1、山岭隧道山岭隧道0 s o u t h w e s t j I a o t o n g u n I v e r s I t y西南交通大学西南交通大学Southwest Jiaotong University山岭隧道山岭隧道课程课程第第 四四 讲讲隧道平纵断面设计及结构构造隧道平纵断面设计及结构构造山岭隧道山岭隧道1 隧道平面设计 隧道纵断面设计 隧道横断面设计 隧道结构构造主要内容主要内容山岭隧道山岭隧道2一一 隧道平面设计隧道平面设计山岭隧道山岭隧道3隧道平面设计 什么是隧道平面？隧道平面设计要实现哪些内容？山岭隧道山岭隧道4 隧道内的线路宜设计为隧道内的线路宜设计为直线直线;当因地形、地
2、质等条件限制必须设计为曲线时，当因地形、地质等条件限制必须设计为曲线时，宜采用宜采用较大的曲线半径较大的曲线半径，慎用慎用最小曲线半径，并最小曲线半径，并宜将宜将曲线设在洞口附近；曲线设在洞口附近；隧道内隧道内不设置不设置反向曲线。反向曲线。l 隧道平面设计隧道平面设计（一）铁路隧道（一）铁路隧道高速铁路隧道（高速铁路隧道（350km/h350km/h）：最）：最小曲线半径：一般小曲线半径：一般9000m9000m，困难，困难7000m7000m。山岭隧道山岭隧道5设计时：设计时：尽可能采用尽可能采用较短的曲线较短的曲线，或，或半径较大的曲线半径较大的曲线。尽可能将缓和曲线设在洞外一个适当距离
3、以尽可能将缓和曲线设在洞外一个适当距离以外，外，圆曲线的长度圆曲线的长度也不应短于一节车厢的长度。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，尤在一座隧道内最好不设一个以上的曲线，尤其是其是不宜设置反向曲线或复合曲线不宜设置反向曲线或复合曲线；两曲线间应；两曲线间应有足够长的有足够长的夹直线夹直线，一般要求在，一般要求在3 3倍车辆长度以上。倍车辆长度以上。l 隧道平面设计隧道平面设计（一）铁路隧道（一）铁路隧道山岭隧道山岭隧道6新建双线或增建第二线时：新建双线或增建第二线时：当遇特长隧道及松软地层、不良地质地段、黄当遇特长隧道及松软地层、不良地质地段、黄土地区的隧道时，土地
4、区的隧道时，跨度大小对隧道工程的影响较跨度大小对隧道工程的影响较其他地区更为显著其他地区更为显著，往往修建两座单线隧道较修，往往修建两座单线隧道较修建一座双线隧道较易于保证工程质量和施工安全，建一座双线隧道较易于保证工程质量和施工安全，且工程费所增亦不多，宜修建两座单线隧道。且工程费所增亦不多，宜修建两座单线隧道。l 隧道平面设计隧道平面设计（一）铁路隧道（一）铁路隧道常速铁路单、双线隧道的选定：常速铁路单、双线隧道的选定：山岭隧道山岭隧道7新建双线或增建第二线时：新建双线或增建第二线时：其他有条件的其他有条件的长隧道长隧道，考虑到运营期间一旦发生，考虑到运营期间一旦发生事故，能有效防灾、救援
5、且尽量控制损失，则选事故，能有效防灾、救援且尽量控制损失，则选用两座单线隧道，相互间设置联络通道的方案应用两座单线隧道，相互间设置联络通道的方案应是最佳决策。是最佳决策。l 隧道平面设计隧道平面设计（一）铁路隧道（一）铁路隧道常速铁路单、双线隧道的选定：常速铁路单、双线隧道的选定：山岭隧道山岭隧道8高速铁路均设计为双线：高速铁路均设计为双线：从地质条件看，从地质条件看，在软弱破碎围岩地段，考虑施在软弱破碎围岩地段，考虑施工难度和风险，宜选用跨度较小的双洞单线隧道工难度和风险，宜选用跨度较小的双洞单线隧道方案，当地质条件好时，可选用单洞双线隧道方方案，当地质条件好时，可选用单洞双线隧道方案。案。
6、l 隧道平面设计隧道平面设计（一）铁路隧道（一）铁路隧道高速铁路单、双线隧道的选定：高速铁路单、双线隧道的选定：山岭隧道山岭隧道9高速铁路均设计为双线：高速铁路均设计为双线：从施工方法看，从施工方法看，当采用当采用TBM或盾构施工时，考或盾构施工时，考虑施工风险，采用直径较小的双洞单线隧道方案虑施工风险，采用直径较小的双洞单线隧道方案较为稳妥，施工风险相对较小。较为稳妥，施工风险相对较小。l 隧道平面设计隧道平面设计（一）铁路隧道（一）铁路隧道高速铁路单、双线隧道的选定：高速铁路单、双线隧道的选定：山岭隧道山岭隧道10高速铁路均设计为双线：高速铁路均设计为双线：从运营通风看，从运营通风看，双洞
7、单线隧道方案可以充分利双洞单线隧道方案可以充分利用列车活塞风改善隧道内的环境条件，而单洞双用列车活塞风改善隧道内的环境条件，而单洞双线隧道方案利用活塞风效果较差。线隧道方案利用活塞风效果较差。l 隧道平面设计隧道平面设计（一）铁路隧道（一）铁路隧道高速铁路单、双线隧道的选定：高速铁路单、双线隧道的选定：山岭隧道山岭隧道11高速铁路均设计为双线：高速铁路均设计为双线：就工程投资而言，就工程投资而言，双洞单线隧道方案通常较单洞双双洞单线隧道方案通常较单洞双线隧道方案造价高线隧道方案造价高20%40%，特别在硬岩地段，单，特别在硬岩地段，单洞双线隧道方案具有明显的价格优势。洞双线隧道方案具有明显的价
8、格优势。故在确定隧道方案时，应结合故在确定隧道方案时，应结合线路的隧道分布和线路的隧道分布和隧道两端引线隧道两端引线等相关工程的具体情况，综合考虑。等相关工程的具体情况，综合考虑。l 隧道平面设计隧道平面设计（一）铁路隧道（一）铁路隧道高速铁路单、双线隧道的选定：高速铁路单、双线隧道的选定：山岭隧道山岭隧道12选定的原则：选定的原则：当隧道长度当隧道长度小于小于10 km时，一般采用单洞双线方时，一般采用单洞双线方案，可利用施工时的辅助坑道作为防灾救援和人案，可利用施工时的辅助坑道作为防灾救援和人员疏散的紧急出口，如郑西客运专线函谷关隧道员疏散的紧急出口，如郑西客运专线函谷关隧道(长长7 85
9、1 m)、秦东隧道、秦东隧道(长长7 684 m)等。等。l 隧道平面设计隧道平面设计（一）铁路隧道（一）铁路隧道高速铁路单、双线隧道的选定：高速铁路单、双线隧道的选定：山岭隧道山岭隧道13选定的原则：选定的原则：当隧道长度为当隧道长度为1020 km时，应结合隧道两端引线、车时，应结合隧道两端引线、车站布点等相关工程情况进行系统的经济技术比选，也可站布点等相关工程情况进行系统的经济技术比选，也可结合防灾救援及养护维修考虑，采用双线隧道加贯通平结合防灾救援及养护维修考虑，采用双线隧道加贯通平导的方案进行比较。如霞浦隧道导的方案进行比较。如霞浦隧道(长长13 099m)采用双线采用双线隧道加贯通
10、平导方案，贯通平导对养护维修非常方便。隧道加贯通平导方案，贯通平导对养护维修非常方便。l 隧道平面设计隧道平面设计（一）铁路隧道（一）铁路隧道高速铁路单、双线隧道的选定：高速铁路单、双线隧道的选定：山岭隧道山岭隧道14选定的原则：选定的原则：当隧道长度当隧道长度大于大于20 km时，从防灾救援方面考虑，一时，从防灾救援方面考虑，一般采用双洞单线隧道方案，如已竣工通车的兰武二线乌般采用双洞单线隧道方案，如已竣工通车的兰武二线乌鞘岭隧道鞘岭隧道(长长20 050 m)和石太客运专线太行山隧道和石太客运专线太行山隧道(长长27 839 m)等。等。l 隧道平面设计隧道平面设计（一）铁路隧道（一）铁路
11、隧道高速铁路单、双线隧道的选定：高速铁路单、双线隧道的选定：山岭隧道山岭隧道15 根据地质、地形、路线的走向、通风等根据地质、地形、路线的走向、通风等因素确定隧道的平、曲线线形。因素确定隧道的平、曲线线形。设为曲线时，设为曲线时，不宜采用设超高的平曲线，并不应采用设加宽不宜采用设超高的平曲线，并不应采用设加宽的平曲线。的平曲线。l 隧道平面设计隧道平面设计（二）公路隧道（二）公路隧道山岭隧道山岭隧道16隧道不设超高的圆曲线最小半径符合以下规定：隧道不设超高的圆曲线最小半径符合以下规定：l 隧道平面设计隧道平面设计（二）公路隧道（二）公路隧道山岭隧道山岭隧道17隧道的行车视距与会车视距符合以下规
12、定：隧道的行车视距与会车视距符合以下规定：l 隧道平面设计隧道平面设计（二）公路隧道（二）公路隧道山岭隧道山岭隧道18 高速公路、一级公路的隧道应设计为高速公路、一级公路的隧道应设计为上、下行上、下行分离的独立双洞分离的独立双洞。分离式独立双洞的最小净距，按。分离式独立双洞的最小净距，按对两洞结构对两洞结构彼此不产生有害影响彼此不产生有害影响的原则，结合隧道的原则，结合隧道平面线形、围岩地质条件、断面形状和尺寸、施工平面线形、围岩地质条件、断面形状和尺寸、施工方法等因素确定方法等因素确定 。l 隧道平面设计隧道平面设计（二）公路隧道（二）公路隧道山岭隧道山岭隧道19 分离式双洞有利于运营通风与
13、防灾，有利于隧道分离式双洞有利于运营通风与防灾，有利于隧道施工。但施工。但双洞断面积比单洞断面积大双洞断面积比单洞断面积大，洞口展线长，洞口展线长，则洞外地形狭窄地段将会产生大量人工边坡、桥隧相则洞外地形狭窄地段将会产生大量人工边坡、桥隧相连的情况，会导致工程费和养护费增加，而且线形很连的情况，会导致工程费和养护费增加，而且线形很差，对连续差，对连续中、短隧道（亦称隧道群）中、短隧道（亦称隧道群）的情况，这样的情况，这样做就非常困难。做就非常困难。l 隧道平面设计隧道平面设计（二）公路隧道（二）公路隧道山岭隧道山岭隧道20l 隧道平面设计隧道平面设计（二）公路隧道（二）公路隧道 因此，在受洞口
14、地形限制，围岩条件因此，在受洞口地形限制，围岩条件较好时，也可以选用大断面的连拱式单洞较好时，也可以选用大断面的连拱式单洞隧道。目前，在公路隧道中出现了不少大隧道。目前，在公路隧道中出现了不少大断面的断面的连拱隧道形式连拱隧道形式。山岭隧道山岭隧道21 在桥隧相连、隧道相连、地形条件限制等特殊在桥隧相连、隧道相连、地形条件限制等特殊地段，也可以采取地段，也可以采取小净距隧道或连拱隧道小净距隧道或连拱隧道形式。当形式。当然，也可在然，也可在洞身段洞身段采取较大间距，形成采取较大间距，形成独立双洞独立双洞，而在而在洞口段洞口段渐变过渡成渐变过渡成小净距或连拱形式小净距或连拱形式，使其更，使其更符合
15、实际情况。符合实际情况。l 隧道平面设计隧道平面设计（二）公路隧道（二）公路隧道山岭隧道山岭隧道22二二 隧道纵断面设计隧道纵断面设计山岭隧道山岭隧道23 什么是隧道纵断面？隧道纵断面设计要实现哪些内容？隧道纵断面设计山岭隧道山岭隧道241 坡道形式坡道形式 单面坡单面坡 人字坡人字坡l 隧道纵断面设计隧道纵断面设计（一）铁路隧道（一）铁路隧道山岭隧道山岭隧道251 1 坡道形式坡道形式 单面坡单面坡：位于：位于紧坡地段紧坡地段，要，要争取高程争取高程的区段上的隧的区段上的隧道、位于道、位于越岭隧道两端展线越岭隧道两端展线上的隧道、上的隧道、地下水不大地下水不大的隧道，或是可以的隧道，或是可以
16、单口掘进单口掘进的短隧道；的短隧道；人字坡人字坡：长大隧道长大隧道、越岭隧道越岭隧道、地下水丰富地下水丰富而抽水而抽水设备不足的隧道。设备不足的隧道。l 隧道纵断面设计隧道纵断面设计（一）铁路隧道（一）铁路隧道山岭隧道山岭隧道262 坡度大小坡度大小最大允许坡度最大允许坡度 依据地形设计坡度时，依据地形设计坡度时，坡度大小坡度大小应不超过应不超过限限制坡度制坡度，如平面上有曲线，还需为克服曲线阻力再减去，如平面上有曲线，还需为克服曲线阻力再减去一个一个曲线当量坡度曲线当量坡度。隧道内线路的。隧道内线路的最大允许坡度最大允许坡度要在明要在明线最大限制坡度上乘以一个线最大限制坡度上乘以一个折减系数
17、折减系数，铁路隧道内允许，铁路隧道内允许最大坡度按下式计算：最大坡度按下式计算：l 隧道纵断面设计隧道纵断面设计（一）铁路隧道（一）铁路隧道曲限允imii m m为隧道内线路的坡度折减系数，为隧道内线路的坡度折减系数，铁路隧道设计规范铁路隧道设计规范中规定了其取值。中规定了其取值。高速铁路隧道（高速铁路隧道（350km/h）：）：最大坡度：一般最大坡度：一般12，局部地，局部地段段20。山岭隧道山岭隧道272 坡度大小 m的取值：l 隧道纵断面设计隧道纵断面设计（一）铁路隧道（一）铁路隧道山岭隧道山岭隧道282 坡度大小坡度大小 最小坡度最小坡度因为隧道内的水全靠排水沟向外流出。因为隧道内的水
18、全靠排水沟向外流出。铁路隧道设计规范铁路隧道设计规范规定，隧道内线路规定，隧道内线路不得不得设置平坡设置平坡，最小的允许坡度不宜小于最小的允许坡度不宜小于33。l 隧道纵断面设计隧道纵断面设计（一）铁路隧道（一）铁路隧道山岭隧道山岭隧道293 坡段长度坡段长度 坡段不宜过长坡段不宜过长，尤其是单坡隧道（，尤其是单坡隧道（行车和排水行车和排水两个两个方面的考虑）；为了不使机车爬长坡，可以设缓坡段，方面的考虑）；为了不使机车爬长坡，可以设缓坡段，使机车有一个喘息和缓和的时间。使机车有一个喘息和缓和的时间。坡段也坡段也不宜太短不宜太短，坡段长度最好不小于列车的长度，坡段长度最好不小于列车的长度，考虑
19、到长远的发展，最好考虑到长远的发展，最好不小于远期到发线的长度。不小于远期到发线的长度。l 隧道纵断面设计隧道纵断面设计（一）铁路隧道（一）铁路隧道山岭隧道山岭隧道304 坡段连接坡段连接 从安全的观点出发，从安全的观点出发，两坡段间的代数差值不应两坡段间的代数差值不应大于重车方向的限坡值大于重车方向的限坡值。l 隧道纵断面设计隧道纵断面设计（一）铁路隧道（一）铁路隧道山岭隧道山岭隧道314 坡段连接坡段连接 铁路隧道设计规范铁路隧道设计规范规定：规定：旅客列车速度小于旅客列车速度小于160km/h，坡度差，坡度差大于大于3，以圆曲线形竖曲线连接，以圆曲线形竖曲线连接，半径半径10000m；旅
20、客列车速度等于旅客列车速度等于160km/h，坡度差，坡度差大于大于1，以圆曲线形竖曲线连接，以圆曲线形竖曲线连接，半径半径15000m。竖曲线不宜与平面圆曲线重叠设置竖曲线不宜与平面圆曲线重叠设置。l 隧道纵断面设计隧道纵断面设计（一）铁路隧道（一）铁路隧道山岭隧道山岭隧道32 公路隧道的坡道形式也分为公路隧道的坡道形式也分为单面坡单面坡和和人字坡人字坡，纵坡坡度以不妨碍排水的缓坡为宜。在变坡点应纵坡坡度以不妨碍排水的缓坡为宜。在变坡点应放入足够的竖曲线。公路隧道控制坡度的主要因放入足够的竖曲线。公路隧道控制坡度的主要因素是素是通风问题通风问题，一般纵坡，一般纵坡保持在保持在2%以下以下比较
21、好，比较好，超过超过2%时有害物质的排出量迅速增加；纵坡时有害物质的排出量迅速增加；纵坡大大于于3%不可取不可取。不存在通风问题的隧道，可以按。不存在通风问题的隧道，可以按普通公路设置纵坡。普通公路设置纵坡。l 隧道纵断面设计隧道纵断面设计（二）公路隧道（二）公路隧道山岭隧道山岭隧道33 隧道内纵面线形应考虑行车安全性、营运通风隧道内纵面线形应考虑行车安全性、营运通风规模、施工作业效率和排水要求，隧道纵坡规模、施工作业效率和排水要求，隧道纵坡不应小不应小于于0.3%，一般情况，一般情况不应大于不应大于3%；受地形等条件限；受地形等条件限制时，高速公路、一级公路的制时，高速公路、一级公路的中、短
22、隧道可适当加中、短隧道可适当加大大，但不宜大于，但不宜大于4%；短于；短于l00m的隧道纵坡可与该的隧道纵坡可与该公路隧道外路线的指标相同。公路隧道外路线的指标相同。l 隧道纵断面设计隧道纵断面设计（二）公路隧道（二）公路隧道山岭隧道山岭隧道34 从排水需要考虑，在隧道内从排水需要考虑，在隧道内不应采用平坡不应采用平坡。在施工时，为了使隧道内水顺利流出，需要在施工时，为了使隧道内水顺利流出，需要0.3%的坡度的坡度；预计涌水量相当大时，需采用；预计涌水量相当大时，需采用0.5%的坡度的坡度。在高寒地区，在高寒地区，为减少排水沟产生冻害，适当加为减少排水沟产生冻害，适当加大纵坡大纵坡，使水流动能
23、增加，对排水有利。，使水流动能增加，对排水有利。l 隧道纵断面设计隧道纵断面设计（二）公路隧道（二）公路隧道山岭隧道山岭隧道35三三 隧道横断面设计隧道横断面设计山岭隧道山岭隧道36 隧道净空隧道净空是指隧道衬砌的内轮廓线所包围的空是指隧道衬砌的内轮廓线所包围的空间。隧道净空根据间。隧道净空根据“隧道建筑限界隧道建筑限界”确定，确定，“隧道隧道建筑限界建筑限界”根据根据“基本建筑限界基本建筑限界”制定，制定，“基本建基本建筑限界筑限界”根据根据“机车车辆限界机车车辆限界”制定。制定。“限界限界”是一种规定的轮廓线，这种轮廓线以内是一种规定的轮廓线，这种轮廓线以内的空间是保证列车安全运行所必需的
24、。的空间是保证列车安全运行所必需的。“建筑限界建筑限界”是建筑物不得侵入的一种限界。是建筑物不得侵入的一种限界。l铁路隧道横断面设计铁路隧道横断面设计（一）直线隧道净空（一）直线隧道净空山岭隧道山岭隧道371、机车车辆限界、机车车辆限界 指机车车辆最外轮廓的限界尺寸。指机车车辆最外轮廓的限界尺寸。2、基本建筑限界、基本建筑限界 指线路上各种建筑物和设备均不得侵入的轮廓线。指线路上各种建筑物和设备均不得侵入的轮廓线。l铁路隧道横断面设计铁路隧道横断面设计（一）直线隧道净空（一）直线隧道净空山岭隧道山岭隧道383、隧道建筑限界、隧道建筑限界 指包围指包围“基本建筑限界基本建筑限界”外部的轮廓线。即
25、要外部的轮廓线。即要比比“基本建筑限界基本建筑限界”大一些，留出少许空间，用于安大一些，留出少许空间，用于安装通讯信号、照明、电力等设备。装通讯信号、照明、电力等设备。l铁路隧道横断面设计铁路隧道横断面设计（一）直线隧道净空（一）直线隧道净空山岭隧道山岭隧道39 新建和改建的电新建和改建的电力牵引的单线、双力牵引的单线、双线隧道限界图线隧道限界图l铁路隧道横断面设计铁路隧道横断面设计（一）直线隧道净空（一）直线隧道净空1 1）常速铁路隧道）常速铁路隧道 3、隧道建筑限界 山岭隧道山岭隧道40l铁路隧道横断面设计铁路隧道横断面设计（一）直线隧道净空（一）直线隧道净空2 2）高速铁路隧道）高速铁路
26、隧道 3、隧道建筑限界 200 km/h客货共线电力牵引客货共线电力牵引铁路铁路KH-200桥隧建筑限界桥隧建筑限界 200 km/h及以上客及以上客运专线铁运专线铁路建筑接路建筑接近限界基近限界基本尺寸及本尺寸及轮廓轮廓 200 km/h客客货共线电力货共线电力牵引铁路双牵引铁路双层集装箱运层集装箱运输隧道建筑输隧道建筑限界限界 山岭隧道山岭隧道41时速时速200km/h新建铁路隧道建筑限界。新建铁路隧道建筑限界。l铁路隧道横断面设计铁路隧道横断面设计（一）直线隧道净空（一）直线隧道净空2 2）高速铁路隧道）高速铁路隧道 3、隧道建筑限界 山岭隧道山岭隧道42 “直线隧道净空直线隧道净空”要
27、比要比“隧道建筑限界隧道建筑限界”稍稍大一些，除了满足限界要求外，考虑大一些，除了满足限界要求外，考虑避让避让、救救援通道援通道，还考虑了在不同的围岩压力作用下，还考虑了在不同的围岩压力作用下，衬砌结构的合理受力形状衬砌结构的合理受力形状以及以及施工方便施工方便等因素。等因素。l铁路隧道横断面设计铁路隧道横断面设计（一）直线隧道净空（一）直线隧道净空4、直线隧道净空 山岭隧道山岭隧道43l铁路隧道横断面设计铁路隧道横断面设计（一）直线隧道净空（一）直线隧道净空4、直线隧道净空 1 1）常速铁路隧道）常速铁路隧道 时速时速120km单线电单线电力牵引铁路隧道衬力牵引铁路隧道衬砌内轮廓图砌内轮廓图
28、 山岭隧道山岭隧道44l铁路隧道横断面设计铁路隧道横断面设计（一）直线隧道净空（一）直线隧道净空4、直线隧道净空 1 1）常速铁路隧道）常速铁路隧道 时速时速120km双线电双线电力牵引铁路隧道衬力牵引铁路隧道衬砌内轮廓图砌内轮廓图 山岭隧道山岭隧道45l铁路隧道横断面设计铁路隧道横断面设计（一）直线隧道净空（一）直线隧道净空4、直线隧道净空 2 2）高速铁路隧道）高速铁路隧道 高速铁路隧道与常速铁路隧道最大的区别就是当列高速铁路隧道与常速铁路隧道最大的区别就是当列车以高速通过隧道时，产生的空气动力学效应对车以高速通过隧道时，产生的空气动力学效应对行车、行车、旅客舒适度、列车相关性能和洞口环境
29、旅客舒适度、列车相关性能和洞口环境的不利影响十分的不利影响十分明显，因此隧道断面的确定必须考虑如何明显，因此隧道断面的确定必须考虑如何缓解和消减缓解和消减旅旅客列车进入隧道时诱发的客列车进入隧道时诱发的空气动力学效应空气动力学效应的影响。的影响。山岭隧道山岭隧道46l铁路隧道横断面设计铁路隧道横断面设计（一）直线隧道净空（一）直线隧道净空4、直线隧道净空 2 2）高速铁路隧道）高速铁路隧道 隧道断面设计时主要应考虑下列因素：隧道建筑限界；轨道数量和线间距；缓解空气动力学效应所需的空间；需预留的空间，如安全空间、避难和救援空间、养护维修及工程技术作业空间、其他使用要求所需的空间；设备安装空间等。
30、山岭隧道山岭隧道47l铁路隧道横断面设计铁路隧道横断面设计（一）直线隧道净空（一）直线隧道净空4、直线隧道净空 2 2）高速铁路隧道）高速铁路隧道 时速时速350km双线铁路隧双线铁路隧道建筑限界道建筑限界及内轮廓及内轮廓 山岭隧道山岭隧道48l铁路隧道横断面设计铁路隧道横断面设计（一）直线隧道净空（一）直线隧道净空4、直线隧道净空 2 2）高速铁路隧道）高速铁路隧道 200 km/h客货共线铁路单线隧道内轮廓客货共线铁路单线隧道内轮廓 200 km/h客货共线铁路双线隧道内轮廓客货共线铁路双线隧道内轮廓 山岭隧道山岭隧道49l铁路隧道横断面设计铁路隧道横断面设计（一）直线隧道净空（一）直线隧
31、道净空4、直线隧道净空 2 2）高速铁路隧道）高速铁路隧道 200 km/h客货共线铁路兼顾双箱运输的单线隧道内轮廓客货共线铁路兼顾双箱运输的单线隧道内轮廓 200 km/h客货共线铁路兼顾双箱运输的双线隧道内轮廓 山岭隧道山岭隧道50l铁路隧道横断面设计铁路隧道横断面设计（一）直线隧道净空（一）直线隧道净空4、直线隧道净空 2 2）高速铁路隧道）高速铁路隧道 250 km/h客运专线铁路单线隧道建筑限界及内轮廓客运专线铁路单线隧道建筑限界及内轮廓 250 km/h客运专线铁路双线隧道建筑限界及内轮廓 山岭隧道山岭隧道51l铁路隧道横断面设计铁路隧道横断面设计（一）直线隧道净空（一）直线隧道净
32、空4、直线隧道净空 2 2）高速铁路隧道）高速铁路隧道 狮子洋隧道建筑限界及衬砌内轮廓狮子洋隧道建筑限界及衬砌内轮廓 350 km/h客运专线铁路双线隧道建筑限界及内轮廓 山岭隧道山岭隧道521 加宽原因l铁路隧道横断面设计铁路隧道横断面设计（二）曲线隧道净空加宽（二）曲线隧道净空加宽山岭隧道山岭隧道531 加宽原因l铁路隧道横断面设计铁路隧道横断面设计（二）曲线隧道净空加宽（二）曲线隧道净空加宽山岭隧道山岭隧道541 加宽原因l铁路隧道横断面设计铁路隧道横断面设计（二）曲线隧道净空加宽（二）曲线隧道净空加宽 曲线隧道净空的加宽值为：曲线隧道净空的加宽值为：内侧加宽内侧加宽 外侧加宽外侧加宽
33、总加宽总加宽 211内内ddW外dW 2外内内dddWWW2121山岭隧道山岭隧道55单线曲线隧道加宽值的计算单线曲线隧道加宽值的计算：l铁路隧道横断面设计铁路隧道横断面设计2 加宽值的计算故车辆中间部分向曲线内侧的偏移故车辆中间部分向曲线内侧的偏移 ：)(4050821cmRRld内2221)2()(RldR内展开得展开得：0422121lRdd内内021内d山岭隧道山岭隧道56单线曲线隧道加宽值的计算单线曲线隧道加宽值的计算 ：l铁路隧道横断面设计铁路隧道横断面设计2 加宽值的计算车辆两端向曲线外侧的偏移车辆两端向曲线外侧的偏移 ：cmRRlLd4400822外d式中式中:l 车辆前后转向
34、架车辆前后转向架间距，取间距，取18m;L标准车标准车辆长度，我国为辆长度，我国为26m。山岭隧道山岭隧道57单线曲线隧道加宽值的计算单线曲线隧道加宽值的计算：l铁路隧道横断面设计铁路隧道横断面设计2 加宽值的计算外轨超高使车体向曲线内侧倾移：外轨超高使车体向曲线内侧倾移：FDO和和 ABC为相似三角形，故为相似三角形，故LHEd2内）（内cmEHELHd1502电气化铁路可近似取电气化铁路可近似取d d内内2 2=2.8=2.8E E 非电气化铁路近似取非电气化铁路近似取d d内内2 22.72.7E EL L 取取150cm150cm山岭隧道山岭隧道58 由于曲线隧道内外侧加由于曲线隧道内
35、外侧加宽值不同（内侧加宽大于宽值不同（内侧加宽大于外侧加宽），断面加宽后，外侧加宽），断面加宽后，隧道中线应向曲线内侧偏隧道中线应向曲线内侧偏移一定距离移一定距离d:d:l铁路隧道横断面设计铁路隧道横断面设计单线隧道线路中线偏移单线隧道线路中线偏移)(21)(2121221WWWWWd山岭隧道山岭隧道59l铁路隧道横断面设计铁路隧道横断面设计双线曲线隧道加宽值的计算双线曲线隧道加宽值的计算 双线曲线隧道的内侧加宽双线曲线隧道的内侧加宽值及外侧加宽值与单线曲线值及外侧加宽值与单线曲线隧道加宽值的计算相同。双隧道加宽值的计算相同。双线曲线隧道，除了两侧需要线曲线隧道，除了两侧需要加宽以外，两线的中
36、心线间加宽以外，两线的中心线间距也要由规定的直线间距距也要由规定的直线间距4m4m加大一个水平距离。加大一个水平距离。山岭隧道山岭隧道60双线曲线隧道加宽值的计算双线曲线隧道加宽值的计算内外侧线路中线间的加宽值按下面情况计算内外侧线路中线间的加宽值按下面情况计算:（1 1）当外侧线路外轨超高大于内侧线路外轨超高时）当外侧线路外轨超高大于内侧线路外轨超高时215084503EHRW)(2.1845021503608450cmERER(H(H取取360cm)360cm)（2 2）内侧线路超高大于等）内侧线路超高大于等于外侧线路超高时：于外侧线路超高时：)(84503cmRW 山岭隧道山岭隧道61l
37、铁路隧道横断面设计铁路隧道横断面设计双线隧道线路偏移双线隧道线路偏移 双线隧道线路中线偏移双线隧道线路中线偏移量计算方法与单线隧道量计算方法与单线隧道线路中线偏移量计算方线路中线偏移量计算方法相同，同样为：法相同，同样为：)(2121WW 山岭隧道山岭隧道62 双线隧道双线隧道内内侧线路中线至隧道中线的距离：侧线路中线至隧道中线的距离：l铁路隧道横断面设计铁路隧道横断面设计双线隧道线路偏移双线隧道线路偏移 )(21200321cmWWW)(21)400(212131WWWd山岭隧道山岭隧道63 双线隧道双线隧道外外侧线路中线至隧道中线的距离：侧线路中线至隧道中线的距离：l铁路隧道横断面设计铁路
38、隧道横断面设计双线隧道线路偏移双线隧道线路偏移 )(21)400(212132WWWd)(21200321cmWWW山岭隧道山岭隧道64 200km/h以上曲线隧道净空既以上曲线隧道净空既满足空气满足空气动力学效应标准的要求动力学效应标准的要求，又，又满足建筑物接近限满足建筑物接近限界及其他工程使用空间的需要界及其他工程使用空间的需要，且，且留有富余量留有富余量，按按铁路隧道设计规范铁路隧道设计规范曲线隧道的加宽也是曲线隧道的加宽也是较小的，可不考虑内轮廓加宽。较小的，可不考虑内轮廓加宽。l铁路隧道横断面设计铁路隧道横断面设计4 200km/h以上曲线隧道净空加宽（二）曲线隧道净空加宽（二）曲
39、线隧道净空加宽山岭隧道山岭隧道65 铁路隧道设计规范铁路隧道设计规范：位于：位于曲线地段的隧道，曲线地段的隧道，加宽除圆曲线部分按计算值加宽外，缓和曲线部分加宽除圆曲线部分按计算值加宽外，缓和曲线部分可分两段加宽可分两段加宽。自圆曲线至缓和曲线中点，并向直自圆曲线至缓和曲线中点，并向直线方向延长线方向延长13m，采用圆曲线加宽断面（，采用圆曲线加宽断面（W）；其其余缓和曲线，并自直缓分界点向直线段延长余缓和曲线，并自直缓分界点向直线段延长22m，采用缓和曲线中点加宽断面，其加宽值取圆曲线之采用缓和曲线中点加宽断面，其加宽值取圆曲线之半（半（W/2）。l铁路隧道横断面设计铁路隧道横断面设计（三）
40、曲线隧道与直线隧道衬砌的衔接方法（三）曲线隧道与直线隧道衬砌的衔接方法 山岭隧道山岭隧道66 曲线隧道与直线隧道衔接方法平面示意图：曲线隧道与直线隧道衔接方法平面示意图：l铁路隧道横断面设计铁路隧道横断面设计（三）曲线隧道与直线隧道衬砌的衔接方法（三）曲线隧道与直线隧道衬砌的衔接方法 山岭隧道山岭隧道67 位于曲线车站上的隧道，断面加宽应根据位于曲线车站上的隧道，断面加宽应根据站场线路具体要求站场线路具体要求计算确定。计算确定。当隧道位于反向曲线上且其间当隧道位于反向曲线上且其间夹直线长度夹直线长度小于小于44m时，重叠部分按两端不同的曲线半时，重叠部分按两端不同的曲线半径分别计算内外侧加宽值
41、，径分别计算内外侧加宽值，取其中较大者取其中较大者。不同宽度衬砌断面的衔接：衬砌断面变化不同宽度衬砌断面的衔接：衬砌断面变化点错成点错成直角台阶直角台阶、自加宽断面终点向不加宽、自加宽断面终点向不加宽断面延伸断面延伸1m范围内逐渐过渡的范围内逐渐过渡的顺坡法顺坡法。l铁路隧道横断面设计铁路隧道横断面设计（三）曲线隧道与直线隧道衬砌的衔接方法（三）曲线隧道与直线隧道衬砌的衔接方法 山岭隧道山岭隧道68 公路隧道净空包括公路隧道净空包括公路建筑限界公路建筑限界、通风通风及及其其他所需的断面积他所需的断面积，断面形状和尺寸应根据围岩压，断面形状和尺寸应根据围岩压力求得最经济值。力求得最经济值。l公路
42、隧道横断面设计公路隧道横断面设计山岭隧道山岭隧道69 公路隧道的建筑限界包括公路隧道的建筑限界包括车道车道、路肩路肩、路缘带路缘带、人行道人行道等的宽度，以及等的宽度，以及车道、人行道的净高车道、人行道的净高。l公路隧道横断面设计公路隧道横断面设计山岭隧道山岭隧道70 公路隧道的净空除包括公路隧道的净空除包括公路建筑限界公路建筑限界以外，还包以外，还包括括通风管道通风管道、照明设备照明设备、防灾设备防灾设备、监控设备监控设备、运行运行管理设备管理设备等附属设备所需要的空间以及富余量和施工等附属设备所需要的空间以及富余量和施工允许误差等。允许误差等。l公路隧道横断面设计公路隧道横断面设计山岭隧道
43、山岭隧道71 各级公路行车道的宽度各级公路行车道的宽度，均按，均按“限界限界”的规的规定设置，隧道内的车道宽度原则上应与前后道路定设置，隧道内的车道宽度原则上应与前后道路一致，一般应一致，一般应避免产生避免产生“瓶颈瓶颈”，并在车道两侧，并在车道两侧设置足够富余量。设置足够富余量。“墙效应墙效应”问题应消除或减小。问题应消除或减小。l公路隧道横断面设计公路隧道横断面设计山岭隧道山岭隧道72车道设置：车道设置：对向交通的对向交通的最小单位为最小单位为2车道车道；超过对向超过对向2车道的容量，设置两条各为单向交车道的容量，设置两条各为单向交通的通的2车道，即车道，即合计合计4车道车道；隧道前后公路
44、若为隧道前后公路若为6车道时，如有可能，应修车道时，如有可能，应修成成两条单向两条单向3车道车道。l公路隧道横断面设计公路隧道横断面设计山岭隧道山岭隧道73其他：其他：超过超过2km的长隧道，在的长隧道，在150750m的间隔上设的间隔上设加宽带加宽带，尺寸宽，尺寸宽2.5m，长，长25m；超过超过10km的特长隧道，设置可供大型车辆使的特长隧道，设置可供大型车辆使用的用的U形回车场形回车场；交通量大的城市隧道，考虑到故障车的停车，交通量大的城市隧道，考虑到故障车的停车，路面宽度最小推荐为路面宽度最小推荐为88.5m。l公路隧道横断面设计公路隧道横断面设计山岭隧道山岭隧道74其他：其他：城市道
45、路隧道，考虑自行车和行人的通过；城市道路隧道，考虑自行车和行人的通过；自行车道宽自行车道宽1.0m，人行道宽，人行道宽0.75m或或1m；条件允许时，修建小断面的人行隧管，与车条件允许时，修建小断面的人行隧管，与车辆分开，在火灾时可以作为避难，救护伤员使用，辆分开，在火灾时可以作为避难，救护伤员使用，平时亦可兼作管理人员用的通道；需通行自行车平时亦可兼作管理人员用的通道；需通行自行车时，应另设自行车道。时，应另设自行车道。l公路隧道横断面设计公路隧道横断面设计山岭隧道山岭隧道75隧道断面范例：隧道断面范例：l公路隧道横断面设计公路隧道横断面设计山岭隧道山岭隧道76净高：净高：净高由净高由汽车载
46、货限制高度和富余量汽车载货限制高度和富余量决定。决定。隧道内的路面全部更换困难，将来可能进行隧道内的路面全部更换困难，将来可能进行罩面，其厚度按罩面，其厚度按20cm预留预留。冬季积雪冬季积雪等可能减少净高，对不能满足净高等可能减少净高，对不能满足净高要求的路段，应设标志牌，标明该处净高，并指要求的路段，应设标志牌，标明该处净高，并指明迂回道路。明迂回道路。l公路隧道横断面设计公路隧道横断面设计山岭隧道山岭隧道77通风方式对净空断面影响：通风方式对净空断面影响：自然通风的隧道，断面应适当大些；自然通风的隧道，断面应适当大些；采用射流通风机进行纵向通风时，考虑射流采用射流通风机进行纵向通风时，考
47、虑射流通风机本身的直径、悬吊梁的高度和富余量，总通风机本身的直径、悬吊梁的高度和富余量，总计约计约1.5米的高度；米的高度；长大隧道的通风管道断面积、通风竖井和斜长大隧道的通风管道断面积、通风竖井和斜井的长度和数量等应综合通盘考虑。井的长度和数量等应综合通盘考虑。l公路隧道横断面设计公路隧道横断面设计山岭隧道山岭隧道78 隧道的净空界限拟定以后，就可以据此进行隧道的净空界限拟定以后，就可以据此进行隧道衬砌的初步拟定。隧道衬砌的初步拟定。初步拟定结构形状和尺寸可采取经验类比的初步拟定结构形状和尺寸可采取经验类比的方法，需要考虑两个方面的因素：第一是方法，需要考虑两个方面的因素：第一是选定净选定净
48、空形状空形状，也就是选定结构的内轮廓；第二是，也就是选定结构的内轮廓；第二是选定选定截面的厚度截面的厚度。l 隧道衬砌断面的初步拟定隧道衬砌断面的初步拟定 山岭隧道山岭隧道79 衬砌的内轮廓必须符合前述的隧道建筑净空衬砌的内轮廓必须符合前述的隧道建筑净空界限。结构的任何部位都界限。结构的任何部位都不应侵入界限不应侵入界限以内，同以内，同时又应时又应尽量减少坑道的断面积尽量减少坑道的断面积，使，使土石开挖量和土石开挖量和圬工砌筑量最少圬工砌筑量最少。因此，内轮廓线总是贴着界限。因此，内轮廓线总是贴着界限的，并的，并平顺圆滑平顺圆滑，使，使结构受力合理结构受力合理。l 隧道衬砌断面的初步拟定隧道衬
49、砌断面的初步拟定（一）内轮廓（一）内轮廓山岭隧道山岭隧道80 以混凝土为材料的隧道衬砌是一种受压结构，以混凝土为材料的隧道衬砌是一种受压结构，结构的轴线结构的轴线尽可能接近荷载作用下的压力线尽可能接近荷载作用下的压力线，使，使衬砌大部分区域主要承受压力，而部分区域断面衬砌大部分区域主要承受压力，而部分区域断面承受很小的拉力，从而承受很小的拉力，从而充分的利用混凝土材料的充分的利用混凝土材料的性能性能。l 隧道衬砌断面的初步拟定隧道衬砌断面的初步拟定（二）结构轴线（二）结构轴线山岭隧道山岭隧道81 设计时，要求截面厚度具有设计时，要求截面厚度具有足够的强度足够的强度。从施工角度出发，截面的厚度从施工角度出发，截面的厚度不应太薄不应太薄，否则将，否则将使施工操作困难和质量不易保证。使施工操作困难和质量不易保证。铁路隧道设铁路隧道设计规范计规范中，规定了衬砌各部分最小厚度的数值，中，规定了衬砌各部分最小厚度的数值，可供参考。可供参考。l 隧道衬砌断面的初步拟定隧道衬砌断面的初步拟定（三）截面厚度（三）截面厚度山岭隧道山岭隧道82 铁路隧道设计规范铁路隧道设计规范中规定的衬砌各部中规定的衬砌各部分最小厚度数值。分最小厚度数值。l 隧道衬砌断面的初步拟定隧道衬砌断面的初步拟定（三）截面厚度（三）截面厚度
