第3章__隧道总体设计

第3章 隧道总体设计

3.1 隧道选址

 根据地形图和调查资料，通常在多个路线方案中，进行技术经济比较确定一条线。

 隧道方位选择。长大隧道通风、照明及养护管理费用较大。  隧道标高的选择。

 安全性、用地、建设投资、施工的难易、使用费以及与当地环境和景观相协调等。

 从克服高寒地区的雪害、多雾地区和事故多发地的管理，以及环境保护等方面，也往往需要考虑设臵隧道。  洞口附近确保视距和线形。

几个名词：垭口、分水岭、沿河线、鸡爪地形，傍山隧道

3.1.1 越岭隧道选址

我国幅员辽阔，山川交错，通过山岭、重丘区的长大干线公路往往要翻越分水岭，线路为穿越分水岭而修建的隧道称为越岭隧道。

（一）越岭隧道平面位臵的选择

越岭隧道平面位臵选择:

1、 采用直线或大半径曲线为好；

2、 优选考虑在路线总方向上或其附近的低垭口，展线好，隧道较短； 3、 虽远离线路总方向，但垭口两侧有良好的展线条件； 4、 工程地质和水文地质条件良好的垭口。

（二）越岭隧道标高选择

在越岭位臵选定后，越岭标高影响展线及越岭隧道方案：

1、 隧道标高越高，隧道越短，施工期短，两端展线长度增加，运营条件差； 2、 隧道标高低，隧道加长，施工期长，运营条件较好。

3、 选择越岭隧道标高时，综合考虑施工、运营等多因素比较确定最优隧道标高。

（三）越岭隧道选址尚应考虑以下原则：

1、 逢山穿洞，宁长勿短，早进晚出--避免洞口深挖； 2、 宁里勿外，宁深勿浅，避软就硬--避免不良地质；

3.1.2 傍山隧道选址

为改善线形，提高车速，缩短里程，节省时间，常常修建傍山隧道。

傍山隧道一般埋藏较浅，容易造成各种病害；山坡亦常有滑坡，松散堆积，泥石流等不良地质现象，地质情况较为复杂。

选择傍山隧道时应注意：

（1）傍山隧道的洞身覆盖厚度问题。为保持山体稳定和避免偏压产生，隧道

23

位臵宜往山体内侧靠--宁里勿外

（2）要考虑河岸冲刷对山体和洞身稳定的影响，如图3.1.1所示。

（3）应考虑施工便道设臵和既有公路的位臵，应注意既有公路边坡的可能坍塌和施工便道对洞身稳定的影响。如图3.1.2所示。

（4）线路沿山嘴绕行应与直穿山嘴的隧道方案进行比较。

图3.1.1河岸受冲刷对洞身位臵影响示意图 图3.1.2道路对洞身稳定的影响示意图

3.1.3 不良地质地段隧道位臵的选择

 研究地质条件的重要性：不论是沿河（溪）线还是越岭线，地质条件对隧道位臵的选择往往起决定性作用。好的地层，对施工和营运均有利，亦可节省投资。对岩性不好的地层、断层破碎带、含水层等不良地段应避免穿越，以免增大投资，造成施工与营运的困难，影响隧道安全，留下后患。若不能绕避而必须通过时，应采取可靠的工程处理措施，以确保隧道施工及营运安全。  常见不良地质条件有滑坡、崩坍、松散堆积、泥石流、岩溶及含盐、含煤、地下水发育等地质条件。

1．滑坡、错落

滑坡、错落对隧道的危害很大，因而在隧道通过滑坡地区时，必须查明滑坡类型、范围、深度、滑动方向及发生发展原因和规律，地下水情况等。一般应避开滑坡体或错动体，或在可能滑动面以下一定深度通过。如图3.1.3所示。

2．松散堆积层

堆积层常处在暂时稳定状态。一旦扰动，稳定即会丧失而造成崩坍。在这种地质条件下隧道应避开不稳定、松散的堆积层，使洞身处于基岩中，并具有足够的安全厚度。如图3.1.4甲的位臵上。

24

图3.1.3滑坡地区隧道位臵选择示意 图3.1.4 松散堆积层中隧道位臵选择示意图

但如图3.1.5所示，在堆积体紧密稳定，且不得已时，隧道也可以穿过堆积体，但应避开堆积层中的软弱层面和堆积体与基岩的接触处（乙）通过，而应将隧道臵于基岩（甲）或稳定的堆积体中（丙）。

3．泥石流

隧道通过泥石流地段时，应结合地质情况考虑泥石流沟的改道和最大下切深度，确保洞口和洞身的安全。隧道洞顶距基岩面或最大下切面要有一定的覆盖厚度，如图3.1.5(b)乙的位臵，隧道洞口应避开泥石流沟及泥石流可能扩展的范围。有困难时，可修建一段明洞，使泥石流在明洞顶通过。

图3.1.5 隧道通过泥石流时的位臵选择示意图

3.1.4 隧道洞口位臵选择

洞口位臵选择好坏，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、通风设施等）综合考虑。

（1）洞口部分在地质上通常是不稳定的。一般应设在山体稳定，地质条件好，排水有利的地方。隧道宜长不宜短，应“早进洞，晚出洞”，尽量避免大挖大刷，破坏山体稳定。

（2）洞口不宜设在沟谷低洼处和汇水沟处，一般宜将洞口移到沟谷地质条件较好的一侧有足够宽度的山嘴处，如图3.1.6中的B线。

25

（3）当洞口处为悬崖陡壁时，根据地质情况采用贴壁（见图3.1.7）或采用接长明洞的办法，将洞口堆到坍方范围以外3—5m处，见图3.1.8。

（4）洞口地形平缓时，一般也应早进洞晚出洞。这时洞口位臵选择余地较大，应结合洞外路堑、填方、弃渣场地、工期等具体确定，见图3.1.9。需要时可接长明洞，以确保施工和运营安全。

图3.1.8 陡壁下接长明洞纵断面示意图 图3.1.9 缓坡洞口纵断面示意图

图3.1.6 沟谷附近洞口平面位置示意图 图3.1.7 贴壁进洞时洞口纵断面示意图

（5）考虑洞口边仰坡不致开挖过高和洞口段衬砌结构受力，洞口位臵宜与地形等高线大体上正交，见图3.1.10（a）。特别是在土质松软、岩层破碎、构造不利的傍山隧道，更应注意。道路隧道一般不宜设计斜交洞门，见图3.1.10（b）。若为斜交时，应尽可能加大斜交角度（一般不小于450），或采取工程措施，以降低垂直等高线方向的开挖高度。

26

正交洞门平面示意图 斜交洞门平面示意图

图3.1.10

（6）长大隧道在洞门附近应考虑施工场地、弃渣场以及便道等的位臵。 （7）洞口附近有居民点时，考虑提前进洞，尽可能减少附近地上构筑物，地下埋设物与隧道的相互影响，及减少对环境（农业、交通、居民生活）的影响。 （8）洞口路肩应高出设计洪水位（包括浪高）以上0.5m，以免洪水浸入隧道。 （9）考虑通风设备排出的废气和噪声对周围环境的影响程度和解决办法。 （10）考虑设臵防雪工程、防风工程和防路面冻害工程的必要性。

总之，隧道洞口和洞身是不可分的整体，在位臵选择时不能顾此失彼，应该同样的重视。

3.2 隧道的几何设计

   

隧道由主体建筑物和附属建筑物两部分组成。

主体建筑物包括洞门和洞身衬砌，以及需要在洞口地段接长的明洞。 附属建筑物包括通风、照明、防排水、安全设备、电力、通信设备等。 隧道的几何设计主要是汽车行驶与隧道各个几何元素的关系，常把隧道中心线解剖为隧道的平面，纵断面及净空断面来分别研究。

3.2.1 隧道的平面设计

1、隧道平面设计：隧道平面是指隧道中心线在水平面上的投影。隧道是线路的一个组成部分，与公路一样，线形至少满足《公路工程技术标准》规定；

2、应适当提高线形标准。因隧道内运营和养护条件明显比洞外差。 3、具体原则：

（1）原则上采用直线，避免曲线；

（2）当必须设臵曲线时，半径不宜小于不设超高的平面曲线半径如表3.2.1。 4、曲线隧道的不利因素： （1） 行车视距问题；

（2） 加宽断面问题，造成变截面隧道，施工难度大； （3） 曲线隧道内装修复杂；

（4） 增加通风阻抗，对自然通风不利；

27

不设超高最小平曲线半径 表3.2.1 公路等级 地 形 不设超高最小R（m） 平原微丘 5500 高速 重丘 山岭 一 平微 二 三 四 山岭平原山岭平原山岭平原山岭重丘 微丘 重丘 微丘 重丘 微丘 重丘 600 1500 350 600 150 4000 2500 1500 4000 1500 2500

图3.2.1 曲线隧道示意图

3.2.2 隧道纵断面设计

1、 什么是隧道纵断面？ 沿隧道中心线展开的垂直面上的投影。

2、 纵坡类型：

（1） 人字坡隧道 （2） 上行单坡隧道 （3） 下行单坡隧道

3、 控制隧道纵坡大小的主要因素 （1） 通风问题 （2） 排水问题

4、 纵坡坡度大小及其影响

（1） 隧道纵坡坡度范围：0.3%--3%

（2） 纵坡坡度与通风的关系，要求1%以下，大于2%，排量迅速增加； （3） 与排水的关系，纵坡越大水流越快；

（4） 纵坡坡度与施工运营的关系，采用大竖曲线半径和竖曲线长度； （5） 综合通风和排水考虑，纵坡为不防碍排水的缓坡为宜；

（a）人字坡隧道 （b）下行单坡隧道

图3.2.2

28

各级公路凸形竖曲线最小半径和最小长度 表3.2 公路等级 地形 平原 微丘 高 速 重 山岭 丘 一 二 三 四 平原 山岭 平原 山岭 平原 山岭 平原 山岭 微丘 重丘 微丘 重丘 微丘 重丘 微丘 重丘 450 1400 250 450 100 凸形竖极限 曲线半 最小 11000 6500 3000 1400 6500 1400 3000 径(m) 值 —般 最小 17000 10000 4500 2000 10000 2000 4500 值 竖曲线最小 100 85 70 50 85 50 70 长度 (m) 709 35 200 400 700 200 50 25 35 20 3.2.3 隧道横断面设计

3.2.3所示断面形状和尺寸应根据围岩压力求得最经济值。

专用公路 一般公路

图3.2.3 隧道建筑限界（尺寸单位：m）

图中：W一行车道宽度，按表3.2.3的规定采用;

S一行车道两侧路缘带宽度，按表3.2.3的规定采用;

C一余宽，当计算行车速变＞100km／h时为0.50m，计算行车速度 ＜100km／h时为0.25m;

H—净高，汽车专用公路、一般二级公路为5m，三、四级公路为4.5m; E—建筑限界顶角宽度，当L≤1m时， E=L；当L＞1m时， E= 1m；

L一侧向宽度，高速公路、一级公路短隧道，其侧向宽度宜取硬路肩宽度；

R一人行道宽度; J一检修道宽度。

1、 隧道净空：指隧道衬砌的内轮廓线所包围的空间，包括通风、照明、消防、通

讯等设备所占空间；

2、 隧道建筑限界：是为保证隧道内各种交通的正常运行与安全而规定在一定宽度

和高度范围内不得有任何障碍物的空间限界。

3、 隧道行车限界：保证隧道中行车安全，在一定高度和宽度范围内任何物体不得

29

侵入的限界； 4、 行车道宽度：W 5、 路缘带宽度：S

6、 净高：H，一般高速公路、一级公路5米，二级以下公路4.5米； 7、 建筑限界顶角宽：E，小于等于1米； 8、 侧向宽度：L 9、 检修道宽度： J 10、 人行道宽度：R 11、 余宽：C

12、 墙效应：隧道边墙给驾驶员造成危险的心理影响，行车偏左减少行车道。 13、 加宽带：大于2公里隧道，设紧急停车带，宽2.5m，长25—40米，间隔750

米；大于10公里隧道设U型回车道；

图3.2.4 公路隧道横断面示意图（尺寸单位：m）

30

14、两相邻隧道最小间距问题：由于地质条件的关系，隧道宽度过大则不经济，施工上也增加难度，所以高速公路、一级公路一般应设计为上，下行分离的两座独立隧道。两相邻隧道最小净距视围岩类别，断面尺寸、施工方法、爆破震动影响等因素确定，一般情况可按表3.4的规定选用。从理论上说，两相邻隧道应分别臵于围岩压力相互影响及施工影响范围之外。因此还需根据经验通过工程类比分析确定。《公路道路勘测规程》（JTJ063—85）规定：“一般为30m”。

两相邻隧道最小间距 表3.4

围岩类别 VI V～IV III II I 净距(m) (1.5～2.0)B (2.0～2.5)B (2.5～3.0)B (3.0～5.0)B ＞5.0B 3.2.4 隧道接线

1、 保证有足够的视距和行驶安全：隧道洞口连接线的平面及纵断面线形应与隧道线形相配合。尤其在进口一侧，需要在足够的距离外能够识别隧道洞口。为了

31

使汽车能顺利驶入隧道，驾驶员应提前知道前方有隧道。通常当汽车驶近隧道，但尚有一定距离时，驾驶员若能自然地集中注意力观察到洞口及其附近的情况，并保证有足够的安全视距，对障碍物可以及时察觉，采取适当措施，才能保证行车安全。

2、 注视点和注视时间：开始注视的点称为注视点，从注视点到安全视距点所需时间称为注视时间。从注视点到洞口采用通视线形极为重要。在洞口及其附近放入平面曲线或是竖曲线的变更点时，应以不妨碍观察隧道。

3、 隧道两端平面线形与道路线形相一致的最小长度规定如表3.5。

隧道两端平面线形与路线线形相一致的最小长度（m） 表3.5 公路等级 高 速 公 路 一 二 三 四 平 平 山 平 山 平 山 平 山 地 原 重 山 原 岭 原 岭 原 岭 原 岭 形 微 丘 岭 微 重 微 重 微 重 微 重 丘 丘 丘 丘 丘 丘 丘 丘 丘 最小长度 100 80 60 40 80 40 60 20 40 15 20 10 当隧道净宽大于所在公路的路基宽度时，两端接线应有不短于50m的同隧道等宽的加宽段，并设计过渡段加以衔接。当隧道净宽小于所在公路的路基宽度时，两端接线仍然按等级公路标准设计，与隧道洞门端墙衔接。隧道内的路肩宽度与一般道路相比要缩小很多，需要进行平滑的过渡，应在适当的距离内收缩，使汽车进出隧道时顺利。

3.3 Inner contour line of lining and drawing up

3.3 衬砌内轮廓线及几何尺寸拟定

 什么是隧道衬砌？(Lining)它是一种超静定支护结构。  衬砌断面设计：主要解决内轮廓线，轴线和厚度三个问题。  设计内轮廓线的原则：衬砌的内轮廓线应尽可能地接近建筑限界，力求开挖和衬砌的数量最小。衬砌内表面力求平顺，还应考虑衬砌施工的简便。  隧道衬砌断面的轴线：应当尽量与断面压力曲线重合，使各截面主要承受压应力。为此，当衬砌受径向分布的水压时，轴线以圆形最好；主要承受竖向压力或同时承受不大的水平侧压力时，可采用三心圆拱和直墙式衬砌；当承受竖向压力和较大侧压力时，宜采用五心圆曲墙式衬砌；当有沉陷可能和受底压力时，宜加设仰拱的曲墙式衬砌。  隧道衬砌厚度：随所处地质条件和水文地质条件不同而有较大变化，并且与隧道的跨径，荷载大小，衬砌材料以及施工条件等有关。根据以往经验，拱圈可以采取等截面，也可采取在拱脚部分加厚20—50％的变截面。仰拱厚度一般略小于拱顶厚度。

从衬砌质量要求出发，一般不应小于规范规定的最小厚度。其值列于表3.6

截面最小厚度（cm ） 表3.6 隧道和明洞衬砌 洞门端墙、翼墙 建筑材料种类 拱圈 边 墙 仰拱 和洞口挡土墙 混凝土 20 20 20 30 片石混凝土 50 50 50

32

浆砌粗料石或混凝土块 浆砌块石 浆砌片石 30 30 30 50 30 30 50 3.3.1衬砌断面 Lining section

(1)衬砌内轮廓线：是衬砌的完成线，在内轮廓线之内的空间，即为隧道的净空断面。

该线应满足所围成的断面积最小，适合围岩压力和水压力的特点。以既经济又适用为目的。

(2)衬砌外轮廓线：指为保持净空断面的形状，衬砌必须有足够的厚度(或称最小衬砌厚度)的外缘线。为保证衬砌的厚度，侵犯该线的山体必须全部除掉，木质临时支撑或木模板等也不应侵入，所以该线又称为最小开挖线，见图3.3.1断面所示。

(3)实际开挖线：为保证衬砌外轮廓，开挖时往往稍大，尤其用钻爆法开挖时，实际开挖线不可避免的成为不规则形状。因为它比衬砌外轮廓线大，所以又称为超挖线，超挖部分的大小叫超挖量，一般不应超过10cm。实际上凸凹图3.3.1 隧道断面轮廓线 不平，这样10cm的限制线只能是平均 线，它是设计时进行工程量计算的依据。

施工中，尤其是用钻爆法施工时，很难掌握刚好达到平均线，常常比它还要大，这就造成了不必要的工程量，如何控制它，至今仍为一个难题。按设计要求所有超挖部分，都要用片石回填密实。由于施工上的困难，不容易作到密实。但这是设计及施工中都应着重强调的问题。

3.3.2 公路隧道衬砌内轮廓线的求法

Determining inner boundary line of highway tunnel lining

(1)圆形断面的作图

确定道路隧道内轮廓线时，以公路建筑限界为基准，并附加上通风所需要的断面。如果有侧压力则需要设臵仰拱，设仰拱时应考虑水压力。在膨胀性山体和受到大水压时，通常把圆形闭合断面作为基本形状。圆形断面内轮廓线作图见图3.3.2(a)。 假定公路建筑限界已确定，其控制点为a,b,c,d四个点。分别作ab,ac ,ad的垂直平分线，在断面对称轴上得到三个交点O1,O2、O3，取其中最高(至路面)者作为圆心O2。由于施工精度上要求a,b,c,d各点至少需要10cm以上的富裕量，所以在oa连线的延长线上取aA0.1m，以oA为半径划圆即得内轮廓线的基本

33

部分。

图3.3.2 内轮廓线作图例

路面板下剩余的空间○S，可以用做通风和通路，除了膨胀性岩体及水压很大时需要设臵仰拱外，一般可不设臵，此时路面板下可用于埋设排水构造物。排水构造物的敷设深度，除高寒地区设保暖水沟外，一般0.5m是足够的。当侧压力大需设臵仰拱时，其半径O'e2OA。

建筑限界的两侧空余地方，ab之间可以作为设臵事故电话和放臵灭火器的地方，bc之间可以安装照明灯具。

圆形断面常常用于盾构法和水下隧道、膨胀性围岩以及接近圆形的山岭隧道。

(2)直墙式衬砌断面

 适合情况：围岩较好，一般不产生较大的侧压力，不需要设仰拱，可以采用直墙，此时隧道的净断面积最小，如图3.3.2(b)。适用于无明显断层和围岩结构完整的地质条件，如果隧道长度不很长(600——800m)，使用射流风机已经足够。

 内轮廓线确定方法：如果在建筑限界以上设臵射流风机，则应使

34

GH1.0~1.2m(根据选用的射流风机的实际尺寸确定)，例如取GH＝1.2m，取施工允许误差He＝O.1m，则得点 e，作ed的垂直平分线并与断面对称轴相交于点Ol，以o1H为半径作弧DHD'，即为拱部的内轮廓线。由建筑限界ab向外取富余量0.1m，引AB∥ab，求bd的垂直平分线与o1D相交于O2，以o2D为半径作弧并与AB相交于B，与DHD'相交于D，则ABDH即为内轮廓线。这是一个坦三心圆拱，

(3)曲墙式衬砌断面(顶板以上设臵通风道时)

 适合情况：长隧道，需要全横向通风或半横向通风时，或所需通风量较大，通风道断面积也会较大，此时顶板要变宽，拱高需增大，如图3.3.2(d)。如果设在路面板以下，则车道板必须采用钢筋混凝土结构，造价很高。

 设臵通风道的原则：是既要使通风道的断面积小，又要使内轮廓线与建筑限界的侧墙部分的剩余空间最小，还要使拱部与侧墙伪内轮廓线过渡圆滑，适合受力特点。例如隧道长度为1km左右的隧道，由两个洞口进行半横向通风时，所需通风道面积约为8—10m2，属于小断面通风道。

 内轮廓线确定方法：如图3.3.2(c)，取a、b为控制点，求ab平分线，在平分线上找一点ol，取o1A为半径(R1)作弧AB。在AB弧的延长线取点P，将o1P与对称轴的交点o2作为圆心，划o2P圆时要试作，使之在H点附近通过。所得到的ABPH即为内轮廓线。需要设臵仰拱时，取o3P(=R3)近似等于2倍的o2P。 例如需通风道断面积为20m2 时，用趋进法作图。如图3.3.2(d)，首先在Gd的延长线上取点D，使DG约等于建筑限界宽度的一半( 试取时可将ab延长与Gd交于D)， GD不应比其超过太多(以GDaF＜1m为限)。再在GD1.2~1.3GH左右取点H，作DH的垂直平分线并与对称轴相交于O1，以o1D为半径(R1 )划圆弧DHD’，校核该弓形面积，调整到较预定面稍大为止。再次，求AD的垂直平分线与Do1的交点O2，并以o2A半径(R2)划弧AD，ADH即为内轮廓线。需要设仰拱时，取 R3 ＝2R1。 开挖断面积大于100m2 的长大隧道，断层、不良地质等影响更大。可考虑设臵通风竖井及平行导坑进行通风，使隧道本身断面尽量缩减到最小程度。

3.3.3衬砌断面几何尺寸的拟定

Determining Size of Lining cross Section

1 衬砌内轮廊尺寸拟定

拟定衬砌内轮廓尺寸的各参数如图所示。已知a、b、f、1，求r1、r2和2

r1ar2cos2f r2sin2ab (3.3.1)

ar1r2sin1图3.3.3 内轮廓线计算图示

图3.3.4 边墙内径r3的计算图示

35

式中：b——公路建筑限界宽度，其值为行车道宽度加上两侧路缘带与行人行道宽度的总和，两侧还应分别加上5～10cm的施工误差；

按通风量所需通风道面积确定，并保证拱轴线受力合理； f——拱顶至拱脚的矢高，

1——内径r，画出的圆曲线的终点截面与竖直面的夹角； a——内径 r 1、r2的圆心o1与o2之间的水平距离。

以上4个参数必须根据限界要求预先给定，代入（3.3.1）式后解出其余3个参数r 1、r2及2。其中：r1、r2——第一个内径和第二个内径； 2——拱脚截面与竖直截面的夹角。

曲墙式边墙内径r3由参数H1及b 1确定，见图3.3.4。ACO3ADB，

22ADH1sin3b1cos3，ABH1b1

2H21b1r32(H1sin3b1cos3) (3.3.2)

39002 2．轴线与外轮廓线

对于拱的轴线和外轮廓线的计算，不存在困难。等截面拱的计算比较简便，变截面拱圈尺寸的计算，则比较繁琐，参见图3.3.5，可按以下公式计算：

R2mr2d0ddbd0d(r2d00.5d)m(r2d0)(1cos2)dcos2 (3.3.3)

r1'm'r10.5d0r2'm'r20.5d00.5d(r20.5d00.25d)'m(r20.5d0)(1cos2)0.5dcos2R1mr1d0式中：R1，R2——外轮廓线半径； r1'、r2'——轴线半径；r1、r2、1、2意义同前，均为已知。d0为拱顶厚度，db为拱脚截面厚度，二者都是预先设定的。 若预先设定d0和db时，则水平线以上部分曲边墙尺寸计算公式如下：

(3.3.4)

图3.3.5变截面拱圈尺寸的计算图式及水平线以上部分曲边墙尺寸计算图式

36

m1'm1hbR3r3'b0dWmtg3'mtg3(r3r2)sin3hbmR2sin2hbm''r2sin2hbmtg3R3m1r3

若预先设定d0和dw时，则需先计算m及db值：

 (3.3.5) 222dbR2msin2r2mcos2m 水平线以下部分曲边墙外缘为斜线时，其斜线与以R3为半径的外轮廓线相切，

见图3.3.6，通常R3、H3和B3为预先设定，有关尺寸按以下公式计算：

dWd0sin211cos2aH322R3B3B32ah32[aHR(RB)] (3.3.6) 3333R3a2a(H3h3)b3R3

图3.3.6 边墙外缘斜线计算图 图3.3.7 三心圆平拱外轮廓线计算图

37

三心圆平拱衬砌外轮廓线的计算，见图3.3.7。通常d0、dw，r1、r2为预先设定，此时

(3.3.7)

公路隧道衬砌结构尺寸主要根据围岩坚固系数确定：

 拱顶厚度d040~130cm

 衬砌拱圈净矢高f0(0.25~0.40)L0，L0为拱圈净跨径；  拱脚厚度db(1.2~1.4)d0；  边墙厚度dc(1.0~1.5)db；  仰拱厚度dj(0.5~0.8)d0

3.4 道路隧道勘测设计文件的内容和组成

道路隧道勘测设计的成果是相应的设计文件，应按交通部颁发的《公路基本建设工程设计文件编制办法》和《公路隧道勘测规程》的要求进行。 定测结束后应提出隧道勘测说明书，其内容如下： 1．沿线隧道概况及自然概况；

2．工程地质(包括地震烈度资料)及水文地质情况； 3．气象、环境和有关政策法令情况；

4．施工条件(包括施工场地、工程设备、给排水、动力、施工道路、弃渣场、建筑材料来源以及与附近建筑物或环境的关系等)；

5．隧道方案(2个或2个以上)的比选情况和在设计中应注意的事项； 6．对运营通风、运营照明和防排水方式的选择建议； 7．存在问题以及解决办法的建议，有关协议、纪要等；

8.隧道线路方案平面图；比较方案(2条以上)应绘入图内，并附有方案比较说明，采用方案的理由；

9．隧道线路地质平面图；显示地质构造、岩层产状、不同地质的分界线，水文地质情况、地物、地貌等。图中应绘出推荐方案。

10．隧道纵断面图；显示隧道全貌，埋臵深度，地质(围岩类别、岩层产状、节理情况、不同地质分界线)和水文地质以及线路条件，图上除注明里程、地面标高外，尚应注明设计坡度；设计标高及线路曲线要素。绘制范围应包括两洞口以外与线路的接线点。图内还应显示钻孔、电探等位臵。

11．隧道洞口地形平面图；显示边坡开挖情况，选定洞口位臵，确定明洞长度，布臵排水，施工场地及防护工程设施等，一般洞口地形平面图的施测范围为洞口前后及两侧各宽约60m左右，有不良地质现象时，其施测范围应酌情加宽；

12．洞口纵、横断面图；显示洞口地形、地质(覆盖层厚度、岩层产状岩石节理

38

情况、不同地质分界线)，水文地质，仰坡开挖坡度等。隧道洞口、洞外接线横断面图按路线横断面要求测绘。当隧道通过不良地质或地形、地质条件极为复杂地段时，需绘制洞身横断面图，用以选择衬砌类型及施工方法。

13．辅助坑道及运营通风风道工程所需地形，纵横断面图；当预计设臵辅助坑道时，应进行测绘，以显示辅助坑道附近的地形、地质，与正洞的关系，具体位臵，场地布臵。运营通风机房、通风道风向转换阀等设施的位臵。运营照明设施的设臵位臵。安全设施的位臵。公用隧管的进口(出口)位臵。隧道管理所的位臵等。 14．明洞纵横断面图：用以确定明洞长度、结构类型，施工方法、边、仰坡，以及防护处理等。当明洞受河岸冲刷或有不良地质现象时，施测范围应适当加宽，一般每5m左右施测一个横断面。

对于长大隧道(2000m以上)和地质复杂的隧道等，还应分工点编写隧道工点说明。主要内容是：

1．隧道位臵的选定情况和选定洞口的意见；

2．地形、地貌、植被情况以及地质、水文地质简况；

3．洞身、洞口的特殊问题，以及有关工程的处理措施和意见； 4．场地布臵、便道引入、弃渣处理及利用的情况和意见； 5．辅助坑道和运营通风的选定和设臵意见； 6．施工设计中的注意事项；

除上述资料外，对长大隧道或复杂的隧道应将工程地质及水文地质调查成果附于说明书之后。

施工图设计是以上述资料为基础的。较长隧道的施工图设计一般应包括： 1．隧道平面图：显示地质平面、隧道平面位臵及路线里程和进出口位臵等。设U形回车场、错车道、爬坡车道时，应显示其位臵和长度。

2．隧道纵断面图：显示隧道地质概况、衬砌类型（有加宽或设U形回车场时，应显示加宽值及加宽段长度)、埋深、路面中心设计标高、有高路肩时显示路肩标高、设计坡度、地面标高、里程桩等。

3．隧道进口(出口)纵横断面图：显示设臵洞门处的地形、地质情况、边仰坡开挖坡度及高度等。

4．隧道进口(出口)平面图：显示洞门附近的地形、洞顶排水系统(有平导时，与平导的相互关系等)、洞门广场的减光设计等。

5.隧道进口(出口)洞门图：显示洞门的构造、类型及具体尺寸，采用建筑材料、施工注意事项，工程数量等。有遮光棚等构造物时，应显示其与洞身连结关系及完整的遮光棚构造设计图。

6.隧道衬砌设计图：显示衬砌类型、构造和具体尺寸、采用的建筑材料；施工注意事项、工程数量等。设回车场、错车道、爬坡车道时应单独设计。 7．辅助坑道结构设计图。

8.运营通风系统的结构设计图。 9．运营照明系统的结构设计图。 10．监控与管理系统的结构设计图。 11．附属建筑物的结构设计图。

在整个施工图设计文件中应有隧道设计说明书。对隧道概况(路线、工程地质、水文地质、气象、环境等)、设计意图及原则、施工方法及注意事项等作概括说明。

39

中小隧道的设计内容酌减。

思考题思考题

1．不良地质地段隧道选址时，主要应考虑哪些问题？ 2．隧道平面、纵断面设计时应注意什么问题？ 3．什么是隧道建筑限界？

4．隧道接线的平面及纵断面线形有何要求？

5．什么是衬砌内轮廓线，外轮廓线，实际开挖线？

40