隧道工程2隧道工程勘測設(shè)計

1、第 2 章 隧道工程勘測設(shè)計2.1 隧道工程勘察 通過多種方案的比選，確定隧道的平面、縱斷面線形；一隧道勘測的基本內(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 隧道工程勘測設(shè)計二 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)圖和說明書。1/2000001/50000比例尺的地質(zhì)圖長大隧道還應(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、程勘測設(shè)計4.氣象資料以往的施工記錄和工程報告總結(jié) 氣溫、氣壓、降水、水溫、地溫等從氣象臺站和各種資料期刊、匯編、年鑒等處獲得第2 章 隧道工程勘測設(shè)計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、 自然保護區(qū)、居民環(huán)境等， 隧道所在地區(qū)歷史上的暴雨、臺風(fēng)、地震、滑坡等發(fā)生的規(guī)模、頻度 隧道工程勘測設(shè)計三 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 隧道工程勘測設(shè)計2. 調(diào)查步驟(1) 地形地質(zhì)的初步調(diào)查 現(xiàn)場踏勘(

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)計及施工時應(yīng)注意的問題及對進一步調(diào)查的建議 隧道工程勘測設(shè)計4. 地下水調(diào)查5. 應(yīng)提供的資料(1) 概述 地下水對隧道施工與運營都會產(chǎn)生較大的影響和危害 (2) 地形地質(zhì)說明 (4) 相關(guān)圖紙 隧道工程勘測設(shè)計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。 隧道工程勘測設(shè)計四 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、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、地面下沉等，對居住環(huán)境、自然資源和已有地物的影響 隧道工程勘測設(shè)計五 氣象調(diào)查 降雨: 年、月平均、日最大、小時最大降雨量 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、滯留時間及其能見度) 洪水：洪水量、水位、時期 隧道工程勘測設(shè)計 隧道工程勘測設(shè)計 隧道工程勘測設(shè)計 隧道工程勘測設(shè)計 在山區(qū)修建鐵路或高等級公路時，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，同時也關(guān)系著施工難易、工期長短、造價大小、運營安全和運輸效率。第 2 章 隧道工程勘測設(shè)計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，因為它往往控制 著線路方案的取舍和隧道位置的選擇 隧道工程勘測設(shè)計 2.選擇隧道位置時考慮的主要因素（1）社會條件：政治、經(jīng)濟、國防、對自然環(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。進行全面的政治、經(jīng)濟、技術(shù)的綜合比較來確定 隧道工程勘測設(shè)計在隧道位置選擇時，首先應(yīng)查清：工程地質(zhì)及水文地質(zhì)情況 根據(jù)：不同地形特點結(jié)合：線路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 通車期限 工程造價 施工及運營條件 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，交通運輸條件也比較困難，施工及棄碴場地狹窄，隧道施工往往控制全線或部分地段的工期。 隧道工程勘測設(shè)計二 越嶺隧道位置的選擇1.越嶺隧道的概念 通過山區(qū)的交通干線往往要翻越分水嶺，從一個水系進入另一個水系，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，分水嶺的山脊線上高程較低處，即稱埡口。 隧道工程勘測設(shè)計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重要方面。 隧道工程勘測設(shè)計2.選擇越嶺隧道的兩大要素(1) 考慮重點 埡口的地形和地質(zhì)條件的好壞和隧道的長短。因為二者關(guān)系到施工的難易、工期的長短和運營的安全等問題。 然后進行可能通過的埡口、溝谷的比選。 隧道工程勘測設(shè)計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 行大面積選線，錄求可供越嶺的幾個埡口位置； 成昆線從大渡河水系的牛日河進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，越嶺地段計有沙木拉打、瓦吉木、小相嶺、陽糯雪山四個埡口。 隧道工程勘測設(shè)計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（km）高程（m）線路長（km）沙木拉打6.421882243141.5瓦 吉 木14.519502077109.3小 相 嶺19.517821815109.3陽糯雪山25.81760180083.5 隧道工程勘測設(shè)計 隧道

9、工程勘測設(shè)計 隧道位置高，隧道長度短，施工工期短，但兩端展線長， 線路拔起高度大，通過能力小，運營條件差； 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，但必須進行多種因素綜合比選。 隧道工程勘測設(shè)計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，就會出現(xiàn)不同長度的隧道方案。 涼風(fēng)埡方案(采用方案)：在雷神坡方案的基礎(chǔ)上，進一步壓低越嶺位置的較好方案。越嶺隧道長4270米，拔起高度小、展線短、線路較順直。 隧道工程勘測設(shè)計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，選擇了三個主要方案進行比較： 馬鞍山方案：越嶺隧道長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； 隧道工程勘測設(shè)計 隧道工程勘測設(shè)計 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。 隧道工程勘測設(shè)計三 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，對山坡穩(wěn)定和隧道安全威脅較大。 隧道工程勘測設(shè)計2.傍山隧

11、道的特點 (1)依山傍水修建時，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。 隧道工程勘測設(shè)計3.傍山隧道的位置選擇要點 (1)保證最小覆蓋層厚 隧道工程勘測設(shè)計3.傍山隧道的位置選擇要點 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，沖刷力強的地段，要考慮河岸受沖刷對山體和洞身穩(wěn)定的影響，隧道位置宜往山體內(nèi)側(cè)靠一些，有可能時，最好設(shè)在穩(wěn)定的巖層中。 隧道工程勘測設(shè)計3.傍山隧道的位置選擇要點 (2)盡量內(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洞身穩(wěn)定的影響。 隧道工程勘測設(shè)計3.傍山隧道的位置選擇要點 (3)注意周圍既有建筑對隧道穩(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難以長期保證運營安全時，應(yīng)盡可能用“裁彎取直”，以較長隧道方案通

13、過。 隧道工程勘測設(shè)計3.傍山隧道的位置選擇要點 (4)盡可能“裁彎取直” 隧道工程勘測設(shè)計 隧道工程勘測設(shè)計 常見的不良地質(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。 隧道工程勘測設(shè)計四 不良地質(zhì)地段隧道位置的選擇 大量工程實踐表明：不論是河谷線還是越嶺線。在具體選定隧道位置時都必須詳細(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，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軟弱面滑動 隧道工程勘測設(shè)計1.滑坡地區(qū)（1）山體可能沿某軟弱面滑動 懸崖陡壁地區(qū)，日久風(fēng)化、產(chǎn)生張開節(jié)理和裂隙，不要把隧道置于地表不厚的傍山位

14、置。 隧道工程勘測設(shè)計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。隧道通過這類地區(qū)，開挖時極易發(fā)生坍方，給施工帶來困難。這時宜把隧道位置放在巖堆以下的穩(wěn)定巖體之中。 隧道工程勘測設(shè)計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。 隧道工程勘測設(shè)計4.泥石流 （1）地下水 不宜從多水地區(qū)通過（隧道內(nèi)建橋）； （2）高地溫 隧道工程勘測設(shè)計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) 隧道在通過煤層時會遇到甲烷(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，不得已時作好通風(fēng)。7.其他 隧道工程勘測設(shè)計2.3 隧道洞口位置的選定一 洞口位置選定的重要性 是隧道勘測設(shè)計的重要環(huán)節(jié)之一。洞口位置選擇好壞，將直接影響隧道施工、造價工期和運營安全。 選擇時要結(jié)合洞口的地形、地質(zhì)條件、施工、運營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)濟觀點(所謂“等價點”)來選定隧道洞口 隧道工程勘測設(shè)計 等價點的概念：每米路塹的造價是隨著路塹的挖深增大而顯著增大的，當(dāng)路塹挖深達到某一程度時，其每米造價就會與每米隧道的造價相等，甚至超過。因此認(rèn)為在二者造價相等的點就是路塹轉(zhuǎn)入隧道最經(jīng)濟合理的地方。 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。 隧道工程勘測設(shè)計二 洞口位置選定的原則和要求總的原則：早進洞、晚出洞目的：確保施工、運營的安全 理由： (1)溝谷地勢狹窄，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法避免時： 可采用斜交洞門，但圍巖類別應(yīng)不小于級。且斜交角度一般不小于45 接長明洞 采用臺階式洞門 隧道工程勘測設(shè)計2.洞口應(yīng)盡可能設(shè)在線路與地形等高線正交處 理由：不使山體受擾動太甚，不使新開出的暴露面太大 隧道工程勘測設(shè)計3.隧道洞口的路肩設(shè)計標(biāo)高，應(yīng)高于洪水設(shè)計標(biāo)高、級鐵路、高速公路為100年一遇級與其他公路為50年一遇 設(shè)計標(biāo)高=水位

17、+0.5(壅水+波浪)4.邊坡、仰坡不宜開挖過高，以保證洞口安全 表1-3(p.22)列出了隧道設(shè)計規(guī)范允許的各級圍巖洞口最大開挖高度與邊仰坡坡率 隧道工程勘測設(shè)計5.當(dāng)隧道穿過懸崖陡壁時，可貼壁進洞 當(dāng)隧道穿過懸崖陡壁時，巖壁穩(wěn)定且落石或坍塌不可能時，一般不宜刷動原坡面，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，或支護上有落石掉塊危機行車安全時，應(yīng)延伸洞口接長明洞至能坍落影響范圍以外35m。 隧道工程勘測設(shè)計5.當(dāng)隧道穿過懸崖陡壁時，可貼壁進洞6.當(dāng)洞口地形平緩時 隧道工程勘測設(shè)計 由于選定洞口位置有較大的伸縮范圍此時，此時應(yīng)結(jié)合洞外填方路塹施工難易、路塹

18、排水要求、棄碴場地、施工力量及機械設(shè)備等情況全面考慮。7.注重環(huán)境保護 隧道工程勘測設(shè)計 隧道工程勘測設(shè)計 隧道工程勘測設(shè)計 隧道長度的計算 鐵路：洞門外表面與內(nèi)軌頂面的交點 公路：洞門外表面與路線中線的交點 隧道工程勘測設(shè)計2.4 隧道線路設(shè)計 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 隧道工程勘測設(shè)計一 隧道線路平面設(shè)計 設(shè)計要點 (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，最好要使曲線的緩直點(或直緩點)距洞口一定距離(如公路隧道應(yīng)保證停車視距)。 隧道工程勘測設(shè)計一 隧道線路平面設(shè)計 設(shè)計要點 (2).隧道應(yīng)盡量避免設(shè)反向曲線或