隧道工程2隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì)

1、第 2 章 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì)2.1 隧道工程勘察 通過(guò)多種方案的比選，確定隧道的平面、縱斷面線形；一隧道勘測(cè)的基本內(nèi)容1.隧道工程調(diào)查 調(diào)查隧道穿越地段的地質(zhì)、地貌、環(huán)境生態(tài)等自然條件，它們與隧道工程有著密切的關(guān)系；2.隧道線路確定3.隧道洞口位置選擇第 2 章 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì)二 自然地理概況調(diào)查1.地形資料2.地質(zhì)資料地形圖 1/500001/25000 主要用于線路規(guī)劃 1/50001/1000 主要用于隧道方案的比選重要的長(zhǎng)大隧道也可以考慮采用航空照片或衛(wèi)星照片地質(zhì)圖和說(shuō)明書(shū)。1/2000001/50000比例尺的地質(zhì)圖長(zhǎng)大隧道還應(yīng)參考航空照片以及遙感資料3.工程資料第 2 章 隧道工

2、程勘測(cè)設(shè)計(jì)4.氣象資料以往的施工記錄和工程報(bào)告總結(jié) 氣溫、氣壓、降水、水溫、地溫等從氣象臺(tái)站和各種資料期刊、匯編、年鑒等處獲得第2 章 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì)5.用地及環(huán)境資料6.災(zāi)害資料用地：工程用地和施工用地 調(diào)查既有建筑：居民住宅、通訊設(shè)施、 排水設(shè)施、交通設(shè)施等環(huán)境資料：自然環(huán)境，文物古跡、 自然保護(hù)區(qū)、居民環(huán)境等， 隧道所在地區(qū)歷史上的暴雨、臺(tái)風(fēng)、地震、滑坡等發(fā)生的規(guī)模、頻度 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì)三 地質(zhì)調(diào)查(1)工程地質(zhì)特征(2)水文地質(zhì)特征(3)不良地質(zhì)和特殊地質(zhì)現(xiàn)象(4)地震烈度(5)有害氣體和放射性物質(zhì)1. 調(diào)查內(nèi)容 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì)2. 調(diào)查步驟(1) 地形地質(zhì)的初步調(diào)查 現(xiàn)場(chǎng)踏勘(

3、2) 地質(zhì)詳查 3. 調(diào)查手段(1) 傳統(tǒng)手段：鉆探法 (2) 物探：電阻與彈性波法 (3) 其他技術(shù)：遙感 (3) 設(shè)計(jì)及施工時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題及對(duì)進(jìn)一步調(diào)查的建議 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì)4. 地下水調(diào)查5. 應(yīng)提供的資料(1) 概述 地下水對(duì)隧道施工與運(yùn)營(yíng)都會(huì)產(chǎn)生較大的影響和危害 (2) 地形地質(zhì)說(shuō)明 (4) 相關(guān)圖紙 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì)6. 應(yīng)交付的相關(guān)圖紙 線路地形圖 (比例1/20001/5000)； 洞口附近地形圖(比例1/500)，沿線路中線每側(cè)各 100米的范圍進(jìn)行； 地質(zhì)平面圖； 地質(zhì)縱斷面圖(比例1/5001/2000)； 洞口附近地質(zhì)縱斷面圖(比例1/200)以及洞口附近地 質(zhì)橫斷面

4、圖若干。 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì)四 環(huán)境調(diào)查1. 自然環(huán)境調(diào)查2. 地物調(diào)查3. 生活環(huán)境調(diào)查 動(dòng)、植物的生態(tài)狀況：種類、密度、分布、季節(jié)性變化 地表水、地下水狀況 土地利用狀況：用途、面積范圍等 文物古跡、風(fēng)景區(qū)等 已有構(gòu)建物：通訊設(shè)施、民房、地下管網(wǎng)等廢氣、噪聲、振動(dòng)、地面下沉等，對(duì)居住環(huán)境、自然資源和已有地物的影響 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì)五 氣象調(diào)查 降雨: 年、月平均、日最大、小時(shí)最大降雨量 降雪: 最大降雪日、最大積雪量、積雪期、 最大日降雪量、雪密度、雪溫 氣溫、地溫：年平均氣溫、絕對(duì)最高最低氣溫、日溫差； 凍結(jié)期、凍結(jié)深度、多年凍土深度、水溫 風(fēng)向、風(fēng)速：頻率分布(年間、月間、日間) 霧：發(fā)

5、生日數(shù)(頻度、滯留時(shí)間及其能見(jiàn)度) 洪水：洪水量、水位、時(shí)期 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì) 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì) 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì) 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì) 在山區(qū)修建鐵路或高等級(jí)公路時(shí)，隧道的比重往往是很大的，因此，選擇合理的隧道位置不僅是選線的重要組成部分，同時(shí)也關(guān)系著施工難易、工期長(zhǎng)短、造價(jià)大小、運(yùn)營(yíng)安全和運(yùn)輸效率。第 2 章 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì)2.2 隧道位置選擇一 概述 1.隧道位置選擇的重要性 主導(dǎo)因素： 工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，因?yàn)樗刂?著線路方案的取舍和隧道位置的選擇 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì) 2.選擇隧道位置時(shí)考慮的主要因素（1）社會(huì)條件：政治、經(jīng)濟(jì)、國(guó)防、對(duì)自然環(huán)境的影響（2）自然條件：工程地質(zhì)、水文

6、地質(zhì)、地形、地貌等 地形條件也是選定隧道位置的重要條件之一。進(jìn)行全面的政治、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)的綜合比較來(lái)確定 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì)在隧道位置選擇時(shí)，首先應(yīng)查清：工程地質(zhì)及水文地質(zhì)情況 根據(jù)：不同地形特點(diǎn)結(jié)合：線路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 通車期限 工程造價(jià) 施工及運(yùn)營(yíng)條件 節(jié)省土地等因素 越嶺隧道地段，一般山巒起伏，地形陡峻，工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件均較復(fù)雜，交通運(yùn)輸條件也比較困難，施工及棄碴場(chǎng)地狹窄，隧道施工往往控制全線或部分地段的工期。 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì)二 越嶺隧道位置的選擇1.越嶺隧道的概念 通過(guò)山區(qū)的交通干線往往要翻越分水嶺，從一個(gè)水系進(jìn)入另一個(gè)水系，這段線路稱之為越嶺線，線路為穿越分水嶺而修建的隧道稱為越嶺隧道

7、。用于縮短線路，克服高程障礙。 埡口的概念：當(dāng)線路必須跨越分水嶺時(shí)，分水嶺的山脊線上高程較低處，即稱埡口。 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì)2.選擇越嶺隧道的兩大要素平面位置與立面位置的選擇(1)平面位置的選擇 選擇埡口 埡口兩側(cè)溝谷引線工程大小、展線難易情況、線路順直與否，也是方案綜合比選的一個(gè)重要方面。 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì)2.選擇越嶺隧道的兩大要素(1) 考慮重點(diǎn) 埡口的地形和地質(zhì)條件的好壞和隧道的長(zhǎng)短。因?yàn)槎哧P(guān)系到施工的難易、工期的長(zhǎng)短和運(yùn)營(yíng)的安全等問(wèn)題。 然后進(jìn)行可能通過(guò)的埡口、溝谷的比選。 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì)2.選擇越嶺隧道的兩大要素(2) 選擇埡口的方法 利用小比例尺地形圖(如軍用地圖)、航空照片、

8、衛(wèi)星 照片等； 根據(jù)線路的航空線方向和克服越嶺高程的不同要求進(jìn) 行大面積選線，錄求可供越嶺的幾個(gè)埡口位置； 成昆線從大渡河水系的牛日河進(jìn)入安寧河水系的孫水河，需穿越小涼山分水嶺，該嶺與兩側(cè)高差約900余米，線路需克服越嶺的巨大高差，越嶺地段計(jì)有沙木拉打、瓦吉木、小相嶺、陽(yáng)糯雪山四個(gè)埡口。 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì)2.選擇越嶺隧道的兩大要素例如：成昆線沙木拉打隧道的比選線路方案隧道長(zhǎng)（km）高程（m）線路長(zhǎng)（km）沙木拉打6.421882243141.5瓦 吉 木14.519502077109.3小 相 嶺19.517821815109.3陽(yáng)糯雪山25.81760180083.5 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì) 隧道

9、工程勘測(cè)設(shè)計(jì) 隧道位置高，隧道長(zhǎng)度短，施工工期短，但兩端展線長(zhǎng)， 線路拔起高度大，通過(guò)能力小，運(yùn)營(yíng)條件差； 隧道位置低，則與前者相反，但施工難度增加。 宜采用低位置方案，但必須進(jìn)行多種因素綜合比選。 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì)2.選擇越嶺隧道的兩大要素 (2)立面位置的選擇選擇高程 越嶺隧道立面位置的選擇是指隧道越嶺標(biāo)高的選擇。 埡口不同，越嶺標(biāo)高，就會(huì)出現(xiàn)不同長(zhǎng)度的隧道方案。 涼風(fēng)埡方案(采用方案)：在雷神坡方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步壓低越嶺位置的較好方案。越嶺隧道長(zhǎng)4270米，拔起高度小、展線短、線路較順直。 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì)2.選擇越嶺隧道的兩大要素 (2)立面位置的選擇選擇高程 例如：川黔線上的涼風(fēng)埡

10、隧道即為較為典型的例子。為穿越婁山山脈分水嶺的越嶺隧道，根據(jù)地形特點(diǎn)，選擇了三個(gè)主要方案進(jìn)行比較： 馬鞍山方案：越嶺隧道長(zhǎng)2810米，位置較高，線路需克服較大高差。 雷神坡方案：越嶺隧道長(zhǎng)3490米，位置較馬鞍山方案較低，線路狀況大為改善，但該處為一大斷層，地質(zhì)條件不利； 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì) 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì) 山區(qū)鐵路（或公路）除越嶺地段以外，線路大多是沿河傍山而行，在地勢(shì)陡峻的峽谷地段，常需修建的隧道即為傍山隧道，也有稱之為河谷線隧道。 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì)三 傍山(河谷)隧道位置的選擇1.傍山隧道的概念 (4)河道狹窄，水流湍急沖刷力強(qiáng)，對(duì)山坡穩(wěn)定和隧道安全威脅較大。 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì)2.傍山隧

11、道的特點(diǎn) (1)依山傍水修建時(shí)，施工中容易破壞山體平衡，造成各種病害； (2)因是在山體表層范圍內(nèi)修建隧道，常常遇到崩塌、滑坡、錯(cuò)落、松散堆積及泥石流等不良地質(zhì)現(xiàn)象，地質(zhì)情況較為復(fù)雜； (3)一般埋深較淺，屬淺埋隧道和短隧道群，洞身覆蓋薄、易產(chǎn)生不對(duì)稱的偏壓情況； 傍山隧道在淺埋地段，要注意洞身覆蓋厚度問(wèn)題。為保持山體穩(wěn)定和避免沖刷偏壓、隧道位置宜往山體內(nèi)側(cè)靠，一般要求隧道外側(cè)最小覆蓋厚度應(yīng)不小于表1-2中(p.16)的數(shù)值。 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì)3.傍山隧道的位置選擇要點(diǎn) (1)保證最小覆蓋層厚 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì)3.傍山隧道的位置選擇要點(diǎn) 水平壓力e豎直壓力q脫離區(qū)拱棚邊墻變形后外輪廓線仰拱抗

12、力 區(qū)底壓力彈性抗力 河岸存在中沖刷現(xiàn)象或河道窄、水流急，沖刷力強(qiáng)的地段，要考慮河岸受沖刷對(duì)山體和洞身穩(wěn)定的影響，隧道位置宜往山體內(nèi)側(cè)靠一些，有可能時(shí)，最好設(shè)在穩(wěn)定的巖層中。 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì)3.傍山隧道的位置選擇要點(diǎn) (2)盡量?jī)?nèi)靠 傍山隧道位置應(yīng)考慮施工 便道設(shè)置和既有公路的位置，應(yīng)注意既有公路邊坡年可能坍塌和便道施工對(duì)洞身穩(wěn)定的影響。 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì)3.傍山隧道的位置選擇要點(diǎn) (3)注意周圍既有建筑對(duì)隧道穩(wěn)定的影響 線路沿山嘴繞行應(yīng)與直穿山嘴的隧道方案進(jìn)行比較。如山嘴地段地形陡峻、地質(zhì)復(fù)雜，河岸沖刷嚴(yán)重，以路塹或短隧道通過(guò)難以長(zhǎng)期保證運(yùn)營(yíng)安全時(shí)，應(yīng)盡可能用“裁彎取直”，以較長(zhǎng)隧道方案通

13、過(guò)。 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì)3.傍山隧道的位置選擇要點(diǎn) (4)盡可能“裁彎取直” 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì) 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì) 常見(jiàn)的不良地質(zhì)條件主要是指： 滑坡、崩坍、松散堆積、泥石流、巖溶及含鹽、含煤地層、地下水發(fā)育等地質(zhì)現(xiàn)象。 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì)四 不良地質(zhì)地段隧道位置的選擇 大量工程實(shí)踐表明：不論是河谷線還是越嶺線。在具體選定隧道位置時(shí)都必須詳細(xì)研究地質(zhì)條件的影響，力求使隧道在較好的地質(zhì)條件下通過(guò)，盡量減少不良地質(zhì)條件的影響是極力重要的。（2）層狀傾斜巖層沿某個(gè)軟弱面滑動(dòng) 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì)1.滑坡地區(qū)（1）山體可能沿某軟弱面滑動(dòng) 懸崖陡壁地區(qū)，日久風(fēng)化、產(chǎn)生張開(kāi)節(jié)理和裂隙，不要把隧道置于地表不厚的傍山位

14、置。 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì)2.崩塌地區(qū) 巖石經(jīng)風(fēng)化作用，分解和剝離成為大小不一的塊體，從山坡上方滾下，或沖刷夾持而堆積在山坡坡腳處，形成松散堆積體。隧道通過(guò)這類地區(qū)，開(kāi)挖時(shí)極易發(fā)生坍方，給施工帶來(lái)困難。這時(shí)宜把隧道位置放在巖堆以下的穩(wěn)定巖體之中。 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì)3.巖堆地區(qū) 應(yīng)避免把隧道放在沖積扇范圍以內(nèi)，以免堵塞隧道洞口，或建明洞，使泥石流在明洞頂通過(guò)。 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì)4.泥石流 （1）地下水 不宜從多水地區(qū)通過(guò)（隧道內(nèi)建橋）； （2）高地溫 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì)5.溶洞地區(qū) 盡量避免或要有足夠的安全距離。6.瓦斯地區(qū) 隧道在通過(guò)煤層時(shí)會(huì)遇到甲烷(CH4)、二氧化碳(CO2)等有害氣體，容易引起

15、火災(zāi)、爆炸、最好避開(kāi)，不得已時(shí)作好通風(fēng)。7.其他 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì)2.3 隧道洞口位置的選定一 洞口位置選定的重要性 是隧道勘測(cè)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)之一。洞口位置選擇好壞，將直接影響隧道施工、造價(jià)工期和運(yùn)營(yíng)安全。 選擇時(shí)要結(jié)合洞口的地形、地質(zhì)條件、施工、運(yùn)營(yíng)條件以及洞口的相關(guān)工程(橋涵、通風(fēng)設(shè)施)綜合考慮。 要避免單純經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)(所謂“等價(jià)點(diǎn)”)來(lái)選定隧道洞口 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì) 等價(jià)點(diǎn)的概念：每米路塹的造價(jià)是隨著路塹的挖深增大而顯著增大的，當(dāng)路塹挖深達(dá)到某一程度時(shí)，其每米造價(jià)就會(huì)與每米隧道的造價(jià)相等，甚至超過(guò)。因此認(rèn)為在二者造價(jià)相等的點(diǎn)就是路塹轉(zhuǎn)入隧道最經(jīng)濟(jì)合理的地方。 1.洞口應(yīng)盡可能設(shè)在山體穩(wěn)定、

16、地質(zhì)較好處，不應(yīng)設(shè)在排水困難的溝谷低洼中心。 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì)二 洞口位置選定的原則和要求總的原則：早進(jìn)洞、晚出洞目的：確保施工、運(yùn)營(yíng)的安全 理由： (1)溝谷地勢(shì)狹窄，不利施工； (2)不利防洪、排水； (3)洼地一般地質(zhì)條件較差。 線路與等高線斜交無(wú)法避免時(shí)： 可采用斜交洞門，但圍巖類別應(yīng)不小于級(jí)。且斜交角度一般不小于45 接長(zhǎng)明洞 采用臺(tái)階式洞門 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì)2.洞口應(yīng)盡可能設(shè)在線路與地形等高線正交處 理由：不使山體受擾動(dòng)太甚，不使新開(kāi)出的暴露面太大 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì)3.隧道洞口的路肩設(shè)計(jì)標(biāo)高，應(yīng)高于洪水設(shè)計(jì)標(biāo)高、級(jí)鐵路、高速公路為100年一遇級(jí)與其他公路為50年一遇 設(shè)計(jì)標(biāo)高=水位

17、+0.5(壅水+波浪)4.邊坡、仰坡不宜開(kāi)挖過(guò)高，以保證洞口安全 表1-3(p.22)列出了隧道設(shè)計(jì)規(guī)范允許的各級(jí)圍巖洞口最大開(kāi)挖高度與邊仰坡坡率 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì)5.當(dāng)隧道穿過(guò)懸崖陡壁時(shí)，可貼壁進(jìn)洞 當(dāng)隧道穿過(guò)懸崖陡壁時(shí)，巖壁穩(wěn)定且落石或坍塌不可能時(shí)，一般不宜刷動(dòng)原坡面，破壞地表植被，暴露風(fēng)化破碎巖層，使洞口處于不利地位。 若洞頂危巖活石難以清除，或支護(hù)上有落石掉塊危機(jī)行車安全時(shí)，應(yīng)延伸洞口接長(zhǎng)明洞至能坍落影響范圍以外35m。 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì)5.當(dāng)隧道穿過(guò)懸崖陡壁時(shí)，可貼壁進(jìn)洞6.當(dāng)洞口地形平緩時(shí) 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì) 由于選定洞口位置有較大的伸縮范圍此時(shí)，此時(shí)應(yīng)結(jié)合洞外填方路塹施工難易、路塹

18、排水要求、棄碴場(chǎng)地、施工力量及機(jī)械設(shè)備等情況全面考慮。7.注重環(huán)境保護(hù) 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì) 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì) 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì) 隧道長(zhǎng)度的計(jì)算 鐵路：洞門外表面與內(nèi)軌頂面的交點(diǎn) 公路：洞門外表面與路線中線的交點(diǎn) 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì)2.4 隧道線路設(shè)計(jì) 概念：隧道平面是指隧道中心線在水平面的投影 隧道縱斷面是中心線展直后在垂直面的投影 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì)一 隧道線路平面設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)要點(diǎn) (1).在地形地質(zhì)條件可能的情況下，應(yīng)盡可能采用直線或大半徑曲線，避免小半徑曲線 (3).當(dāng)洞外明線出現(xiàn)曲線時(shí)，最好要使曲線的緩直點(diǎn)(或直緩點(diǎn))距洞口一定距離(如公路隧道應(yīng)保證停車視距)。 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì)一 隧道線路平面設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)要點(diǎn) (2).隧道應(yīng)盡量避免設(shè)反向曲線或