隧道工程中隧道选线设计.pptx

《隧道工程中隧道选线设计.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《隧道工程中隧道选线设计.pptx（53页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、隧道选线设计隧道位置的选择1 隧道平、纵断面线形设计隧道洞口位置的选择本 章 内 容 提 要本章小结2 3 4 本 章 内 容 提 要本章教学目标：u 熟悉隧道位置选择的原则；u 熟悉隧道洞口位置选择遵循的原则和依据、理解 隧道洞口平面及纵断面设计方法；u 熟悉隧道平纵断面线形设计的特点、要求。隧道位置的选择1 1隧道位置的选择一1.1 1.1 隧道隧道位置选择的概述位置选择的概述隧道具体位置的选择与区域工程地质条件、水文地质条件、地形地貌条件、工程难易程度、投资的数额、工期要求，以及现有的施工技术水平与今后的运营条件等因素密切相关。隧道位置的选择一隧道选址的基本原则：必须与总体设计相协调适应

2、；隧道位置应选择在稳定的地层中；越岭隧道应进行较大范围的方案选择，选择在地质条件较好的地段穿越；沿河傍山隧道，其位置宜向山侧内移，避免一侧洞壁过薄产生偏压；选择隧道位置时，应注意洞口位置和有关工程的处理，一般采用“早进洞，晚出洞”原则。隧道位置的选择一1.2 1.2 越岭线上隧道平面位置的选择越岭线上隧道平面位置的选择（1）选择垭口采用直线或大半径曲线为好；优先考虑在路线总方向上或其附近的低垭口，展线好，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；工程地质和水文地质条件好的垭口。隧道位置的选择一（2）选定高程隧道标高越高，隧道越短，施工期越短，两端展线长度增加，运营条件差；隧道标高

3、低，隧道加长，施工期长，运营条件好；选择越岭隧道标高时，综合考虑施工、运营等多因素比较确定最优隧道标高。隧道位置的选择一示例：穿越中国大凉山西部支脉穿越中国大凉山西部支脉小相岭小相岭的单线铁路隧道。成昆铁路全线最高点的单线铁路隧道。成昆铁路全线最高点 车站之间，车站之间，19661966年完工年完工有“空中铁道”和“成昆咽喉”之称的沙木拉达隧道隧道位置的选择一1959年开工的老成昆线绕过了地质最复杂的地区，2018年新成昆线则走直线，“沉睡”半个世纪的难关扑面而来。成昆复线在建第一长隧小相岭铁路隧道，全长21.775公里，隧道最大埋深1350米。沙马拉达铁路隧道全长6383米，最大埋深为600

4、米。隧道位置的选择一1.3 1.3 河谷线上隧道平面位置的选择河谷线上隧道平面位置的选择 为避免隧道为避免隧道外侧外侧岩体过薄岩体过薄、河流冲刷河流冲刷、不良地质不良地质和和洞身覆盖洞身覆盖厚度厚度等等问题对其稳定问题对其稳定的影响，河谷线路宜的影响，河谷线路宜向山侧内移。向山侧内移。（1）宁里勿外隧道位置的选择一（2）裁弯取直u对危岩落石地段或陡坡地段，如以路基通过，往往工程不少，安全难保，不如采用隧道方案为优。u沿河傍山地面线路靠里做隧道或增长隧道，减少桥梁、路基工程，能减少或避免许多弊病。u以中长隧道或长隧道代替隧道群或桥隧群，工程集中单一，施工管理方便，并有利于运营安全。u沿河傍山修建

5、中长隧道或长隧道，易于设置辅助坑道（如横洞），增加工作面。隧道位置的选择一1.4 1.4 地质构造的影响地质构造的影响单斜构造单斜构造：尽可能避开软弱结构面，隧道不能与软弱结构面平行，应正尽可能避开软弱结构面，隧道不能与软弱结构面平行，应正交或成一定角度。交或成一定角度。隧道穿越水平（缓倾）层状岩层隧道穿越陡倾角岩层隧道穿越直立岩层无论是越岭线路或沿河傍山线路，都力求选择在地质构造简单，岩性较好的稳固地层中通过隧道位置的选择一褶曲构造褶曲构造：置于翼部较为有利，但需考虑偏侧压力；隧道不能置于向斜：置于翼部较为有利，但需考虑偏侧压力；隧道不能置于向斜内，特别是向斜的轴部，同时尽量避免把隧道置于背

6、斜的轴部。内，特别是向斜的轴部，同时尽量避免把隧道置于背斜的轴部。在褶曲构造的地区，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。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.隧道穿越褶皱地层隧道位置的选择一断断层层构构造造：切切忌忌沿沿着着断断层层带带或或破破碎碎带带修修建建隧隧道道，当当隧隧道道线线路路必必须须通通过过断断层层带带时时，应应尽尽量量使使线线路路与与断断层层走走向向正正交交同同时时应应避避开严重破碎带，并使通过断层的地段最短。开严重破碎带，并使通过断层的地段最短。隧道正交穿越断层构造 断裂构造

7、及不同岩层的接触带，其裂隙发育,地下水量也较大，开挖隧道易坍塌，给施工带来困难。隧道位置的选择一1.4 1.4 不良地质和特殊地质条件的影响不良地质和特殊地质条件的影响 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、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。滑坡 隧道通过时，将会受隧道通过时，将会受到土体推力，会把结构物到土体推力，会把结构物挤压破坏，或是剪切断开。挤压破坏，或是剪切断开。隧道应置于滑床的以下一隧道应置于滑床的以下一定厚度的稳固地层中。定厚度的稳固地层中

8、。隧道位置的选择一岩堆、崩塌、错落、堆积层以及危岩落石 原则上应避免从不稳定的岩堆、崩期、错落、堆积层地区中通过，隧道通原则上应避免从不稳定的岩堆、崩期、错落、堆积层地区中通过，隧道通过易形成塌方，应将洞身置身于稳定的地层。过易形成塌方，应将洞身置身于稳定的地层。隧道位置的选择一泥石流置于牢固稳定的地基之上（切割深度以下），洞口置于冲击扇范围外。置于牢固稳定的地基之上（切割深度以下），洞口置于冲击扇范围外。判明泥石流的成因、规模、发展趋势，以决定隧道方案的可行性。充分考虑判明泥石流的成因、规模、发展趋势，以决定隧道方案的可行性。充分考虑如下因素对隧道产生的最不利影响：如下因素对隧道产生的最不利

9、影响：(1)(1)预计河床最大下切及侵蚀基准面对隧道影响；预计河床最大下切及侵蚀基准面对隧道影响；(2)(2)泥石流可能的改道和变迁对洞身的影响；泥石流可能的改道和变迁对洞身的影响；(3)(3)充分预计隧道防排水的处理难度；充分预计隧道防排水的处理难度；(4)(4)施工爆破可能带来的危害。施工爆破可能带来的危害。隧道位置的选择一岩溶u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。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。u应尽可能避开岩溶地区。如无法避开时，应选择在较狭窄地段，以垂直或应尽可能避开岩溶地区。如无法避开时，应选择在较狭窄地段，以垂直或大角度穿过，使

10、通过岩溶地段为最短。大角度穿过，使通过岩溶地段为最短。隧道位置的选择一其他不良地质条件-瓦斯瓦斯-流砂流砂-地下水地下水-高地温高地温特殊地质条件-膨胀岩（土）膨胀岩（土）-含盐地层含盐地层-煤系地层煤系地层-黄土地区黄土地区-多年冻土多年冻土-地震区地震区-水库地区水库地区隧道洞口位置的选择2 2隧道洞口位置的选择二2.1 2.1 隧道洞口位置的选择概述隧道洞口位置的选择概述 洞洞口口部部分分在在地地质质上上通通常常是是不不稳稳定定的的。一一般般应应设设在在山山体体稳稳定定，地地质质条条件件好好，排排水水有有利利的的地地方方。隧隧道道宜宜长长不不宜宜短短，应应“早早进进洞洞，晚出洞晚出洞”，

11、尽量避免大挖大刷，破坏山体稳定。，尽量避免大挖大刷，破坏山体稳定。“早进洞、晚出洞”，即适当延长洞口和隧道的长度,尽量避免对山体的大挖大刷，提倡零开挖洞口.让隧道洞口周围的植被得到妥善保护,维护原有的生态地貌。隧道洞口位置的选择二（1 1）洞口不宜设在垭口沟谷的中心或沟底低洼处）洞口不宜设在垭口沟谷的中心或沟底低洼处一般情况垭口沟谷在地质构造上一般情况垭口沟谷在地质构造上是最薄弱的环节。此外，地表流是最薄弱的环节。此外，地表流水都汇集在沟底，再加上洞口路水都汇集在沟底，再加上洞口路堑开挖，破坏山体原有的平衡，堑开挖，破坏山体原有的平衡，更容易引起坍方。所以，更容易引起坍方。所以，洞口最洞口最好

12、选在沟谷一侧好选在沟谷一侧（图中的（图中的B B线），线），不要与水争路。不要与水争路。2.2 2.2 隧道洞口位置的选择原则隧道洞口位置的选择原则隧道洞口位置的选择二（2 2）当隧道线路通过岩壁陡立、基岩裸露处当隧道线路通过岩壁陡立、基岩裸露处尽量不刷动或少刷动原生尽量不刷动或少刷动原生地表，以保持山体的天然地表，以保持山体的天然平衡。此时，洞口位置应平衡。此时，洞口位置应根据具体情况，采取根据具体情况，采取贴壁贴壁进洞或设置一段明洞进洞或设置一段明洞（当（当山坡上有落石、掉块而难山坡上有落石、掉块而难以清除时）。以清除时）。隧道洞口位置的选择二（3 3）洞口线路宜与等高线正交洞口线路宜与等

13、高线正交 洞洞口口应应尽尽可可能能设设在在线线路路与与地地形形等等高高线线相相垂垂直直的的地地方方，使使隧隧道道正正面面进进入入山山体体，洞洞门门结结构构物物不不致致受受到到偏偏侧侧压压力力；此此时时，一一般般情况下都会采用情况下都会采用斜切式、斜切帽檐式或喇叭口斜切式洞门斜切式、斜切帽檐式或喇叭口斜切式洞门。正交洞门斜交洞门喇叭口斜切式洞门隧道洞口位置的选择二（4 4）对于傍山隧道限于地形，只能斜交进洞时）对于傍山隧道限于地形，只能斜交进洞时 此此时时按按隧隧道道低低侧侧基基础础不不露露空空并并有有足足够够的的承承载载力力及及稳稳定定性性、高高侧侧边边坡坡挖挖方方高高度度不不超超过过15m1

14、5m确确定定洞洞口口里里程程，洞洞门门型型式式根根据据地地面面横坡及仰坡情况采用横坡及仰坡情况采用台阶式洞门台阶式洞门或或明洞门明洞门。斜交洞门 台阶式洞门隧道洞口位置的选择二（5 5）洞口应避开不良地质地段，如断层、滑坡、）洞口应避开不良地质地段，如断层、滑坡、岩堆、岩溶、泥石流、冰川等，以及避开地表水岩堆、岩溶、泥石流、冰川等，以及避开地表水汇集处。汇集处。（6 6）减少洞口路堑段长度，延长隧道提前进洞。）减少洞口路堑段长度，延长隧道提前进洞。（8 8）为了确保洞口的稳定和安全，边坡及仰）为了确保洞口的稳定和安全，边坡及仰坡均不宜开挖过高。坡均不宜开挖过高。（7 7）当线路位于有可能被水淹

15、没的河滩或水库当线路位于有可能被水淹没的河滩或水库回水影响范围以内时，隧道洞口标高应高出洪水回水影响范围以内时，隧道洞口标高应高出洪水位加波浪高度，以防洪水灌入隧道位加波浪高度，以防洪水灌入隧道。隧道平、纵断面线形设计3 3隧道平、纵断面线形设计三3.1 3.1 隧道平面线形设计隧道平面线形设计隧道平面是指隧道中心线在水平面上的投影；平面设计的任务：决定隧道的平面位置，选定洞口位置；避免小半径曲线和洞内反向曲线。曲线隧道具有很多缺点：隧道建筑限界需加宽，增加开挖和衬砌的工程量；空气阻力加大，使洞内通风条件恶化；钢轨磨耗严重，增加线路维修工作量；支护和衬砌技术上较为复杂。隧道平、纵断面线形设计三

16、（1）铁路隧道平面线形设计隧道内的线路最好隧道内的线路最好采用直线采用直线。应尽可能采用应尽可能采用短轴线短轴线，或是，或是半径较大的曲线半径较大的曲线。在曲线两端应设缓和曲线，最好不使洞口恰恰落在缓和曲线在曲线两端应设缓和曲线，最好不使洞口恰恰落在缓和曲线上，应尽可能将缓和曲线设在洞外一个适当距离以外。上，应尽可能将缓和曲线设在洞外一个适当距离以外。圆曲线的长度也不应短于一节车厢的长度。圆曲线的长度也不应短于一节车厢的长度。在一座隧道内最好不设一个以上的曲线。尤其是不宜设置反在一座隧道内最好不设一个以上的曲线。尤其是不宜设置反向曲线或复合曲线。如果列车同时跨在两个曲线上两曲线间向曲线或复合曲

17、线。如果列车同时跨在两个曲线上两曲线间应有足够长的夹直线，一般要求三倍车辆长度以上。应有足够长的夹直线，一般要求三倍车辆长度以上。隧道平、纵断面线形设计三（2）公路隧道平面线形设计原则上采用直线，避免曲线，若必须设置时，宜大于不设超原则上采用直线，避免曲线，若必须设置时，宜大于不设超高的平曲线半径，并应满足停车视距的要求；高的平曲线半径，并应满足停车视距的要求；隧道平面线形应考虑行驶安全，在洞口不应使用小半径的引隧道平面线形应考虑行驶安全，在洞口不应使用小半径的引线与隧道衔接；线与隧道衔接；隧道内尽量避免设反曲线。隧道内尽量避免设反曲线。隧道平、纵断面线形设计三（3）公路隧道的行车视距与会车视

18、距隧道平、纵断面线形设计三公路隧道内视距的评价将从隧道设计速度和小汽车在隧道内的运行速度两个方公路隧道内视距的评价将从隧道设计速度和小汽车在隧道内的运行速度两个方面进行，在平面曲线半径为面进行，在平面曲线半径为R R时，满足视距时，满足视距L L的最小平曲线半径按下式计算：的最小平曲线半径按下式计算：式中式中 R平曲线半径平曲线半径；L停车视距或会车视距；停车视距或会车视距；T侧向余宽；侧向余宽；A路缘带宽度；路缘带宽度；M车道中心线到路缘带车道中心线到路缘带 边缘线的距离边缘线的距离隧道平、纵断面线形设计三3.2 3.2 隧道纵断面线形设计隧道纵断面线形设计 隧道纵断面是指沿隧道中心线展开的

19、垂直面上的投影。隧道内线路纵断面设计就是要选定隧道内线路的坡道型式、坡度大小、坡段长度和坡段间的衔接等。隧道平、纵断面线形设计三（1）铁路隧道纵断面线形设计 坡道型式(a)单面坡单面坡(b)人字坡人字坡单面坡多用于线路的紧坡地段或是展线的地区。优点：可以争取高程，能拔起或降落一定的高度。可以争取高程，能拔起或降落一定的高度。两洞口气压差和热位差能促进洞内的自然通风。两洞口气压差和热位差能促进洞内的自然通风。缺点：施工时，上端水流向开挖面，需抽水外排。施工时，上端水流向开挖面，需抽水外排。运碴时，上端空车下坡重车上坡，运输效率低。运碴时，上端空车下坡重车上坡，运输效率低。隧道平、纵断面线形设计三

20、隧道平、纵断面线形设计三人字型坡道多用于长隧道，尤其是越岭隧道。优点：施工时水自然流向洞外，排水措施相应地简化，重车下坡，空车上坡，运输效率高。缺点：运营中有害气体聚集在坡间的顶峰处，不易排出。隧道平、纵断面线形设计三 坡度大小式中i允设计中允许采用的最大坡度（）；i限按照线路等级规定的限制最大坡度（）；i曲曲线阻力折算的坡度当量（）。洞内坡度折减原因：洞内坡度折减原因：列车车轮与钢轨踏面间的粘着系数降低；列车车轮与钢轨踏面间的粘着系数降低；空气阻力增大。空气阻力增大。隧道平、纵断面线形设计三隧道限坡折减方法：其中，其中，m m为隧道内线路的坡度折减系数，它与隧道的长度为隧道内线路的坡度折减系

21、数，它与隧道的长度L L有有关。铁路隧道内线路坡度折减系数关。铁路隧道内线路坡度折减系数m m的经验数值如的经验数值如下下表所示。表所示。隧道隧道长度度L（m）电力力牵引引内燃内燃牵引引400L10000.950.9010004.0B注：B为隧开挖跨度（m）。（1）铁路隧道隧道平、纵断面线形设计三（2）公路隧道 高速公路、一级公路的隧道应设计为上、下行分向行驶的双洞隧道。高等级公路隧道一般有四种布置方式：标准间距的分离隧道、小净距隧道、连拱隧道和分岔式隧道。分离式隧道小静距隧道连拱隧道分岔式隧道隧道平、纵断面线形设计三 分离式隧道 标准间距的分离式隧道两洞室净距较大，在设计施工过程中基本可以不

22、考虑两洞室之间的相互影响。在同等地质条件下标准间距的分离式隧道造价最低，施工速度较快且较安全，一般用于长大隧道，要求进出口地形条件较开阔。隧道平、纵断面线形设计三 小净距隧道 小净距隧道是指两洞室净距较小，在设计和施工过程中需采取特殊措施的一种分离式隧道。在地形条件较狭窄的情况下，不能按常规的分离式隧道间距布设，或因隧道的分离式设置而导致隧道两端的桥、路分岔拉宽，增大桥梁施工难度时，可以考虑设置小净距隧道。连拱隧道 连拱隧道是指两洞室无中间岩柱，两洞结构共用中壁墙的一种整体式隧道。连拱隧道两端接线可采用整体式路基，具有节约土地、接线顺畅、减少工程量等优点。隧道平、纵断面线形设计三隧道平、纵断面

23、线形设计三 分岔式隧道 在地形条件特别复杂的地段，隧道洞口段无法采用分离式双洞而洞身段又必须采用分离双线时，可采用分岔式隧道。分岔式隧道是在两洞室外设置大拱衬砌段以适应两洞室净距的不断变化。本 章 小 结5 5本章小结五1 隧道位置的选择隧道选址的基本原则：与总体设计协调适应在地质条件好的地方越岭稳定地层沿河傍山向山侧内移选择隧道位置时，应注意洞口位置和有关工程的处理，一般采用“早进洞，晚出洞”原则。本章小结五2 隧道洞口位置的选择-隧道洞口位置选择的原则：垭口沟谷等高线正交岩壁陡立、基岩裸露傍山隧道-隧道洞口位置的选择，应根据地形、地质条件，考虑边 坡、仰坡的稳定，结合洞外有关工程及施工难易

24、程度，本着“早进洞，晚出洞”的指导思想，综合分析确定。洞口最好选在沟谷一侧贴壁进洞或设明洞斜切式洞门台阶式洞门、明洞门本章小结五3 隧道平、纵断面线形设计-坡道型式：单面坡人字坡紧坡地段、展线地区长隧道、越岭隧道-坡度大小：-行、会车视距：本章小结五思考题与习题：1.请说明隧道位置在越岭与河谷地段选择的原则与区别；2.简述特殊地质构造对隧道位置选择的影响及选择要点；3.简述公路隧道与铁路隧道平、纵断面设计异同点；4.分析隧道最小净距设计的影响因素。谢 谢！新鹧鸪山隧道，平均海拔3200米，最大埋深约1350米，全长8.8公里，存在高瓦斯、涌突水、高地应力、断层等各种灾害，是全国在海拔3000米以上贯通的最长高速公路隧道。