上述因常常有若干個埡口可以通過。通過上述因素的分析比較，選定最為理想的素的分析比較，

4、選定最為理想的埡口埡口。埡口。埡口是選定越嶺隧道線路方案的是選定越嶺隧道線路方案的控制點控制點。 什么叫做埡口？(1)(1)越嶺隧道平面位置的選擇越嶺隧道平面位置的選擇 平面位置選擇是指隧道穿越分水嶺的不同高程及平面位置選擇是指隧道穿越分水嶺的不同高程及不同方向的不同方向的埡口選擇埡口選擇，著重考慮以下因素：，著重考慮以下因素：路線總方向上的埡口地質(zhì)條件隧道長度兩側(cè)展線難易程度工程量大小路、橋、隧總體線形優(yōu)先考慮在路線總方向上或其附近的低埡口，此時埡口在兩側(cè)具備有良好展線的橫坡時，一般越嶺隧道較短。埡口位置的選擇一般可利用小比例尺地形圖、航空照片、衛(wèi)星照片等。根據(jù)線路的總方向和克服越嶺高程的不

5、同要求在較大范圍內(nèi)選線，尋求可供越嶺的幾個埡口位置的比選。比選時應(yīng)考慮以下原則：工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件良好的埡口。 隧道一般選在分水嶺埡口兩邊河谷標(biāo)高相差不多，并且兩邊河谷平面位置接近處。雖遠(yuǎn)離線路總方向，但埡口兩側(cè)有良好的展線條件，又不損失越嶺高程的埡口。 經(jīng)隧道長度、施工難度、運營條件等綜合比選多個方案，最后確定最佳方案。秦嶺隧道平面位置的方案比選20.66km17.28km19.40km19.00km18.4km15.40kmF1F3F4F5F2秦秦嶺嶺衛(wèi)衛(wèi)星星遙遙感感照照片片1 1沙木拉打越嶺長隧道的選擇沙木拉打越嶺長隧道的選擇(2) (2) 越嶺隧道標(biāo)高選擇越嶺隧道標(biāo)高選擇 一般隧道

6、標(biāo)高越高，隧道長度越短，相應(yīng)施工工一般隧道標(biāo)高越高，隧道長度越短，相應(yīng)施工工期也短，但兩端展線長度增加，且線路拔起高度大，期也短，但兩端展線長度增加，且線路拔起高度大，運營條件差，線路通過能力降低；運營條件差，線路通過能力降低； 低標(biāo)高隧道則與之相反，施工難度增加，施工期較長。因此，在選擇越嶺隧道標(biāo)高時，考慮運營條件的改善和通過能力的提高，宜采用低標(biāo)高方案，但必須進行地形、地質(zhì)、施工、運營、經(jīng)濟等多種因素綜合比較確定最優(yōu)隧道標(biāo)高。不同標(biāo)高位置選擇穿越婁山山脈分水嶺的越嶺隧道選線實例涼風(fēng)埡方案越嶺隧道長4270m馬鞍山方案越嶺隧道長2810m雷神坡方案越嶺隧道長3490m涼風(fēng)埡方案越嶺隧道長42

7、70m 涼風(fēng)埡埡口地形陡峻，山梁薄，分水嶺兩例地面高差較大。選了三個主要方案： 馬鞍山方案越嶺隧道長2810m，洞口位置最高，隧道短，展線長，運營條件相對較差； 雷神坡方案越嶺隧道長3490m，其高程較馬鞍山方案為低，線路條件有所改善； 涼風(fēng)埡方案越嶺隧道長4270m，越嶺高程較前兩方案均低線路順直，展線最短，但越嶺隧道最長,運營條件好。 經(jīng)比選后采用了越嶺隧道最長的涼風(fēng)埡方案。3.1.2 3.1.2 傍山隧道的選址傍山隧道的選址傍山隧道沿河路線傍山隧道選址需要考慮哪些問題？傍山隧道選址需要考慮哪些問題？ 應(yīng)根據(jù)地形地質(zhì)，河流沖刷情況以及洞外應(yīng)根據(jù)地形地質(zhì)，河流沖刷情況以及洞外的相關(guān)工程和運營

8、條件等綜合考慮。的相關(guān)工程和運營條件等綜合考慮。道路依山傍水 傍山隧道在埋深較淺的地段，一定要注意傍山隧道在埋深較淺的地段，一定要注意洞身覆蓋厚度洞身覆蓋厚度問題。問題。 傍山隧道選址需要考慮哪些問題？傍山隧道選址需要考慮哪些問題？山體滑坡 考慮河考慮河岸沖刷對山岸沖刷對山體和體和洞身穩(wěn)洞身穩(wěn)定定的影響。的影響。 傍山隧道選址需要考慮哪些問題？傍山隧道選址需要考慮哪些問題？河道狹窄 沖刷嚴(yán)重！考慮考慮既有建筑物既有建筑物對洞身穩(wěn)定的影響。對洞身穩(wěn)定的影響。 傍山隧道選址需要考慮哪些問題？傍山隧道選址需要考慮哪些問題？已有建筑影響線路沿山嘴繞行應(yīng)與線路沿山嘴繞行應(yīng)與直穿山嘴的隧道方案直穿山嘴的隧

9、道方案進進行比較。行比較。傍山隧道選址需要考慮哪些問題？傍山隧道選址需要考慮哪些問題？沿河線截彎取直作隧道：沿河線截彎取直作隧道：u運營條件差運營條件差，橋、隧、擋相連，工程復(fù)，橋、隧、擋相連，工程復(fù)雜，施工干擾大；雜，施工干擾大；u 沿河線常碰到河道彎曲極大，山體凸出，形成山嘴；u線路沿河繞行，線路長而彎曲；u取直作長隧道，線路順直。沿河線截彎取直作隧道實例一沿河線截彎取直作隧道實例一關(guān)村壩隧道關(guān)村壩隧道 是裁彎取直的典型例子之一：是裁彎取直的典型例子之一： 關(guān)村壩隧道方案較繞行方案線路縮短10.1公里，減少25個彎道和一處車站，僅有43米長中橋1座和6,107米的隧道1座。線路順直，工程單

10、一，避開了不良地質(zhì)，保證了運營安全?？傮w技術(shù)經(jīng)濟優(yōu)。實踐證明，效果良好。關(guān)村壩隧道方案沿河線截彎取直作隧道實例一 20世紀(jì)80年代修建的衡廣復(fù)線上大瑤山隧道(全長14.295km)是河谷地段采用長隧道方案的一個范例。 衡廣線經(jīng)過的廣東北部，有一條武水河，發(fā)源于南嶺，注入北江再匯珠江入海，在叢山峻嶺中繞大彎，河谷彎多水急，兩岸山峰陡立，全長30余公里。大瑤山隧道方案大瑤山隧道方案沿河線截彎取直作隧道實例二 解放前就建成的京廣線，是一段典型的靠河線路，標(biāo)準(zhǔn)極低，彎道很多，最小曲線半徑 只有250m，上支下?lián)酰昙静『Σ粩?，一直是制約廣線運輸能力的咽喉區(qū)。大瑤山隧道方案沿河線截彎取直作隧道實例二 在

11、 20世紀(jì)70年代，國家實行改革開放，急需拓寬南北要道，決定建衡廣復(fù)線。如何改擴建這一段低標(biāo)準(zhǔn)線段的問題，成為決策的首要關(guān)鍵。當(dāng)時設(shè)計提出三個方案： 大瑤山隧道方案沿河線截彎取直作隧道實例二大瑤山隧道方案沿河線截彎取直作隧道實例二 這兩種方案的取舍在國家有關(guān)部門曾引起激烈爭論，爭論的焦點是我國是否具備修建這樣地質(zhì)復(fù)雜特長隧道的技術(shù)水平和經(jīng)濟實力?還要長期保持良好的運營狀態(tài)（當(dāng)時我國建成的最長鐵路隧道為7023m），最后國務(wù)院決定，采用裁彎取直的大瑤山方案，歷時數(shù)年，建成了我國第一條10公里以上的雙線鐵路隧道。修建中，全面引進了勘察、設(shè)計新技術(shù)，使我國鐵路隧道修建水平。歷史性地上了個臺階；大瑤山

12、隧道方案采用較多、較長的隧道是今后山區(qū)道路發(fā)展的趨勢日本的例子3.1.3 3.1.3 地質(zhì)條件與隧道地質(zhì)條件與隧道位置選擇位置選擇 (3)當(dāng)繞避困難時，應(yīng)盡量采取必要的工程措施。 地質(zhì)條件與隧道位置的關(guān)系 (2)盡量避免通過斷層、崩塌、滑坡、流砂、溶洞、偏壓顯著、地下水豐富等地質(zhì)不良地段； (1)無論是越嶺線路或沿河傍山線路，都力求選擇在地質(zhì)構(gòu)造簡單，巖性較好的穩(wěn)固地層中通過； (一)單斜構(gòu)造與隧道位置的選擇 (二)褶皺構(gòu)造與隧道位置的選擇 (三)斷裂構(gòu)造、接觸帶與隧道位置的選擇 (四)不良地質(zhì)段的隧道位置選擇3.1.3地質(zhì)條件與隧道位置的選擇 在單斜構(gòu)造的地區(qū)，巖層面間，有的是緊密貼附的，有

13、的是出現(xiàn)裂縫又為一些細(xì)碎物質(zhì)所填充。層間接觸面比之巖層實體總是較為薄弱的，稱之為軟弱結(jié)構(gòu)面。 單斜構(gòu)造地質(zhì)必須事先把巖層的構(gòu)造和傾角大小調(diào)查清楚，一定要盡可能避開軟弱結(jié)構(gòu)面。( (一一) )單斜構(gòu)造與隧道位置的選擇單斜構(gòu)造與隧道位置的選擇 1 1水平或緩傾角巖層水平或緩傾角巖層 當(dāng)隧道通過堅硬的厚層巖層時，較為穩(wěn)定。若通過很薄的巖層，則施工時頂部易產(chǎn)生掉塊現(xiàn)象，此時，以不透水的堅硬巖層作頂板為最好。 單斜構(gòu)造 陡傾角巖層一般有偏壓和不均勻壓力存在當(dāng)有軟弱夾層伴以有害節(jié)理切割時，易產(chǎn)生坍方和順層滑坡 2 2陡傾角巖層陡傾角巖層 當(dāng)隧道中線可能沿兩種不同巖性的巖層走向通過時，應(yīng)避免將隧道置于兩種不

14、同的巖層軟弱構(gòu)造(破碎)帶如圖a(B)所示；而宜將隧道置于巖性較好的單一巖層中，如圖a(A)單斜構(gòu)造 隧道通過直立巖層時，其中線宜垂直于巖層的走向穿過，如左下圖所示。仍應(yīng)避開不同巖層接觸帶。當(dāng)層狀巖層較薄，并有軟弱夾層，伴有微量地下水活動時，亦可產(chǎn)生不對稱壓力，在隧道開挖過程中，易產(chǎn)生坍塌(如右下圖所示)，甚至?xí)?dǎo)致大的坍力，致使地面形成“天窗” 。 3 3直立巖層直立巖層 單斜構(gòu)造 在褶曲構(gòu)造的地區(qū)，在施工時，極易發(fā)生掉塊或坍方，對工程產(chǎn)生不利影響。此外，地下水積聚凹底，也將增加施工的困難。隧道穿過褶曲構(gòu)造時，選在背斜中要比在向斜中有利。如果恰在褶曲的兩翼，將受到偏側(cè)壓力.(二)褶皺構(gòu)造與隧道位置的選擇當(dāng)隧道通過褶皺構(gòu)造時，應(yīng)盡量避免將隧道置于背斜或向斜的軸部。如圖(a