公路隧道選址及設(shè)計的要求和方法

2023/3/81第3公路隧道選址及設(shè)計的要求和方法

本章的學(xué)習(xí)要求：（5）了解隧道設(shè)計文件的組成要求；（1）掌握公路隧道選址的原則和方法；（2）掌握隧道洞口位置選擇的原則和方法；（3）掌握隧道平面和縱斷面設(shè)計的要求；（4）掌握隧道橫面設(shè)計的要求和方法；2023/3/833.1隧道選址3.1.1越嶺隧道的選址3.1.2傍山隧道選址3.1.3地質(zhì)條件與隧道位置選擇3.1.4隧道洞口位置的選擇3.2隧道的幾何設(shè)計3.2.1隧道的平面設(shè)計3.2.2隧道的縱斷面設(shè)計3.2.3隧道的凈空斷面橫斷面設(shè)計3.2.4隧道接線3.3襯砌內(nèi)輪廓線及幾何尺寸的擬定3.4道路隧道勘察設(shè)計文件的內(nèi)容和組成本章主要內(nèi)容3.1.1

越嶺隧道的選址3.1隧道選址1、公路隧道選址的基本原則：必須與公路總體設(shè)計相協(xié)調(diào)適應(yīng)(交通量、公路等級等)隧道位置應(yīng)選擇在穩(wěn)定的地層中；越嶺隧道應(yīng)進(jìn)行較大范圍的方案選擇，進(jìn)行全面的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較，選擇在地質(zhì)條件較好的地段穿越；沿河傍山隧道，其位置宜向山側(cè)內(nèi)移，避免一側(cè)洞壁過薄產(chǎn)生偏壓；選擇隧道位置時，應(yīng)注意洞口位置和有關(guān)工程的處理，一般宜采取“早進(jìn)洞，晚出洞”原則。2、隧道方案與自然條件的關(guān)系

當(dāng)?shù)氐墓こ痰刭|(zhì)與水文地質(zhì)條件、地形地貌條件、氣象條件，一般而言是隧道方案主要考慮的問題。另外，還有工程的難易程度、經(jīng)濟(jì)、工期要求，甚至還有政治、經(jīng)濟(jì)、軍事與地區(qū)發(fā)展都有關(guān)。根據(jù)隧道軸線與地形的關(guān)系，主要有：

(1)坡面正交型；

(2)坡面斜交型；

(3)坡面平行型；

(4)尾部進(jìn)入型；

(5)深入谷地型。較高的埡口較低的埡口山嶺（褶多山）什么叫做埡口？選擇的埡口路線總方向埡口什么叫做埡口？如何選擇埡口？

當(dāng)線路必須跨越分水嶺時，分水嶺的山脊線上總會有高程較低處，稱之為埡口。

常常有若干個埡口可以通過。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)越嶺隧道平面位置的選擇

平面位置選擇是指隧道穿越分水嶺的不同高程及不同方向的埡口選擇，著重考慮以下因素：路線總方向上的埡口地質(zhì)條件隧道長度兩側(cè)展線難易程度工程量大小路、橋、隧總體線形①優(yōu)先考慮在路線線總方向上或其其附近的低埡口口，此時埡口在兩兩側(cè)具備有良好好展線的橫坡時時，一般越嶺隧隧道較短。埡口位位置的的選擇擇一般般可利利用小小比例例尺地地形圖圖、航航空照片片、衛(wèi)衛(wèi)星照照片等等。根根據(jù)線線路的的總方方向和和克服服越嶺高高程的的不同同要求求在較較大范范圍內(nèi)內(nèi)選線線，尋尋求可可供越嶺嶺的幾幾個埡埡口位位置的的比選選。比比選時時應(yīng)考考慮以以下原則則：④工程地地質(zhì)和和水文文地質(zhì)質(zhì)條件件良好好的埡埡口。。③隧道一一般選選在分分水嶺嶺埡口口兩邊邊河谷谷標(biāo)高高相差差不多多，并并且兩兩邊河河谷平平面位位置接接近處處。②雖遠(yuǎn)離離線路路總方方向，，但埡埡口兩兩側(cè)有有良好好的展展線條條件，，又不不損失失越嶺嶺高程程的埡埡口。。經(jīng)隧道道長度度、施施工難難度、、運(yùn)營營條件件等綜綜合比比選多多個方方案，，最后后確定定最佳佳方案案。秦嶺隧隧道平平面位位置的的方案案比選選20.66km17.28km19.40km19.00km18.4km15.40kmF1F3F4F5F2秦嶺衛(wèi)衛(wèi)星遙遙感照照片1沙木拉拉打越越嶺長長隧道道的選擇擇沙木拉拉打越越嶺長長隧道道的選選擇(2)越嶺隧隧道標(biāo)標(biāo)高選選擇一般隧隧道標(biāo)標(biāo)高越越高，，隧道道長度度越短短，相相應(yīng)施施工工工期也也短，，但兩兩端展展線長長度增增加，，且線線路拔拔起高高度大大，運(yùn)運(yùn)營條條件差差，線線路通通過能能力降降低；；低標(biāo)高高隧道道則與與之相相反，，施工工難度度增加加，施施工期期較長長。因因此，，在選選擇越越嶺隧隧道標(biāo)標(biāo)高時時，考考慮運(yùn)運(yùn)營條條件的的改善善和通通過能能力的的提高高，宜宜采用用低標(biāo)標(biāo)高方方案，，但必須須進(jìn)行行地形形、地地質(zhì)、、施工工、運(yùn)運(yùn)營、、經(jīng)濟(jì)濟(jì)等多多種因因素綜綜合比比較確確定最最優(yōu)隧隧道標(biāo)標(biāo)高。。不同標(biāo)標(biāo)高位位置選選擇穿越婁婁山山山脈分分水嶺嶺的越越嶺隧隧道選選線實(shí)實(shí)例涼風(fēng)埡埡方案案越嶺隧隧道長長4270m馬鞍山方案越嶺隧道長2810m雷神坡方案越嶺隧道長3490m涼風(fēng)埡方案越嶺隧道長4270m涼風(fēng)埡埡埡口口地形形陡峻峻，山山梁薄薄，分分水嶺嶺兩例例地面面高差差較大大。選選了三三個主主要方方案：：馬鞍山山方案案越嶺嶺隧道道長2810m，洞口口位置置最高高，隧隧道短短，展展線長長，運(yùn)運(yùn)營條條件相相對較較差；；雷神坡坡方案案越嶺嶺隧道道長3490m，其高高程較較馬鞍鞍山方方案為為低，，線路路條件件有所所改善善；涼風(fēng)埡埡方案案越嶺嶺隧道道長4270m，越嶺嶺高程程較前前兩方方案均均低．．線路路順直直，展展線最最短，，但越越嶺隧隧道最最長,運(yùn)營條條件好好。經(jīng)比選選后采采用了了越嶺嶺隧道道最長長的涼風(fēng)埡埡方案案。3.1.2傍山隧隧道的的選址址傍山隧隧道沿河路路線傍山隧隧道選選址需需要考考慮哪哪些問問題？？應(yīng)根據(jù)據(jù)地形形地質(zhì)質(zhì)，河河流沖沖刷情情況以以及洞洞外的的相關(guān)關(guān)工程程和運(yùn)運(yùn)營條條件等等綜合合考慮慮。道路依依山傍傍水①傍山隧隧道在在埋深深較淺淺的地地段，，一定定要注注意洞身覆覆蓋厚厚度問題。。傍山隧隧道選選址需需要考考慮哪哪些問問題？？山體滑滑坡②考慮河河岸沖沖刷對對山體體和洞身穩(wěn)穩(wěn)定的影響響。傍山隧隧道選選址需需要考考慮哪哪些問問題？？河道狹狹窄沖沖刷嚴(yán)嚴(yán)重?。、劭紤]既有建建筑物物對洞身身穩(wěn)定定的影影響。。傍山隧隧道選選址需需要考考慮哪哪些問問題？？PoShanRoadConduitRoadNotewellRoad已有建建筑影影響④線路沿沿山嘴嘴繞行行應(yīng)與與直穿山山嘴的的隧道道方案案進(jìn)行比比較。。傍山隧隧道選選址需需要考考慮哪哪些問問題？？沿河線線截彎彎取直直作隧隧道：：運(yùn)營條條件差差，橋、、隧、、擋相相連，，工程程復(fù)雜雜，施施工干干擾大大；沿河線線常碰碰到河道彎彎曲極大，，山體體凸出出，形形成山山嘴；；線路沿沿河繞繞行，，線路路長而彎彎曲；取直作作長隧隧道，，線路路順直直。沿河線線截彎彎取直直作隧隧道實(shí)實(shí)例一一關(guān)村壩隧道是裁彎取直的典型型例子之一：關(guān)村壩隧道方案較較繞行方案線路縮短10.1公里，減少25個彎道和一處車站站，僅有43米長中橋1座和6,107米的隧道1座。線路順直，工工程單一，避開了了不良地質(zhì)，保證證了運(yùn)營安全?？偪傮w技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)。。實(shí)踐證明，效果果良好。關(guān)村壩隧道方案沿河線截彎取直作作隧道實(shí)例一20世紀(jì)80年代修建的衡－廣廣復(fù)線上大瑤山隧隧道(全長14.295km)是河谷地段采用長長隧道方案的一個個范例。衡廣線經(jīng)過的廣東東北部，有一條武武水河，發(fā)源于南南嶺，注入北江再再匯珠江入海，在在叢山峻嶺中繞大大彎，河谷彎多水水急，兩岸山峰陡陡立，全長30余公里。大瑤山隧道方案沿河線截彎取直作作隧道實(shí)例二解放前就建成的京京廣線，是一段典型的靠河河線路，標(biāo)準(zhǔn)極低低，彎道很多，最最小曲線半徑只只有250m，上支下?lián)酰昙炯静『Σ粩?，一直直是制約廣線運(yùn)輸輸能力的咽喉區(qū)。大瑤山隧道方案沿河線截彎取直作作隧道實(shí)例二在20世紀(jì)70年代，國家實(shí)行改改革開放，急需拓拓寬南北要道，決決定建衡廣復(fù)線。。如何改擴(kuò)建這一一段低標(biāo)準(zhǔn)線段的的問題，成為決策策的首要關(guān)鍵。當(dāng)當(dāng)時設(shè)計提出三個個方案：大瑤山隧道方案沿河線截彎取直作作隧道實(shí)例二大瑤山隧道方案沿河線截彎取直作作隧道實(shí)例二這兩種方案的取舍舍在國家有關(guān)部門門曾引起激烈爭論論，爭論的焦點(diǎn)是我國國是否具備修建這這樣地質(zhì)復(fù)雜特長長隧道的技術(shù)水平平和經(jīng)濟(jì)實(shí)力?還要長期保持良好好的運(yùn)營狀態(tài)（當(dāng)當(dāng)時我國建成的最最長鐵路隧道為7023m），最后國務(wù)院決決定，采用裁彎取取直的大瑤山方案案，歷時數(shù)年，建建成了我國第一條條10公里以上的雙線鐵鐵路隧道。修建中中，全面引進(jìn)了勘勘察、設(shè)計新技術(shù)術(shù)，使我國鐵路隧隧道修建水平。歷歷史性地上了—個臺階；大瑤山隧道方案采用較多、較長的的隧道是今后山區(qū)區(qū)道路發(fā)展的趨勢勢日本的例子3.1.3地質(zhì)條件與隧道位位置選擇(3)當(dāng)繞避困難時，應(yīng)應(yīng)盡量采取必要的的工程措施。地質(zhì)條件與隧道位位置的關(guān)系(2)盡量避免通過斷層層、崩塌、滑坡、、流砂、溶洞、偏偏壓顯著、地下水水豐富等地質(zhì)不良良地段；(1)無論是越嶺線路或或沿河傍山線路，，都力求選擇在地地質(zhì)構(gòu)造簡單，巖巖性較好的穩(wěn)固地地層中通過；(一)單斜構(gòu)造與隧道位位置的選擇(二)褶皺構(gòu)造與隧道位位置的選擇(三)斷裂構(gòu)造、接觸帶帶與隧道位置的選選擇(四)不良地質(zhì)段的隧道道位置選擇3.1.3地質(zhì)條件與隧道位位置的選擇在單斜構(gòu)造的地區(qū)區(qū)，巖層面間，有有的是緊密貼附的的，有的是出現(xiàn)裂裂縫又為一些細(xì)碎碎物質(zhì)所填充。層層間接觸面比之巖巖層實(shí)體總是較為為薄弱的，稱之為為軟弱結(jié)構(gòu)面。單斜構(gòu)造地質(zhì)必須須事先把巖層的構(gòu)構(gòu)造和傾角大小調(diào)調(diào)查清楚，一定要要盡可能避開軟弱結(jié)構(gòu)面。(一)單斜構(gòu)造與隧道位位置的選擇1．水平或緩傾角巖巖層當(dāng)隧道通過堅硬的的厚層巖層時，較較為穩(wěn)定。若通過過很薄的巖層，則則施工時頂部易產(chǎn)產(chǎn)生掉塊現(xiàn)象，此此時，以不透水的的堅硬巖層作頂板板為最好。單斜構(gòu)造陡傾角巖層一般有有偏壓和不均勻壓壓力存在．當(dāng)有軟軟弱夾層伴以有害害節(jié)理切割時，易易產(chǎn)生坍方和順層層滑坡．2．陡傾角巖層當(dāng)隧道中線可能沿沿兩種不同巖性的的巖層走向通過時時，應(yīng)避免將隧道道置于兩種不同的的巖層軟弱構(gòu)造(破碎)帶．如圖a(B)所示；而宜將隧道道置于巖性較好的的單一巖層中，如如圖a(A)．單斜構(gòu)造隧道通過直立巖層層時，其中線宜垂垂直于巖層的走向向穿過，如左下圖圖所示。仍應(yīng)避開開不同巖層接觸帶帶。當(dāng)層狀巖層較較薄，并有軟弱夾夾層，伴有微量地地下水活動