隧道與地下工程 課件全套 第1-9章 緒論、隧道結(jié)構(gòu) -隧道工程計(jì)算實(shí)例

本章提要：本章主要介紹了隧道及地下工程的概念、分類、特性及發(fā)展歷程，其中需重點(diǎn)學(xué)習(xí)掌握隧道及地下工程的概念、分類及特性等知識點(diǎn)。第一章

緒論1.1隧道及地下工程概念1.2隧道及地下工程的分類1.3隧道及地下工程的特性1.4隧道及地下工程的發(fā)展歷程

第一章

緒論

1.1隧道及地下工程概念

隧道及地下工程是土木工程的一個(gè)分支，指從事研究各種隧道及地下工程的規(guī)劃、勘察、設(shè)計(jì)、施工與養(yǎng)護(hù)的一門應(yīng)用科學(xué)和工程技術(shù)。

隧道是指兩端有出入口，具有特定使用功能的人工修建的地下建筑物。

1970年OECD（世界經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織）隧道會議定義：以任何方式修建，最終使用于地面以下的條形建筑物，其空洞內(nèi)部凈空斷面在2m2以上者均為隧道。

隧道定義：以任何方式修建，最終使用于地表以下的條形建筑物，其空洞內(nèi)部凈空斷面在2m2以上者均為隧道。

——1970年，OECD（世界經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織）隧道會議1.1隧道及地下工程概念

地下工程是指為開發(fā)利用地下空間資源而深入地面以下所建造的地下土木工程，包括鐵路隧道、公路隧道、綜合管廊、過街地下通道、地下房屋及地下構(gòu)筑物等。

對于地下工程，不同的行業(yè)有著不同的稱謂。

如公路和鐵路部門稱之為隧道工程，在礦山行業(yè)稱為巷道，水利部門稱之為隧洞，軍事部門稱之為坑道，在市政部門稱之為通道。1.2隧道及地下工程的分類

從不同角度區(qū)分，可得出不同的地下工程分類方法，最主要的有以下幾種。1.按使用功能分類2.按所處地質(zhì)環(huán)境（介質(zhì)）分類3.按埋置深度分類4.其他分類1.2.1地下工程分類（1）交通工程公路隧道、鐵路隧道、城市地鐵、地下過街通道等。（2）水利工程輸水隧道、水電站地下廠房、地下抽水蓄能電

站、地下水庫等。（3）市政工程給水排水管道及煤氣、供電、通信管線等。（4）人防工程軍事指揮所、地下醫(yī)院、軍火物資庫等。（5）工業(yè)工程地下廠房、地下核電站、地下火電站等。（6）民用工程地下商場、圖書館、體育館、展覽館等。（7）倉儲工程地下儲庫、食物、石油及核廢料儲存等。（8）采礦工程礦山運(yùn)輸巷道、開采巷道等。

1.按使用功能分類2.按所處的地質(zhì)環(huán)境（介質(zhì)）分類

1）巖石地下工程

2）土體地下工程土體隧道3.按埋置的深度分類

按埋深可分為深埋地下工程和淺埋地下工程：1）深埋地下工程:

2）淺埋地下工程

式中h——洞頂襯砌外緣至地面的垂直距離（m）；

b——

為洞頂襯砌外緣的跨度或圓洞的直徑（m）；

a——系數(shù)，根據(jù)土壓力理論計(jì)算約為2.5。

也有按埋藏深度，將地下工程分為深埋、中深、淺埋地下工程。見下表：表1-1地下工程按埋深分類（m）名稱埋深范圍小型結(jié)構(gòu)中型結(jié)構(gòu)大型運(yùn)輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采礦結(jié)構(gòu)淺埋地下工程0~20~100~100~100中埋地下工程2~410~3010~50100~1000深埋地下工程＞4＞30＞50＞1000

交通隧道是一種應(yīng)用最廣泛的地下工程，其作用是提供交通運(yùn)輸和人行的通道。隧道是由主體建筑物和附屬建筑物構(gòu)成，主體建筑物是指洞身襯砌、和洞門，附屬建筑物包括通風(fēng)、防排水、照明以及使用安全所需設(shè)備。1.2.2交通隧道1.交通隧道按使用功能分類公路隧道鐵路隧道地下鐵道水底隧道航運(yùn)隧道人行地道（1）公路隧道—

專供汽車運(yùn)輸行駛的通道。

高速公路要求線路順直、坡度平緩、路面寬敞，因此，道路在穿越山區(qū)時(shí)，出現(xiàn)了大量的隧道方案。隧道在改善公路技術(shù)狀態(tài)、縮短運(yùn)行距離、提高運(yùn)輸能力、減少事故等方面起到重要的作用。（2）鐵路隧道—

專供火車運(yùn)輸行駛的通道。

鐵路坡限平緩，最大坡限小于24‰（雙機(jī)牽引）。限于地形，無法繞行，不能獲得通過展線所需的高程，因此，開挖隧道穿越山嶺是一種合理的選擇，既可以縮短線路、減小坡度也可以提高牽引能力。（3）地下鐵道—專供城市地層中火車運(yùn)輸?shù)耐ǖ馈?/p>

地下鐵道能解決大城市交通擁堵的問題，并能快速運(yùn)送乘客，可以將很大一部分地面乘客轉(zhuǎn)運(yùn)至地下，節(jié)約乘客時(shí)間，便利乘客活動，戰(zhàn)時(shí)還可以作為人防。地鐵車站地鐵車站（4）水底隧道—

修建于江、河、湖、海洋下的隧道，供汽車和火車運(yùn)輸行駛的通道。

架橋受凈空的限制，輪渡限制通行量。

隧道方案優(yōu)點(diǎn)是：不受氣候影響，不影響通航，引道占地少，戰(zhàn)時(shí)不暴露交通設(shè)施目標(biāo)。

缺點(diǎn)是：造價(jià)較高。水中隧道水中隧道（懸浮隧道技術(shù)）越江公路隧道（沉管法）（5）航運(yùn)隧道—

專供輪船行駛而修建的通道。

當(dāng)運(yùn)河需要跨越分水嶺時(shí)，克服高程的有力手段是修建運(yùn)河隧道。

優(yōu)點(diǎn)：是可以把分水嶺兩邊的河道溝通起來縮短航程，減少運(yùn)營費(fèi)用，河道順直，航運(yùn)條件大大改善。（6）人行地道——

專供行人通過的通道。

為了避免在橫跨十字路口處時(shí)，機(jī)動車頻繁減速甚至需要停車避讓行人，而修建于城市鬧市區(qū)穿越街道或跨越鐵路、高速公路的行人通道。它可以有效緩解地面交通壓力，減少交通事故，方便行人。2.其他分類按所處地質(zhì)條件不同：可分為土層隧道和巖石隧道。按所埋置深度不同：可分為淺埋隧道和深埋隧道。按所在位置不同：可分為山嶺隧道和水底隧道和城市隧道。按施工方式不同：可分為明挖隧道和暗挖隧道。

按長度不同：可分為特長隧道、長隧道、中長隧道和短隧道；其中，鐵路隧道和公路隧道的劃分標(biāo)準(zhǔn)又有所區(qū)別。

鐵路隧道和公路隧道有不同的長度劃分標(biāo)準(zhǔn)，如表：隧道分類特長隧道長隧道中長隧道短隧道鐵路隧道/m＞100003000~10000500~3000≤500公路隧道/m＞30001000~3000500~1000≤5001.2.3水工隧道

水工隧道是水利工程和水力發(fā)電樞紐的一個(gè)重要組成部分，按用途又可分為如下幾種。（1）引水隧道

將水引入水電站的發(fā)電機(jī)組或?yàn)樗Y源調(diào)動而修建的孔道；又因其內(nèi)壁是否承壓而分為壓力隧道和無壓隧道。引水隧道（2）尾水隧道

將水電站發(fā)電機(jī)組排出的廢水送出去而修建的隧道。向家壩尾水隧道（3）導(dǎo)流隧道或泄洪隧道。

為疏導(dǎo)水流或水庫并補(bǔ)充溢洪道流量超限后的泄洪而修建的隧道。導(dǎo)流泄洪隧道（4）排沙隧道。

為沖刷水庫淤積的泥沙而修建的隧道。有時(shí)也用來放空水庫里的水，以進(jìn)行庫身檢查或建筑物修理。排沙隧道1.2.4市政隧道

在城市的建設(shè)和規(guī)劃中，充分利用地下空間，將各種不同市政設(shè)施安置在地下，而修建的地下孔道。

（1）給水隧道

為城市自來水管網(wǎng)鋪設(shè)系統(tǒng)修建的隧道?？刹黄茐氖腥菥坝^，不占用地面，避免遭受人為的損壞。

（2）污水隧道

為城市污水排送系統(tǒng)修建的隧道。這種隧道本身可以導(dǎo)流排送，也可以在管道中安放排污管。污水隧道（3）管路隧道

為城市能源（煤氣、暖氣、熱水等）供給系統(tǒng)修建的隧道，可以起到一定的防漏保溫作用。（4）線路隧道

為保證電力電纜和通信電纜不被人們的活動所損失或破壞，避免懸掛高空影響市容景觀，都修建專門的地下孔道安置它們，這些地下孔道多半沿街道兩側(cè)鋪設(shè)。

（5）人防隧道

是為戰(zhàn)時(shí)的防空目的而修建的防空避難隧道。人防工程不僅需有排水、通風(fēng)、照明和通信設(shè)備，洞口還需設(shè)置各種防爆裝置，以保證人身安全。地下防衛(wèi)設(shè)施（新奧法）

（6）綜合管廊

是將電力、通信、燃?xì)?、供熱、給排水等各種工程管線集于一體的城市地下隧道。綜合管廊是保障城市運(yùn)行的重要基礎(chǔ)設(shè)施和“生命線”。地下電纜隧洞地下綜合管廊1.2.5礦山隧道

礦山隧道是礦山開采常設(shè)的一種隧道，從山體以外通向地下礦體。（1）運(yùn)輸巷道

運(yùn)輸巷道是礦車與行人的主要通道，用于人、材、物和設(shè)備的運(yùn)輸，它是向山體開鑿隧道通到礦床，并逐步開辟巷道，通往各個(gè)開采面。

礦山運(yùn)輸巷道

（2）通風(fēng)巷道

運(yùn)輸新鮮空氣，排除有害氣體，調(diào)節(jié)溫度的通道。有時(shí)根據(jù)風(fēng)流要求還需專門設(shè)置通風(fēng)巷，用以保證風(fēng)量和風(fēng)壓。

（3）給水巷道

給水巷道是指送入清潔水為開采機(jī)械使用，并將廢水及積水通過油泵排除洞外。1.3隧道及地下工程的特性

地下工程是在巖體或土體中開挖構(gòu)筑的結(jié)構(gòu)，與地面工程相比，地下工程具有完全不同的特點(diǎn)。1.3.1工程特性（1）工程受力特點(diǎn)不同

地面工程是先有結(jié)構(gòu)，后有荷載。而地下工程是先有荷載、后有結(jié)構(gòu)，地下工程是在處于自然狀態(tài)下的巖、土地質(zhì)體內(nèi)開挖的，在工程開挖之前就存在著應(yīng)力環(huán)境，因此，隧道的受力特點(diǎn)不一樣。（2）工程材料特性的不確定性

地面工程材料多為人工材料，如鋼筋混凝土等，這些材料雖然力學(xué)與變形性質(zhì)也存在變異性，但相比于巖土體要小很多。地下工程主要涉及的地質(zhì)體不僅包含大量的節(jié)理和斷層還在時(shí)間、空間上有諸多不確定性。（3）工程荷載的不確定性

地面工程所受的荷載比較明顯，而地下工程的工程圍巖（地質(zhì)體）不僅會對支護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生荷載，同時(shí)它也是一種承載體，并且難以準(zhǔn)確的取得它的量值。（4）破壞模式的不確定性

地面工程的破壞形式比較容易確定，如強(qiáng)度破壞、變形破壞和旋轉(zhuǎn)失穩(wěn)等。而地下工程的破壞形式一般難以確定，它與支護(hù)類型、時(shí)間等密切相關(guān)。（5）地下工程信息的不完備性

地質(zhì)力學(xué)與變形特性的描述或定量評價(jià)取決于所獲取信息的數(shù)量與質(zhì)量，而地下工程只能獲得局部的有限工作面或從露頭獲取信息。（6）地下工程信息的模糊性

地下工程圍巖的節(jié)理特性、充填物性質(zhì)以及對巖性的描述具有模糊性。1.3.2空間特性

地下工程的特性主要從以下三個(gè)方面來了解：1）構(gòu)造特性：空間性、密閉性、隔離性等。

2）物理特性：隔熱性、恒溫性等。

3）化學(xué)特性：反應(yīng)性。

這些特性有的對地下空間有利，有的不利。因此，在規(guī)劃地下空間時(shí)，應(yīng)充分了解這些特性并加以充分利用。隧道工程的隱蔽性隧道的特點(diǎn)隧道工程的施工環(huán)境差隧道工程的大量涌水1.3.3經(jīng)濟(jì)性及可持續(xù)性

在修建地下工程時(shí)，不可避免地會導(dǎo)致附加投資，但是也往往會以得到附加收益作為補(bǔ)償，對地下工程的利用可以作為可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的一部分。即需要保持一種平衡，經(jīng)驗(yàn)告訴我們合理的統(tǒng)籌及創(chuàng)新會從地下工程中創(chuàng)造價(jià)值。1.3.4隧道及地下工程的優(yōu)缺點(diǎn)因素優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)空間因素建筑物的高度向地下轉(zhuǎn)換修筑地下空間場所的限制過度集中避難的安全性影響地下空間自身環(huán)境因素可利用厚地層的遮蔽性和熱容量心理影響進(jìn)入因素的弊病沒有進(jìn)入的作用因素的弊病設(shè)備因素工作環(huán)境的隱蔽性完全的人工環(huán)境施工因素外裝的省略既有的空洞利用開挖硬地層搬運(yùn)沙土坍塌事故的增加人類出現(xiàn)到紀(jì)元前3000年隧道用于抵御自然威脅用獸骨、石器等工具開挖自穩(wěn)而無需支撐的地層紀(jì)元前3000年到5世紀(jì)隧道用于生活及軍事抵御形成了現(xiàn)代隧道開發(fā)技術(shù)的基礎(chǔ)。

隧道的產(chǎn)生與發(fā)展是和人類文明歷史發(fā)展相呼應(yīng)的。

（1）古代：時(shí)間跨越較長1.4.1世界隧道工程的發(fā)展簡歷1.4隧道及地下工程的發(fā)展簡歷1、紀(jì)元前2200年間，為連接宮殿和神殿，古代巴比倫王朝修建了長約1km、斷面為3.6m*4.5m的磚砌隧道。施工期間將幼發(fā)拉底河水流改道，采用明挖法修建。世界上最早的隧道。2、古埃及及金字塔的建設(shè)開始修建了地下建筑。世界古代隧道舉例

（2）中世紀(jì)：5世紀(jì)到14世紀(jì)，隧道技術(shù)沒有顯著進(jìn)步，但開始了銅、鐵礦山開采。開挖中的低溫氣體儲藏隧洞（新奧法）

（3）近代和現(xiàn)代：

從16世紀(jì)產(chǎn)業(yè)革命開始，隧道技術(shù)得到了較快發(fā)展。

◆火藥的改進(jìn)和鉆眼工具的創(chuàng)制，促使隧道修建技術(shù)顯著提高，其中比較有影響的是1898年建成了穿越阿爾卑斯山的辛普郎隧道。第一次應(yīng)用了TNT炸藥（硝化甘油）和鑿巖機(jī)。

◆

現(xiàn)代隧道開挖技術(shù)是在火藥的發(fā)明和19世紀(jì)產(chǎn)業(yè)革命后出現(xiàn)的，尤其鐵路的出現(xiàn)對隧道起到了很大的推動作用；

◆

采用現(xiàn)代技術(shù)修建的第一座用蒸汽機(jī)車牽引的隧道是1826～1830年在英國利物浦至曼徹斯特的鐵路線上，長1190m。

仙尼斯山隧道

1984年日本還建成了自本州青森至北海道函館間的青函隧道，長達(dá)53850m，這是目前世界上最長的水底隧道。

隨著城市的快速發(fā)展，1863年英國倫敦修建了第一條地下鐵道。

至20世紀(jì)50年代，人們才總結(jié)出各類隧道及地下工程的規(guī)劃、設(shè)計(jì)和施工的基本原理，并在土木工程中形成了一個(gè)獨(dú)立的分支。日本青函隧道59

日本青函隧道

世界上第一條地鐵—倫敦地鐵英法海峽隧道62圣哥達(dá)隧道631.4.2我國隧道工程的發(fā)展簡歷1、我國最早的交通隧道是位于今陜西漢中的“石門”隧道，建于公元66年。2、公元前1122年金屬礦石開采已相當(dāng)發(fā)達(dá)，公元1271-1368年就有深達(dá)數(shù)百米的鹽井。3、長沙楚墓、洛陽的漢墓、西安的唐墓等是規(guī)模較大的地下工程。

1888年，第一條隧道——獅球嶺隧道。我國隧道建設(shè)期可分為三階段：1）隧道技術(shù)落后的時(shí)期（建國前）：人力開挖、手工操作、機(jī)具簡單2）隧道技術(shù)落后的時(shí)期（20世紀(jì)50-70年代）：采用中小型機(jī)械施工3）隧道技術(shù)大發(fā)展時(shí)期（20世紀(jì)80年代后）：新技術(shù)、新設(shè)備涌現(xiàn)，大型、配套的機(jī)械化施工，達(dá)到世界先進(jìn)水平。

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八達(dá)嶺隧道1.4.3我國在隧道工程領(lǐng)域取得的成就1）西康線秦嶺隧道、烏鞘嶺隧道、秦嶺終南山隧道、太行山隧道、新關(guān)角隧道。2）武漢長江隧道、上海崇明島隧道、南京長江隧道、廈門翔安海底隧道、港珠澳海底隧道

3）大伙房水庫輸水隧道（85.32km）,世界最長。

4）葛洲壩、三峽、溪洛渡水電站的地下工程

。

5）世界隧道大國：修建隧道最多、發(fā)展速度最快、地質(zhì)條件與施工環(huán)境最復(fù)雜、結(jié)構(gòu)形式多樣。

我國部分重點(diǎn)隧道介紹1、大瑤山隧道

大瑤山隧道位于京廣鐵路，長14.295km。采用鑿巖臺車、襯砌模板臺車和高效能的裝運(yùn)工具等配套作業(yè)，實(shí)行全斷面開挖。

我國采用重型機(jī)具綜合機(jī)械化施工的開端，縮短了我國與國際隧道施工先進(jìn)水平的差距。

2、西康線秦嶺隧道秦嶺位于西康線鐵路，長19.46km。

1號線（左線）：全斷面掘進(jìn)機(jī)，實(shí)現(xiàn)了隧道施工作業(yè)的工業(yè)化、自動化、信息化。2號線（右線線）：新奧法開挖。采用直徑1.3m的風(fēng)管，110kW風(fēng)機(jī)創(chuàng)造了單臺風(fēng)機(jī)通風(fēng)距離6000記錄。超過6000m后，再串聯(lián)一臺風(fēng)機(jī)，到獨(dú)頭距離9500m時(shí)，作業(yè)面空氣質(zhì)量仍符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

3、秦嶺終南山隧道該隧道位于西康高速公路北段，單洞長18.02km。隧道寬10.5m,限高5m,設(shè)計(jì)速度80km/h,總投資31.93億元人民幣。2002年3月1日開工，2004年12月13日全線貫通。

克服了地質(zhì)斷層、涌水、巖爆等施工中的難題，借鑒了日本、美國、奧地利、德國、挪威等國家的特長隧道的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，且具有國際領(lǐng)先的防災(zāi)救援系統(tǒng)、監(jiān)控管理系統(tǒng)和運(yùn)營服務(wù)系統(tǒng)。

4、廈門翔安隧道我國大陸修建的第一條海底隧道，全長8.69km，海底長8.05km。2005年開工，2009年通車。采用鉆爆法施工。克服了強(qiáng)風(fēng)化松軟地層、淺灘段透水沙層、海底風(fēng)化槽等惡劣地質(zhì)條件。縮小了與世界先進(jìn)水平的差距，起到了里程碑式作用。5、高原隧道（1）烽火山隧道：長1210m,海拔4900米以上。（2）昆侖山隧道：長1686m,海拔4600米以上。（3）關(guān)角隧道：長32.6km,投資約25億元。

解決高原缺氧、凍土、凍融是高原隧道的巨大難題。昆侖山隧道襯砌：一次模筑支護(hù)+復(fù)合防水板+隔熱保溫層+復(fù)合防水板+二次鋼筋混凝土襯砌5層結(jié)構(gòu)。

6、西秦嶺隧道位于蘭渝鐵路，單洞長28.236km。采用鉆爆法和TBM法相結(jié)合施工的最長隧道。

出口段采用直徑10.20m的敞開式硬巖掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行施工，具有重要意義。

7、新關(guān)角隧道

位于青藏鐵路，單洞長32.60km，采用鉆爆法。2007年11月開工，2014年4月隧道貫通。國內(nèi)海拔最高、最長的高原隧道，施工難度罕見。8、大伙房水庫輸水工程

遼寧東部水源供給中部城市群。一期工程輸水隧洞開挖洞徑8m,連續(xù)長85.3km其中60.3km采用TBM法施工。

世界最長的隧洞之一，穿越50余座山，50余條河，最大埋深630m,最小埋深60m,地質(zhì)復(fù)雜多變，使用了3臺TBM。

9、北京地鐵

建于1965年，最早的線路竣工于1969年，是我國第一個(gè)地鐵系統(tǒng)。截止2014年1月，有17條運(yùn)營線路，擁有273座車站，總長465km。最繁忙的城市軌道交通系統(tǒng)，運(yùn)營時(shí)間最久、乘客運(yùn)載量最多、早晚峰值最忙的地鐵線路。

北京地鐵隧道

1.4.4我國隧道工程發(fā)展趨勢

隨著我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，綜合國力不斷提升，我國隧道建設(shè)的記錄也在不斷刷新。在跨海跨江方面，我國國內(nèi)已對瓊州海峽隧道完成了可行性研究；在水電隧道方面，我國在深埋、長大隧道已經(jīng)達(dá)到了世界先進(jìn)水平；交通方面的建設(shè)更是如火如荼。往后的具體發(fā)展趨勢主要有以下幾個(gè)方面：1、特長隧道的修建技術(shù)

進(jìn)一步完善輔助坑道設(shè)置、緩沖措施、防災(zāi)求援、運(yùn)營通風(fēng)和維護(hù)管理、施工工法。逐步形成一套適合我國的特長隧道修建技術(shù)。2、跨越江河、海峽的水下隧道

用隧道方式穿越江河，以促進(jìn)我國對水底隧道修建技術(shù)的發(fā)展。

3、掘進(jìn)機(jī)技術(shù)

利用掘進(jìn)機(jī)具有掘進(jìn)速度快、施工質(zhì)量高、沉降控制好、勞動強(qiáng)度低等優(yōu)越性，加強(qiáng)在長大隧道、下穿城市隧道、水底隧道中的應(yīng)用。4、大斷面、特大斷面隧道快速施工技術(shù)

盡量多地采用機(jī)械化施工，盡早實(shí)現(xiàn)初期支護(hù)的封閉，加大一次施工的斷面面積好作業(yè)循環(huán)長度。

王夢恕

院士王夢恕院士指出“21世紀(jì)是隧道與地下工程大發(fā)展的年——21世紀(jì)人類面臨人口、糧食、資源、環(huán)境的四大挑戰(zhàn)。中國城市化速度2010年達(dá)到45%，如果聽任城市無限制地蔓延擴(kuò)張，將會嚴(yán)重危害中國土地資源。綜觀當(dāng)今世界，有識之士已把地下空間開發(fā)利用作為解決城市資源與環(huán)境危機(jī)的重要措施。可以預(yù)測21世紀(jì)末，世界將有1/3的人口工作、生活在地下空間。地下空間的開發(fā)、城市地鐵的快速修建已經(jīng)擺在每個(gè)城市面前。”復(fù)習(xí)思考題1.什么是地下工程？2.什么是隧道工程？3.按用途隧道如何分類？4.我國隧道及地下工程取得的成就體現(xiàn)在哪些方面？5.我國隧道及地下工程的發(fā)展趨勢是什么？本章提要：本章主要介紹隧道主體結(jié)構(gòu)及附屬結(jié)構(gòu)。隧道主體結(jié)構(gòu)是學(xué)習(xí)的重點(diǎn)及難點(diǎn)，防水排水附屬結(jié)構(gòu)也是需要了解的知識點(diǎn)。第二章隧道結(jié)構(gòu)第二章

隧道結(jié)構(gòu)2.1隧道主體結(jié)構(gòu) 2.2隧道附屬結(jié)構(gòu)隧道

結(jié)構(gòu)

構(gòu)造主體構(gòu)造物附屬構(gòu)造物洞身襯砌洞門構(gòu)造物洞身襯砌的平、縱、橫斷面的形狀由道路隧道的幾何設(shè)計(jì)確定

襯砌斷面的軸線形狀和厚度由襯砌計(jì)算決定

明洞通風(fēng)照明排水、消防、通訊等洞門：（1）洞門的構(gòu)造形式由洞口地形地貌、山體的穩(wěn)定性、美觀要求以及自然環(huán)境等。（2）坡面可能發(fā)生崩塌和落石，需要接長洞身或修建明洞。1.噴錨支護(hù)

2.整體式襯砌3.裝配式襯砌4.復(fù)合式襯砌2.1隧道主體結(jié)構(gòu)2.1.1洞身襯砌類型1.噴錨支護(hù)

噴錨支護(hù)是指由噴射混凝土、錨桿、鋼筋網(wǎng)和鋼架等單獨(dú)或組合使用的隧道圍巖支護(hù)結(jié)構(gòu)。噴錨支護(hù)是目前常用的一種圍巖支護(hù)手段,適用于各種圍巖地質(zhì)條件,但是如果作為永久襯砌,一般應(yīng)考慮在Ⅰ、Ⅱ級等圍巖的地層中采用。噴錨支護(hù)2.整體式襯砌

整體式襯砌是指隧道開挖后用模注混凝土或砌體修建的隧道襯砌結(jié)構(gòu)。整體式襯砌也稱模筑混凝土襯砌，是一種傳統(tǒng)襯砌結(jié)構(gòu)類型。依照不同的地質(zhì)條件，或是按照不同的圍巖級別，整體式襯砌可分為直墻式襯砌、曲墻式襯砌等。直墻式襯砌曲墻式襯砌3.裝配式襯砌

裝配式襯砌是指在坑道內(nèi)用機(jī)械手臂將預(yù)制的塊件拼裝成一環(huán)接著一環(huán)的襯砌。裝配式襯砌的特點(diǎn):（1）一經(jīng)裝配成環(huán),不需養(yǎng)護(hù)時(shí)間,即可承受圍巖壓力。（2）預(yù)制的構(gòu)件可以在工廠成批生產(chǎn),在洞內(nèi)可以機(jī)械化拼裝,從而改善了勞動條件。（3）拼裝時(shí)，不需要臨時(shí)支撐，如拱架，模板等，從而節(jié)省大量的支撐材料和勞力。（4）拼裝速度因機(jī)械化而提高,縮短了工期,還有可能降低造價(jià)。4.復(fù)合式襯砌

復(fù)合式襯砌是指由噴錨襯砌、防水層和模注混凝土襯砌構(gòu)成的復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu)。復(fù)合式襯砌是目前隧道工程常用的襯砌形式，適用于多種圍巖地質(zhì)條件,有廣闊的發(fā)展前途。復(fù)合式襯砌示意圖

4.復(fù)合式襯砌2.1.2洞身襯砌的形狀類型1.直墻式襯砌2.曲墻式襯砌3.圓形隧道斷面4.矩形斷面襯砌5.偏壓隧道6.喇叭口隧道襯砌

直墻式襯砌由上部拱圈，兩側(cè)豎直邊墻和下部鋪底三部分組合而成。這種形式的襯砌適用于地質(zhì)條件比較好，圍巖壓力以豎向?yàn)橹?，幾乎沒有或僅有很小的水平側(cè)向壓力。直墻式隧道襯砌斷面1.直墻式襯砌

曲墻式襯砌由頂部拱圈，側(cè)面曲邊墻和底部仰拱(或鋪底)所組成。

曲墻式襯砌適用于地質(zhì)條件比較差，巖石松散破碎，強(qiáng)度不高，又有地下水，側(cè)向水平壓力也相當(dāng)大的圍巖情況。

2.曲墻式襯砌曲墻式襯砌斷面3.小間距隧道

小間距隧道是指并行的兩條隧道間距較小、兩洞結(jié)構(gòu)可能彼此產(chǎn)生不利影響的隧道。4.連拱隧道

連拱隧道是指并行的兩拱無中間巖柱、隧道的人工結(jié)構(gòu)連接在一起的隧道。

在山區(qū)雙線隧道，可將一條雙幅公路隧道分建為二個(gè)單線隧道或二條單線并建為一條雙幅的情況，襯砌產(chǎn)生了一個(gè)過渡區(qū)段，這部分隧道襯砌的斷面及線間距均有變化，相應(yīng)成了一個(gè)喇叭型，稱為喇叭口隧道襯砌。嗽叭口隧道襯砌示意圖5.分叉隧道

連拱隧道是指雙向行駛的大跨或連拱隧道，經(jīng)小間距逐漸過渡到分離式雙洞的隧道。6.其他

（1）圓形隧道

為了抵御較大的圍巖壓力，公路隧道也可以采用圓形或近似圓形斷面的支護(hù)結(jié)構(gòu)。水底隧道廣泛使用盾構(gòu)法施工，其斷面為全圓形；隧道掘進(jìn)機(jī)（TBM）是開挖巖石隧道的一種機(jī)械化掘進(jìn)機(jī)械，開挖斷面為圓形；沉管法施工的隧道斷面為圓形。（2）矩形斷面襯砌

沉管法、明挖法施工時(shí)，廣泛采用矩形斷面襯砌。城市過街人行地道，通常都在軟土中通過，其斷面也是以矩形為基礎(chǔ)組成的。（回填土厚度較小，軟土不能抵御較大的水平推力，因而不能修筑拱形隧道。）

沉管法、明挖法施工時(shí)，廣泛采用矩形斷面襯砌。城市過街人行地道，通常都在軟土中通過，其斷面也是以矩形為基礎(chǔ)組成的。（回填土厚度較小，軟土不能抵御較大的水平推力，因而不能修筑拱形隧道。）（2）矩形斷面襯砌矩形隧道斷面襯砌

偏壓襯砌示意圖

當(dāng)山體地面坡較陡，線路外側(cè)山體覆蓋較薄，或由于地質(zhì)構(gòu)造造成的偏壓，隧道襯砌為承受這種不對稱圍巖壓力而采用的非對稱變厚度結(jié)構(gòu)形式。

（3）偏壓襯砌

洞門是指為支擋和防護(hù)隧道洞口仰坡巖土而設(shè)置的結(jié)構(gòu)物。洞門聯(lián)系襯砌和路塹，是整個(gè)隧道結(jié)構(gòu)的主要組成部分，也是隧道進(jìn)出口的標(biāo)志。

根據(jù)洞口地形、地質(zhì)及襯砌類型等不同的情況和要求，洞門結(jié)構(gòu)主要有隧道門和明洞門兩大類型。2.1.3洞門結(jié)構(gòu)問題討論（5分鐘），隨機(jī)6人一組：

1.設(shè)置隧道洞門有何意義?2.設(shè)置隧道洞門應(yīng)注意什么?1.洞門作用◆減少洞口土石方開挖量◆穩(wěn)定邊仰坡◆引離地表流水◆裝飾洞口2.1.3洞門結(jié)構(gòu)

補(bǔ)充：

1)洞門是標(biāo)志隧道的建筑物。與隧道規(guī)模、使用特性以及周圍建筑物、地形條件等要相協(xié)調(diào)。

2)洞門附近的巖土體比較破碎松軟，易于失穩(wěn)，形成崩塌。為了保護(hù)巖土體的穩(wěn)定使車輛不受崩塌、落石等威脅，保護(hù)行車安全，需選合理的洞門形式。

3)設(shè)置洞門后，巖土體仍有滾落碎石可能時(shí)，應(yīng)采用明洞接長隧道，減少對邊、仰坡的擾動，使洞門離開仰坡底部一段距離。◆端墻式洞門◆翼墻式洞門◆臺階式洞門◆削竹式洞門◆環(huán)框式洞門◆柱式洞門2.洞門形式（1）隧道門

端墻式門洞俗稱一字式洞門，適用于自然山坡陡峻，洞門地形開闊，巖層較為堅(jiān)硬完整，山體壓力很小，開挖坡度1：0.3～1：0.5的洞口地段。

端墻式洞門具有結(jié)構(gòu)簡單、工程量小、施工簡便的優(yōu)點(diǎn)，在巖層較好時(shí)使用最為經(jīng)濟(jì)，也是最常見的一種洞門，但洞門頂排水條件稍差，若橫向山坡一側(cè)較低時(shí)，宜開挖溝槽橫向引排。

1）端墻式洞門端墻式洞門

端墻的作用：

支護(hù)洞口仰坡，保護(hù)其穩(wěn)定，并將仰坡水流匯集排出。構(gòu)造要求：

◆端墻高度應(yīng)使洞身襯砌上方尚有1m以上回填層；◆洞頂水溝深度不應(yīng)小于0.4m；◆應(yīng)設(shè)置擋碴防護(hù)墻，高度從仰坡坡腳算起，不應(yīng)小于0.5m，水平方向不宜小于1.5m；◆端墻基礎(chǔ)應(yīng)設(shè)置在穩(wěn)固的地基上，其深度視地質(zhì)條件、凍害程度而定，一般應(yīng)在0.6～1.0m左右；◆墻厚按擋土墻計(jì)算，寬度與路塹橫斷面相適應(yīng)。

翼墻式洞門適用于地質(zhì)較差的圍巖，以及需要開挖路塹的地方。由端墻和翼墻組成。翼墻增加端墻的穩(wěn)定性，同時(shí)對路塹邊坡起支撐作用。

適用于山體縱向推力較大,洞口地質(zhì)較差的Ⅳ級及以上的圍巖，增加洞門的抗滑動和抗傾覆能力。

2）翼墻式洞門翼墻式洞門3）臺階式洞門

當(dāng)洞門處于傍山側(cè)坡地區(qū)，地面橫坡較陡，洞門一側(cè)邊坡較高時(shí)，為了減小仰坡高度及外露坡長，可以將端墻一側(cè)頂部改為逐步升級的臺階形式，以適應(yīng)地形的特點(diǎn)，減少仰坡土石開挖量，這種洞門也有一定的美化作用。臺階上洞門臺階式洞門臺階式洞門

洞口巖層堅(jiān)硬、整體性好、節(jié)理不發(fā)育，且不易風(fēng)化，路塹開挖后仰坡極為穩(wěn)定，并且沒有較大的排水要求時(shí)采用。

4）削竹式洞門

當(dāng)洞口為松軟的堆積層時(shí)，應(yīng)避免大刷邊、仰坡，一般采用接長明洞。仍可采用洞口環(huán)框，但環(huán)框坡面較平緩，與自然地形坡度一致。環(huán)框兩翼與翼墻一樣能起到保護(hù)路塹邊坡的作用。削竹式洞門削竹式在公路隧道中被普遍使用

適用：洞口段有較長的明洞襯砌，由于洞門背后一定范圍內(nèi)是以回填土為主，山體的推滑力不大；地形相對比較對稱和不太陡峻。

特點(diǎn)：1）洞口邊仰坡開挖量少2）減少對植被的破壞和有利于保護(hù)環(huán)境3）適用各種圍巖類別削竹式洞門削竹式洞門高速公路削竹式洞門

環(huán)框式洞門只鑲飾隧道襯砌兩端部分。它適用于隧道洞口仰坡極為穩(wěn)固，巖層堅(jiān)硬，節(jié)理不發(fā)育，不易風(fēng)化，地形陡峻而又無排水要求的地段。

5）環(huán)框式洞門

環(huán)框式洞門適用于Ⅰ級圍巖，地形陡峻而又無排水要求。

作用：不承載，加固洞口；減少雨后洞口滴水；簡單裝飾。6）柱式洞門

柱式洞門適用于洞口地形較陡，地質(zhì)條件較差，巖層有較大側(cè)壓力，仰坡有下滑可能性的地段，或洞口處地形狹窄，受地形或地質(zhì)條件限制，設(shè)置翼墻無良好基礎(chǔ)或不能設(shè)置翼墻的地段。柱式洞門

連拱隧道柱式洞門

（貴州省貴陽市觀山東路）2.洞門形式◆拱形明門◆遮光棚式洞門◆斜交洞門（2）明洞門

1）拱形明洞門路塹式柱式拱形明洞門（路塹對稱）

拱形明洞門可分為路塹式和半路塹式兩類。路塹式明洞門有端墻式（常用柱式）和翼墻式兩種，與一般隧道門形式相類似。

為了處理駕駛員在通過隧道時(shí)的一系列視覺上的變化，考慮在入口一側(cè)設(shè)置減光棚。

用明洞和減光建筑物將襯砌接長，直至減光建筑物的端部，形成遮光棚式洞門。

2）棚式洞門

遮光構(gòu)造物分為開放式和封閉式。前者遮光板之間是透空的，后者用透光材料將前者透空部分封閉。棚式洞門棚式洞門

老山隧道（中國原生態(tài)高速公路第一隧）

補(bǔ)充：（1）隧道洞口建筑的尺寸要求

洞口仰坡坡腳至洞門墻背應(yīng)有不小于1.5m的水平距離，以防止仰坡土石掉落到路面上，危及安全。洞門端墻與仰坡之間水溝的溝底與襯砌拱頂外緣的高度不應(yīng)小于1.0m,以免落石破壞拱圈。洞門墻頂應(yīng)高出仰坡腳0.5m以上，以防水流溢出墻頂，也可防止掉落土石彈出。

（1）隧道洞口建筑的尺寸要求

水溝底下填土應(yīng)夯實(shí)，否則會使水溝變形，產(chǎn)生漏水，影響襯砌強(qiáng)度。洞門墻應(yīng)根據(jù)情況設(shè)置伸縮縫、沉降縫和泄水孔，以防止洞門變形。洞門墻的厚度可按計(jì)算或結(jié)合其他工程類比確定，但墻身厚度最小不得小于0.5m。洞門墻基礎(chǔ)必須置于穩(wěn)定地基上。基底埋入土質(zhì)地基的深度不應(yīng)小于1m,嵌入巖石地基的深度不應(yīng)小于0.5m。1）仰坡坡腳至洞門端墻頂帽背的水平距離，一般不小1.5m。2）洞門端墻頂宜高出仰坡坡腳不小于0.5m。3）洞門端墻與仰坡之間水溝溝底至襯砌拱頂外緣的高度，一般不小于1m。4）一般隧道門端墻、翼墻、擋土墻設(shè)計(jì)為仰斜式墻身時(shí)，墻背坡度不宜緩于1:0.3。5）洞門端墻、翼墻和擋土墻截面厚度應(yīng)滿足規(guī)范要求。6）洞門端墻、翼墻和擋土墻應(yīng)根據(jù)情況設(shè)置伸縮緩和沉降縫。7）洞門翼墻和擋土墻身應(yīng)設(shè)置泄水孔。（2）洞門的構(gòu)造要求

（3）洞門施工要求1）洞門宜盡早修建，并盡可能避免在雨季施工。洞門修筑前應(yīng)作好洞口及仰坡周圍的排水、截水設(shè)施，以保護(hù)邊、仰坡的穩(wěn)定。2）當(dāng)洞口邊、仰坡土石有剝落可能時(shí)，坡面應(yīng)清理并予以防護(hù)。3）洞門端墻厚度范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)，應(yīng)與洞口環(huán)節(jié)襯砌采用同一材料整體灌筑。4）翼墻和洞口擋土墻應(yīng)與端墻同時(shí)砌筑。當(dāng)翼墻需分段修建時(shí)，其墻身應(yīng)留施工縫，并應(yīng)檢算施工狀態(tài)穩(wěn)定性。5）洞門端墻、翼墻、擋土墻墻身砌出地面后，基坑必須及時(shí)回填夯實(shí)，頂面作成不小于4%的排水坡。1.隧道治水原則

2.防水構(gòu)造3.排水構(gòu)造4.洞門和洞頂防排水構(gòu)造

5.截水2.2隧道附屬結(jié)構(gòu)2.2.1防水排水構(gòu)造

隧道防排水應(yīng)遵循“防、排、截、堵相結(jié)合，因地制宜，綜合治理”的原則，采取切實(shí)可靠的設(shè)計(jì)、施工措施，保障結(jié)構(gòu)物和設(shè)備的正常使用和行車安全。對地表水和地下水應(yīng)作妥善處理，洞內(nèi)外應(yīng)形成完整的防排水系統(tǒng)。

“防”是指隧道襯砌應(yīng)具有一定的防水能力，防止地下水滲入。

“排”是指襯砌背后空隙及圍巖不積水，減少襯砌背后的滲水壓力和滲水量。

“截”是指在洞外和襯砌外側(cè)采用工程措施，攔截引導(dǎo)流向隧道的水源。

“堵”是指在隧道內(nèi)對襯砌表面可見的滲漏處所，封堵歸槽引排。1.隧道治水原則設(shè)置防水措施一般有以下幾種途徑：

1）注漿

注漿指壓注水泥漿及化學(xué)漿液，將一定組合成分配制而成的漿液壓入襯砌背后圍巖或襯砌與圍巖間的空隙中，經(jīng)凝結(jié)、硬化后起到防水和加固的作用。

2.防水構(gòu)造

2）防水混凝土襯砌

防水混凝土是指以調(diào)整配合比或摻用外加劑的方法增加混凝土的密實(shí)性，以提高混凝土自身抗?jié)B性能的一種混凝土。

3）施工縫、變形縫防水

在隧道襯砌的灌注過程中，對施工縫，變形縫(沉降縫，伸縮縫)必須經(jīng)防水外理后才可進(jìn)行下階段施工。

4）外貼式防水層

外貼式防水層是在襯砌的外側(cè)粘貼瀝青，油氈，或涂刷焦油聚氨酯等涂料，形成隔水層。

5）內(nèi)貼式防水層

內(nèi)貼式防水層是在襯砌的內(nèi)側(cè)施做防水層，一般采用噴水泥砂漿。

6）復(fù)合式襯砌中間防水層

在復(fù)合式襯砌的內(nèi)外層襯砌之間設(shè)防水層，是一種效果良好的防水形式。2.防水構(gòu)造1）排水溝排水溝有兩種方式。一種是側(cè)式水溝，它設(shè)在線路的兩側(cè)或一側(cè)，視流量大小而定。另一種是中心式水溝。水溝設(shè)在線路中線的下方，用混凝土砌筑。

3.排水構(gòu)造隧道排水溝2）盲溝在襯砌背后，用片石、卵石或埋管修成一道環(huán)向或豎向可供流水的盲溝，以匯集襯砌周圍的地下水。

新型柔性盲溝特點(diǎn)：現(xiàn)場安裝方便，布置靈活，連接容易，接頭不易被混凝土阻塞，過水效果良好，成本也不太高等優(yōu)點(diǎn)。主要有：

①化學(xué)纖維滲濾布盲溝，以結(jié)構(gòu)疏松的化學(xué)纖維布作為水的滲流通道。

②在立邊墻模板時(shí)，就安設(shè)泄水管，并特別注意使其里端與盲溝接通，外端穿過模板。泄水管可用鋼管，竹管，塑料管、蠟封紙管等。這種方法主要用于水量較大時(shí)。

3.排水構(gòu)造彈簧軟管環(huán)向盲溝彈簧軟管盲溝引排局部滲水

滲濾布盲溝匯集引排大面積滲透

排水盲溝、泄水管、渡槽、路側(cè)排水溝

中心排水溝、防凍水溝

3）泄水孔

泄水孔是設(shè)于襯砌邊墻下部的出水孔道，它將盲溝流來的水直接泄入隧道內(nèi)的縱向排水溝。泄水孔的施作，有兩種方法：①在立邊墻模板時(shí)，就安設(shè)泄水管，并特別注意使其里端與盲溝接通，外端穿過模板。泄水管可用鋼管，竹管，塑料管、蠟封紙管等。這種方法主要用于水量較大時(shí)。②當(dāng)水量較小時(shí)，則可以待模筑邊墻混凝土拆模后，再根據(jù)記錄的盲溝位置鉆泄水孔。泄水孔的位置應(yīng)按設(shè)計(jì)要求設(shè)置。

（1）洞門排水洞門的端墻，翼墻和邊仰坡上均應(yīng)設(shè)有相應(yīng)的排水設(shè)施，以便引流地表水。另外，在洞口處還應(yīng)設(shè)有洞內(nèi)外水溝的銜接過渡設(shè)施。（2）洞頂防排水隧道圍巖內(nèi)的水，主要由洞頂?shù)乇硭a(bǔ)給時(shí)，可根據(jù)實(shí)際情況對地表進(jìn)行處理，以隔斷水源。另外，為防止地表水沖刷仰坡，流入隧道，一般應(yīng)在洞口邊仰坡上方設(shè)置天溝，以便引流地表水。如果隧道設(shè)有明洞，那么一定要做好明洞頂?shù)姆琅潘?.洞門和洞頂防排水構(gòu)造截水指截?cái)嗟乇硭偷叵滤魅胨淼赖耐贰?）洞頂天溝。為防止地表水沖刷仰坡，流入隧道，一般在洞口邊仰坡上方設(shè)置天溝。2）泄水洞。泄水洞一般設(shè)在地下水上游一側(cè)，與隧道方向平行或近似平行，使周圍的地下水由泄水洞的過濾眼流入泄水洞內(nèi)排走以達(dá)到攔截地下水、防止地下水對隧道的危害。5.截水洞內(nèi)鉆孔排水上游泄水洞排水

在隧道施工過程中，不可避免地會產(chǎn)生一些有害物質(zhì)，并釋放到隧道空氣中，對隧道空氣造成污染，嚴(yán)重?fù)p害隧道內(nèi)工作人員的身心健康。因此，必須采取適當(dāng)措施，為隧道提供足夠的新鮮空氣，以保證隧道內(nèi)人員的健康與安全。

通風(fēng)方式有風(fēng)管式通風(fēng)和巷道式通風(fēng)。2.2.2隧道通風(fēng)1.風(fēng)管式通風(fēng)

風(fēng)管式通風(fēng)是用軟管做的風(fēng)道進(jìn)行通風(fēng)，根據(jù)隧道內(nèi)空氣流向不同由可分為壓入式（送風(fēng)式）、吸出式（排風(fēng)式）、混合式。

1）壓入式通風(fēng)

通風(fēng)和局部風(fēng)扇機(jī)把新鮮空氣經(jīng)風(fēng)管壓入工作面、污濁空氣沿隧道流出，它是一般隧道常用的方法。

2）吸出式通風(fēng)

吸出式通風(fēng)在有效吸程排煙效果較好，排除炮煙所需的風(fēng)量小，回流風(fēng)不污染整條隧道。但吸出式通風(fēng)的有效吸程短。

3）混合式通風(fēng)

混合式通風(fēng)綜合了前兩種通風(fēng)方式的優(yōu)點(diǎn)，適合于大斷面長距離隧道通風(fēng)，在機(jī)械化作業(yè)時(shí)更為有利。

巷道式通風(fēng)利用隧道本身和輔助坑道組成主風(fēng)流和局部風(fēng)流系統(tǒng)互相配合而達(dá)到通風(fēng)目的。巷道式通風(fēng)2.巷道式通風(fēng)

2.2.3內(nèi)裝

為了確保行車安全，在道路隧道中必須采取措施，使墻面亮度在長期的運(yùn)營中保持在必要的水平以上，墻面須用適當(dāng)?shù)牟牧霞右詢?nèi)裝處理，以改善隧道內(nèi)的環(huán)境，提高墻面能見度，吸收噪音。

內(nèi)裝材料采用淡黃色和淺綠色。因人眼對波長555nm黃綠光最為敏感。內(nèi)裝的作用：美化洞室、使隧道漏水不露出墻面、隱藏各種管線、提高照明效果和通風(fēng)效果、吸收噪聲。

①塊狀混凝土材料。表面粗糙，易污染且不好清洗，但表面不需特殊處理，比較經(jīng)濟(jì)。②飾面板、鑲板等質(zhì)地致密材料。不宜污染，清洗效果好，板背后的滲漏水隱蔽，各種管線在板背后隱蔽設(shè)置，板背后的空間有利于吸收噪聲。③瓷磚鑲面材料。表面光滑，易清洗且效果良好，隧道漏水可考慮用排水管疏導(dǎo)。要求襯砌平整。但沒有吸聲作用。④油漆材料。表面光滑，易清洗且效果良好，隧道漏水可考慮用排水管疏導(dǎo)。要求襯砌表面壓光、平整。但沒有吸聲作用。1.內(nèi)裝材料

①

耐火性，在高溫條件下仍能維持原狀，不燃燒、不分解有害成分等；

②

耐蝕性，長期在油垢及有害氣體作用下不變質(zhì)，在洗滌劑等化學(xué)物質(zhì)作用下不被侵蝕；

③

不怕水，大多數(shù)隧道都存在漏水問題，在水的浸泡下，在潮濕環(huán)境中不變質(zhì)、不霉?fàn)€；

④

材料來源廣泛，價(jià)格相對便宜，隧道是大型構(gòu)造物，用材量很大，價(jià)格高昂的材料不適于作隧道內(nèi)裝；

⑤

能吸收噪音；

⑥

顏色淡，易清潔；

⑦

具有阻燃性。2.內(nèi)裝材料應(yīng)具有如下性質(zhì)

頂棚用漫反射材料可以避免產(chǎn)生眩光，其顏色的明亮程度直接影響到路面亮度，所以應(yīng)是淺色的。頂棚可以美化隧道。頂棚在坡度處、變坡點(diǎn)附近有助于識別障礙物。頂棚類型：①在自然通風(fēng)或誘導(dǎo)通風(fēng)時(shí)，可以用拱頂；

②在半橫向或橫向通風(fēng)時(shí)可以用平頂。

頂棚以上可以作為通風(fēng)道和供管理人員使用的通道，因此設(shè)計(jì)荷載可按(據(jù)國外資料)10MPa考慮。2.2.4頂棚2.2.5路面

隧道路面具有足夠的強(qiáng)度和耐久性。還應(yīng)具備：（1）路面材料具有抵御水的沖刷和含有化學(xué)物質(zhì)的水的侵蝕能力。（2）車輛在隧道內(nèi)的減速及制動次數(shù)較高，橫向抗滑要求高。（3）路面容易修補(bǔ)。（4）路面漫反射率高，顏色明亮。2.2.6其他附屬結(jié)構(gòu)1.緊急停車帶

緊急停車帶是為故障車輛離開干道進(jìn)行避讓，以免發(fā)生交通事故，引起混亂，影響通行能力而專供緊急停車使用的停車位置。

為使車輛能在發(fā)生火災(zāi)時(shí)避難和退避，應(yīng)還設(shè)置方向轉(zhuǎn)換場。

緊急停車帶的間隔，主要根據(jù)車的可能滑行距離和人力可能推動距離確定。緊急停車帶間隔一般取500-800m。停車帶有效長度，應(yīng)滿足停放車輛進(jìn)入所需的長度，最低值為15米，寬度一般為3.0m。2.救援通道

隧道內(nèi)應(yīng)設(shè)置貫通的救援通道，單線隧道應(yīng)單側(cè)設(shè)置，雙線隧道應(yīng)雙側(cè)設(shè)置。救援車道寬1.5m、高2.2m。3.聯(lián)絡(luò)通道

對于雙洞單線隧道，隧道間應(yīng)設(shè)聯(lián)絡(luò)通道，其間距可采用350m左右。“定點(diǎn)”處應(yīng)適當(dāng)加密。4.緊急出口

長度大于1000m的隧道，有條件時(shí)宜設(shè)置緊急出口，大于6000m的隧道應(yīng)考慮設(shè)置緊急出口。緊急出口寬度不小于2.3m,高不應(yīng)小于2.5m。緊急出口內(nèi)應(yīng)設(shè)置同通風(fēng)排煙系統(tǒng)、照明系統(tǒng)及其他相關(guān)設(shè)置。5.應(yīng)急通信系統(tǒng)

隧道內(nèi)的緊急報(bào)警電話將隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)的情報(bào)向消防控制中心或相關(guān)管理部門報(bào)警，以便及時(shí)采用有限措施將其撲滅于萌芽狀態(tài)、隧道內(nèi)應(yīng)急通信采用無線或有線通信系統(tǒng)，一旦有緊急情況，司乘人員可隨時(shí)與控制中心聯(lián)系。6.消火栓系統(tǒng)

消火栓系統(tǒng)無論是在公路隧道的消防設(shè)計(jì)或在地鐵消防設(shè)計(jì)中都獲得了廣泛認(rèn)可。7.火災(zāi)時(shí)的防排煙系統(tǒng)

發(fā)生火災(zāi)時(shí)有毒煙氣將迅速蔓延擴(kuò)散，影響人的能見度低，還會使人因吸入有毒煙氣而窒息死亡。在設(shè)置運(yùn)營通風(fēng)時(shí)，應(yīng)充分考慮到火災(zāi)時(shí)防排煙的具體要求。8.疏散標(biāo)識

救援通道每隔200m應(yīng)設(shè)圖像、文字標(biāo)識，指示兩個(gè)方向分別到下一洞口或緊急出口的整百米數(shù)，并配備燈光顯示方向。復(fù)習(xí)思考題1.隧道襯砌有哪些類型，各有什么特點(diǎn)？2.簡述隧道洞門有哪幾種類型，分析各種洞門的適用情況？3.簡述隧道防排水構(gòu)造。4.簡述隧道通風(fēng)的適用條件。本章提要：本章主要介紹隧道勘察的目的、內(nèi)容以及方法；圍巖的分級方法（著重介紹了公路隧道圍巖的分級方法）和圍巖分級的影響因素；隧道路線的選址的方法和原則；隧道洞口位置的選擇方法以及隧道的幾何設(shè)計(jì)要求（隧道平面的設(shè)計(jì)、縱斷面設(shè)計(jì)、橫斷面設(shè)計(jì)）。隧道圍巖分級是本章學(xué)習(xí)的重點(diǎn)及難點(diǎn)，重點(diǎn)掌握圍巖分級、圍巖分級的影響因素。第3章隧道總體設(shè)計(jì)3.1

隧道勘察3.2隧道圍巖分級的影響因素和指標(biāo)3.3公路隧道圍巖分級3.4隧道方案比較3.5隧道及洞口位置選擇3.6隧道的幾何設(shè)計(jì)第3章隧道總體設(shè)計(jì)3.1隧道勘察

隧道勘察的目的是查明隧道所處位置的工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件，以及隧道施工和運(yùn)營對環(huán)境保護(hù)的影響。為規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工提供所需的勘察資料，并對存在的巖土工程問題、環(huán)境問題進(jìn)行分析評價(jià)提出合理的設(shè)計(jì)方法和施工措施，從而使隧道工程經(jīng)濟(jì)合理和安全可靠。為預(yù)可行性研究階段工程地質(zhì)勘察（簡稱預(yù)可勘察）工程可行性研究階段工程地質(zhì)勘察（簡稱工可勘察）施工圖設(shè)計(jì)階段工程地質(zhì)勘察（簡稱詳細(xì)勘察）初步設(shè)計(jì)階段工程地質(zhì)勘察（簡稱初步勘察）3.1.1隧道勘察的階段劃分1.資料收集2.地形與地質(zhì)調(diào)查3.勘探3.1.2隧道勘察主要方法

1.資料收集

應(yīng)全面收集隧址區(qū)下列資料：1）地形地貌資料，以及有關(guān)的遙感與觀測資料；2）工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、地表水，特別是自然地質(zhì)災(zāi)害的種類、性質(zhì)、規(guī)模、危害程度等資料；3）氣溫、降水、風(fēng)速和風(fēng)向等氣象資料；4）地震歷史、地震動參數(shù)等資料；5）沿線交通情況、施工條件等；6）沿線礦產(chǎn)資源、周邊既有工程等資料。

2.地形與地質(zhì)調(diào)查

隧道各階段調(diào)查的目標(biāo)、內(nèi)容及范圍見下表。

3.勘探在隧道工程勘察中，當(dāng)需要查明巖土的性質(zhì)和分布，從地下采取巖土樣供室內(nèi)試驗(yàn)測定，巖土的物理力學(xué)性質(zhì)可采用挖探、鉆探、地球物理勘探等勘探方法進(jìn)行。工程地質(zhì)勘探點(diǎn)、測試點(diǎn)和觀測點(diǎn)的布置應(yīng)該目的明確，具有代表性，能判明重要的地質(zhì)界線和查明工程地質(zhì)狀況，其密度、深度應(yīng)根據(jù)勘察階段、成圖比例、露頭情況和工程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)確定。工程地質(zhì)調(diào)繪應(yīng)與路線及沿線工程結(jié)構(gòu)設(shè)置相結(jié)合，為路線方案比選、工程場地選擇以及勘探、測試工作量的擬定等提供依據(jù)。3.2

隧道圍巖分級的影響因素和指標(biāo)

●圍巖：隧道周圍一定范圍內(nèi)，對其穩(wěn)定性產(chǎn)生影響的巖（土）體。

一定范圍：應(yīng)力變化忽略不計(jì)或位移為零，橫斷面上約為6～10倍洞徑?！褡铌P(guān)心問題:開挖形成隧道后圍巖的穩(wěn)定性。根據(jù)洞室開挖實(shí)踐，洞室開挖后的穩(wěn)定性大體上可分為以下幾類：4.不穩(wěn)定1.充分穩(wěn)定3.2.1

地下洞室穩(wěn)定性分類2.基本穩(wěn)定3.暫時(shí)穩(wěn)定地質(zhì)因素（客觀）工程活動中的人為因素（主觀）3.2.2影響圍巖穩(wěn)定性的因素巖體結(jié)構(gòu)類型、巖石的力學(xué)性質(zhì)、地下水狀況、結(jié)構(gòu)面性質(zhì)和空間的組合、圍巖的初始應(yīng)力場等。地下洞室尺寸和形狀、施工中采用的開挖方法等。國外圍巖分級概述：1、日本國鐵土石分類，主要根據(jù)開挖巖（土）體的難易程度（強(qiáng)度）來劃分。

2、前蘇聯(lián)巖石堅(jiān)固性分類，采用巖石堅(jiān)固性系數(shù)。3、英國和美國太沙基分級法、巖石質(zhì)量指標(biāo)（RQD）、穩(wěn)定時(shí)間。3.2.3

圍巖分級的因素指標(biāo)我國圍巖分級概述：1）20世紀(jì)50年代：鐵路隧道圍巖分級，巖石抗壓強(qiáng)度和巖石天然重度，分為堅(jiān)石、次堅(jiān)石、松石及土質(zhì)四類。2）

以后，借用前蘇聯(lián)的巖石堅(jiān)固系數(shù)。3）1975年，鐵路隧道規(guī)范，分為六類。4）1990年，公路隧道圍巖分級，分為六類。5）2004年，公路隧道圍巖分級，分為六級。3.2.3

圍巖分級的因素指標(biāo)●人們對圍巖的認(rèn)識是不斷深入的土石方工程分類法(開挖難易程度)巖石的堅(jiān)固性來分類:如堅(jiān)固性系數(shù)f巖石質(zhì)量指標(biāo)（RQD）從圍巖穩(wěn)定性出發(fā)分類來代替多年沿用的堅(jiān)固性為基礎(chǔ)的分類從分級指標(biāo)方面：大多數(shù)從定性描述經(jīng)驗(yàn)判斷定量描述●以隧道圍巖的穩(wěn)定性為基礎(chǔ)進(jìn)行分級是隧道圍巖分類的總趨勢。1、單一的巖性指標(biāo)：

巖石的抗壓、抗拉強(qiáng)度、彈性模量;

單軸飽和極限抗壓強(qiáng)度；試驗(yàn)簡單，數(shù)據(jù)可靠。

2、單一的綜合性指標(biāo)以單一的指標(biāo)，反映巖體的綜合因素。3.2.3

圍巖分級的因素指標(biāo)(1)彈性波傳播速度彈性波傳播速度與巖體的強(qiáng)度和完整性成正比。反映巖石的力學(xué)性質(zhì)和巖體的破碎程度。（2）巖石質(zhì)量指標(biāo)（RQD）RQD=單位鉆孔長度指鉆探時(shí)巖心復(fù)原率或巖芯采取率，綜合反映巖體的強(qiáng)度和巖體的破碎程度的指標(biāo)。

3.2.3

圍巖分級的因素指標(biāo)（3）圍巖的自穩(wěn)時(shí)間從隧道開挖到頂部開始發(fā)生可察覺的移動、松弛所經(jīng)歷的時(shí)間。

（4）巖體的堅(jiān)固系數(shù)巖體的堅(jiān)固系數(shù)是反映巖石強(qiáng)度和巖體構(gòu)造特征的綜合性指標(biāo)。單位鉆孔長度下10cm以上巖芯累計(jì)長度X100%3、復(fù)合指標(biāo)：用兩個(gè)或兩個(gè)以上的巖性指標(biāo)或綜合巖性指標(biāo)所表示的復(fù)合性指標(biāo)。

（1）國標(biāo)《工程巖體分級標(biāo)準(zhǔn)》(GB50218-94)采用兩個(gè)復(fù)合指標(biāo)—巖體基本質(zhì)量指標(biāo)BQ和修正的巖體基本質(zhì)量指標(biāo)[BQ]，對工程巖體進(jìn)行分級。

（2）《水工隧洞設(shè)計(jì)規(guī)范(SL279-2002)圍巖工程地質(zhì)分類和國際《描桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范》(GB50086-2001)所采用的圍巖/巖體強(qiáng)度應(yīng)力比S綜合考慮了巖石強(qiáng)度巖體完整性和地應(yīng)力的因素。

（3）巴頓等人提出的巖體質(zhì)量Q指標(biāo)，Q綜合表達(dá)了巖體質(zhì)量的六個(gè)地質(zhì)參數(shù)。根據(jù)不同的Q值，巖體質(zhì)量評為九級。3.2.3

圍巖分級的因素指標(biāo)

（4）我國總參謀部工程兵坑道工程圍巖分類中采用巖體質(zhì)量指標(biāo)Rm和應(yīng)力比S。1.公路隧道圍巖分級的出發(fā)點(diǎn)

●

強(qiáng)調(diào)巖體的地質(zhì)特征的完整性和穩(wěn)定性，避免單一的巖石強(qiáng)度指標(biāo)分級的方法；●

分級指標(biāo)應(yīng)采用定性和定量指標(biāo)相結(jié)合的方式；●

明確工程目的和內(nèi)容，并提出相應(yīng)的措施；●

分級應(yīng)簡明，便于使用；●

考慮吸收其它圍巖分級優(yōu)點(diǎn)，并盡量和我國其它工程分級一致。3.3公路隧道圍巖分級

2.考慮分級的指標(biāo)和因素●巖體的結(jié)構(gòu)特征與完整狀態(tài)巖體的結(jié)構(gòu)特征與完整狀態(tài)是評價(jià)圍巖穩(wěn)定程度最直接、最重要的指標(biāo)●巖石強(qiáng)度

將巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖按巖性、物理力學(xué)參數(shù)、耐風(fēng)化能力和作為建筑材料的要求劃分為硬質(zhì)巖石及軟質(zhì)巖石二級，依飽和抗壓極限強(qiáng)度Rb與工程的關(guān)系分為四種，其標(biāo)準(zhǔn)及代表性巖石見表●地下水在公路隧道圍巖的分級中，遇有地下水時(shí)，一般的處理采用降級的方法①整體的硬質(zhì)巖石中，一般的地下水對其穩(wěn)定性影響不大，不考慮降級；②塊狀硬質(zhì)巖和整體軟質(zhì)巖中，地下水將影響其穩(wěn)定性，產(chǎn)生局部坍塌，或軟化軟弱結(jié)構(gòu)面，圍巖分級時(shí)一般可酌情降低1級；③碎石狀松散結(jié)構(gòu)的巖體中，裂隙中有泥質(zhì)充填物，地下水對穩(wěn)定性影響很大，可根據(jù)地下水的性質(zhì)、水量、滲流條件、動水和靜水壓力等情況，判斷其對圍巖的危害程度，可降低1～2級；④強(qiáng)烈的斷裂帶，或軟塑性粘土和潮濕的粉細(xì)砂，分類時(shí)已考慮了一般含水地質(zhì)情況的影響，不再降級。對于特殊含水地層如已達(dá)到飽和狀態(tài)或具有較大的承壓水時(shí)，需另作處理。

隧道圍巖分級的綜合評判方法采用兩步分級，并按以下順序進(jìn)行：

1.根據(jù)巖石的堅(jiān)硬程度和巖體的完整程度兩個(gè)基本因素的定性特征和定量的巖體基本質(zhì)量指標(biāo)BQ，綜合進(jìn)行初步分級。

2.對圍巖進(jìn)行詳細(xì)定級時(shí)，應(yīng)在巖體基本質(zhì)量分級基礎(chǔ)上考慮修正因素的影響，修正巖體基本質(zhì)量指標(biāo)值。

3.按修正后的巖體質(zhì)量指標(biāo)[BQ]，結(jié)合巖體的定性特征綜合評判、確定圍巖的詳細(xì)分級。3.3

公路隧道圍巖分級

3.3.1

巖石的堅(jiān)硬性圍巖分級中巖石堅(jiān)硬程度、巖體完整程度兩個(gè)基本因素的定性劃分和定量指標(biāo)及其對應(yīng)關(guān)系應(yīng)符合下列規(guī)定：1.巖石堅(jiān)硬程度定性劃分2.巖石風(fēng)化程度確定3.巖石堅(jiān)硬程度定量指標(biāo)用巖石單軸飽和抗壓強(qiáng)度Rc表達(dá)4.Rc與巖石堅(jiān)硬程度定性劃分的關(guān)系巖石堅(jiān)硬程度可按下表定性劃分。名稱定性鑒定代表性巖石硬質(zhì)巖堅(jiān)硬巖錘擊聲清脆，有回彈，震手，難擊碎；浸水后大多無吸水反應(yīng)未風(fēng)化-微風(fēng)化的花崗巖、正長巖、閃長巖、輝綠巖、玄武巖、安山巖、片麻巖、石英片巖、硅質(zhì)板巖、石英巖、硅質(zhì)膠結(jié)的礫巖、石英砂巖、硅質(zhì)石灰?guī)r等較堅(jiān)硬巖錘擊聲較清脆，有輕微回彈，稍震手，較難擊碎；浸水后大多有輕微吸水反應(yīng)1、弱風(fēng)化的堅(jiān)硬巖2、未風(fēng)化-微風(fēng)化的熔結(jié)凝灰?guī)r、大理巖、板巖、白云巖、石灰?guī)r、鈣質(zhì)膠結(jié)的砂頁巖軟質(zhì)巖較軟巖錘擊聲不清脆，無回彈，較易擊碎；浸水后指甲可刻出印痕1、弱風(fēng)化的堅(jiān)硬巖2、弱風(fēng)化的較堅(jiān)硬巖3、未風(fēng)化-微風(fēng)化的凝灰?guī)r、千枚巖、砂質(zhì)泥巖、泥灰?guī)r、泥質(zhì)砂巖、粉砂巖、頁巖等軟巖錘擊聲啞脆，無回彈，有凹痕，易擊碎；浸水后手可掰開1、強(qiáng)風(fēng)化的堅(jiān)硬巖2、弱風(fēng)化-強(qiáng)風(fēng)化的較堅(jiān)硬巖3、弱風(fēng)化的較軟巖4、未風(fēng)化的泥巖等極軟巖錘擊聲啞脆，無回彈，有較深凹痕，手可捏碎；浸水后可捏成團(tuán)1、全風(fēng)化的各種巖石2、各種半成巖巖石風(fēng)化程度可按下表確定名稱野外特征

風(fēng)化系數(shù)k?波速比kv未風(fēng)化巖質(zhì)新鮮，偶見風(fēng)化痕跡0.9～1.00.9～1.0微風(fēng)化結(jié)構(gòu)構(gòu)造基本未變，僅節(jié)理面有渲染或略微變色，有少量風(fēng)化裂隙0.8～0.90.8～0.9中等（弱）風(fēng)化結(jié)構(gòu)構(gòu)造部分破壞，礦物色澤較明顯變化，裂隙面出現(xiàn)風(fēng)化礦物或存在風(fēng)化夾層0.6～0.80.6～0.8強(qiáng)風(fēng)化結(jié)構(gòu)構(gòu)造大部分破壞，礦物色澤明顯變化，長石、云母等多風(fēng)化成次生礦物0.4～0.60.4～0.6全風(fēng)化結(jié)構(gòu)構(gòu)造全部破壞，礦物成分除石英外，大部分風(fēng)化成土狀——0.2～0.4Rc與巖石堅(jiān)硬程度定性劃分的關(guān)系可按下表堅(jiān)硬程度堅(jiān)硬巖較堅(jiān)硬巖較軟巖軟巖極軟巖注：平均間距指主要結(jié)構(gòu)面間距的平均值3.3.2

巖石的完整程度名稱結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度主要結(jié)構(gòu)面的結(jié)合程度主要結(jié)構(gòu)面類型相應(yīng)結(jié)構(gòu)類型組數(shù)平均間距（m）完整1～2>1.0好或一般節(jié)理、裂隙、層面整體狀或巨厚層結(jié)構(gòu)較完整1～2>1.0差節(jié)理、裂隙、層面塊狀或厚層結(jié)構(gòu)2～31.0～4.0好或一般塊狀結(jié)構(gòu)

較破碎2～31.0～4.0差節(jié)理、裂隙、層面、小斷層裂隙塊狀或中厚層結(jié)構(gòu)0.2～0.4好鑲嵌碎裂結(jié)構(gòu)一般中、薄層狀結(jié)構(gòu)破碎0.2～0.4差各種類型結(jié)構(gòu)面裂隙塊狀結(jié)構(gòu)一般或差裂隙狀結(jié)構(gòu)極破碎無序——很差

——散體狀結(jié)構(gòu)巖體完整程度的定性劃分巖體完整程度的定量指標(biāo)用巖體完整性系數(shù)Kv表達(dá)式中：Vpm—巖體彈性縱波速度（km/s）；

Vpr—巖石彈性縱波速度（km/s）

Jv與Kv對照表Jv(條/m3)<33-1010-2020-35>35Kv>0.750.75-0.550.55-0.350.35-0.15<0.15Kv與定量劃分的巖體完整程度的對應(yīng)關(guān)系Kv>0.750.75-0.550.55-0.350.35-0.15<0.15完整程度完整較完整較破碎破碎極破碎

Kv一般用彈性波探測值，若無探測值時(shí)，可用巖體體積節(jié)理數(shù)JV

確定Kv值

巖體基本質(zhì)量指標(biāo)BQ應(yīng)根據(jù)分級因素的定量指標(biāo)Rc值和Kv值按下式計(jì)算。

當(dāng)

時(shí)，

當(dāng)

時(shí)，3.3.3

圍巖分級綜合評判。公路隧道圍巖分級注：本表不適用于特殊條件的圍巖分級，如膨脹性圍巖、多年凍土等。

圍巖詳細(xì)分級時(shí)，如遇下列情況之一，應(yīng)對巖體基本質(zhì)量指標(biāo)BQ進(jìn)行修正：

1有地下水

2圍巖穩(wěn)定性受軟弱結(jié)構(gòu)面影響，且由一組起控制作用。

3存在高初始應(yīng)力

圍巖基本質(zhì)量指標(biāo)修正值[BQ]可按下式算：

式中：

[BQ]-圍巖基本質(zhì)量指標(biāo)修正值；

BQ-圍巖基本質(zhì)量指標(biāo)；

K1-地下水影響修正系數(shù)；

K2-主要軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀影響修正系數(shù)；

K3-初始應(yīng)力狀態(tài)影響修正系數(shù)

3.3.3

圍巖分級綜合評判。3.3.3

圍巖分級綜合評判。

在工程可行性研究和初步勘測階段，可采用定性劃分的方法或工程類比的方法進(jìn)行圍巖級別劃分巖質(zhì)圍巖級別土質(zhì)圍巖級別ⅠⅡⅢⅣⅤⅣⅤⅥⅠⅡⅢ1Ⅲ1Ⅳ1Ⅳ2Ⅳ2Ⅴ1Ⅴ2Ⅳ3Ⅴ1Ⅴ2Ⅵ

亞級劃分公路隧道巖質(zhì)圍巖的基本質(zhì)量分級3.4隧道方案比較

隧道方案與其他方案的比較具體有以下幾點(diǎn)

（1）隧道與繞行及深路塹比較（2）短隧道群與長隧道比較（3）兩座單線隧道方案和一座雙線隧道方案比較（4）分離隧道與小凈距隧道及連拱隧道的比較一般說來，隧道造價(jià)比明塹要貴一些，施工技術(shù)也復(fù)雜一些，明塹方案常常是比較省錢、省事、又快速的。但在比較隧道方案與明塹方案時(shí)，忽略了安全條件，就會造成錯(cuò)誤。例如，為了避免修建工程較難的隧道，有意識地將線路向靠河一側(cè)移動，把本該用隧道穿過的地方，硬以明塹通過。由于明塹劈坡太深開挖后，邊坡不穩(wěn)，施工時(shí)墜石掉塊，運(yùn)營后塌坡坍方，給長期的運(yùn)營帶來安全上的威脅和防護(hù)上的困難。從長期運(yùn)營條件來看，隧道方案優(yōu)于明塹。2.與路塹方案的比較3.4.1隧道與繞行及深路塹比較繞行方案技術(shù)要求低、投資省、工期短。但線路延長、彎道增多，尤其是小半徑彎道，極不利于以后的運(yùn)營。此外，沿線可能形成高大邊坡，將會留下塌方落石等嚴(yán)重影響交通運(yùn)營的隱患。1.與繞行方案的比較與路塹方案比較舉例經(jīng)驗(yàn)山體可穿而不宜大挖，大挖必塌！

寶成線秦嶺盤山道，本應(yīng)以隧道通過，但為了趕工期，圖省錢，改用明塹方案。深挖邊坡為1：0.75和1：0.5，邊坡的高度達(dá)60m，個(gè)別邊坡高達(dá)90m，巖層為強(qiáng)風(fēng)化破碎花崗巖。開挖后，巖石風(fēng)化很快，邊坡站立不住。以后多次刷方，但終不能穩(wěn)定，最后不得不采用明洞，但以造成不應(yīng)有的損失，并且致使施工非?；靵y。無展線余地—隧道穿山方案可展線—反復(fù)跨河“避難就易”方案3.4.2短隧道群與長隧道比較短隧道群方案的優(yōu)點(diǎn)一般說來，短隧道是比較容易施工的。有時(shí)可以只用簡單的設(shè)備就可以進(jìn)行施工，技術(shù)上困難也不多；一群短隧道并不相連，中間以明線相連。這樣，它們各自有自己的出口和入口，可以開辟較多的工作面，容納較多的人同時(shí)工作，施工進(jìn)度較快；建成后，由于隧道短，多半可以只靠自然通風(fēng)，不必另配機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)；運(yùn)營成本低，車上旅客長時(shí)間處于地下的不舒服感覺可以減輕。短隧道群方案的缺點(diǎn)河谷邊坡的地質(zhì)多是比較復(fù)雜的，尤其是地表覆蓋層更是風(fēng)化地帶，巖體松散破碎，節(jié)理切割嚴(yán)重。短隧道在此通過，坑道多不穩(wěn)定，圍巖壓力很大，開挖時(shí)易坍方；隧道外側(cè)覆土太薄，形成偏側(cè)壓力，使隧道的支護(hù)結(jié)構(gòu)處于不利的受力狀態(tài)中。若是巖體的，層理是向外下傾的，更易發(fā)生剪切破壞，對隧道的穩(wěn)定形成威脅；多個(gè)隧道相距不遠(yuǎn)，有時(shí)前一座隧道的出口，隔不了多遠(yuǎn)就是另一座隧道的進(jìn)口，施工時(shí)互相干擾，洞口場地不利布置；多條隧道要多建多座洞門建筑物，在工程造價(jià)上不經(jīng)濟(jì)。3.4.2短隧道群與長隧道比較長隧道方案的優(yōu)點(diǎn)它將位于巖體深處堅(jiān)固穩(wěn)定的地層中，圍巖壓力小，坑道穩(wěn)定，無偏壓受力的情況；支護(hù)可以簡單，施工比較安全；工程單一，施工不受干擾；洞門建筑物只有兩個(gè)，比多座短隧道為少。隧道長，技術(shù)上要復(fù)雜一些，工程造價(jià)可能要貴一些。多年實(shí)踐指出，線路還是傾向于向里靠一些，寧愿隧道長一些，但只是一座為好。長隧道方案的缺點(diǎn)短隧道群：

多、雜、碎、塌長隧道：少、簡、整、穩(wěn)3.4.2短隧道群與長隧道比較3.4.3兩座單線隧道方案和雙線隧道方案比較一座雙線隧道的優(yōu)點(diǎn)一座雙線隧道所需的地位寬度比兩座單線隧道的位置寬度要小，選線時(shí)易于安排布置；一座雙線隧道的開挖面面積比兩座單線隧道的開挖總面積為小。也就是工程量要小，而施工的相互干擾也少些；雙線隧道的凈空較大，坑道寬敞，有條件使用大型機(jī)械施工；雙線隧道的通風(fēng)條件好，維修養(yǎng)護(hù)都較方便。雙線隧道斷面跨度大，所受圍巖壓力也就大。因此需要更為有力的支護(hù)結(jié)構(gòu)；隧道施工時(shí)，因?yàn)閴毫Υ?，臨時(shí)支護(hù)困難，發(fā)生坍方事故的威脅較大；雙線隧道的一次工程投資比兩座單線隧道先后修建的初期投資大；雙線隧道斷面積大，不能充分利用列車活塞風(fēng)。一座雙線隧道的缺點(diǎn)3.4.3兩座單線隧道方案和雙線隧道方案比較斷面小，壓力小，坑道的穩(wěn)定性好，施工容易，支護(hù)簡單而且安全；對于近期尚不準(zhǔn)備修第二線的新建隧道來說，可以先修第一線的單線隧道，預(yù)留第二線，待需要時(shí)才修。如此則初期一次投資較少；若第一線隧道施工時(shí)采用了平行導(dǎo)坑，則平導(dǎo)即可作為第二線隧道的前進(jìn)導(dǎo)坑。兩座單線隧道的優(yōu)點(diǎn)3.4.3兩座單線隧道方案和雙線隧道方案比較兩座單線隧道的缺點(diǎn)兩座單線隧道必須橫向相隔一定的安全距離，才能保證兩隧道間的圍巖土柱有足夠的支承能力，以避免在修筑第二線隧道的施工中，對第一線隧道有影響；兩座單線隧道無論是同時(shí)施工還是先后施工，施工時(shí)總會有些相互干擾。尤其是在修第二線隧道時(shí)，多半是在已成第一線不間斷行車的條件下進(jìn)行的，這就增加了施工的困難。3.4.3兩座單線隧道方案和雙線隧道方案比較當(dāng)復(fù)線本身相距一定的橫向距離時(shí)，自然要各自修建單線隧道。但要保證兩座隧道之間有足夠的安全距離。在實(shí)踐的基礎(chǔ)上，歸納出最小間距的數(shù)值，如下表所列，僅供參考。

復(fù)線兩隧道間的橫向最小距離圍巖級別最小安全距離(m)Ⅰ(1.5～2.0)BⅡ—Ⅲ(2.0～2.5)BⅣ(2.5～3.0)BⅤ(3.0～5.0)BⅥ>5.0B

注：表中B為隧道開挖斷面的寬度(m)3.4.3兩座單線隧道方案和雙線隧道方案比較公路分離隧道、小凈距隧道及連拱隧道的比較如下表3.4.4分離隧道與小凈距隧道及連拱隧道的比較比較項(xiàng)目分離隧道小凈距隧道連拱隧道雙洞邊墻間距/m大于153～150結(jié)構(gòu)與受力簡單、穩(wěn)定較簡單、較穩(wěn)定結(jié)構(gòu)復(fù)雜、受力不穩(wěn)定工序、工期和難度少、短、小較少、較短、較小工序多、工期長、難度大圍巖受擾動次數(shù)少較少多地質(zhì)條件好差都有較好差、淺埋、偏壓隧道長度不限，長隧道更顯優(yōu)越性中、短型為主中、短型，很少有長隧道與線路連接差較好線形較好可容交通量較小較小大，可用多連拱隧道適用范圍山區(qū)較廣城市和山丘占地面積多較少最少地下空間利用差較好最好人文景觀與環(huán)保不利較有利最有利經(jīng)濟(jì)評估每米造價(jià)低，連接線高有利每米造價(jià)高、總價(jià)經(jīng)濟(jì)合理高跨比─＞0.5＜0.5隧道選址應(yīng)考慮以下原則：※逢山穿洞，寧長勿短，早進(jìn)晚出—避免洞口深挖；※寧里勿外，寧深勿淺，避軟就硬—避免不良地質(zhì)；小結(jié)：3.5隧道及洞口位置的選擇

隧道具體位置的選擇與區(qū)域工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件、地形地貌條件、工程難易程度、投資數(shù)額、工期要求，以及現(xiàn)有的施工技術(shù)水平和今后運(yùn)營條件等因素有關(guān)

隧道洞口位置的選擇是隧道勘測設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)之一。結(jié)合洞口的地形、地質(zhì)條件、施工、運(yùn)營條件以及洞口的相關(guān)工程（橋涵、通風(fēng)設(shè)施等）綜合考慮。

要避免用單純的經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)