《隧道工程》（第二版）第三章-隧道總體設(shè)計(jì)

3.1概述3.2隧道路線和位置的選擇3.3隧道線形設(shè)計(jì)3.4隧道建筑限界與橫斷面設(shè)計(jì)第三章

隧道總體設(shè)計(jì)3.5隧道設(shè)置的方式和選擇3.6隧道工程各階段的環(huán)境保護(hù)3.7某快速公路通道隧道總體設(shè)計(jì)案例分析學(xué)習(xí)要求及重點(diǎn)難點(diǎn)內(nèi)容及要求：隧道路線和位置的選擇、線形設(shè)計(jì)、建筑限界與橫斷面設(shè)計(jì)、隧道設(shè)置的方式以及隧道工程各階段的環(huán)境保護(hù)。通過本章的學(xué)習(xí)，了解隧道總體設(shè)計(jì)的目的、原則和新方法：掌握隧道平面線形設(shè)計(jì)、縱斷面設(shè)計(jì)、隧道位置選擇以及環(huán)境保護(hù)的基本內(nèi)容和方法。重點(diǎn)：掌握隧道平面線形設(shè)計(jì)、縱斷面設(shè)計(jì)、隧道位置選擇以及地質(zhì)對(duì)隧道位置的影響。難點(diǎn)：在滿足規(guī)范設(shè)計(jì)要求的前提下,結(jié)合實(shí)際的地形、地貌、地質(zhì)等不同條件進(jìn)行隧道總體和動(dòng)態(tài)化、信息化設(shè)計(jì)。概述3.13.1概述1)隧道總體設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則①隧道位置應(yīng)滿足公路功能和發(fā)展的需要，符合路線總體要求。②在地形、地貌、地質(zhì)、氣象、社會(huì)和人文環(huán)境等調(diào)查的基礎(chǔ)上，綜合比選隧道各軸線方案的走向、平縱線形、洞口位置、洞外接線條件等，提出推薦方案。③根據(jù)公路等級(jí)和設(shè)計(jì)速度確定建筑限界，在滿足隧道功能和結(jié)構(gòu)受力要求的前提下，確定經(jīng)濟(jì)合理的隧道內(nèi)輪廓。④隧道內(nèi)外平縱線形應(yīng)協(xié)調(diào)順暢，滿足行車安全和舒適要求。⑤根據(jù)隧道長(zhǎng)度、平面布置、交通量及其組成、環(huán)境保護(hù)和安全運(yùn)營(yíng)要求等，選擇合理的通風(fēng)方式，確定通風(fēng)、照明、交通監(jiān)控、防災(zāi)救援等設(shè)施的設(shè)置規(guī)模。⑥應(yīng)結(jié)合公路等級(jí)、隧道長(zhǎng)度、施工方法、工期和運(yùn)營(yíng)要求，對(duì)隧道內(nèi)外防排水系統(tǒng)、輔助通道、棄渣處理、交通工程設(shè)施、管理設(shè)施、環(huán)境保護(hù)等進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)。⑦應(yīng)考慮隧道與相鄰既有建筑物和規(guī)劃建筑物的相互影響。⑧隧道總體設(shè)計(jì)應(yīng)考慮節(jié)能降耗、方便維修和養(yǎng)護(hù)。3.1概述2)隧道總體設(shè)計(jì)新方法(1)隧道工程的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)與信息化施工動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)和信息化施工是一個(gè)辯證的綜合體系，二者緊密結(jié)合、相輔相成，其流程為：預(yù)設(shè)計(jì)一施工檢驗(yàn)一地質(zhì)判別一監(jiān)測(cè)信息一修正設(shè)計(jì)一施工檢驗(yàn)。(2)基于BIM技術(shù)的隧道工程設(shè)計(jì)方法隧道BM模型是BM技術(shù)在隧道工程項(xiàng)目中的具體應(yīng)用，通過兩者的結(jié)合，使得隧道工程從規(guī)劃階段開始就以數(shù)字化模型的概念進(jìn)行呈現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)隧道工程設(shè)計(jì)階段的可視化、協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)、預(yù)模擬、優(yōu)化設(shè)計(jì)和二維出圖，從根本上轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的粗放設(shè)計(jì)模式，實(shí)現(xiàn)隧道工程設(shè)計(jì)的精細(xì)化。隧道路線和位置的選擇3.2路線選擇3.2.1越嶺隧道11）

越嶺隧道1）

越嶺隧道1）

越嶺隧道

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，稱之為埡口。

常常有若干個(gè)埡口可以通過。通過上述因素的分析比較，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)。什么叫做埡口？1）

越嶺隧道1）

越嶺隧道1）

越嶺隧道1）

越嶺隧道1）

越嶺隧道1）

越嶺隧道1）

越嶺隧道1）

越嶺隧道1）

越嶺隧道1）

越嶺隧道1）

越嶺隧道沿河、傍山隧道22沿河、傍山隧道2沿河、傍山隧道2沿河、傍山隧道2沿河、傍山隧道2沿河、傍山隧道2沿河、傍山隧道2沿河、傍山隧道2沿河、傍山隧道2沿河、傍山隧道2沿河、傍山隧道2沿河、傍山隧道2沿河、傍山隧道2沿河、傍山隧道2沿河、傍山隧道2沿河、傍山隧道位置的選擇3.2.2一般的地質(zhì)條件下

隧道位置的選擇11一般的地質(zhì)條件下隧道位置的選擇1一般的地質(zhì)條件下隧道位置的選擇1一般的地質(zhì)條件下隧道位置的選擇1一般的地質(zhì)條件下隧道位置的選擇1一般的地質(zhì)條件下隧道位置的選擇1一般的地質(zhì)條件下隧道位置的選擇1一般的地質(zhì)條件下隧道位置的選擇1一般的地質(zhì)條件下隧道位置的選擇1一般的地質(zhì)條件下隧道位置的選擇1一般的地質(zhì)條件下隧道位置的選擇1一般的地質(zhì)條件下隧道位置的選擇1一般的地質(zhì)條件下隧道位置的選擇1一般的地質(zhì)條件下隧道位置的選擇1一般的地質(zhì)條件下隧道位置的選擇1一般的地質(zhì)條件下隧道位置的選擇1一般的地質(zhì)條件下隧道位置的選擇1一般的地質(zhì)條件下隧道位置的選擇1一般的地質(zhì)條件下隧道位置的選擇1一般的地質(zhì)條件下隧道位置的選擇1一般的地質(zhì)條件下隧道位置的選擇1一般的地質(zhì)條件下隧道位置的選擇特殊地質(zhì)條件下隧道位置的選擇22特殊地質(zhì)條件下隧道位置的選擇①第四紀(jì)堆積層通常松軟易坍，不適合施工，應(yīng)避免。如果必須穿越，選擇最小影響地段，并采取合理的工程措施。②隧道應(yīng)避開結(jié)構(gòu)松散的冰磧層，必須通過時(shí)選擇緊密地段。③盡量避免穿越富煤區(qū)和高瓦斯地帶，如需穿越，使用隔層或大角度橫幏減少影響。④在黃土地區(qū)，避免地下水活動(dòng)、陷穴、沖溝、地層不穩(wěn)和滑坡等地段，選擇穩(wěn)定的地方穿越。⑤在多年凍土地區(qū)，避免穿越地下冰和地下水區(qū)，如不可避免，需綜合治理。⑥水庫(kù)地區(qū)的隧道應(yīng)避開受水庫(kù)充水和消水影響易滑塌的地帶，選擇穩(wěn)固地層修筑，高程應(yīng)考慮水位變化。⑦避免流砂地段，如無(wú)法避免，選擇最小影響地段，并采取工程處理獵施以確保施工和洞身安全。⑧在地震區(qū)，必須避開發(fā)震斷層帶，選擇有利于抗震的地段修筑隧道。隧道洞口位置的選擇33隧道洞口位置的選擇3隧道洞口位置的選擇3隧道洞口位置的選擇3隧道洞口位置的選擇3隧道洞口位置的選擇隧道線形設(shè)計(jì)3.3平面線形3.3.13.3.1平面線形3.3.1平面線形縱斷面線形3.3.23.3.2縱斷面線形3.3.2縱斷面線形3.3.2縱斷面線形3.3.2縱斷面線形3.3.2縱斷面線形3.3.2縱斷面線形3.3.2縱斷面線形隧道洞外連接線與隧道協(xié)調(diào)關(guān)系3.3.33.3.3隧道洞外連接線與隧道協(xié)調(diào)關(guān)系隧道洞口連接線應(yīng)與隧道線形相協(xié)調(diào)，確保行車安全和舒適。技術(shù)指標(biāo)包括：①隧道洞口內(nèi)外的評(píng)面線形應(yīng)在3秒設(shè)計(jì)速度行程長(zhǎng)度范圍內(nèi)保持一致。②內(nèi)外洞口的縱面線形應(yīng)在3秒設(shè)計(jì)速度行程長(zhǎng)度范圍內(nèi)一致，如果條件允許，可以考慮使用5秒設(shè)計(jì)速度行程。③當(dāng)隧道建筑限界寬度大于所在公路的建筑限界寬度時(shí)，需要在兩端連接線上設(shè)置不少于50米長(zhǎng)度的路基加寬段，與隧道同寬。如果隧道建筑限界寬度小于公路建筑限界寬度，則連接線的路基寬度按照公路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，但要在隧道洞口處設(shè)置4秒設(shè)計(jì)速度行程的過渡段，以確保平穩(wěn)過渡。④長(zhǎng)或特長(zhǎng)的雙洞隧道應(yīng)在適當(dāng)位置設(shè)置聯(lián)絡(luò)通道，以便車輛進(jìn)行調(diào)頭。隧道建筑限界3.4.13.4.1建筑限界3.4.1建筑限界3.4.1建筑限界3.4.1建筑限界3.4.1建筑限界3.4.1建筑限界3.4.1建筑限界3.4.1建筑限界3.4.1建筑限界3.4.1建筑限界3.4.1建筑限界3.4.1建筑限界3.4.1建筑限界隧道橫斷面設(shè)計(jì)3.4.23.4.2隧道橫斷面設(shè)計(jì)3.4.2隧道橫斷面設(shè)計(jì)3.4.2隧道橫斷面設(shè)計(jì)3.4.2隧道橫斷面設(shè)計(jì)3.4.2隧道橫斷面設(shè)計(jì)3.4.2隧道橫斷面設(shè)計(jì)3.4.2隧道橫斷面設(shè)計(jì)3.4.2隧道橫斷面設(shè)計(jì)3.4.2隧道橫斷面設(shè)計(jì)3.4.2隧道橫斷面設(shè)計(jì)3.4.2隧道橫斷面設(shè)計(jì)3.4.2隧道橫斷面設(shè)計(jì)3.4.2隧道橫斷面設(shè)計(jì)3.3襯砌內(nèi)輪廓線及幾何尺寸擬定3.4.2隧道橫斷面設(shè)計(jì)3.4.2隧道橫斷面設(shè)計(jì)3.4.2隧道橫斷面設(shè)計(jì)3.4.2隧道橫斷面設(shè)計(jì)3.4.2隧道橫斷面設(shè)計(jì)3.4.2隧道橫斷面設(shè)計(jì)3.4.2隧道橫斷面設(shè)計(jì)3.4.2隧道橫斷面設(shè)計(jì)3.4.2隧道橫斷面設(shè)計(jì)3.4.2隧道橫斷面設(shè)計(jì)3.4.2隧道橫斷面設(shè)計(jì)3.4.2隧道橫斷面設(shè)計(jì)隧道設(shè)置的方式和選擇3.5隧道設(shè)置的方式3.5.13.5.1隧道設(shè)置的方式3.5.1隧道設(shè)置的方式高速公路、一級(jí)公路隧道的設(shè)置方式3.5.23.5.2高速公路、一級(jí)公路隧道的設(shè)置方式高速公路、一級(jí)公路的隧道一般應(yīng)設(shè)計(jì)為標(biāo)準(zhǔn)間距的分離隧道,受地形或地質(zhì)條件限制時(shí),可設(shè)計(jì)為小凈距或連拱隧道。長(zhǎng)大雙洞隧道凈距參考值3.5.2高速公路、一級(jí)公路隧道的設(shè)置方式不同斷面形式的小凈距隧道最大長(zhǎng)度和凈距參考值不同斷面形式的連拱隧道的最大長(zhǎng)度參考值隧道工程各階段的環(huán)境保護(hù)3.6勘察設(shè)計(jì)階段3.6.13.6.1高速公路、一級(jí)公路隧道的設(shè)置方式①綜合比選方案：在隧道勘察設(shè)計(jì)階段，應(yīng)考慮節(jié)約土地資源、生態(tài)環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展原則，同時(shí)綜合考慮工程建設(shè)的全壽命周期成本，以綜合比選隧道方案。②位置選擇和環(huán)境保護(hù)：隧道位置的選擇需要綜合考慮接線設(shè)計(jì)、洞內(nèi)外排水系統(tǒng)、棄渣處理、施工和運(yùn)營(yíng)管理等因素，并提出必要的環(huán)境保護(hù)措施，以最小化對(duì)周邊環(huán)境的不利影響。③處理有害氣體：如果隧道穿越地層含有有害氣體，必須預(yù)測(cè)其對(duì)施工和運(yùn)營(yíng)的影響，并采取相應(yīng)的防治措施，以確保工程的安全和環(huán)境的保護(hù)。④保護(hù)水資源和地表植被：修建隧道時(shí)，需要避開或保護(hù)儲(chǔ)水結(jié)構(gòu)層和蓄水層，以維護(hù)地下水徑流和地表植被的完整性，減少水資源的破壞。⑤景觀和綠化設(shè)計(jì)：加強(qiáng)隧道洞口的景觀和綠化設(shè)計(jì)，遵循“早進(jìn)晚出”的原則，盡量使洞門融入自然環(huán)境，實(shí)現(xiàn)光線均衡過渡，并提供防煙、防塵、凈化空氣等環(huán)保效果。⑥保護(hù)名勝古跡和自然保護(hù)區(qū)：在隧道選址時(shí)，需要查明隧址區(qū)內(nèi)的名勝古跡、風(fēng)景區(qū)、溫泉區(qū)、自然保護(hù)區(qū)等范圍，并盡量減小隧道開挖對(duì)這些環(huán)境的影響，征求當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)部門的意見，提供保護(hù)環(huán)境的措施。⑦料場(chǎng)管理：加強(qiáng)隧道建設(shè)中的料場(chǎng)管理，將采石場(chǎng)遠(yuǎn)離隧位布設(shè)，集中取料，并對(duì)料場(chǎng)四周進(jìn)行適當(dāng)?shù)钠旅嫣幹危苑乐顾亮魇?，減少對(duì)周邊環(huán)境的破壞。施工階段3.6.23.6.2施工階段①保護(hù)不穩(wěn)定坡體：在不穩(wěn)定坡體中，隧道洞口施工應(yīng)避免直接劈坡進(jìn)洞，而采用先修接長(zhǎng)明洞再修洞門的方式，然后在明洞內(nèi)進(jìn)行暗洞施工，以減少對(duì)山坡的破壞，采用小型爆破進(jìn)洞的環(huán)保施工方式。②降低粉塵、噪聲和振動(dòng)危害：采取切實(shí)可行的措施，降低隧道施工過程中產(chǎn)生的粉塵、噪聲和空氣振動(dòng)對(duì)人體的危害，以保護(hù)工人和周邊居民的健康。③控制廢水和有害漿液排放：采取處治措施，避免隧道施工過程中排放的廢水和注漿加固圍巖所漏失的有害漿液直接排放到當(dāng)?shù)厮w中，以防止水體污染。④降低施工噪聲：采取適當(dāng)?shù)拇胧?，減少施工噪聲，以減少對(duì)周邊居民的干擾和影響。⑤低振動(dòng)爆破方法：在隧道通過對(duì)振動(dòng)有嚴(yán)格要求的結(jié)構(gòu)物或地區(qū)時(shí)，應(yīng)采取低振動(dòng)的爆破方法，或者使用掘進(jìn)機(jī)械施工，以減小振動(dòng)對(duì)周邊環(huán)境和結(jié)構(gòu)物的影響。⑥植被保護(hù)：隧道施工容易引起植被破壞，因此在施工組織設(shè)計(jì)中必須采取有效的措施來保護(hù)植被，以減少生態(tài)環(huán)境的影響。⑦輔助通道和棄渣場(chǎng)：特長(zhǎng)、超長(zhǎng)隧道需要設(shè)置豎井、斜井等輔助通道，并為豎井、斜井施工開辟專門的施工通道，同時(shí)設(shè)置專門的棄渣場(chǎng)，以有效管理施工過程中產(chǎn)生的廢渣物運(yùn)營(yíng)階段3.6.33.6.3運(yùn)營(yíng)階段①煙塵污染防治：在環(huán)境敏感地區(qū)，可以在隧道內(nèi)設(shè)置靜電除塵裝置，以防止煙塵擴(kuò)散到洞外。隧道內(nèi)車輛行駛時(shí)產(chǎn)生的煙塵和灰塵需要控制，以減少對(duì)周邊植被和居民生活的影響。②尾氣污染防治：使用通風(fēng)換氣方法稀釋隧道內(nèi)有害氣體濃度，以確保司乘人員和行人的健康。隧道內(nèi)機(jī)動(dòng)車排放的CO、NOx、CO2、SO2、Pb等有害氣體需要得到有效控制。③噪聲污染防治：經(jīng)常維護(hù)和整修道路路面，以保持路面平整，減少交通噪聲。限制車輛鳴笛，加強(qiáng)車輛交通管理。在噪聲超標(biāo)的路段設(shè)置公路防噪聲屏障。使用靜音或消音技術(shù)降低隧道內(nèi)噪聲。在隧道內(nèi)壁裝修中使用吸音材料來減少噪聲。④污水污染防治：對(duì)于隧道的日常清洗污水和火災(zāi)或泄漏事故后的消防清洗污水，需要進(jìn)行處理后再排放到自然環(huán)境中。有效處置隧道廢渣，避免對(duì)土地、水體和生態(tài)系統(tǒng)造成污染。⑤隧道廢渣管理：優(yōu)化路線設(shè)計(jì)，減少隧道廢渣的產(chǎn)生。合理選擇和設(shè)計(jì)棄渣場(chǎng)，避免侵占耕地和水體，以減少地表徑流和水土流失。棄渣場(chǎng)應(yīng)具備排水設(shè)計(jì)，以防止雨水沖刷和水土流失。棄渣后的地表可以進(jìn)行植被覆蓋或回填復(fù)耕等處理，以還原原有地形和地貌。某快速公路通道隧道總體設(shè)計(jì)案例分析3.73.7某快速公路通道隧道總體設(shè)計(jì)案例分析主洞建筑限界案例分析詳見《隧道工程》71-77頁(yè)思考題思考題1.簡(jiǎn)述隧道總體設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則。2.簡(jiǎn)述BM技術(shù)應(yīng)用于隧道工程設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)。3.請(qǐng)說明隧道位置在越嶺與