隧道線路及斷面設計ppt課件

1、隧道線路及斷面設計 第一節(jié) 隧道位置的選擇 第二節(jié) 隧道洞口位置的選擇 第三節(jié) 隧道平、縱斷面設計 第四節(jié) 隧道橫斷面設計 第五節(jié) 高速鐵路隧道單洞雙線和雙洞單線方案選擇第一節(jié) 隧道位置的選擇 隧道是山區(qū)線路穿越山嶺時用來克服高程障礙的一種建筑物。影響因素： 區(qū)域工程地質條件、水文地質條件、地形地貌條件， 工程難易程度，投資的數(shù)額，工期 的要求， 現(xiàn)有的施工技術水平，今后運營條件。基本原則： 早進晚，寧里勿外，寧深勿淺，避軟就硬。1 1、越嶺隧道的選址、越嶺隧道的選址 選擇埡口選擇埡口 、確定隧道高程、確定隧道高程(1)(1)越嶺隧道平面位置的選擇越嶺隧道平面位置的選擇 當線路必須跨越分水嶺時

2、，分水嶺的山脊線上總當線路必須跨越分水嶺時，分水嶺的山脊線上總會有高程較低處、稱之為埡口。會有高程較低處、稱之為埡口。 采用直線或大半徑曲線為好；采用直線或大半徑曲線為好； 優(yōu)選考慮在路線總方向上或其附近的低埡口，優(yōu)選考慮在路線總方向上或其附近的低埡口，展線好，隧道較短；展線好，隧道較短； 雖遠離線路總方向，但埡口兩側有良好的展線雖遠離線路總方向，但埡口兩側有良好的展線條件；條件； 工程地質和水文地質條件良好的埡口。工程地質和水文地質條件良好的埡口。(2)(2)越嶺隧道標高的選擇越嶺隧道標高的選擇在越嶺位置選定后，越嶺標高影響展線及越嶺隧道在越嶺位置選定后，越嶺標高影響展線及越嶺隧道方案：方案

3、： 隧道標高越高，隧道越短，施工期短，兩端展隧道標高越高，隧道越短，施工期短，兩端展線長度增加，運營條件差；線長度增加，運營條件差； 隧道標高低，隧道加長，施工期長，運營條件隧道標高低，隧道加長，施工期長，運營條件較好較好; ; 選擇越嶺隧道標高時，綜合考慮施工、運營等選擇越嶺隧道標高時，綜合考慮施工、運營等多因素比較確定最優(yōu)隧道標高。多因素比較確定最優(yōu)隧道標高。2 2、河谷線上隧道傍山隧道位置的選擇、河谷線上隧道傍山隧道位置的選擇 鐵路沿河傍山而行時稱之為河谷線。這種鐵路沿河傍山而行時稱之為河谷線。這種線路左右受到山坡和河谷的制約，上下受到標線路左右受到山坡和河谷的制約，上下受到標高和限制坡

4、度的控制，比選方案時，可能移動高和限制坡度的控制，比選方案時，可能移動的幅度不大。但是，雖然擺動的幅度很有限，的幅度不大。但是，雖然擺動的幅度很有限，可對工程的難易、大小都有關系?？蓪こ痰碾y易、大小都有關系。 為改善線形，提高車速，縮短里程，節(jié)省時為改善線形，提高車速，縮短里程，節(jié)省時間，常修建傍山隧道。間，常修建傍山隧道。 傍山隧道一般埋藏較淺，容易造成各種病害；傍山隧道一般埋藏較淺，容易造成各種病害；山坡亦常有滑坡，松散堆積，泥石流等不良地山坡亦常有滑坡，松散堆積，泥石流等不良地質現(xiàn)象，地質情況較為復雜。質現(xiàn)象，地質情況較為復雜。 選擇傍山隧道時應注意：選擇傍山隧道時應注意： （1 1傍

5、山隧道的洞身覆蓋厚度問題。為保持山傍山隧道的洞身覆蓋厚度問題。為保持山體穩(wěn)定和避免偏壓產生，隧道位置宜往山體內側靠體穩(wěn)定和避免偏壓產生，隧道位置宜往山體內側靠- -寧里勿外寧里勿外 傍山隧道最小覆蓋層厚度傍山隧道最小覆蓋層厚度 d(m) d(m) 圍巖類別最小覆蓋層厚度(m)單線雙線4679710101511201630（a不利的結構面傾向 （b有利的結構面傾向 結構面傾向對隧道位置的影響 當?shù)貙咏Y構面傾向山一側時，地層比較穩(wěn)定，覆蓋厚度可以酌減。當?shù)貙咏Y構面傾向河流一側時，覆蓋厚度宜予加大 。 （2 2要考慮河岸沖刷對山體和洞身穩(wěn)定的影響，如下圖。要考慮河岸沖刷對山體和洞身穩(wěn)定的影響，如下圖

6、。 （3 3應考慮施工便道設置和既有公路的位置，應注意既有公應考慮施工便道設置和既有公路的位置，應注意既有公路邊坡的可能坍塌和施工便道對洞身穩(wěn)定的影響。如下圖。路邊坡的可能坍塌和施工便道對洞身穩(wěn)定的影響。如下圖。河岸受沖刷對洞身位置影響示意圖河岸受沖刷對洞身位置影響示意圖 道路對洞身穩(wěn)定的影響示意圖道路對洞身穩(wěn)定的影響示意圖 3 3、地形地質條件對隧道位置的影響、地形地質條件對隧道位置的影響 研究地質條件的重要性：不論是沿河溪研究地質條件的重要性：不論是沿河溪線還是越嶺線，地質條件對隧道位置的選擇往線還是越嶺線，地質條件對隧道位置的選擇往往起決定性作用。好的地層，對施工和營運均往起決定性作用。

7、好的地層，對施工和營運均有利，亦可節(jié)省投資。對巖性不好的地層、斷有利，亦可節(jié)省投資。對巖性不好的地層、斷層破碎帶、含水層等不良地段應避免穿越，以層破碎帶、含水層等不良地段應避免穿越，以免增大投資，造成施工與營運的困難，影響隧免增大投資，造成施工與營運的困難，影響隧道安全，留下后患。若不能繞避而必須通過時，道安全，留下后患。若不能繞避而必須通過時，應采取可靠的工程處理措施，以確保隧道施工應采取可靠的工程處理措施，以確保隧道施工及營運安全。及營運安全。 地形的影響地形的影響 1高程障礙高程障礙 繞行方案繞行方案 當附近地形開闊，山坡地帶寬當附近地形開闊，山坡地帶寬敞時，克服高程障礙的一個比較簡易的

8、辦法是敞時，克服高程障礙的一個比較簡易的辦法是避開前方的山峰，迂回繞行而過；避開前方的山峰，迂回繞行而過； 深塹方案深塹方案 當?shù)匦伪容^開闊，有山谷臺地當?shù)匦伪容^開闊，有山谷臺地可支展線時，就可以盡量地把線路展長，坡度可支展線時，就可以盡量地把線路展長，坡度用足以爭取把線路標高抬起到可能的高度。然用足以爭取把線路標高抬起到可能的高度。然后把高程尚有不足之處，在山頂部位開鑿深路后把高程尚有不足之處，在山頂部位開鑿深路塹通過；塹通過； 隧道方案隧道方案 當?shù)匦尉o迫，山坡陡峭，不具當?shù)匦尉o迫，山坡陡峭，不具備上述條件時，開鑿隧道，穿山而過，就成為備上述條件時，開鑿隧道，穿山而過，就成為唯一可行，而且

9、是比較有利的方案。唯一可行，而且是比較有利的方案。2 2平面障礙平面障礙 沿河傍山繞行方案沿河傍山繞行方案 沿著山體自然彎曲傍山繞行，沿著山體自然彎曲傍山繞行，如果地形條件尚能允許，則可采用。在不得已時，如果地形條件尚能允許，則可采用。在不得已時，只得大劈坡，或高層填土，上設御土墻，下設護坡只得大劈坡，或高層填土，上設御土墻，下設護坡護岸，有時還須跨谷建橋，有時為防滾石墜落，還護岸，有時還須跨谷建橋，有時為防滾石墜落，還需設置防護明洞需設置防護明洞 隧道直穿方案隧道直穿方案 如果在平面障礙的前方，開鑿隧如果在平面障礙的前方，開鑿隧道，穿山而過，雖然初期工程略大一些，但線路順道，穿山而過，雖然初

10、期工程略大一些，但線路順直平緩，工程單一，可不設急彎，沒有陡坡，路線直平緩，工程單一，可不設急彎，沒有陡坡，路線行程縮短，運營條件改善，而且不受山坡坍方落石行程縮短，運營條件改善，而且不受山坡坍方落石的威脅如下圖所示。從長遠的利益來看，隧道方案的威脅如下圖所示。從長遠的利益來看，隧道方案往往是比較合理的。往往是比較合理的。 隧道直穿方案示意圖 地質條件的影響1單斜構造水平或緩傾角巖層 當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，則施工時頂部易產生掉塊現(xiàn)象，此時，以不透水的堅硬巖層作頂板為最好陡傾角巖層 陡傾角巖層一般有偏壓和不均勻壓力存在，當有軟弱夾層伴以有害節(jié)理切割時，易產生坍方

11、和順層滑動；在此情況下，如以明洞通過時應慎重對待 緩傾角巖層隧道位置的選擇 當隧道中線可能沿兩種不同巖性的巖層走向通過時，地層滑動將使隧道結構受到很大的剪力，以致把結構物損壞。應避免將隧道置于兩種不同的巖層軟弱構造(破碎)帶，而宜將隧道置于巖性較好的單一巖層中；如果隧道恰在層間軟弱面的上方，地層滑動會使隧道的某一段發(fā)生橫向推移，而與鄰段斷開。因此一定要盡可能避開軟弱結構面，特別是不要把隧道中線設成與軟弱結構面的走向一致或平行，至少要成一定的交角。軟弱結構面地帶隧道位置的選擇直立巖層 隧道通過直立巖層時，其中線宜垂直于巖層的走向穿過，在隧道開挖過程中，易產生坍塌，甚至會導致大的坍方，致使地面形成

12、“天窗” 直立巖層中隧道位置的選擇2 2褶皺構造褶皺構造褶皺構造有向斜和背斜兩種基本類型，當隧道通過褶褶皺構造有向斜和背斜兩種基本類型，當隧道通過褶皺構造時，應盡量避免將隧道置于向斜或背斜的軸部，皺構造時，應盡量避免將隧道置于向斜或背斜的軸部，而應將隧道置于翼部，則隧道所處的地質條件類似單而應將隧道置于翼部，則隧道所處的地質條件類似單斜構造斜構造 當對隧道通過向斜和背斜軸部作比較時，則背斜較向斜略好，若向斜軸部處于含水層中，地下水積聚凹底，洞身開挖所出現(xiàn)的涌水及坍塌將比背斜嚴重，也將增加施工的困難。褶皺構造隧道位置的選擇3 3斷裂構造，接觸帶斷裂構造，接觸帶在選擇隧道位置時，切忌沿著在選擇隧道

13、位置時，切忌沿著( (或靠近平行或靠近平行) )斷層斷層帶或破碎帶修建隧道，特別是對于區(qū)域性大斷裂，帶或破碎帶修建隧道，特別是對于區(qū)域性大斷裂，尤應注意繞避。當隧道線路必須通過斷層帶時，尤應注意繞避。當隧道線路必須通過斷層帶時，應盡量使線路與斷層走向正交，同時應避開嚴重應盡量使線路與斷層走向正交，同時應避開嚴重破碎帶，并應使通過斷層的地段最短。破碎帶，并應使通過斷層的地段最短。斷裂構造地帶隧道位置的選擇4 4不良地質不良地質常見不良地質條件：滑坡、崩塌、巖堆、泥石流、常見不良地質條件：滑坡、崩塌、巖堆、泥石流、溶洞、含瓦斯和地下水發(fā)育等地質條件。溶洞、含瓦斯和地下水發(fā)育等地質條件。 滑坡地區(qū)滑

14、坡地區(qū)山坡地區(qū)，由于地下水的活動，或是河流沖刷坡腳，山坡地區(qū)，由于地下水的活動，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形成了滑坡。隧道通過一軟弱面有整體下滑的趨勢形成了滑坡。隧道通過這種地段時，將會受到突然的土體推力，有時會把結這種地段時，將會受到突然的土體推力，有時會把結構物擠壓破壞，或是剪切斷開。如果對滑坡面的位置構物擠壓破壞，或是剪切斷開。如果對滑坡面的位置已經(jīng)了解清楚，可以把隧道置于滑被面以下的穩(wěn)定巖已經(jīng)了解清楚，可以把隧道置于滑被面以下的穩(wěn)定巖體中。如果確知滑坡是多年靜止了體中。如果確知滑

15、坡是多年靜止了 的滑坡或古滑坡，的滑坡或古滑坡，則在不得已時，也可以把隧道置于滑坡體之內，但要則在不得已時，也可以把隧道置于滑坡體之內，但要在上部減載和加強排水在上部減載和加強排水 。滑坡地帶的隧道位置選擇 崩塌地區(qū)崩塌地區(qū)山坡陡峻的地段，山體裂隙受風化而崩解，脫離母山坡陡峻的地段，山體裂隙受風化而崩解，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，最好不要沿擊力很大，不易防范。選擇隧道位置時，最好不要沿這類山坡通過。不得巳時，應當盡可能地把隧道置于這類山坡通過。不得巳時，應當盡可能地把隧道置于山體之中，穿

16、過穩(wěn)定的巖層。巖體崩塌的情形不太嚴山體之中，穿過穩(wěn)定的巖層。巖體崩塌的情形不太嚴 重，而洞口又必須落在崩場地區(qū)時則可設置一段明重，而洞口又必須落在崩場地區(qū)時則可設置一段明洞來解決。洞來解決。 崩塌地區(qū)的隧道 巖堆地區(qū)巖堆地區(qū)巖石經(jīng)過風化作用，分解和剝離成為大小不一的塊巖石經(jīng)過風化作用，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，形成無黏結力的堆積體。隧道通過平緩處或坡腳處，形成無黏結力的堆積體。隧道通過這類地區(qū)時，開挖極易發(fā)生坍方，給施工帶來極大因這類地區(qū)時，開挖極易發(fā)生坍方，給施工帶來極大因難。這時，宜

17、把隧道位置放在巖堆以下的穩(wěn)定巖體之難。這時，宜把隧道位置放在巖堆以下的穩(wěn)定巖體之中。中。巖堆地區(qū)中的隧道 泥石流地區(qū)泥石流地區(qū)山頂積聚的土壤和各種礫石、巖塊受到洪水的浸融山頂積聚的土壤和各種礫石、巖塊受到洪水的浸融成為流體，順山溝或峽谷而下，來勢兇猛，破壞力極成為流體，順山溝或峽谷而下，來勢兇猛，破壞力極大。有時可能摧毀鐵路路基，甚至掩埋鐵路，堵塞隧大。有時可能摧毀鐵路路基，甚至掩埋鐵路，堵塞隧道。因而，在道。因而，在 選擇隧道位置時，務必躲開泥石流泛選擇隧道位置時，務必躲開泥石流泛濫區(qū)，如躲避不開，也應選在泥石流下切深度以下的濫區(qū)，如躲避不開，也應選在泥石流下切深度以下的基巖中。要查明泥石流

18、洪積扇范圍，不可把洞口放在基巖中。要查明泥石流洪積扇范圍，不可把洞口放在洪積扇范圍以內。洪積扇范圍以內。 溶洞地區(qū)溶洞地區(qū)碳酸鹽類巖石碳酸鹽類巖石( (如灰?guī)r、白云巖如灰?guī)r、白云巖) )、可溶類巖石在水力、可溶類巖石在水力和水的化學作用下和水的化學作用下 溶蝕而形成各種巖溶現(xiàn)象，溶洞溶蝕而形成各種巖溶現(xiàn)象，溶洞就是其中之一。溶洞可分為無水或有水，無填充或有就是其中之一。溶洞可分為無水或有水，無填充或有填充溶洞。選擇隧道位置時，應盡可能避開。如無法填充溶洞。選擇隧道位置時，應盡可能避開。如無法避開時，應探明溶洞的規(guī)模、性質和與隧道的位置關避開時，應探明溶洞的規(guī)模、性質和與隧道的位置關系，應選擇在

19、較狹窄地段，以垂直或大角度穿過，使系，應選擇在較狹窄地段，以垂直或大角度穿過，使通過巖溶地段為最短。通過巖溶地段為最短。 地下水地區(qū)地下水地區(qū)地下水多是由地表水的滲透或地下水源補給的。例地下水多是由地表水的滲透或地下水源補給的。例如巖層裂隙中的裂隙水，或溶洞中儲藏的巖溶水，它如巖層裂隙中的裂隙水，或溶洞中儲藏的巖溶水，它們有時是流動的，有時是靜止的，有時還有壓力水頭。們有時是流動的，有時是靜止的，有時還有壓力水頭。它們的存在，使巖石軟化、強度降低，層問夾層軟化它們的存在，使巖石軟化、強度降低，層問夾層軟化或稀釋，促成了層間的滑動。裂隙中的水在開挖時涌或稀釋，促成了層間的滑動。裂隙中的水在開挖時

20、涌入坑道，使施工發(fā)生困難，給以后養(yǎng)護也帶來無休止入坑道，使施工發(fā)生困難，給以后養(yǎng)護也帶來無休止的災害。選擇隧道位置時最好不從富水區(qū)經(jīng)過。不的災害。選擇隧道位置時最好不從富水區(qū)經(jīng)過。不得已時，也要盡可能地把隧道置于地下水位以上的地得已時，也要盡可能地把隧道置于地下水位以上的地方，或在不透水層中穿過。方，或在不透水層中穿過。 瓦斯地區(qū)瓦斯地區(qū)在煤系地層中，蘊藏著甲烷在煤系地層中，蘊藏著甲烷(CH4)(CH4)和和CO2CO2等有害氣體。等有害氣體。隧道開挖時，有害氣體逸出，輕則致入窒息，重則引隧道開挖時，有害氣體逸出，輕則致入窒息，重則引起爆炸，危害甚大。選擇隧道位置時，應盡量避開。起爆炸，危害甚

21、大。選擇隧道位置時，應盡量避開。不得已時，應做好通風稀釋的措施。不得已時，應做好通風稀釋的措施。 黃土地區(qū)黃土地區(qū)黃土具有干燥時甚堅固，遇水容易剝落和遭受侵蝕黃土具有干燥時甚堅固，遇水容易剝落和遭受侵蝕的特征。選擇隧道時應避開溝壑及地下水活動和地面的特征。選擇隧道時應避開溝壑及地下水活動和地面陷穴密集的地區(qū)。陷穴密集的地區(qū)。 高地溫地區(qū)高地溫地區(qū)地球核心有巨大的熱量隧道如果埋置很深，地溫太地球核心有巨大的熱量隧道如果埋置很深，地溫太高，將會降低施工效率。隧道通過高溫、高熱地段，高，將會降低施工效率。隧道通過高溫、高熱地段，會給施工帶來困難。選擇隧道位置時，應盡可能不把會給施工帶來困難。選擇隧道

22、位置時，應盡可能不把隧道放在山體太深處。遇到部分地區(qū)埋深太大或高地隧道放在山體太深處。遇到部分地區(qū)埋深太大或高地溫時，則應作好通風降溫措施。溫時，則應作好通風降溫措施。第二節(jié) 隧道洞口位置的選擇隧道位置選定以后，隧道長度由它的兩端洞口位置確定。隧道長度：其進出口洞門墻外表面與線路內軌頂面標高線交點之間的距離。 總之，隧道洞口位置的選擇，應根據(jù)地形、地質條件，考慮邊坡、仰坡的穩(wěn)定，結合洞外有關工程及施工難易程度，本著“早進晚出的指導思想，全面綜合地分析確定。1 1、選擇洞口位置的原則：、選擇洞口位置的原則：(1)(1)洞口不宜設在坯口溝谷的洞口不宜設在坯口溝谷的中心或溝底低洼處，在一般中心或溝底

23、低洼處，在一般情況下，埡口溝谷在地質構情況下，埡口溝谷在地質構造上是最薄弱的環(huán)節(jié)，常會造上是最薄弱的環(huán)節(jié)，常會遇到斷層帶、古坍方、沖積遇到斷層帶、古坍方、沖積土等不良地質。此外，地表土等不良地質。此外，地表流水都匯集在溝底，再加上流水都匯集在溝底，再加上洞口路塹開挖，破壞了山體洞口路塹開挖，破壞了山體原有的平衡，更容易引起坍原有的平衡，更容易引起坍方，甚至不能進洞。所以，方，甚至不能進洞。所以，洞口最好選在溝谷一側。洞口最好選在溝谷一側。溝谷附近洞口平面位置示意圖溝谷附近洞口平面位置示意圖(2)洞口應避開不良地質地段。 (3)當隧道線路通過巖壁陡立基巖裸露處時，最好不刷動或少刷動原生地表，以保

24、持山體的天然平衡。緩坡洞口縱斷面示意圖(4)減少洞口路塹段長度，延長隧道，提前進洞。對處于漫坡地形的隧道，其洞口位置變動范圍較大，一般應采取延長隧道的辦法，以解決路塹棄土及排水的困難。(5)洞口線路宜與等高線正交。使隧道正面進入山體，洞口結構物不致受到偏側壓力。對于傍山隧道因限于地形，有時無法與等高線正交，只能斜交進洞時，其交角不應太小(不小45)，并根據(jù)具體情況，采取斜交洞門、臺階式正交洞門或修建一段明洞。(6)當線路位于有可能被水淹沒的河灘或水庫回水彤內范圍以內時，隧道洞口標高應高出洪水位加波浪高度，以防洪水灌入隧道。正交洞門平面示意圖正交洞門平面示意圖 斜交洞門平面示意圖斜交洞門平面示意

25、圖 (7)為了保證洞口的穩(wěn)定和安全，邊坡及仰坡均不宜開挖過高。應根據(jù)開挖控制高度及坡度來決定洞口位置。(8)當洞口附近遇有水溝或水渠橫跨線路時，可設置拉槽開溝的橋梁或涵洞，以排泄水流。(9)當洞口地勢開闊，有利于施工場地布置時，可利用棄碴有計劃、有目的地改造洞口場地，以便布置運輸便道、材料堆放場、生產設施用地及生產、生活用房等。另外，在橋隧相連時，應注意防止因棄碴亂堆造成橋孔堵塞或推壞橋梁墩臺建筑物。(10) 洞口以外必須留有生產活動的場所。 第三節(jié) 隧道平、縱斷面設計 1 1、隧道平面設計、隧道平面設計(1)(1)、隧道平面是指隧道中心線在水平面上、隧道平面是指隧道中心線在水平面上的投影。隧

26、道是線路的組成部分，線形至的投影。隧道是線路的組成部分，線形至少滿足規(guī)定；少滿足規(guī)定； (2)(2)、平面設計的任務：決定隧道的平面位、平面設計的任務：決定隧道的平面位置，選定洞口位置及洞內各種地下管線埋置，選定洞口位置及洞內各種地下管線埋設位置；設位置；1 1鐵路隧道鐵路隧道 隧道內的線路最好采用直線，但是，如受隧道內的線路最好采用直線，但是，如受到某些地形的限制，或是地質原因時，往往到某些地形的限制，或是地質原因時，往往不得不采用曲線。不得不采用曲線。l直線隧道的優(yōu)點直線隧道的優(yōu)點l線路順直，列車可以快速通過，走行的距離線路順直，列車可以快速通過，走行的距離也較短，有利于列車多拉快跑，提高

27、線路的運也較短，有利于列車多拉快跑，提高線路的運營效率。營效率。l曲線隧道的缺點曲線隧道的缺點l 曲線上的隧道，由于列車傾斜和平移，隧道建筑限界需要曲線上的隧道，由于列車傾斜和平移，隧道建筑限界需要加寬，坑道的尺寸相應加大，不但增大了開挖土石數(shù)量，而且加寬，坑道的尺寸相應加大，不但增大了開挖土石數(shù)量，而且增加了襯砌的圬工量；增加了襯砌的圬工量；l 在不同曲率曲線上的隧道建筑限界加寬不同，隧道的斷面在不同曲率曲線上的隧道建筑限界加寬不同，隧道的斷面是變化的，因而施工時，支護和襯砌的尺寸均不一致，技術上是變化的，因而施工時，支護和襯砌的尺寸均不一致，技術上較為復雜；較為復雜；l 列車運行在曲線隧洞

28、內，空氣阻力比直線隧道大，機車牽列車運行在曲線隧洞內，空氣阻力比直線隧道大，機車牽引力的損失大，降低了運營效率，甚至可能造成溜車事故；引力的損失大，降低了運營效率，甚至可能造成溜車事故；l 列車在曲線上行駛，產生了離心力，再加上洞內空氣潮濕，列車在曲線上行駛，產生了離心力，再加上洞內空氣潮濕，使得鋼軌磨損加速，從而使洞內的養(yǎng)護工作量增大；使得鋼軌磨損加速，從而使洞內的養(yǎng)護工作量增大； 曲線隧道洞身彎曲，洞壁對氣流的阻力加大，使通風條件變壞，有害氣體不易排出； 運營中為了保證隧道建筑限界的要求和正常的行車條件，需要經(jīng)常檢查線路平面和水平，曲線隧道也較直線隧道增加了維護作業(yè)量和難度； 由于曲線關系

29、，洞內進行施工測量時，操作變得復雜，精度也有所降低。隧道設置曲線示例 如果地勢條件必須把曲線引進隧道，那么，施工時先按主體的直線隧道開挖，兩端暫開直的照準導坑，以補救曲線所形成的缺點，待全隧道的導坑開通后，再把兩端按原設計的曲線調整過來 隧道設置曲線時應注意的問題隧道設置曲線時應注意的問題 應盡可能采用較短的曲線，或是半徑較大的曲應盡可能采用較短的曲線，或是半徑較大的曲線，且將曲線設置在線，且將曲線設置在 隧道洞口附近為宜，使曲線隧道洞口附近為宜，使曲線的影響小一些。的影響小一些。 在曲線兩端應設緩和曲線時，最好不使洞口恰在曲線兩端應設緩和曲線時，最好不使洞口恰恰落在緩和曲線上。恰落在緩和曲線

30、上。 隧道內若設置圓曲線，其長度不應短于一節(jié)車隧道內若設置圓曲線，其長度不應短于一節(jié)車廂的長度。廂的長度。 在一座隧道內最好不設一個以上的曲線，尤其在一座隧道內最好不設一個以上的曲線，尤其是不宜設置反向曲線或復合曲線。如果列車同時是不宜設置反向曲線或復合曲線。如果列車同時跨在兩個曲線上，行駛很不穩(wěn)當?？缭趦蓚€曲線上，行駛很不穩(wěn)當。 當必須設置兩條曲線時，兩曲線間應有足夠長當必須設置兩條曲線時，兩曲線間應有足夠長的夾直線，一般是要求在三倍車輛長度以上。的夾直線，一般是要求在三倍車輛長度以上。2 2公路隧道平面設計公路隧道平面設計 公路隧道設計規(guī)范規(guī)定，應根據(jù)地質、地形、公路隧道設計規(guī)范規(guī)定，應根

31、據(jù)地質、地形、路線的走向、通風等因素確定隧道的乎、曲線路線的走向、通風等因素確定隧道的乎、曲線線形。當設為曲線時，不宜采用設超高的平曲線形。當設為曲線時，不宜采用設超高的平曲線，并不應采用設加寬的乎曲線。線，并不應采用設加寬的乎曲線。高速公路、一級公路的隧道應設計為上、下行分離的獨立雙洞。2 2、隧道縱斷面設計、隧道縱斷面設計1) 1)鐵路隧道鐵路隧道 隧道縱斷面是指沿隧道中心線展隧道縱斷面是指沿隧道中心線展開的垂直面上的投影。開的垂直面上的投影。 隧道內線路縱斷面設計就是要選隧道內線路縱斷面設計就是要選定隧道內線路的坡道形式、坡度大小、定隧道內線路的坡道形式、坡度大小、坡段長度和坡段間的銜接

32、等。坡段長度和坡段間的銜接等。坡道型式坡道型式 隧道處于地層之內，除了地質有變化時以外，線路的坡隧道處于地層之內，除了地質有變化時以外，線路的坡型本來不受什么限制，用不著采用復雜多變的型式。一般可型本來不受什么限制，用不著采用復雜多變的型式。一般可采用簡單的單坡型或不復雜的人字坡型采用簡單的單坡型或不復雜的人字坡型 。 單坡多用于線路的緊坡地段或是展線的地區(qū)，因為單坡單坡多用于線路的緊坡地段或是展線的地區(qū)，因為單坡可以爭取高程，拔起或降落一定的高度。人字型坡道多用于可以爭取高程，拔起或降落一定的高度。人字型坡道多用于長隧道，尤其是越嶺隧道長隧道，尤其是越嶺隧道 。坡道形式 兩種不同的坡型適用于

33、不同的隧道。對位于緊坡地段，耍爭取高程的區(qū)段上的隧道、位于越嶺隧道兩端展線上的隧道、地下水不大的隧道，或是可以單口掘進的短隧道，可以采用單面坡型。對于長大隧道、越嶺隧道、地下水豐富而抽水設備不足的隧道，宜采用人字坡型。坡度大小坡度大小 設計坡度時，注意應不超過限制坡度。設計坡度時，注意應不超過限制坡度。 如果在平面上有曲線，還需為克服曲線的阻力，再減去如果在平面上有曲線，還需為克服曲線的阻力，再減去一個曲線的當量坡度。即一個曲線的當量坡度。即 式中式中 設計中允許采用的最大坡度設計中允許采用的最大坡度 按照線路等級規(guī)定的限制最大坡度；按照線路等級規(guī)定的限制最大坡度； 曲線阻力折算的坡度折減量。

34、曲線阻力折算的坡度折減量。 坡度折減的原因：坡度折減的原因： 列車車輪與鋼軌踏面間的粘著系數(shù)降低列車車輪與鋼軌踏面間的粘著系數(shù)降低 洞內空氣阻力增大洞內空氣阻力增大 曲限允iii允i限i曲i規(guī)范中規(guī)定了隧道內線路坡度折減系數(shù)m的經(jīng)驗數(shù)值。列于下表可參照使用。 隧道長度電力牽引內燃牽引40110000.950.90100140000.900.8040000.850.75隧道內線路最大坡度系數(shù)隧道內線路最大坡度系數(shù)坡度折減區(qū)段示意 除了最大坡度的限制以外，還要限制最小坡度。因為隧道內的水全靠排水溝向外流出。鐵路隧道設計規(guī)范規(guī)定，隧道內線路不得設置平坡，最小的允許坡度不宜小于0.3%。坡段長度坡段長

35、度坡段不宜太長，尤其是單坡隧道；設緩坡段坡段不宜太長，尤其是單坡隧道；設緩坡段從行車平穩(wěn)的要求和照顧施工和養(yǎng)護的方便從行車平穩(wěn)的要求和照顧施工和養(yǎng)護的方便出發(fā)，隧道內坡段長度最好不小于列車的長出發(fā)，隧道內坡段長度最好不小于列車的長度；考慮到長遠的發(fā)展，坡段長度最好不小度；考慮到長遠的發(fā)展，坡段長度最好不小于遠期到發(fā)線的長度于遠期到發(fā)線的長度 凸形縱斷面分坡平段，當隧道位于兩端貨物凸形縱斷面分坡平段，當隧道位于兩端貨物列車以接近計算速度通過時，允許分坡平道列車以接近計算速度通過時，允許分坡平道長度縮短至長度縮短至200m200m。坡段長最小為。坡段長最小為200m200m。 坡段聯(lián)接坡段聯(lián)接 對

36、于鐵路隧道，為了行車平順，兩個相鄰對于鐵路隧道，為了行車平順，兩個相鄰坡段坡度的代數(shù)差值不宜太大坡段坡度的代數(shù)差值不宜太大 兩坡段間的代數(shù)差值兩坡段間的代數(shù)差值i ,i ,不應大于重車方向不應大于重車方向的限坡值的限坡值i i 。2 2公路隧道公路隧道平面線形平面線形 若隧道的平面線形原則上采用直線，避若隧道的平面線形原則上采用直線，避免設置曲線。免設置曲線。 在某些情況下必須設置曲線時，其曲線在某些情況下必須設置曲線時，其曲線半徑不宜小于不設超高的平面曲線半徑，半徑不宜小于不設超高的平面曲線半徑，并應符合視距要求。并應符合視距要求。 在隧道洞口不應采用小半徑曲線的引線在隧道洞口不應采用小半徑

37、曲線的引線與隧道銜接。與隧道銜接?？v斷線形縱斷線形 一般將隧道縱坡保持在一般將隧道縱坡保持在2%2%以下比較好以下比較好 ，縱坡大于縱坡大于3%3%是不可取的是不可取的 從隧道施工排水和竣工后的排水需要上從隧道施工排水和竣工后的排水需要上考慮，隧道內不宜設置平坡考慮，隧道內不宜設置平坡 ，在施工時，在施工時需要設置不小于需要設置不小于0.3%0.3%的縱坡的縱坡 引線引線 引線的平面及縱斷線形，應當保證有足引線的平面及縱斷線形，應當保證有足夠的視距和行車安全，尤其在進口一側，夠的視距和行車安全，尤其在進口一側，需要在足夠的距離外能夠識別隧道洞口需要在足夠的距離外能夠識別隧道洞口 隧道需要機械通

38、風時，引線的縱坡應使隧道需要機械通風時，引線的縱坡應使汽車能以均勻速度駛入隧道，洞口前的引汽車能以均勻速度駛入隧道，洞口前的引線縱坡與隧道縱坡在必要的距離之內應保線縱坡與隧道縱坡在必要的距離之內應保持一致持一致 隧道內的路肩寬度與一般道路相比要縮隧道內的路肩寬度與一般道路相比要縮小很多，需要進行平滑過渡，路肩應在適小很多，需要進行平滑過渡，路肩應在適當?shù)木嚯x內收縮，使汽車進出隧道時順利當?shù)木嚯x內收縮，使汽車進出隧道時順利 第四節(jié) 隧道橫斷面設計 在地層中修成的隧道，必需要有足夠的凈空滿足運營安全的要求。不同用途的隧道，凈空大小也不一樣。斷面劃分凈空面積（m2 ）超小斷面100.0國際隧道協(xié)會建

39、議的隧道斷面劃分標準國際隧道協(xié)會建議的隧道斷面劃分標準1、鐵路隧道、鐵路隧道1） 直線隧道凈空直線隧道凈空機車車輛限界機車車輛限界 它是指機車車輛最外輪廓的限界尺寸。要它是指機車車輛最外輪廓的限界尺寸。要求所有在線路上行駛的機車車輛停在乎坡直線求所有在線路上行駛的機車車輛停在乎坡直線上時，沿車體所有部分都必須容納在此限界范上時，沿車體所有部分都必須容納在此限界范圍內而不得超越。圍內而不得超越。基本建筑眼界基本建筑眼界 它是指線路上各種建筑物和設備均不得侵它是指線路上各種建筑物和設備均不得侵入的輪廓線。它的用途是保證機車車輛的安全入的輪廓線。它的用途是保證機車車輛的安全運行及建筑物和設備不受損害

40、。運行及建筑物和設備不受損害。隧道建筑限界隧道建筑限界 它是指包圍它是指包圍“基本建筑限界外部的輪廓基本建筑限界外部的輪廓線。即要比線。即要比“基本建筑限界大一些，留出少基本建筑限界大一些，留出少許空間，用于安裝通訊信號、照明、電力等設許空間，用于安裝通訊信號、照明、電力等設備。備。直線隧道凈空 是指隧道襯砌的內輪廓線所包圍的空間?！爸本€隧道凈空要比“隧道建筑限界稍大一些除了滿足限界要求外，考慮避讓等安全空間、救援通道及技術作業(yè)空間，還考慮了在不同的圍巖壓力作用下，襯砌結構的合理受力形狀(拱部采用三心圓，邊墻采用直墻式或曲墻式)以及施工方便等因素。2 2曲線隧道凈空加寬曲線隧道凈空加寬加寬原因

41、加寬原因 (1)(1)車輛通過曲線時，轉車輛通過曲線時，轉向架中心點沿線路運行，向架中心點沿線路運行，而車輛本身卻不能隨線路而車輛本身卻不能隨線路彎曲，仍保持其矩形形狀，彎曲，仍保持其矩形形狀，放其兩端向曲線外側偏移放其兩端向曲線外側偏移 (d (d外外) )，中間向曲線內側偏，中間向曲線內側偏移移(d (d內內1) 1)，如圖，如圖2-4-82-4-8所示。所示。 (2)(2)由于曲線外軌超由于曲線外軌超高車輛向曲線內側傾斜，高車輛向曲線內側傾斜，使車輛限界上的控制點在使車輛限界上的控制點在水平方向上向內移動了一水平方向上向內移動了一個距離個距離(d (d內內2) 2)，如圖，如圖2-4-9

42、2-4-9所所示。據(jù)此，曲線隧道凈空示。據(jù)此，曲線隧道凈空的加寬值為的加寬值為 (2)由于曲線外軌超高車輛向曲線內側傾斜，使車輛限界上的控制點在水平方向上向內移動了一個距離(d內2)，如圖2-4-9所示。據(jù)此，曲線隧道凈空的加寬值為：內側加寬 W1= d內1 +d內2外側加寬 W2= d外總加寬 W= W1+W2 = d內1 +d內2+ d外加寬值計算加寬值計算 （ 單線曲線隧道加寬值的計算單線曲線隧道加寬值的計算車輛中間部分向曲線內側的偏移車輛中間部分向曲線內側的偏移d d內內1 1 式中式中 ll車輛轉向架中心距，取車輛轉向架中心距，取18m;18m; R R曲線半徑曲線半徑(m)(m)。

43、車輛兩端向曲線外側的偏移車輛兩端向曲線外側的偏移d d外外式中式中 LL標準車輛長度，我國為標準車輛長度，我國為26m26m。外軌超高使車體向曲線內側傾移d內2式中 H隧道限界控制點自軌面起的高度(cm)； E曲線外軌超高值，其最大值不超過15cm，且 其中 v鐵路遠期行車速度(km/h). 可以近似取值：（ ）雙線曲線隧道加寬值的計算）雙線曲線隧道加寬值的計算 雙線曲線隧道的內側加寬值雙線曲線隧道的內側加寬值W1W1及外側加寬值及外側加寬值W2W2與單線隧道加寬值的計算相同。內外側線路中與單線隧道加寬值的計算相同。內外側線路中線間的加寬值線間的加寬值W3W3按以下情況計算。按以下情況計算。

44、當外側線路的外軌超高大于內例線路的外軌超當外側線路的外軌超高大于內例線路的外軌超高時：高時：式中式中 HH車輛外側頂角距內軌頂面的高度，取車輛外側頂角距內軌頂面的高度，取360 cm360 cm； EE外側線路的外軌超高值外側線路的外軌超高值(cm)(cm)； RR同前。同前。其它情況時：曲線隧道中線與線路中線偏移距離曲線隧道中線與線路中線偏移距離 從以上計算可知，曲線隧道內外側加寬從以上計算可知，曲線隧道內外側加寬值不同值不同( (內側加寬大于外側加寬內側加寬大于外側加寬) )，斷面加寬，斷面加寬后，隧道中線應向曲線內側偏移一個后，隧道中線應向曲線內側偏移一個d d值。值。 單線隧道如圖單線

45、隧道如圖2-4-112-4-11所示所示, ,偏移值為偏移值為 雙線隧道如圖雙線隧道如圖2-4-102-4-10所示，內側線路中線所示，內側線路中線至隧道中線的距離至隧道中線的距離 外側線路中線至隧道中線的距離外側線路中線至隧道中線的距離時速時速200km200km以上曲線隧道凈空加寬以上曲線隧道凈空加寬 最高時速最高時速200 km200 km的新建鐵路單、雙線隧的新建鐵路單、雙線隧道內凈空面積采用道內凈空面積采用52m252m2和和80 m280 m2斷面形式也斷面形式也是經(jīng)過優(yōu)化比選的，既充分滿足了空氣動力是經(jīng)過優(yōu)化比選的，既充分滿足了空氣動力學效應標準的要求，又完全滿足建筑物接近學效應

46、標準的要求，又完全滿足建筑物接近眼界及其他工程使用空間的需要，且留有富眼界及其他工程使用空間的需要，且留有富余量，按余量，按鐵路隧道設計規(guī)范鐵路隧道設計規(guī)范 曲線隧道的加寬也是曲線隧道的加寬也是較小的，完全在富余量以內，可以不考慮內較小的，完全在富余量以內，可以不考慮內輪廓加寬。輪廓加寬。3 3曲線隧道與直線隧道襯砌的銜接方法曲線隧道與直線隧道襯砌的銜接方法 根據(jù)根據(jù) 鐵路隧道設計規(guī)范鐵路隧道設計規(guī)范) )規(guī)定：位于曲線地段的隧道，規(guī)定：位于曲線地段的隧道，斷面加寬除圓曲線部分按上述計算值予以加寬外，緩和曲斷面加寬除圓曲線部分按上述計算值予以加寬外，緩和曲線部分可分兩段加寬即自圓曲線至緩和曲線

47、中點，并向線部分可分兩段加寬即自圓曲線至緩和曲線中點，并向直線方向延長直線方向延長13m13m，采用圓曲線加寬斷面，采用圓曲線加寬斷面( (按按WW值加寬值加寬) )；其余緩和曲線，并自直緩分界點向直線段延長其余緩和曲線，并自直緩分界點向直線段延長22m22m，采用緩和曲線中點加寬斷面，其加寬值取圓曲線之，采用緩和曲線中點加寬斷面，其加寬值取圓曲線之半半( (即按即按W/2W/2加寬。加寬。2、公路隧道、公路隧道 公路隧道凈空包括公路建筑限界、通風及公路隧道凈空包括公路建筑限界、通風及其他所需的斷面積。斷面形狀和尺寸應根據(jù)圍其他所需的斷面積。斷面形狀和尺寸應根據(jù)圍巖壓力求得最經(jīng)濟值。公路隧道的建筑限界包巖壓力求得最經(jīng)濟值。公路隧道的建筑限界包括車道、路肩、路線帶、人行道等的寬度，以括車道、路肩、路線帶、人行道等的寬度，以及車道、人行道的凈高。及車道、人行道的凈高。 公路隧道的凈空除包括公路建筑限界以外，還包括通風管道、照明設備、防災設備、監(jiān)控設備、運行管理設備等附屬設備所需要的空間以及富余量和施工允許誤差等。隧道行車限界：保證隧道中行車安全，在一定高度隧道行車限界：保證隧道