《隧道總體設(shè)》第三章

第3章

隧道總體設(shè)計(jì)第3章二○○四年四月1隧道總體設(shè)計(jì)3.1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不良地質(zhì)段隧道位置的選址3..1.4隧道洞口位置的選擇3.2隧道的幾何設(shè)計(jì)3.2.1隧道的平面設(shè)計(jì)3.2.2隧道的縱斷面設(shè)計(jì)3.2.3隧道的凈空斷面橫斷面設(shè)計(jì)3.1.4隧道接線3.3襯砌內(nèi)輪廓線及幾何尺寸的擬定3.4道路隧道勘察設(shè)計(jì)文件的內(nèi)容和組成二○○四年四月2二○○四年四月33.1.1越嶺隧道的選址1、越嶺隧道平面位置的選擇原則：（1）越嶺隧道平面位置的選擇（2）越嶺隧道標(biāo)高選擇二○○四年四月4嶺隧道平面位置的選擇當(dāng)線路必須跨越分水嶺時(shí)，分水嶺的山脊線上總會(huì)有高程較低處、稱(chēng)之為埡口。一般的情況，常常有若干個(gè)埡口可以通過(guò)。此時(shí)，就要分析比較，選定最為理想的埡口。埡口是選定越嶺隧道線路方案的控制點(diǎn)。

越嶺隧道平面位置選擇，主要是指隧道穿越分水嶺的不同高程及不同方向的埡口選擇，選擇時(shí)要著重考慮在路線總方向上的埡口，地質(zhì)條件和隧道長(zhǎng)度，另外，還應(yīng)考慮兩側(cè)展線的難易程度、線形和工程量的大小。舉例：秦嶺隧道平面位置的選擇,沙木拉打越嶺長(zhǎng)隧道的方案比選二○○四年四月5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同要求在較大范圍內(nèi)選線，尋求可供越嶺的幾個(gè)埡口位置，然后進(jìn)行可能通過(guò)的埡口、河谷的比選。比選時(shí)應(yīng)考慮：①優(yōu)先考慮在路線總方向上或其附近的低埡口，因?yàn)檫@種婭口在兩側(cè)具備有良好展線的橫坡時(shí)，一般越嶺隧道較短。②雖遠(yuǎn)離線路總方向，但埡口兩側(cè)有良好的展線條件河谷，又不損失越嶺高程的埡口。③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。④工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件良好的埡口。并經(jīng)隧道長(zhǎng)度、施工難度、運(yùn)營(yíng)條件等綜合比選幾個(gè)可能的平面方案，最后確定最佳方案。二○○四年四月6二○○四年四月9(2)越嶺隧道標(biāo)高選擇

在越嶺埡口選定后，由于越嶺標(biāo)高不同會(huì)出現(xiàn)不同長(zhǎng)度的展線及越嶺隧道方案，即存在隧道標(biāo)高的選擇問(wèn)題。一般地講，隧道標(biāo)高越高，隧道長(zhǎng)度越短，相應(yīng)施工工期也短，但兩端展線長(zhǎng)度增加，出現(xiàn)隧道群，且線路拔起高度大，運(yùn)營(yíng)條件差，線路通過(guò)能力降低；而低標(biāo)高隧道則與之相反，但施工難度增加，施工期較長(zhǎng)。因此，在選擇越嶺隧道標(biāo)高時(shí)，考慮運(yùn)營(yíng)條件的改善和通過(guò)能力的提高，宜采用低標(biāo)高方案，但必須進(jìn)行地形、地質(zhì)、施工、運(yùn)營(yíng)、經(jīng)濟(jì)技術(shù)等多種因素綜合比較來(lái)確定最優(yōu)隧道標(biāo)高。二○○四年四月10二○○四年四月113.1.2傍山隧道選址傍山傍山隧道位置選擇時(shí)，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(yùn)營(yíng)條件等綜合考慮，并應(yīng)注意：①傍山隧道在埋深較淺的地段，一定要注意洞身覆蓋厚度問(wèn)題。為保持山體穩(wěn)定和避免偏壓產(chǎn)生，隧道位置宜往山體內(nèi)側(cè)靠。②河岸存在沖刷現(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。③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)注意既有公路邊坡的可能坍塌和施工便道對(duì)洞身穩(wěn)定的影響。④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)“截彎取直”以較長(zhǎng)隧道方案通過(guò)。二○○四年四月12河谷線裁彎取直作隧道河谷線常碰到河道彎曲極大，山體凸出，形成山咀。線路沿河繞行，線路長(zhǎng)而彎曲，運(yùn)營(yíng)條件差，橋、隧、擋相連，工程復(fù)雜，施工干擾大，一般伴隨不良地質(zhì)病害多。而裁彎取直作長(zhǎng)隧道，線路順直，運(yùn)營(yíng)條件好，工程單一但造價(jià)要高些。為此，一般應(yīng)作方案比選確定。關(guān)村壩隧道是裁彎取直的典型例子之一：金口河至道林子間，原設(shè)計(jì)沿大渡河繞行，線路遷回曲折，長(zhǎng)達(dá)16.6公里，其間有隧道8座，長(zhǎng)4.2公里（最長(zhǎng)的隧道不足2公里）；大中橋2座，長(zhǎng)124米；土石方215萬(wàn)方；還通過(guò)枕頭壩至中坪溪長(zhǎng)8～9公里的地質(zhì)復(fù)雜地段，且占用了不少農(nóng)田。后因工期推遲，研究了裁彎取直的長(zhǎng)隧道方案，經(jīng)過(guò)比選，采用了現(xiàn)行的6,107米的關(guān)村壩隧道方案。關(guān)村壩隧道方案較繞行方案優(yōu)越。線路縮短10.1公里，減少25個(gè)彎道和一處車(chē)站，僅有43米長(zhǎng)中橋1座和6,107米的隧道1座。線路順直，工程單一，避開(kāi)了不良地質(zhì)，保證了運(yùn)營(yíng)安全。雖工程費(fèi)有些增加，但可節(jié)約大量運(yùn)營(yíng)費(fèi)，總的從技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件上是可取的。通過(guò)施工實(shí)踐證明，效果良好。二○○四年四月13關(guān)村壩隧道方案二○○四年四月1420世紀(jì)80年代修建的衡一廣復(fù)線上大瑤山隧道(全長(zhǎng)14.295xkm)是河谷地段采用長(zhǎng)隧道方案的一個(gè)范例(圖2—6)，衡廣線經(jīng)過(guò)的廣東北部，有一條武水，發(fā)源于南嶺，注入北江再匯珠江人海，在這兒的叢山峻嶺中，繞下個(gè)大彎，河谷彎多水急，兩岸山峰陡立，全長(zhǎng)30余公里。解放前就建成的京廣線，在這里緊靠江的左側(cè)，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)?，雨季病害不斷，一直是制約廣線運(yùn)輸能力的咽喉區(qū)。在20世紀(jì)70年代，國(guó)家實(shí)行改革開(kāi)放，急需拓寬這南北要道，決定修街廣復(fù)線。如何改擴(kuò)建這一段低標(biāo)準(zhǔn)線段的問(wèn)題，成為決策的首要關(guān)鍵。當(dāng)時(shí)鐵道部第四設(shè)計(jì)院提出三個(gè)方案，各方案主要指標(biāo)如下表所示大瑤山隧道方案二○○四年四月15實(shí)際上，設(shè)計(jì)方案可歸結(jié)為兩類(lèi)．兩跨及四跨武水的萬(wàn)案都屬于靠河側(cè)一類(lèi)．長(zhǎng)隧道方案則是深靠山的一類(lèi)，各方案的優(yōu)缺點(diǎn)都是明顯的。這兩種方案的取舍在國(guó)家有關(guān)部門(mén)曾引起激烈爭(zhēng)論，爭(zhēng)論的焦點(diǎn)是我國(guó)是否具備修建這樣地質(zhì)復(fù)雜、（要穿越多條大斷層）特長(zhǎng)隧道的技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)實(shí)力?還要長(zhǎng)期保持良好的運(yùn)營(yíng)狀態(tài)（當(dāng)時(shí)我國(guó)建成的最長(zhǎng)鐵路隧道為京原線的驛馬嶺隧道，長(zhǎng)7023m，最后國(guó)務(wù)院決定，采用裁彎取直的大瑤山方案，歷時(shí)數(shù)年，建成了我國(guó)第一條10公里以上的雙線鐵路隧道。修建中，全面引進(jìn)了勘察、設(shè)計(jì)新技術(shù)，使我國(guó)鐵路隧道修建水平。歷史性地上了—個(gè)臺(tái)階；但也應(yīng)當(dāng)指出，當(dāng)時(shí)認(rèn)為技術(shù)上沒(méi)有把握的人們，所提出的長(zhǎng)隧道涌水．通風(fēng)等問(wèn)題，并非杞人憂天，確實(shí)都曾對(duì)施工和營(yíng)運(yùn)造成嚴(yán)重威脅，相應(yīng)付出過(guò)重大代價(jià)，有些難題至今們?nèi)晕唇鉀Q。二○○四年四月16二○○四年四月17二○○四年四月18“間谷線沿河傍山地段，當(dāng)線路以隧道通過(guò)時(shí)，線路宜向山側(cè)內(nèi)栘，避免隧道洞壁過(guò)薄河流沖刷和不良地質(zhì)肘其穩(wěn)定的影響?！薄辈捎枚趟淼廊簯?yīng)與長(zhǎng)隧道方案比選，并應(yīng)優(yōu)先選用長(zhǎng)隧道．”山區(qū)河流多彎，這種地段，線路走向大體可有兩種選擇(圖2），其一是靠河側(cè)，并盡可能沿等高線走，則工程簡(jiǎn)單，只出現(xiàn)較短的隧道，投資小，施工進(jìn)度快；但線路平面不良，曲線多，半徑小，而且可能出現(xiàn)眾多支擋建筑，對(duì)長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)不利，其二為靠山側(cè)，把線路適當(dāng)拉直，方案的優(yōu)缺點(diǎn)正相反。這里要強(qiáng)調(diào)．我國(guó)建國(guó)初期修建的山區(qū)鐵路和公路都采用第一種選線方案，據(jù)幾十年運(yùn)營(yíng)實(shí)踐，某些地段出現(xiàn)的短而頻繁的隧道群，而洞間路塹往往邊極高，使得病害不斷，后患很大，估計(jì)由于坍方落石病嘗危及行車(chē)造成的損失以及反復(fù)整治的費(fèi)用．早已超過(guò)了所節(jié)省的投資。規(guī)范中的相應(yīng)規(guī)定是我國(guó)鐵路、公路建設(shè)中驗(yàn)教訓(xùn)的總結(jié)。當(dāng)然，當(dāng)時(shí)使用這樣的技術(shù)決策是有其歷史條件的，它對(duì)在技術(shù)經(jīng)濟(jì)水平相當(dāng)?shù)偷那闆r個(gè)，快速修通這些急需的鐵路，確買(mǎi)起過(guò)重要的作用。二○○四年四月19采用較多、較長(zhǎng)的隧道是今后山區(qū)道路發(fā)展的趨勢(shì)二○○四年四月20

無(wú)論是越嶺線路或沿河傍山線路，在選擇隧道位置時(shí)．都應(yīng)力求選擇在地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，巖性較好的穩(wěn)固地層中通過(guò)．盡量避免通過(guò)斷層．崩塌、滑坡．流砂。溶洞．陷穴以及偏壓顯著、地下水豐富等地質(zhì)不良地段．當(dāng)繞避有困難時(shí)．應(yīng)盡量采取必要的工程措施。

二、．地質(zhì)條件與隧道位置的選擇二○○四年四月21在單斜構(gòu)造的地區(qū)，巖層各層面間，有的是緊密貼附的，有的是出現(xiàn)裂縫又為一些細(xì)碎物質(zhì)所填充了的。不管是哪一種情況，層間接觸面比之巖層實(shí)體總是較為薄弱的，稱(chēng)之為軟弱結(jié)構(gòu)面。從力學(xué)觀點(diǎn)來(lái)看，一種巖體的強(qiáng)度常常不是由巖石本身的強(qiáng)度來(lái)控制，而是由它的軟弱結(jié)構(gòu)面的強(qiáng)度來(lái)控制的。單斜構(gòu)造的層面大體平行而有同一傾角。當(dāng)層間的抗剪強(qiáng)度不足時(shí)，巖層在外辦作用下將會(huì)發(fā)生層間相對(duì)錯(cuò)動(dòng)。如果隧道的位置恰在層間軟弱面上，巖層滑動(dòng)將使隧道結(jié)構(gòu)受到很大的剪力，以致把結(jié)構(gòu)物損壞。如果隧道恰在層間軟弱面的上方，巖層滑動(dòng)會(huì)使隧道的某一段發(fā)生橫向推移，而與鄰段斷開(kāi)。如果層間軟弱面正在隧道的上部，或是距上部不太厚的地方，常會(huì)把隧道的拱部擠裂，如圖1.2所示。因此，在單斜構(gòu)造的地質(zhì)條件下，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(kāi)軟弱結(jié)構(gòu)面。特別是不要把隧道中線設(shè)計(jì)成與軟弱結(jié)構(gòu)面的走向一致或平行，至少要成一定的交角。

(一)單斜構(gòu)造與隧通位置的選擇二○○四年四月22

1．水平或緩傾角巖層

當(dāng)隧道通過(guò)堅(jiān)硬的厚層巖層時(shí)，較為穩(wěn)定。若通過(guò)很薄的巖層，則施工時(shí)頂部易產(chǎn)生掉塊現(xiàn)象，此時(shí)，以不透水的堅(jiān)硬巖層作頂板為最好。

二○○四年四月23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(shí)，易產(chǎn)生坍方法和順層滑坡．在此情況下，如以明洞通過(guò)時(shí)應(yīng)慎重對(duì)待。隧道開(kāi)挖雖處于約束狀態(tài)．但當(dāng)開(kāi)挖造成臨空后．洞壁如有兩組及以上軟弱結(jié)構(gòu)面或節(jié)理裂隙為有害組合時(shí)．亦同樣引起較大偏壓或順層坍滑。當(dāng)隧道中線可能沿兩種不同巖性的巖層走向通過(guò)時(shí)，應(yīng)避免將隧道置于兩種不同的巖層軟弱構(gòu)造(破碎)帶．如圖(B)所示；而宜將隧道置于巖性較好的單一巖層中，如圖(A)．2．陡傾角巖層二○○四年四月24隧道通過(guò)直立巖層時(shí)，其中線宜垂直于巖層的走向穿過(guò)，如左下圖所示。如隧道中線與巖層走向一致時(shí)，如前所述，仍應(yīng)避開(kāi)不同巖層接觸帶。尤應(yīng)注意的是：當(dāng)層狀巖層較薄，并有軟弱夾層，伴有微量地下水活動(dòng)時(shí)，亦可產(chǎn)生不對(duì)稱(chēng)壓力，在隧道開(kāi)挖過(guò)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”，在選擇隧道位置時(shí)應(yīng)予重視。

3．直立巖層

二○○四年四月25(二)褶皺構(gòu)造與隧道位置的選擇在褶曲構(gòu)造的地區(qū)，巖層一部分向上彎曲翹起成為背斜，另一部分向下彎曲撓成為向斜。背斜的巖層受彎而在上面出現(xiàn)開(kāi)裂，切割巖體成為上大下小的楔塊。楔塊受到兩側(cè)鄰塊的挾制，使得楔塊的重量由鄰塊分擔(dān)，因而只產(chǎn)生小于原重的壓力．與此相反，向斜地層受彎而在下面開(kāi)裂，切割巖體成為上小下大的楔塊。這種楔塊在重力作用下，極易脫離母巖而墜落，于是產(chǎn)生較大的壓力，也就是給結(jié)構(gòu)物以較大的荷載，而且在施工時(shí)，極易發(fā)生掉塊或坍方，對(duì)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。所以，隧道穿過(guò)褶曲構(gòu)造時(shí)，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，結(jié)構(gòu)需加強(qiáng)，如圖1.3所示

二○○四年四月26褶皺構(gòu)造有向斜和背斜兩種基本類(lèi)型，當(dāng)隧道通過(guò)褶皺構(gòu)造時(shí)，應(yīng)盡量避免將隧道置于向斜或背斜的軸部。如圖(a)、(b)，而應(yīng)將隧道置于翼部，如圖(c)，則隧道所處的地質(zhì)條件類(lèi)似單斜構(gòu)造。因?yàn)楸承被蛳蛐钡妮S部巖層均比翼部破碎，節(jié)理襲隙發(fā)育，施工時(shí)有坍塌之虞．當(dāng)對(duì)隧道通過(guò)向斜和背斜軸部作比較時(shí)則背斜較向斜略好，若向斜的軸部處于含水層中．洞身開(kāi)挖所出現(xiàn)的涌水及坍塌將比背斜嚴(yán)重。

二○○四年四月27(三)斷裂構(gòu)造、接觸帶與隧道位置的選擇斷裂構(gòu)造及不同巖層的接觸帶，其裂隙發(fā)育，并有被擠壓呈破碎的塊碎石角礫及斷層泥存在，地下水量也較大，常呈突水而出，一般在該處開(kāi)挖隧道易產(chǎn)生坍塌，會(huì)給施工帶來(lái)一定的困難，同時(shí)地層壓力變化較大，襯砌結(jié)構(gòu)亦難處置．因此，在選擇隧道位置時(shí)．切忌沿著(或靠近平行)斷層帶或破碎帶修建隧道．如圖1－2—10所示，特別對(duì)于區(qū)域性大斷裂，尤應(yīng)注意繞避。當(dāng)隧道線路必須通過(guò)斷層帶時(shí)，或盡量使線路與斷層走向正交，如圖1—2－11所示，同時(shí)應(yīng)避開(kāi)嚴(yán)重破碎帶，并應(yīng)使通過(guò)斷層的地段最短。

二○○四年四月28三、不良地質(zhì)和特殊地質(zhì)地區(qū)隧道位置的選擇

不良地質(zhì)系指滑坡、錯(cuò)落、崩塌、巖堆．危巖．落石、巖溶、陷穴、泥石流、流砂．?dāng)鄬?、摺皺。涌水及第四紀(jì)堆積層等不良地段。如線路難以繞避或繞避而有損于線路的總體性時(shí)，在技術(shù)條件許可和經(jīng)濟(jì)合理的條件下，亦可因地制宜地采取相應(yīng)工程措施通過(guò)．

此處就有關(guān)隧道通過(guò)上述地區(qū)時(shí)的危害情況及隧道位置選擇中應(yīng)注意的事項(xiàng)分述如下。

二○○四年四月294．對(duì)不良地質(zhì)地段的處理一般地講，隧道位置應(yīng)該選擇在穩(wěn)固的地層內(nèi)通過(guò)，宜盡量避免穿越滑坡、巖堆、溶洞、流砂、涌水、嚴(yán)重?cái)嗔哑扑閹У鹊囟?。由于地質(zhì)復(fù)雜，不良地質(zhì)現(xiàn)象甚多，只采用繞避的辦法是不夠的。還必須從線路的總體性來(lái)考慮。當(dāng)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)合理，可因地制宜，采用隧道（明洞）建筑物來(lái)處理不良地質(zhì)地段。如金沙江沿岸，地形、地質(zhì)特別復(fù)雜，山坡崩塌、滑坡、泥石流等不良地質(zhì)現(xiàn)象比比皆是。在勘測(cè)設(shè)計(jì)中，采用了不少長(zhǎng)隧道避免了一系列不良地質(zhì)病害。其中，如蓮地隧道就是采用4603米長(zhǎng)隧道和移動(dòng)兩端站場(chǎng)位置的方案，克服了原設(shè)計(jì)短隧道穿過(guò)錯(cuò)落體以及花棚子和迤布苦車(chē)站所遇到的泥石流、落石等病害，保證了施工、運(yùn)營(yíng)的安全。二○○四年四月301.滑坡地區(qū)—山坡地區(qū)，由于地下水的活動(dòng)，或是河流沖刷坡腳，以及人為切坡等原因，山坡土體在重力作用下，沿某一軟弱面有整體下滑的趨勢(shì)，形成了滑坡。隧道通過(guò)這種地段時(shí)，將會(huì)受到突然的土體推力，有時(shí)會(huì)把結(jié)構(gòu)物擠壓破壞，或是剪切斷開(kāi)。如果對(duì)滑坡面的位置已經(jīng)了解清楚，可以把隧道置于滑坡面以下的穩(wěn)定巖體中。如果確知滑坡是多年靜止了的死滑坡或古滑坡，則在不得已時(shí)，也可以把隧道置于滑坡體之內(nèi)，但要上部減載和加強(qiáng)排水。如我國(guó)愛(ài)德3號(hào)隧道，傍山淺埋，進(jìn)口段通過(guò)古滑坡區(qū)。開(kāi)挖后，支撐受壓變形移位，洞頂出現(xiàn)縱向裂紋，河側(cè)坡腳下坍，情況危急。后經(jīng)上方挖去大部土石，使之減載，方才保住了山坡及隧道的穩(wěn)定。二○○四年四月312.崩塌地區(qū)—山坡陡峻的地段，山體裂隙受風(fēng)化而崩解．脫離母巖，成塊地從斜坡翻滾墜落。它的出現(xiàn)是突然的，沖擊力很大，不易防范。選擇隧道位置時(shí)，最好不要沿這類(lèi)山坡通過(guò)。不得已時(shí)，也不要把隧道置于地表不厚的傍山位置，應(yīng)當(dāng)盡可能地深進(jìn)山體之中，穿過(guò)穩(wěn)定的巖層．巖體崩塌的情形不太嚴(yán)重．而洞口又必須落在崩塌地區(qū)，則可設(shè)置一段明洞來(lái)解決。

二○○四年四月323.巖堆地區(qū)—巖石經(jīng)過(guò)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較平緩處或坡腳處，形成無(wú)粘結(jié)力的堆積體。隧道通過(guò)這類(lèi)地區(qū)，開(kāi)挖時(shí)極易發(fā)生坍方，給施工帶來(lái)極大困難。這時(shí)，宜把隧道位置放在巖堆以下的穩(wěn)定巖體之中。二○○四年四月33在受彼岸山嘴或洪積扇影響而壓縮河床，導(dǎo)致沖刷側(cè)蝕威脅線路安全時(shí)，應(yīng)考慮側(cè)蝕作用對(duì)隧道或明洞的危害，在這種情況下．線路位置應(yīng)往里靠，如圖1—2—15所示

當(dāng)隧道(明洞)洞口位置毗鄰泥石流溝時(shí)，應(yīng)注意適當(dāng)延長(zhǎng)以避央泥石流可能擴(kuò)散范圍的影響．

當(dāng)線路通過(guò)泥石流地區(qū)時(shí)．首先應(yīng)充分預(yù)計(jì)和判明泥石流的成因、規(guī)模、發(fā)展趨勢(shì)和沖、淤變化規(guī)律，論證以路基、橋梁通過(guò)或者以隧道等方案繞避的合理性，并判定工程安全度．以決定隧道方案的可行性。當(dāng)用隧道與明洞方案比較時(shí)．一般以隧道方案通過(guò)較為安全可靠，在決定隧道位置時(shí)，應(yīng)使洞身置于基巖中或穩(wěn)定的地層內(nèi)，其頂板覆蓋厚度應(yīng)充分考慮如下因素對(duì)隧道產(chǎn)生的最不利影響：(1)預(yù)計(jì)河床(主河谷和本溝)最大下切及侵蝕基準(zhǔn)面對(duì)隧道的影響；(2)泥石流可能的改道和變遷對(duì)洞身的影響；(3)充分預(yù)計(jì)隧道防排水的處理難以達(dá)到要求或泥石流溝床頂板坍頂?shù)任：ψ畈焕闆r時(shí)的影響。(4)施工爆破可能帶來(lái)的危害，如頂板塌陷引起超載等對(duì)施工、襯砌結(jié)構(gòu)安全等的影響．當(dāng)采用明洞方案穿過(guò)泥石流時(shí)．除應(yīng)考慮上述因素外，其基礎(chǔ)必須置于基巖或牢固可靠的地基上。洞頂回填的處理，應(yīng)考慮河床下切和上漲以及相互轉(zhuǎn)化的各種不利情況．二○○四年四月34當(dāng)洞身不能避開(kāi)時(shí)．宜使隧道與巖溶間壁(特別是頂板及底板)有足夠的巖壁厚度，或采取相應(yīng)的工程處理措施，如圖1—2—16所示，并要選擇在巖溶水不發(fā)育的地帶通過(guò)，特別注意巖溶水災(zāi)然襲擊的可能性．這種現(xiàn)象對(duì)施工、運(yùn)營(yíng)危害極大，須采取合理可行的預(yù)防措施。

5.溶洞地區(qū)當(dāng)隧道通過(guò)巖溶地區(qū)時(shí)．應(yīng)力求避免穿越巖溶?chē)?yán)重發(fā)育的網(wǎng)狀洞穴區(qū)、巨大空洞區(qū)及有利于巖溶發(fā)育的構(gòu)造帶．盡量避開(kāi)洞身置于碳酸鹽巖與非碳酸鹽巖(可溶巖與非可溶巖)的接觸帶．當(dāng)不可能時(shí)．應(yīng)選擇在較狹窄地段，以垂直或大角度穿過(guò)，使通過(guò)巖溶地段為最短。二○○四年四月356、煤系地層隧道位置的選擇當(dāng)隧道通過(guò)煤系地層時(shí)．要注意有害氣體、煤窯采空區(qū)以及地層膨脹等影響隧道結(jié)構(gòu)安全的問(wèn)題．有害氣體危害施工．運(yùn)營(yíng)安全．且易發(fā)生燃燒和爆炸事故．小煤窯采空區(qū)也不容忽視．因其直接影響著隧道洞身穩(wěn)定和運(yùn)營(yíng)安全．煤系地層多屬于膨脹性巖石．隧道開(kāi)挖后，圍巖壓力較大，在含水的情況況下，一般具有SO4-2的侵蝕性，破壞襯砌圬工。這些是引起病害的主要原因。

因此，在選擇隧道位置時(shí)，應(yīng)設(shè)法避開(kāi)有害氣體含量較高和煤窯采空密集地段．當(dāng)不可避免時(shí)．應(yīng)選擇影響最小的方案通過(guò)，同時(shí)保證底部隔層有足夠厚度或預(yù)留煤柱，以減少其對(duì)隧道工程的威脅，確保施工安全和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定．二○○四年四月36（二）、特殊地質(zhì)地區(qū)隧道位置的選擇二○○四年四月37膨脹性的巖石種類(lèi)有：頁(yè)巖、泥巖、含有長(zhǎng)石、云母、輝石等的風(fēng)化巖、蛇紋巖。其膨脹的原因一般認(rèn)為有以下三方面：（1）吸水膨脹

軟巖、變質(zhì)巖等含有蒙脫土等粘土礦物質(zhì)時(shí)．吸水后會(huì)呈現(xiàn)明顯的膨脹性．

(2)風(fēng)化膨脹

圍巖接觸外界空氣引起風(fēng)化現(xiàn)象，隨著巖石崩壞所呈現(xiàn)的膨脹性．(3)潛在應(yīng)力釋放引起的膨脹

圍巖的內(nèi)部潛在應(yīng)力．由于隧道開(kāi)挖而得到釋放，當(dāng)圍巖強(qiáng)度不足時(shí)．隧道即承受膨脹性壓力。

當(dāng)隧道通過(guò)膨脹巖(土)地區(qū)時(shí)，應(yīng)在確認(rèn)膨脹性圍巖的范圍后，以通過(guò)地段最短，地下水含量最少者為宜．同時(shí)應(yīng)根據(jù)支撐變形情況，頂、底扳隆起及側(cè)幫的凸出等程度；來(lái)分析和測(cè)定膨脹力的大小和開(kāi)挖不同部位相應(yīng)的變化規(guī)律．以便采取以應(yīng)的施工方法和加強(qiáng)襯砌結(jié)構(gòu)工程措施

1．膨脹巖(土)地區(qū)隧道位置的選擇二○○四年四月38二○○四年四月39二○○四年四月40

含鹽地層系指含鹽巖石中含有鹽類(lèi)礦物，如若鹽、芒硝。鈣芒硝、硬石膏．石膏等礦物成分的可溶巖地層．當(dāng)其在恒定天然含水量狀態(tài)下，具有較大的強(qiáng)度．但當(dāng)含水量發(fā)生變化時(shí)及變化后，則嚴(yán)重影響巖層的穩(wěn)定性。

含鹽地層對(duì)隧道的危害大致有下列三種類(lèi)型：(1)膨脹作用的危害，將導(dǎo)致襯砌結(jié)構(gòu)承受附加壓力．(2)濕陷作用的危害，使底板呈現(xiàn)不規(guī)則的隆起或沉涪，影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。(3)含有高濃度SO4-2的水溶液和芒硝礦物對(duì)混凝土的侵蝕．嚴(yán)重者使混凝土呈豆腐渣狀，對(duì)鋼筋也具有腐蝕作用。為此，當(dāng)隧道通過(guò)含鹽地層時(shí)，宜選擇在干燥無(wú)水或地下水位低．含鹽量最小的地段通過(guò)，并應(yīng)對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)采取相應(yīng)加強(qiáng)措施

2．含鹽地層隧道位置的選擇二○○四年四月41當(dāng)隧道通過(guò)煤系地層時(shí)．要注意有害氣體、煤窯采空區(qū)以及地層膨脹等影響隧道結(jié)構(gòu)安全的問(wèn)題．有害氣體危害施工．運(yùn)營(yíng)安全．且易發(fā)生燃燒和爆炸事故．小煤窯采空區(qū)也不容忽視．因其直接影響著隧道洞身穩(wěn)定和運(yùn)營(yíng)安全．煤系地層多屬于膨脹性巖石．隧道開(kāi)挖后，圍巖壓力較大，在含水的情況況下，一般具有SO4-2的侵蝕性，破壞襯砌圬工。這些是引起病害的主要原因。

因此，在選擇隧道位置時(shí)，應(yīng)設(shè)法避開(kāi)有害氣體含量較高和煤窯采空密集地段．當(dāng)不可避免時(shí)．應(yīng)選擇影響最小的方案通過(guò)，同時(shí)保證底部隔層有足夠厚度或預(yù)留煤柱，以減少其對(duì)隧道工程的威脅，確保施工安全和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定．3、煤系地層隧道位置的選擇二○○四年四月42

黃土具有干燥時(shí)甚堅(jiān)固，遇水容易剝落相遭受侵蝕的特征．在黃土地區(qū)常見(jiàn)有沖溝、陷穴、滑坡及泥流等不良地質(zhì)現(xiàn)象，對(duì)隧道的危害是不能忽視的．特別是在有地下水活動(dòng)和陷穴密集的地方在隧道施工中極易發(fā)生坍塌．產(chǎn)生較大的圍巖壓力，導(dǎo)致支撐變形，基礎(chǔ)下沉及襯砌開(kāi)裂等危害，因此．選擇隧道位置時(shí)以避開(kāi)溝壑及有地下水活動(dòng)和地面陷入密集的地區(qū)。4．黃土地區(qū)隧道位置的選擇二○○四年四月43凡是溫度低于或等于0℃，且含有固態(tài)水的土(石)稱(chēng)為凍土．這種狀態(tài)能保持三年或二年以上的稱(chēng)為多年凍土．多年凍土地區(qū)，多分布于我國(guó)東北大興安嶺和西北的的青藏高原一帶，由于氣候嚴(yán)寒、防排水工程設(shè)計(jì)施工均比較復(fù)雜，處理不當(dāng)容易造成隧道病害。

多年凍土地區(qū)修進(jìn)的隧道．在洞口地段及襯砌背背后會(huì)形成一個(gè)凍融交替的融化圈，因?yàn)閮鋈谘h(huán)交替作用．洞門(mén)易遭到破壞．融化圈內(nèi)的圍巖強(qiáng)度則有所降低，在凍結(jié)時(shí)，對(duì)襯砌產(chǎn)生凍結(jié)力，程度不同地影響襯砌結(jié)構(gòu)的安全。

針對(duì)上述情況，當(dāng)隧道在多年凍土地區(qū)通過(guò)時(shí)，應(yīng)注意選擇好隧道位置和洞口位置．防止隧道病害的產(chǎn)生．減少施工和運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)的困難

5．多年凍土地區(qū)隧道位置的選擇二○○四年四月44

地震對(duì)隧道影響的大小，與地形、地質(zhì)及隧道埋藏深度有著密切的關(guān)系。地震的破壞作用，由地表向地下隨深度增加而迅速減弱，故一般對(duì)深埋隧道影響較小．對(duì)淺埋．偏壓的隧道及明洞和洞門(mén)等結(jié)構(gòu)影響較大。另外，一般在松散的山坡堆積層或滑坡地段、斷層破碎帶、泥石流發(fā)育地區(qū)、不穩(wěn)定的懸崖深谷、易坍陷的地下空洞等處．由于地震波的沖擊作用，對(duì)抗震均屬不利地段。一旦地震發(fā)生．將可能導(dǎo)致隧道洞口坡面坍塌．襯砌出現(xiàn)開(kāi)裂破損等病害，直接威脅行車(chē)安全。因此．在選擇隧道位置和洞口位置時(shí)，應(yīng)特別注意地形、地質(zhì)及洞身埋藏深度等問(wèn)題。對(duì)土質(zhì)松散或地層破碎及地質(zhì)構(gòu)造不利的傍山隧道．更心注意長(zhǎng)期必要的措施，以保證洞身穩(wěn)定和洞口工程的安全．

6．地震區(qū)隧道位置的選擇二○○四年四月45水庫(kù)蓄水后，改變了岸邊的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，岸壁將受庫(kù)水的浸潤(rùn)和波浪的沖刷而導(dǎo)致坍岸，

即所謂的水庫(kù)坍岸，如圖所示。同時(shí)，由于庫(kù)水向岸壁土層(或破碎巖層)滲透，致使地下水位上升，在庫(kù)水消落時(shí)，地下水又隨之下降。庫(kù)水水位變化除加劇坍岸的發(fā)展外，還可能引起起巖(土)體力學(xué)指標(biāo)(承載力．摩擦力)的降低、老滑坡體的復(fù)活或產(chǎn)生新滑坡等不同程度的危害。因此，在水庫(kù)坍岸地區(qū)修建隧道時(shí)，隧道位置應(yīng)置于牢固的基巖中．或坍岸范圍以外具有一定覆蓋厚度并足以保證洞身穩(wěn)定的土層上，如圖中(a)所示的位置。隧道設(shè)置高程—般均應(yīng)設(shè)于水庫(kù)設(shè)計(jì)正常高水位以上規(guī)定高度．如因特殊原因需要設(shè)于正常高水位以下時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)、水文等情況采取有效的防護(hù)工程措施，并有足夠的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較依據(jù)．影響坍岸的因素是錯(cuò)綜復(fù)雜的，主要為水文、地質(zhì)、地貌等三項(xiàng)因素。

一般對(duì)水文、地質(zhì)因素較為重視。而多忽視其地貌因素(地貌因素指水庫(kù)周?chē)狡峦拱?、凹岸的形態(tài))。凸岸三面環(huán)水．多受風(fēng)浪的影響，坍岸劇烈；凹岸一般為避風(fēng)地帶，沿岸流搬運(yùn)的物質(zhì)在此容易沉積，一般坍岸較小。另外．水庫(kù)岸壁的高低、陡緩對(duì)坍岸的速度和寬度亦能產(chǎn)生較大的影響7．水庫(kù)地區(qū)隧道位置的選擇二○○四年四月461.地下水——地下水多是由地表水的滲透或地下水源補(bǔ)給的。例如巖層裂隙中的裂隙水，或溶洞中儲(chǔ)藏的溶洞水，它們有時(shí)是流動(dòng)的，有時(shí)是靜止的，有時(shí)還有壓力水頭．它們的存在，使巖石軟化、強(qiáng)度降低，層間夾層軟化或稀釋?zhuān)俪闪藢娱g的滑動(dòng)。裂隙中的水在開(kāi)挖時(shí)涌人坑道，使施工發(fā)生困難，給以后養(yǎng)護(hù)也帶來(lái)無(wú)休止的災(zāi)害。我國(guó)西北地區(qū)的一座隧道斷層水曾達(dá)10000t/d,貴昆線上一座隧道，在大雨之后，所有溶洞同時(shí)出水達(dá)50000t/d,可見(jiàn)它的危害。選擇隧道位置時(shí)，最好不從富水區(qū)中經(jīng)過(guò)。不得已時(shí)，也要盡可能地把隧道置于地下水位以上的地方，或從不透水層中穿過(guò)2.地溫——地球核心產(chǎn)生的巨大的熱量，隨著地表與大氣接觸而逐漸冷卻，成為地表溫度。地表以下在一定的深度內(nèi)地溫基本是恒定不變的，稱(chēng)為恒溫層。再向下每增加一定深度，地溫將提高一度。這個(gè)深度間隔稱(chēng)之為地溫梯度。據(jù)一般測(cè)定，地溫梯度約為33m左右。隧道如果埋置很深，地溫太高，將會(huì)降低施工效率。如果在潮濕的巖層中，盡管有強(qiáng)力的通風(fēng)，地溫達(dá)到40--50℃時(shí)，人們也無(wú)法在里邊工作。所以，選擇隧道位置時(shí)，應(yīng)盡可能不把隧道放在山體太深處。遇到部分地段埋深太大時(shí)，則應(yīng)作好通風(fēng)降溫工作。（三）不良水文地質(zhì)的影響二○○四年四月473.1.5隧道洞口位置的選擇二○○四年四月48⑴、洞口應(yīng)盡可能地設(shè)在山體穩(wěn)定、地質(zhì)較好地下水不太豐富的地方。⑵、洞口不宜設(shè)在埡口溝谷的中心或溝底低洼處，不要與水爭(zhēng)路。⑶、洞口應(yīng)盡可能設(shè)在線路與地形等高線相垂直的地方，使隧道正面進(jìn)入山體，洞門(mén)結(jié)構(gòu)物不致受到偏側(cè)壓力。⑷、當(dāng)線路位于有可能被淹沒(méi)的河灘上或水庫(kù)回水影響范圍以內(nèi)時(shí)，隧道洞口標(biāo)高應(yīng)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。

⑸、為了保證洞口的穩(wěn)定和安全,邊坡及仰坡均不宜開(kāi)挖過(guò)高,不使山體擾動(dòng)太甚，也不使新開(kāi)出的暴露面太大。一般情況下，設(shè)計(jì)各類(lèi)圍巖中隧道洞口上方的仰坡和路塹的邊坡控制高度和坡度可參考表1—3。⑹、若洞口附近遇有水溝或水渠橫跨線路時(shí)，應(yīng)慎重處理，當(dāng)線路橫溝進(jìn)洞時(shí)，設(shè)置橋涵凈空不宜太小，以免后患。⑺、若洞口前方巖壁陡立，基巖裸露，此時(shí)，最好不刷動(dòng)原生坡面，不挖開(kāi)山體。⑻、洞口以外應(yīng)當(dāng)留有生產(chǎn)活動(dòng)的場(chǎng)所?？偲饋?lái)說(shuō)，選定隧道洞口位置時(shí)，首先要按照地質(zhì)條件控制邊坡和仰坡的高度和坡面長(zhǎng)度，其次是避開(kāi)不良地質(zhì)區(qū)域和排水影響，最后才談得到從經(jīng)濟(jì)方面進(jìn)行比較1、洞口位置選擇的一般原則和要求二○○四年四月49二○○四年四月50圍巖級(jí)別Ⅰ～ⅡⅢⅣⅤ～Ⅵ坡率貼壁1:0.31:0.51:0.51:0.751:0.751:11:1.251:1.251:1.5高度(m)<15<2025左右<2025左右<15<1825左右<15<18二○○四年四月513.2.1、隧道的平面設(shè)計(jì)公路隧道的平面線形和普通道路一樣，根據(jù)公路規(guī)范要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。隧道平面線形，一般采用直線、避免曲線。如必須設(shè)置曲線時(shí)，應(yīng)盡量采用大半徑曲線，并確保視距要求。其曲線半徑不宜小于不設(shè)超高的平面曲線半徑。最小曲線半徑的確定應(yīng)保證曲線隧道在平面上具有必要的限界，確保車(chē)輛的側(cè)向滑移穩(wěn)定和車(chē)輛行駛通順、流暢。3.2隧道的幾何設(shè)計(jì)不設(shè)超高的圓曲線最小半徑(m)設(shè)計(jì)速度(km/h)

路拱1201008060403020≤2.0%5500400025001500600350150＞2.0%7500525033501900800450200二○○四年四月52

公路停車(chē)視距與會(huì)車(chē)視距公路等級(jí)高速公路、一級(jí)公路二、三、四級(jí)公路設(shè)計(jì)速度（km/h)12010080608060403020停車(chē)視距（m)2101601107511075403020會(huì)車(chē)視距（m)

220150806040對(duì)于高速公路、一級(jí)公路的隧道應(yīng)設(shè)計(jì)為上、下行分離的獨(dú)立雙洞。分離式獨(dú)立雙洞的最小凈距，按對(duì)兩洞結(jié)構(gòu)彼此不產(chǎn)生有害影響的原則，結(jié)合隧道平面線形、圍巖地質(zhì)條件、斷面形狀和尺寸、施工方法等因素確定，一般情況可按表1.2－3取值。一座分離式雙洞隧道，可按其圍巖代表級(jí)別確定兩洞最小凈距。二○○四年四月53分離式獨(dú)立隧道的最小間距

表1.2－3圍巖級(jí)別IIIIIIIVVVI最小凈距（m）1.0×B1.5×B2.0×B2.5×B3.5×

B4.0×

B在橋隧相連、隧道相連、地形條件限制等特殊地段隧道凈距不能滿足表1.2－3的要求時(shí)，在經(jīng)充分技術(shù)論證和比較，并制定可靠技術(shù)保障措施及確保工程質(zhì)量的基礎(chǔ)上，也可采取小凈距隧道或連拱隧道形式。二○○四年四月54隧道的內(nèi)縱面線形設(shè)計(jì)應(yīng)綜合考慮行車(chē)安全性、營(yíng)運(yùn)通風(fēng)規(guī)模、施工作業(yè)效率和排水要求。隧道內(nèi)的縱坡形式主要有單向坡和雙向坡（人字坡），一般宜采用單向坡；對(duì)地下水發(fā)育的長(zhǎng)隧道、特長(zhǎng)隧道可采用雙向坡?？v坡變更的凸形豎曲線和凹形豎曲線的最小半徑和最小長(zhǎng)度應(yīng)符合表1.2－4的規(guī)定。通常隧道內(nèi)縱坡的變換不宜過(guò)大、過(guò)頻，以保證行車(chē)安全視距和舒適性。綜合各方面要求，隧道的縱坡通常應(yīng)不小于0.3％，并不大于3％。隧道如從兩個(gè)洞口對(duì)頭掘進(jìn)，為便于施工排水，可采用“人”字坡。單向通行時(shí)，設(shè)置向下的單坡對(duì)通風(fēng)有利。3.2.2隧道縱斷面設(shè)計(jì)二○○四年四月55

隧道內(nèi)豎曲線最小半徑和最小長(zhǎng)度

表1.2－4設(shè)計(jì)速度（km/h)1201008060403020凸形豎曲線半徑一般值170001000045002000700400200極限值11000650030001400450250100凹形豎曲線半徑一般值6000450030001500700400200極限值4000300020001000450250100豎曲線長(zhǎng)度100857050352520隧道內(nèi)縱坡坡率不應(yīng)小于0.3%，一般情況不應(yīng)大于3%；受地形等條件限制時(shí)，高速公路、一級(jí)公路的中、短隧道可適當(dāng)加大，但不宜大于4%；短于l00m的隧道縱坡可與該公路隧路線的指標(biāo)相同。當(dāng)采用較大縱坡時(shí)，必須對(duì)行車(chē)安全性，通風(fēng)設(shè)備和運(yùn)營(yíng)費(fèi)用、施工效率的影響等作充分的技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合論證。

二○○四年四月563.2.3隧道凈空斷面橫斷面設(shè)計(jì)

隧道襯砌的內(nèi)輪廓線所包圍的空間稱(chēng)為隧道凈空。隧道凈空包括公路的建筑限界，通風(fēng)及其它需要的斷面積。

建筑限界是指隧道襯砌等任何建筑物不得侵入的一種限界。公路隧道的建筑限界包括車(chē)道、路肩、路緣帶、人行道等的寵腸以及車(chē)道、人行道的凈高。公路隧道的攢斷面凈空，除了包括建筑限界之外，還包括通過(guò)管道、照明、防災(zāi)