1、隧道工程完整教学课件隧道工程完整教学课件 隧 道 工 程 张运良张运良 第0章 绪论 2 0.3 隧道工程技术发展概况 第0章 绪论 0.1 隧道工程的基本概念与分类 0.2 隧道工程的功能与特点 0.4 课程的特点与主要内容 3 本节主要内容： 隧道工程的有关定义 隧道工程的分类 0.1 隧道工程的基本概念与分类 4 是一种修建在地下的工程建筑物。 修建在地下、两端有出入口，供车辆、行人、 水流及管线等通过的通道(在保留上部地层的前提 下开挖出能够提供某种用途的地下空间)。 0.1.1 有关定义 0.1 隧道工程的基本概念与分类 1.隧道(tunnel) 5 从事研究和建造各种隧道及地下工程
2、的规划、 勘测、设计、施工和养护的一门应用科学和工程 技术，是土木工程的一个分支。 也指在岩体或土层中修建的通道和各种类型 的地下建筑物。 2. 隧道及地下工程 (tunnel and underground engineering) 0.1.1 有关定义 6 0.1.1 有关定义 7 军工与人防工程：各种国防坑道，地下厂房和仓库、地下 核试验场、防空洞、核废料的储存等 0.1.2 隧道及地下工程的类型 1.按用途分: 交通运输：铁路、公路、地下铁道、水底隧道 矿山工程：煤炭、有色金属等采矿、储存和生产等用途 的地下矿井和巷道工程 市政工程：地下人行道、地下商场、给排水设施、 天然气管道、电缆
3、管道 水利与发电工程：地下发电厂以及其他各种水工隧道等 0.1 隧道工程的基本概念与分类 8 铁路隧道铁路隧道 公路隧道公路隧道 地下铁道地下铁道 人行通道人行通道 交通类隧道交通类隧道 引水隧道引水隧道 尾水隧道尾水隧道 导流隧道导流隧道 泄洪隧道泄洪隧道 水工隧道水工隧道 给水隧道给水隧道 排水隧道排水隧道 管路隧道管路隧道 市政隧道市政隧道 采矿巷道采矿巷道 运输巷道运输巷道 矿山矿山隧道隧道 按隧道的用途 人防隧道人防隧道 9 山岭隧道 城市隧道 水底隧道 2.按地层分(经过的地层)： 岩石(软、硬)隧道 土质隧道 3.按所处位置分: 0.1.2 隧道及地下工程的类型 10 圆形隧道
4、矩形隧道 马蹄形隧道 4.按施工方法分: 钻爆法隧道 明挖法隧道 机械法隧道 沉埋法隧道 5.按断面形状分: 0.1.2 隧道及地下工程的类型 11 矩形隧道 马蹄形隧道 圆形隧道 0.1.2 隧道及地下工程的类型 5.按断面形状分: 12 特大断面（100m2） 大断面（50100m2） 中等断面（1050m2） 小断面（310m2） 极小断面（3m2） 这是按国际隧道协会(ITAInternational Tunnel Association)的定义数值划分的。 6.按开挖断面大小分: 0.1.2 隧道及地下工程的类型 13 公路：特长隧道L3000m 长隧道3000L1000m 中长隧道
5、1000L500m 短隧道L500m 7.按隧道长度分(山岭隧道): 铁路：特长隧道L10000m 长隧道10000L3000m 中长隧道3000L500m 短隧道L 500m 0.1.2 隧道及地下工程的类型 14 0.3 隧道工程技术发展概况 0.1 隧道工程的基本概念与分类 0.2 隧道工程的功能与特点 第0章 绪论 0.4 本课程的特点与主要内容 15 本节主要内容： 交通隧道的功能 隧道工程的优点 隧道工程的缺点 0.2 隧道工程的功能与特点 16 在线路翻越山岭地段，通过修建隧道可减少展 线长度，使线路平直。这是山岭交通隧道的最大 功能。在设计上一般把这种隧道称为越岭隧道越岭隧道
6、0.2.1 交通隧道的功能 交通隧道是指专供铁路或公路运输使用的地下 工程结构物。它是铁路或公路的重要组成部分之一。 1.克服高程障碍: 0.2 隧道工程的功能与特点 17 0.2.1 交通隧道的功能 18 在线路沿河谷绕 行时，为避免不良 地质地段，如滑坡 等，用隧道来裁弯 取直时，可缩短线 路长度这种隧道一 般称为傍山隧道或 河谷隧道 2.裁弯取直(缩短线路): 0.2.1 交通隧道的功能 19 例如：（1）大瑶山隧道（铁路） 20 例如：（2）蕉溪岭隧道群（公路） 21 对于容易发生塌方、掉石、泥石流、滑坡等病 害地段，修建隧道可大大改善运营条件，保证行车 安全，节省养护维修费用。 3.
7、避开不良地质地段: 例如，当一条线路有可能是从滑坡地段上通过 时，可把线路往里挪动一些，用隧道通过。 0.2.1 交通隧道的功能 22 0.2.1 交通隧道的功能 23 4.避开其他重要建筑或工程等: 与公路、城市主干道的交叉处 穿越城区重要建筑物 穿越城区重要风景、园林区域 绕避大型水利枢纽工程等 0.2.1 交通隧道的功能 24 0.2.1 交通隧道的功能 25 0.2.1 交通隧道的功能 26 长沙市湘江营盘路隧道 27 长沙市湘江营盘路隧道 28 随着人口的不断增长，土地越来越宝贵，尤其是在 城市，地皮价格不断上涨，这便是现在世界上很多城市的 建筑向底下发展的原因之一，目前世界上的科技
8、发展正在 开拓着两个新的领域：一个是宇宙空间，另一个是地下空 间，也就是上天入地，因此，隧道工程将会起着越来 越重要的作用。 0.2.2 隧道工程的优点 1.缩短线路长度，减少能耗 2.节约地皮 0.2 隧道工程的功能与特点 29 既有利于国民经济的可持续发展。当今世界面临 人口爆炸，土地退化，资源短缺，生态变坏，气候反 常，环境恶化，人类赖以生存的地球已不堪重负，各 国都把地下发展当成一种新型国土资源来看待。 3.有利于环境保护 4.应用范围广泛 0.2.2 隧道工程的优点 30 由于修建隧道时场地狭小，工作流程环节较多，施工 工序多，工程量也比路基等大，往往成为一条线路中的关 键工程。 0
9、.2.3 隧道工程的缺点 1.造价较高 一般是普通线路的810倍左右 铁路隧道：单线约23万元/m， 双线约34万元/m； 公路隧道大约与双线铁路隧道的相当。 2.施工期限长 0.2 隧道工程的功能与特点 31 因为隧道建筑是地下作业，工作面狭小，光线暗、 空气潮湿、劳动条件差，因此，发展机械化施工是改 善工人劳动条件、提高劳动生产率的唯一途径。 3.施工作业环境和条件较差 0.2.3 隧道工程的缺点 视频：隧道工程的特点 32 0.3 隧道工程技术发展概况 0.1 隧道工程的基本概念与分类 0.2 隧道工程的特点 第0章 绪论 0.4 本课程的特点与主要内容 33 本节主要内容： 历史发展
10、技术发展 发展趋势 0.3 隧道工程技术发展概况 34 公元前21802160年，在古巴比伦城幼发拉底河下修筑 的人行隧道，是迄今已知的最早用于交通的隧道，长190m。 古罗马时代(公元前后)，利用棚架支护和卷扬提升方法， 开挖了数量较多的军用隧道和水工隧道，开挖方法是火烧开 挖面，烧热后急速波冷水使岩石开裂。 0.3.1 历史发展 1.国际上 （1）古代 0.3 隧道工程技术发展概况 35 火药的改进和钻眼工具的创制，促使隧道修建技术显著 提高，其中比较有影响的是1898年建成了穿越阿尔卑斯山的 辛普郎隧道。第一次应用了TNT炸药（硝化甘油）和凿岩机。 1.国际上 （2）现代 现代隧道开挖技
11、术是在火药的发明和19世纪产业革命 后出现的，尤其铁路的出现对隧道起到了很大的推动作用； 采用现代技术修建的第一座用蒸汽机车牵引的隧道是 18261830年在英国利物浦至曼彻斯特的铁路线上，长1190m。 0.3.1 历史发展 36 山岭铁路隧道:日本的大清水隧道 22.23Km， 交通(公路与铁路)隧道:日本的青函隧道 53.85Km 英法海峡隧道 50.4Km 公路隧道:挪威的Laerdal隧道 24.51Km。 1.国际上 （3）目前世界上最长的交通隧道 瑞士的圣哥达(st.GoHhard)隧道，全长16.3km。 0.3.1 历史发展 37 日本青函隧道 38 英法海峡隧道 39 圣哥
12、达隧道 40 辛普朗隧道 41 春秋时代左传就有隧而相见的记载 三国时期的官渡之战，曹操掘地道 封建时期各个朝代的帝王坟墓陵寝均修在地下 17世纪初宋应星所著天工开物是我国有关地下工程 方面的最早书籍，它详细记载了竖井采煤法。 最早用于交通的隧道为石门隧道，位于今陕西省汉 中县褒谷口内，建于东汉明帝永华九年。 2.国内 （1）古代 0.3.1 历史发展 42 0.3.1 历史发展 43 最早的隧道是：台湾的狮球岭隧道(18871891， 轨距1067mm，长261.4m)，位于台北基隆线上 完全由中国人自行设计和修建的隧道是詹天佑 负责设计的八达岭隧道 2.国内 （2）近代 0.3.1 历史发
13、展 44 45 八 达 岭 隧 道 0.3.1 历史发展 46 已建成的最长普通铁路隧道：乌鞘岭隧道 20.05km 已建成的最长高速铁路隧道：太行山隧道 27.84km 已建成的最长公路隧道：秦岭终南山隧道 18.40km 2.国内 (3)现代(截至2010年底止) 0.3.1 历史发展 47 第三代清水隧道：1972年为了修建上越新干线高速铁路而 建，长22.222Km；线路更平顺，位置更低。 0.3.2 技术发展 1.国际上 隧道工程的长度标志着一个国家发展的水平 如日本的三代清水隧道，穿越海拔2000m的谷川山脉 第一代清水隧道：1929.12，9.702Km，东口仍有展线； 第二代清
14、水隧道：19631967，13.490 Km，东口展线消 除，但坡度较陡； 0.3 隧道工程技术发展概况 48 日本三代清水隧道 49 1.国际上 其他 日本南朝鲜拟建海底隧道 西班牙摩洛哥的直布罗陀海峡隧道 意大利连接西西里岛的海底隧道正在建设之中 0.3.2 技术发展 50 设备：有了钻孔台车和装碴运输机 主要干线：成昆线、贵昆线、湘黔线 代表性的隧道：成昆线沙木拉打隧道，6383m 建造速度：52km/年 2.我国 （1）铁路隧道的建造 20世纪50年代： 设备：开始使用风钻和小型装碴机 主要铁路干线：宝成线、川黔线 代表性的隧道：川黔线凉风垭隧道，4270m 建造速度：25km/年 2
15、0世纪60年代： 0.3.2 技术发展 51 52 设备：因文化大革命，技术和设备基本保持现状 主要铁路干线：襄渝线、京原线、枝柳线 典型隧道：京原线的驿马岭隧道，7032m 建造速度：110Km/年 （1）铁路隧道的建造 2.我国 20世纪70年代： 0.3.2 技术发展 53 54 设备：出现了大型全液压钻孔台车、大型装碴机、 模板台车、混凝土输送泵和运输车、喷锚支护等技术， 以及采用信息化施工管理， 主要铁路干线：衡广复线、大同秦皇岛线， 典型隧道：大瑶山隧道(14295m) 军都山隧道(8460m) （1）铁路隧道的建造 2.我国 20世纪80年代： 0.3.2 技术发展 55 56
16、57 58 59 大秦铁路军都山隧道 60 设备：引进隧道掘进机Tunnel Boring machine TBM 主要铁路干线： 京九线、南昆线 典型隧道：秦岭隧道(18456m) 米花岭隧道(9392m) （1）铁路隧道的建造 2.我国 20世纪90年代： 0.3.2 技术发展 61 秦 岭 隧 道 62 米花岭隧道 63 建成了国内工期最短的超长隧道：乌鞘岭隧道，22.050km， 正在修建世界最长的高原隧道： 关角隧道，长32.645km，海拔高度3344m以上 建成了最长的高速铁路隧道：太行山隧道：27.839km 建成了我国首座水下盾构高铁隧道（广深港客运专线）： 狮子洋隧道：10
17、.8km （1）铁路隧道的建造 2.我国 21世纪以来： 0.3.2 技术发展 64 乌鞘岭隧道 65 关 角 隧 道 太行山隧道 66 狮子洋隧道 67 目前我国隧道比重高的几条铁路干线 宜万线：58.0%,为世界最高 襄渝线：34.3% 成昆线：31.6% 至2010年底：我国运营铁路隧道：8000多座 总延长超过：4500km 其中10km以上铁路隧道如下表所示 2.我国 （1）铁路隧道的建造 0.3.2 技术发展 68 中国铁路10km以上隧道一览表 序号 隧道名称 所在线路 隧道长度/m 建成年月 备 注 1 太行山 石太客专 27840 2000.09 2 吕梁山 中太银线 200
18、70 2010.12 3 乌鞘岭 兰新线 20050 2006.08 双线 4 秦岭线 西康 18456 2000.05 5 大瑶山 衡广复线 14294 1980.12 双线 6 野山关线 宜万线 13798 2008.05 7 霞浦 温福专线 13099 2008.01 8 长梁山 朔黄 12782 2000.03 9 东秦岭 西安南京 12668 2000.01 10 园梁山 渝怀线 11068 2004.07 11 鸡面山 温福线 10000 2009.05 69 公路隧道在文革前主要是一些短小隧道，总长不到100km 1960年，上海黄浦江打浦路水底公路隧道，以盾构法修 建，直径10
19、.2m，长1322m 改革开放以后随着高等级公路的修建，隧道才越来越长 近十多年来，公路隧道的建造也取得了迅猛发展，每年 都有十座以上的隧道建成 2.我国 （2）公路隧道的建造 0.3.2 技术发展 70 目前我国已建成400余座公路隧道，总长度已超过100km 隧道长1000m以上的有40多座 较著名的公路隧道有：二郎山隧道，4160m，海拔2200m 华蓥山隧道，4705m、4686m(双洞) 中梁山隧道，3560多m 已建成的最长公路隧道：秦岭终南山隧道，18.4km 湖南省的最长公路隧道：雪峰山隧道，6950m 2.我国 （2）公路隧道的建造 0.3.2 技术发展 71 二郎山隧道 华
20、蓥山隧道 72 终南山隧道 73 雪峰山隧道 74 向超长发展 向大断面、多层发展 向水下发展 向城市发展 向机械化发展 向信息化发展 0.3.3 发展趋势 0.3 隧道工程技术发展概况 75 0.3.4 技术发展 0.3 隧道工程技术发展概况 76 0.3 隧道工程技术发展概况 0.1 隧道工程的基本概念与分类 0.2 隧道工程的特点 第0章 绪论 0.4 课程的特点与主要内容 77 本节主要内容： 课程的特点 课程的主要内容 课程的学习 0.4 课程的特点与主要内容 78 是一门综合性较广的应用学科，需要用到的基础理论和技 术基础理论知识有： 数学 工程力学(理论力学、材料力学、结构力学、
21、弹性力学) 岩石(土)力学、 工程地质 钢筋混凝土结构设计原理 建筑材料 计算机应用等 0.4.1 课程特点 0.4 课程的特点与主要内容 79 围岩分级标准 围岩压力计算 0.4.2 本门学科（课程）的主要内容 1.隧道的规划与设计 隧道位置的选择 平纵断面设计等 2.隧道结构构造衬砌结构的特征 结构的几何形状与尺寸 结构的类型与使用条件 衬砌材料的基本知识 3.岩体(或地层)即围岩的特征 0.4 课程的特点与主要内容 80 4.衬砌结构的设计与计算 衬砌结构的荷载计算 衬砌结构的力学分析的基本原理和方法 5.隧道施工方法与施工工艺 隧道的施工特点 针对不同地质条件的施工方法 施工过程中的基
22、本作业循环 施工组织与施工管理以及辅助施工 0.4.2 本门学科（课程）的主要内容 81 以上的第15部分内容将属于本课程的重点 重点：第112章 6.隧道的运营管理与养护维护 隧道通风、照明 病害整治 隧道防灾 7.高速铁路隧道的基本知识 空气动力学效应 0.4.2 本门学科（课程）的主要内容 82 0.4.3 课程的学习 参考书目： 参见教材最后页主要参考文献 学时紧，有些内容略讲，以自学为主 每章有作业、思考题 有堂课考核 上课纪律等 0.4 课程的特点与主要内容 83 4. 课程的特点与主要内容 3. 隧道工程技术发展概况 1. 隧道工程的基本概念与分类 2. 隧道工程的功能与特点 小
23、 结 第0章 绪论 84 思考题： 1. 隧道按使用功能分类时有哪些？ 2. 铁路隧道与公路隧道在长度分类上有何异同？ 3交通山岭隧道的主要有哪些功能？ 4. 隧道工程的特点主要体现在哪几个方面？ 5. 试列举3座以上我国有代表性的隧道工程实例。 6. 隧道工程的未来发展可体现在哪些方面？ 第0章 绪论 85 中南大学隧道与地下工程系中南大学隧道与地下工程系 隧 道 工 程 第第 1 1 章章 隧道工程勘测设计隧道工程勘测设计 张运良张运良 86 第 1 章 隧道工程勘测设计 隧道工程的勘测设计一般分为两阶段进行： 初测阶段：初步设计提供资料初步设计提供资料，应完成的勘测工作有：应完成的勘测工
24、作有： 隧道所在地区自然条件的调查隧道所在地区自然条件的调查、隧道工程对周围环境影响的调隧道工程对周围环境影响的调 查查、工程地质及水文地质的勘查工程地质及水文地质的勘查、地形测量地形测量、导线测量等导线测量等。 定测阶段：是根据有关单位批准的初步设计文件及审核是根据有关单位批准的初步设计文件及审核 意见意见，在初测基础上进一步核对在初测基础上进一步核对、落实落实、深化相关勘测资料深化相关勘测资料， 对复杂地质问题给出可靠性结论对复杂地质问题给出可靠性结论，为施工图设计提供资料为施工图设计提供资料。 对于长大隧道对于长大隧道或地形或地形、地质条件复杂的隧道地质条件复杂的隧道，应采用两应采用两
25、阶段勘测；阶段勘测；对于地形及地质条件较简单的中对于地形及地质条件较简单的中、短隧道可以考虑短隧道可以考虑 采用一阶段勘测采用一阶段勘测。 87 第 1 章 隧道工程勘测设计 1.1 隧道工程勘察 1.2 隧道位置选择 1.3 隧道洞口位置的选定 1.4 隧道线路设计 88 本节主要内容： 隧道勘测的基本内容 自然地理概况调查 地质调查 环境调查 气象调查 1.1 隧道工程勘察 89 通过多种方案的比选，确定隧道的平面、纵断面线形。 1.1.1 隧道勘测的基本内容 1.隧道工程调查 调查隧道穿越地段的地质、地貌、环境生态等自然条 件，它们与隧道工程有着密切的关系。 2.隧道线路确定 3.隧道洞
26、口位置选择 1.1 隧道工程勘察 90 1.1.2 自然地理概况调查 1.地形资料 2.地质资料 地形图 1/500001/25000 主要用于线路规划 1/50001/1000 主要用于隧道方案的比选 重要的长大隧道也可以考虑采用航空照片或卫星照片 地质图和说明书。1/2000001/50000比例尺的地质图 长大隧道还应参考航空照片以及遥感资料 1.1 隧道工程勘察 91 3.工程资料 4.气象资料 1.1.2 自然地理概况调查 在隧道附近的土建工程往往可以提供不少资料， 如道路边坡的岩石露头和其它土木工程所记录的工 程地质与水文地质资料。这些资料可以由施工记录 和工程报告总结等文件中得到
27、。 气温、气压、降水、水温、地温等 从气象台站和各种资料期刊、汇编、年鉴等处获得 92 5.用地及环境资料 6.灾害资料 1.1.2 自然地理概况调查 用地：工程用地和施工用地 调查既有建筑：居民住宅、通讯设施、 排水设施、交通设施等 环境资料：自然环境，文物古迹、 自然保护区、居民环境等， 隧道所在地区历史上的暴雨、台风、地震、滑坡 等发生的规模、频度 93 1.1.3 地质调查 (1)工程地质特征 (2)水文地质特征 (3)不良地质和特殊地质现象 (4)地震烈度 (5)有害气体和放射性物质 1. 调查内容 1.1 隧道工程勘察 94 1.1.3 地质调查 2.调查步骤 (1)地形地质的初步
28、调查 (2)地质详查 3.调查手段 (1)传统手段：钻探法 (2)物探：电阻与弹性波法 (3)其他技术：遥感 95 数字实时成像地质雷达 地质钻探 96 97 (3)设计及施工时应注意的问题及对进一步调查的 建议 1.1.3 地质调查 4.地下水调查 5.应提供的资料 (1)概述 地下水对隧道施工与运营都会产生较大的影响和危害 (2)地形地质说明 (4)相关图纸 98 1.1.3 地质调查 6.应交付的相关图纸 线路地形图 (比例1/20001/5000)； 洞口附近地形图(比例1/500)，沿线路中线每侧各 100米的范围进行； 地质平面图； 地质纵断面图(比例1/5001/2000)； 洞
29、口附近地质纵断面图(比例1/200)以及洞口附近 地质横断面图若干。 99 隧道线路平面图实例 100 隧道纵断面图实例 101 隧道洞口位置地形平面图实例 102 103 1.1.4 环境调查 1.自然环境调查 2.地物调查 3.生活环境调查 动、植物的生态状况：种类、密度、分布、季节性变 化地表水、地下水状况 土地利用状况：用途、面积范围等 文物古迹、风景区等 已有构建物：通讯设施、民房、地下管网等 废气、噪声、振动、地面下沉等，对居住环境、自然资 源和已有地物的影响 1.1 隧道工程勘察 104 1.1.5 气象调查 降雨: 年、月平均、日最大、小时最大降雨量 降雪: 最大降雪日、最大积
30、雪量、积雪期、 最大日降雪量、雪密度、雪温 气温、地温：年平均气温、绝对最高最低气温、日温差； 冻结期、冻结深度、多年冻土深度、水温 风向、风速：频率分布(年间、月间、日间) 雾：发生日数(频度、滞留时间及其能见度) 洪水：洪水量、水位、时期 1.1 隧道工程勘察 105 第 1 章 隧道工程勘测设计 1.1 隧道工程勘察 1.2 隧道位置选择 1.3 隧道洞口位置的选定 1.4 隧道线路设计 106 本节主要内容： 概述 越岭隧道位置的选择 傍山(河谷)隧道位置的选择 不良地质地段隧道位置的选择 1.2 隧道位置选择 107 在山区修建铁路或高等级公路时，隧道的比重 往往是很大的，因此，选择
31、合理的隧道位置不仅是 选线的重要组成部分，同时也关系着施工难易、工 期长短、造价大小、运营安全和运输效率。 1.2.1 概述 1.隧道位置选择的重要性 1.2 隧道位置选择 108 主导因素： 工程地质和水文地质条件，因为它往往控制着线 路方案的取舍和隧道位置的选择 地形条件也是选定隧道位置的重要条件之一。 1.2.1 概述 2.选择隧道位置时考虑的主要因素 （1）社会条件：政治、经济、国防对自然环境的影响 例如:新龙门隧道 （2）自然条件：工程地质、水文地质、地形、地貌等 109 新龙门隧道 1.2.1 概述 110 进行全面的政治、经济、技术的综合比较来确定 在隧道位置选择时，首先应 查清
32、：工程地质及水文地质情况 根据：不同地形特点 结合：线路技术标准 通车期限 工程造价 施工及运营条件 节省土地等因素 1.2.1 概述 111 越岭隧道地段，一般山峦起伏，地形陡峻，工程地质和 水文地质条件均较复杂，交通运输条件也比较困难，施工及 弃碴场地狭窄，隧道施工往往控制全线或部分地段的工期。 1.2.2 越岭隧道位置的选择 1.越岭隧道的概念 通过山区的交通干线往往要翻越分水岭，从一个水系进 入另一个水系，这段线路称之为越岭线，线路为穿越分水岭 而修建的隧道称为越岭隧道越岭隧道。用于缩短线路，克服高程障碍。 1.2 隧道位置选择 112 1.2.2 越岭隧道位置的选择 113 垭口的概
33、念：当线路必须跨 越分水岭时，分水岭的山脊线上 高程较低处，即称垭口垭口。 1.2.2 越岭隧道位置的选择 2.选择越岭隧道的两大要素 平面位置与立面位置的选择 (1)平面位置的选择 选择垭口 114 115 垭口两侧沟谷引线工程大小、展线难易情况、线 路顺直与否，也是方案综合比选的一个重要方面。 1.2.2 越岭隧道位置的选择 2.选择越岭隧道的两大要素 1)考虑重点 垭口的地形和地质条件的好坏和隧道的长短。因 为二者关系到施工的难易、工期的长短和运营的安全等 问题。 (1)平面位置的选择 116 然后进行可能通过的垭口、沟谷的比选。 1.2.2 越岭隧道位置的选择 2)选择垭口的方法 利用
34、小比例尺地形图(如军用地图)、航空照片、 卫星照片等； 根据线路的航空线方向和克服越岭高程的不同要求 进行大面积选线，录求可供越岭的几个垭口位置； 2.选择越岭隧道的两大要素 (1)平面位置的选择 117 1.2.2 越岭隧道位置的选择 118 成昆线从大渡河水系的牛日河进入安宁河水系的孙水河， 需穿越小凉山分水岭，该岭与两侧高差约900余米，线路需克 服越岭的巨大高差，越岭地段计有沙木拉打、瓦吉木、小相岭、 阳糯雪山四个垭口。 1.2.2 越岭隧道位置的选择 2.选择越岭隧道的两大要素 例如：成昆线沙木拉打隧道的比选 线路方案 隧道长（km） 高程（m） 线路长（km） 沙木拉打 6.4 2
35、1882243 141.5 瓦 吉 木 14.5 19502077 109.3 小 相 岭 19.5 17821815 109.3 阳糯雪山 25.8 17601800 83.5 119 1.2.2 越岭隧道位置的选择 120 1.2.2 越岭隧道位置的选择 121 隧道位置高，隧道长度短，施工工期短，但两端展线 长，线路拔起高度大，通过能力小，运营条件差； 隧道位置低，则与前者相反，但施工难度增加。 宜采用低位置方案，但必须进行多种因素综合比选。 2.选择越岭隧道的两大要素 (2)立面位置的选择选择高程 越岭隧道立面位置的选择是指隧道越岭标高的选择。 垭口不同，越岭标高，就会出现不同长度的隧
36、道方案。 1.2.2 越岭隧道位置的选择 122 凉风垭方案(采用方案)：在雷神坡方案的基础上，进一步 压低越岭位置的较好方案。越岭隧道长4270米，拔起高度小、 展线短、线路较顺直。 1.2.2 越岭隧道位置的选择 2.选择越岭隧道的两大要素 (2)立面位置的选择选择高程 例如：川黔线上的凉风垭隧道即为较为典型的例子。为 穿越娄山山脉分水岭的越岭隧道，根据地形特点，选择了三 个主要方案进行比较： 马鞍山方案：越岭隧道长2810米，位置较高，线路需克 服较大高差。 雷神坡方案：越岭隧道长3490米，位置较马鞍山方案较低， 线路状况大为改善，但该处为一大断层，地质条件不利； 123 1.2.2
37、越岭隧道位置的选择 124 1.2.2 越岭隧道位置的选择 125 山区铁路（或公路） 除越岭地段以外，线路大 多是沿河傍山而行，在地 势陡峻的峡谷地段，常需 修建的隧道即为傍山隧道傍山隧道， 也有称之为河谷线隧道。 1.2.3 傍山(河谷)隧道位置的选择 1.傍山隧道的概念 1.2 隧道位置选择 126 傍山(河谷)隧道实例 127 2.傍山隧道的特点 (1)依山傍水修建时，施工中容易破坏山体平衡，造成各 种病害； (2)是在山体表层范围内修建隧道，常常遇到崩塌、滑坡、 错落、松散堆积及泥石流等不良地质现象，地质情况较为复杂； (3)一般埋深较浅，属浅埋隧道和短隧道群，洞身覆盖薄、 易产生不
38、对称的偏压情况； (4)河道狭窄，水流湍急冲刷力强，对山坡稳定和隧道安 全威胁较大。 1.2.3 傍山(河谷)隧道位置的选择 128 傍山隧道在浅埋地段，要注意洞 身覆盖厚度问题。为保持山体稳定和 避免冲刷偏压、隧道位置宜往山体内 侧靠，一般要求隧道外侧最小覆盖厚 度应不小于下表中的数值。 3.傍山隧道的位置选择要点 (1)保证最小覆盖层厚 1.2.3 傍山(河谷)隧道位置的选择 129 偏偏压隧道外侧拱肩山体最大覆盖厚度压隧道外侧拱肩山体最大覆盖厚度t(m) 地地面面坡坡 1：m 线别 围岩级别围岩级别 示意图示意图 石 石 土 土 1；0.75 双线 7.07.0 * * * * * *
39、1：1 单线 * * 5 5. .0 0 1010. .0 0 1818. .0 0 双线 7 7. .0 0 * * * * * * 1：1.25 双线 * * * * 1818. .0 0 * * 1：1.5 单线 * * 4 4. .0 0 8 8. .0 0 1616. .0 0 双线 7 7. .0 0 1111. .0 0 1616. .0 0 3030. .0 0 1：2 单线 * * 4 4. .0 0 6 6. .0 0 1212. .0 0 双线 * * 1010. .0 0 1414. .0 0 2525. .0 0 1：2.5 单线 * * * * 5 5. .5 5
40、1010. .0 0 双线 * * * * 1313. .0 0 2020. .0 0 注：注：1. 级围岩的级围岩的t值可通过计算确定；值可通过计算确定； 2. 、级围岩的级围岩的t值应扣除表面风化破碎层和坡积层厚度；值应扣除表面风化破碎层和坡积层厚度； 3.“*”表示缺少统计资料表示缺少统计资料，设计时可通过工程类比或经验设计取值设计时可通过工程类比或经验设计取值。 130 河岸存在中冲刷现象或河道 窄、水流急，冲刷力强的地段， 要考虑河岸受冲刷对山体和洞身 稳定的影响，隧道位置宜往山体 内侧靠一些，有可能时，最好设 在稳定的岩层中。 3.傍山隧道的位置选择要点 (2)尽量内靠 1.2.3
41、 傍山(河谷)隧道位置的选择 131 傍山隧道位置应考虑施工便道设置和既有公路 的位置，应注意既有公路边坡可能坍塌和便道施工 对洞身稳定的影响。 3.傍山隧道的位置选择要点 (3)注意周围既有建筑对隧道稳定的影响 1.2.3 傍山(河谷)隧道位置的选择 132 线路沿山嘴绕行应与直穿山嘴的 隧道方案进行比较。如山嘴地段地 形陡峻、地质复杂，河岸冲刷严重， 以路堑或短隧道通过难以长期保证 运营安全时，应尽可能用裁弯取 直，以较长隧道方案通过。 3.傍山隧道的位置选择要点 (4)尽可能裁弯取直 1.2.3 傍山(河谷)隧道位置的选择 133 1.2.3 傍山(河谷)隧道位置的选择 134 1.2.
42、3 傍山(河谷)隧道位置的选择 135 常见的不良地质条件主要是指： 滑坡、崩坍、松散堆积、泥石流、岩溶及含盐、含煤地 层、地下水发育等地质现象。 1.2.4 不良地质地段隧道位置的选择 大量工程实践表明：不论是河谷线还是越岭线。在具体 选定隧道位置时都必须详细研究地质条件的影响，力求使隧 道在较好的地质条件下通过，尽量减少不良地质条件的影响 是极力重要的。 1.2 隧道位置选择 136 1.2.4 不良地质地段隧道位置的选择 1.滑坡地区 137 （2）层状倾斜岩层沿某个软弱面滑动 1.2.4 不良地质地段隧道位置的选择 1.滑坡地区 （1）山体可能沿某软弱面滑动 138 139 悬崖陡壁地
43、区，日久风化、产生张开节理和裂 隙，不要把隧道置于地表不厚的傍山位置。 1.2.4 不良地质地段隧道位置的选择 2.崩塌地区 140 岩石经风化作用，分解和 剥离成为大小不一的块体，从 山坡上方滚下，或冲刷夹持而 堆积在山坡坡脚处，形成松散 堆积体。隧道通过这类地区， 开挖时极易发生坍方，给施工 带来困难。这时宜把隧道位置 放在岩堆以下的稳定岩体之中。 1.2.4 不良地质地段隧道位置的选择 3.岩堆地区 141 应避免把隧道放在冲积扇范围以内，以免堵塞隧道洞 口，或建明洞，使泥石流在明洞顶通过。 4.泥石流 1.2.4 不良地质地段隧道位置的选择 142 1.2.4 不良地质地段隧道位置的选
44、择 5.溶洞地区 尽量避免或要有足够的安全距离。 143 （1）地下水 不宜从多水地区通过（隧道内建桥）； （2）高地温 1.2.4 不良地质地段隧道位置的选择 6.瓦斯地区 隧道在通过煤层时会遇到甲烷(CH4)、二氧化碳(CO2) 等有害气体，容易引起火灾、爆炸、最好避开，不得已 时作好通风。 7.其他 144 第 1 章 隧道工程勘测设计 1.1 隧道工程勘察 1.2 隧道位置选择 1.3 隧道洞口位置的选定 1.4 隧道线路设计 145 本节主要内容： 洞口位置选定的重要性 洞口位置选定的原则和要求 1.3 隧道洞口位置的选定 146 1.3.1 洞口位置选定的重要性 是隧道勘测设计的重要环节之一。洞口位置选择好坏， 将直接影响隧道施工、造价工期和运营安全。 选择时要结合洞口的地形、地质条件、施工、运营条 件以及洞口的相关工程(桥涵、通风设施)综合考虑。 1.3 隧道洞口位置的选定 要
