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1、隧道工程隧道工程Chapter1 隧道勘测及隧道位置的选择隧道勘测及隧道位置的选择 -隧道勘测隧道勘测-隧道勘测的一般规定隧道勘测的一般规定 制定勘测计划勘测计划包括对既有资料的收集和调查、地质勘察、环境 调查、施工条件调查、调查采取的方法等内容。勘测资料应完备隧道勘测工作一般包括搜集已有资料，地形、地质的调查测绘，工程地质及水文地质勘探及试验等工作。勘测的两个阶段 设计阶段勘测和施工阶段勘测 评价隧道工程对环境可能造成的影响1.1隧道的工程调查隧道的工程调查隧道工程隧道工程隧道勘测及隧道位置的选择隧道勘测及隧道位置的选择 -隧道勘测隧道勘测-调查测绘调查测绘-隧道工程调查的内容隧道工程调查的
2、内容 自然概况 工程地质特征 水文地质特征 不良地质地段 地震基本烈度等级 气象资料 施工条件隧道工程隧道工程隧道勘测及隧道位置的选择隧道勘测及隧道位置的选择 -隧道勘测隧道勘测-隧道工程隧道工程测绘测绘遵守的遵守的规规定定 按设计阶段要求搜集或测绘地形图，纵断面图、横断面图 测绘资料的图纸内容需反映隧道所在地的工程地质及水文地质情况 在隧道洞口和辅助坑道口的附近，按规定设置必要的平面控制点和水准点 测绘资料符合规定的精度要求-长隧道、特长隧道和地质条件复杂的隧道的调查长隧道、特长隧道和地质条件复杂的隧道的调查长隧道、特长隧道和地质条件复杂的隧道，应进行大面积的区域性工程地质调查、测绘、并加强
3、地质勘探核试验工作，查明区域地质构造及工程地质、水文地质条件；当地下水对隧道影响较大时，应进行地下水的动态勘测 隧道工程隧道工程隧道勘测及隧道位置的选择隧道勘测及隧道位置的选择 -隧道勘测隧道勘测 -设计阶段地质调查设计阶段地质调查 采用测绘、弹性波勘测、遥感、钻孔、试验坑道等方法进行 -施工阶段地质调查施工阶段地质调查 核定地质构造、岩性、地下水等 及时预测和解决施工中遇到的工程地质及水文地质问题 为验证修改设计提供依据 -工程评价及处理措施工程评价及处理措施 围岩自稳性 隧道涌水量、涌水压力、突然涌水等 岩土膨胀压力隧道工程隧道工程隧道勘测及隧道位置的选择隧道勘测及隧道位置的选择 -隧道勘
4、测隧道勘测 滑坡、偏压 围岩状态和土压特性 高地应力区应力场 瓦斯、岩溶、及人为坑洞等 -围岩级别的确定围岩级别的确定判断围岩级别是决策隧道设计、施工中各种问题的基础。围岩级别的判定是按设计和施工两个阶段进行。施工阶段可根据已暴露的围岩条件判定围岩级别，是对设计阶段的预判断进行修正，是客观、可靠、可信的判断 隧道工程隧道工程隧道勘测及隧道位置的选择隧道勘测及隧道位置的选择 -隧道位置的选择隧道位置的选择按地形及地质条件进行选择按地形及地质条件进行选择(1)按地形条件进行选择按地形条件进行选择-高程障碍 绕行方案 当附近地形开阔，山坡地带宽敞时，克服高程障碍的一个比较简易的办法是避开前方的山峰，
5、迂回绕行而过 深堑方案 当地形比较开阔，有山谷台地可资展线时，就可以尽量地把线路展长，坡度用足以争取把线路标高抬起到可能的高度。然后把高程尚有不足之处，在山顶部位开凿深路堑通过 隧道方案 当地形紧迫，山坡陡峭，不具备上述条件时，开凿隧道，穿山而过，就成为唯一可行，而且是比较有利的方案。1.2隧道总体设计隧道总体设计隧道工程隧道工程隧道勘测及隧道位置的选择隧道勘测及隧道位置的选择 -隧道位置的选择隧道位置的选择-平面障碍 沿河傍山绕行方案 沿着山体自然弯曲傍山绕行，如果地形条件尚能允许，则可采用。在不得已时，只得大劈坡，或高层填土，上设御土墙，下设护坡护岸，有时还须跨谷建桥，有时为防滚石坠落，还
6、需设置防护明洞 隧道直穿方案 如果在平面障碍的前方，开凿隧道，穿山而过，虽然初期工程略大一些，但线路顺直平缓，工程单一，可不设急弯，没有陡坡，路线行程缩短，运营条件改善，而且不受山坡坍方落石的威胁如下图所示。从长远的利益来看，隧道方案往往是比较合理的。隧道工程隧道工程隧道勘测及隧道位置的选择隧道勘测及隧道位置的选择 -隧道位置的选择隧道位置的选择隧道直穿方案示意图隧道工程隧道工程隧道勘测及隧道位置的选择隧道勘测及隧道位置的选择 -隧道位置的选择隧道位置的选择(2)(2)按地质条件进行选择按地质条件进行选择 1)单斜构造与隧道位置的选择水平或缓倾角岩层 当隧道通过坚硬的厚层岩层时，较为稳定。若通
7、过很薄的岩层，则施工时顶部易产生掉块现象，此时，以不透水的坚硬岩层作顶板为最好陡倾角岩层 陡倾角岩层一般有偏压和不均匀压力存在，当有软弱夹层伴以有害节理切割时，易产生坍方和顺层滑动；在此情况下，如以明洞通过时应慎重对待 缓倾角岩层隧道位置的选择隧道工程隧道工程隧道勘测及隧道位置的选择隧道勘测及隧道位置的选择 -隧道位置的选择隧道位置的选择（接上页）当隧道中线可能沿两种不同岩性的岩层走向通过时，地层滑动将使隧道结构受到很大的剪力，以致把结构物损坏。应避免将隧道置于两种不同的岩层软弱构造(破碎)带，而宜将隧道置于岩性较好的单一岩层中(A)；如果隧道恰在层间软弱面的上方，地层滑动会使隧道的某一段发生
8、横向推移，而与邻段断开。因此一定要尽可能避开软弱结构面，特别是不要把隧道中线设成与软弱结构面的走向一致或平行，至少要成一定的交角。软弱结构面地带隧道位置的选择隧道工程隧道工程隧道勘测及隧道位置的选择隧道勘测及隧道位置的选择 -隧道位置的选择隧道位置的选择直立岩层 隧道通过直立岩层时，其中线宜垂直于岩层的走向穿过，在隧道开挖过程中，易产生坍塌，甚至会导致大的坍力，致使地面形成“天窗”直立岩层中隧道位置的选择隧道工程隧道工程隧道勘测及隧道位置的选择隧道勘测及隧道位置的选择 -隧道位置的选择隧道位置的选择2)褶皱构造与隧道位置的选择褶皱构造有向斜和背斜两种基本类型，当隧道通过褶皱构造时，应尽量避免将
9、隧道置于向斜或背斜的轴部(a)、(b)，而应将隧道置于翼部(c)，则隧道所处的地质条件类似单斜构造 当对隧道通过向斜和背斜轴部作比较时，则背斜较向斜略好，若向斜轴部处于含水层中，地下水积聚凹底，洞身开挖所出现的涌水及坍塌将比背斜严重，也将增加施工的困难。褶皱构造隧道位置的选择隧道工程隧道工程隧道勘测及隧道位置的选择隧道勘测及隧道位置的选择 -隧道位置的选择隧道位置的选择-3)断裂构造、接触带与隧道位置的选择在选择隧道位置时，切忌沿着(或靠近平行)断层带或破碎带修建隧道，特别是对于区域性大断裂，尤应注意绕避。当隧道线路必须通过断层带时，应尽量使线路与断层走向正交，同时应避开严重破碎带，并应使通过
10、断层的地段最短。断裂构造地带隧道位置的选择隧道工程隧道工程隧道勘测及隧道位置的选择隧道勘测及隧道位置的选择 -隧道位置的选择隧道位置的选择4）不良地质的影响 滑坡地区在山区修建公路、铁路隧道时，经常遇到滑坡，它给施工，运营可能造成极大危害，因此，当隧道线路必须通过滑坡地段时，应慎重对待。采用隧道避开滑坡时，应使隧道洞身埋藏在滑床(可能的滑动面)以下一定厚度的稳固地层中，以确保施工及运营过程中滑坡滑动时不致影响隧道安全。滑坡地带的隧道位置选择隧道工程隧道工程隧道勘测及隧道位置的选择隧道勘测及隧道位置的选择 -隧道位置的选择隧道位置的选择 岩堆、崩坍、错落、堆积层以及危岩落石地区选择隧道位置时，应
11、查明工程地质及水文地质情况，原则上应避免从不稳定的岩堆、崩坍、错落、堆积层地区中通过，应将洞身置于稳定的地层，当隧道必须通过时，首先应分析并确认其具有稳定性，且一定要采取有效可靠的工程措施，方得以在下图所示位置通过。不良地质中的隧道落石地带的隧道隧道工程隧道工程隧道勘测及隧道位置的选择隧道勘测及隧道位置的选择 -隧道位置的选择隧道位置的选择 泥石流当线路通过泥石流地区时，首先应充分预计和判明泥石流的成因、规模、发展趋势和冲、淤变化规律，论证以路基、桥梁通过或者以隧道等方式绕道的合理性，并判定工程安全度，以决定隧道方案的可行性。当隧道(明洞)洞口位置毗邻泥石流沟时，应注意适当延长以避免泥石流可能
12、扩散范围的影响。溶洞地区当隧道通过岩溶地区时，应力求避免穿越岩溶严重发育的网状洞穴区、巨大空洞区及有利于岩溶发育的构造带，尽量避开洞身置于碳酸盐岩与非碳酸盐岩(可溶岩与非可溶岩)的接触带。当不可能时，应选择在较狭窄地段，以垂直或大角度穿过，使通过岩溶地段为最短。隧道工程隧道工程隧道勘测及隧道位置的选择隧道勘测及隧道位置的选择 -隧道位置的选择隧道位置的选择侧蚀地带的隧道溶洞地区隧道位置的选择瓦斯地区隧道开挖时，有害气体如甲烷(CH4)和二氧化碳(CO2)逸出；轻则致人窒息，重则引起爆炸，危害甚大。选择隧道位置时，最好能避开。不得已时，应做好通风稀释的措施。黄土地区黄土具有干燥时甚坚固，遇水容易
13、剥落和遭受侵蚀的特征。选择隧道时应避开沟壑及地下水活动和地面陷穴密集的地区。隧道工程隧道工程隧道勘测及隧道位置的选择隧道勘测及隧道位置的选择 -隧道位置的选择隧道位置的选择5）不良水文地质的影响 地下水 地下水多是由地表水的渗透或地下水源补给的它们的存在，使岩石软化、强度降低，层间夹层软化或稀释，促成了层间的滑动。选择隧道位置时，最好不从富水区中经过。不得已时，也要尽可能地把隧道置于地下水位以上的地方，或在不透水层中穿过。地温 地球核心有巨大的热量隧道如果埋置很深，地温太高，将会降低施工效率。隧道通过高温、高热地段，会给施工带来困难选择隧道位置时，应尽可能不把隧道放在山体太深处。遇到部分地区埋
14、深太大或高地温时，则应作好通风降温措施。隧道工程隧道工程隧道勘测及隧道位置的选择隧道勘测及隧道位置的选择 -隧道洞口位置的选定隧道洞口位置的选定-选择洞口位置的原则选择洞口位置的原则 洞口应尽可能地设在山体稳定、地质较好地下水不太丰富的地方 洞口不宜设在垭口沟谷的中心或沟底低洼处，不要与水争路 洞口应尽可能设在线路与地形等高线相垂直的地方，使隧道正面进入 山体，洞门结构物不致受到偏侧压力 当线路位于有可能被淹没的河滩上或水库回水影响范围以内时，隧道洞口标高应在洪水位以上，并加上波浪的高度，以防洪水倒灌到隧道中去 隧道工程隧道工程隧道勘测及隧道位置的选择隧道勘测及隧道位置的选择 -隧道洞口位置的
15、选定隧道洞口位置的选定为了保证洞口的稳定和安全，边坡及仰坡均不宜开挖过高，不使山体扰动太甚，也不使新开出的暴露面太大。一般情况下，设计各类围岩中隧道洞口上方的仰坡和路堑的边坡控制高度和坡度可参考下表围岩级别坡率贴壁1:0.31:0.51:0.51:0.751:0.751:11:1.251:1.251:1.5高度(m)152025左右2025左右151820左右155.0B复线两隧道间的横向最小距离注：表中B为隧道开挖断面的宽度(m)隧道工程隧道工程隧道线路引线 隧道洞口连接线的平面及纵断面线形应与隧道线形相协调，确保有足够的视距和行驶安全。隧道两端洞口连接线的纵坡应有一段距离与隧道纵坡保持一致
16、。为了使汽车能顺利驶入隧道，司机应提早知道前方有隧道，而且在离隧道一定距离时，司机应当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，可以及时察觉到前方障碍物，以便采取适当措施，确保行车安全。注视点：把开始注视的点称为注视点。注视时间：从注视点到安全视距点所需的时间称为注视时间。隧道内的路肩宽度与一般道路相比要缩小很多，需要进行平滑过渡，应在适当的距离内收缩，使汽车进出隧道时顺利。所以，通常根据设计车速设计成1/251/50的楔形过渡段，在这个收缩过渡段中，一般应当由路缘石、护栏、路面标志线以及其它洞口附近的构造物等。另外，设计引线时还应考虑到接近洞口的桥梁、路堤等。隧道工
17、程隧道工程1.3.5隧道净空与限界 隧道净空：指隧道衬砌内轮廓线所包围的空间,包括隧道建筑限界、通风、照明及其它所需面积。隧道断面形状和尺寸应根据围岩压力求得最经济值。公路隧道建筑限界由行车道宽度(W)、左侧向宽度、右侧向宽度(L)、余宽(C)、人行道宽度(R)或检修道宽度(J)等组成。相应基本宽度的数值规定可参见规范。为了消除或减少隧道边墙给驾驶员带来恐之冲撞的心理效应（“侧墙效应”），保证一定车速的安全通行，应在行车道两侧设置一定的宽度的侧向宽度或余宽。“隧道建筑限界”是为了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范围。也就是说“隧道建筑限界”
18、是指建筑物（包括衬砌、通风管道等）不能侵入的一种限界。隧道工程隧道工程隧道工程隧道工程 隧道建筑限界的基本情况（cm）隧道工程隧道工程隧道工程隧道工程 建筑限界高度，高速公路、一级公路、二级公路取5.0m，三、四级公路取4.0m。当设置检修道或人行道时，不设余宽；当不设置检修道或人行道时，应设不小于25cm宽的余宽；隧道路面横坡，当隧道为单向交通时，应取单面坡；当隧道为双向交通时，可取双面坡。坡度应根据隧道长度、平纵线形等因素综合确定，一般可采用1.5%2.0%。当路面采用单面坡时，建筑限界底边线与路面重合；当采用双面坡时，建筑限界底边线应水平置于路面最高处。对于单车道四级公路的隧道应按双车道
19、四级公路标准修建。长、特长隧道应在行车方向的右侧设置紧急停车带。双向行车隧道，其紧急停车带应双侧交错设置。紧急停车带的宽度，包含右侧向宽度应取3.5m，长度应取40m，其中有效长度不得小于30m。紧急停车带的设置间距不宜大于750m。停车带的路面横坡，长隧道可取水平，特长隧道可取0.5%1.0%或水平。紧急停车带建筑限界的构成如图1-10所示。布设检修道、人行道的隧道，可不设紧急停车带，但应按500 m间距交错设置行人避车洞。隧道工程隧道工程（1）衬砌内轮廓线：它是指衬砌在隧道净空内的完成线，在内轮廓线之间的空间即为隧道的净空断面。（2）衬砌外轮廓线：为保持隧道净空断面的形状，衬砌必须有足够的
20、厚度（或称衬砌最小厚度）的外缘线。（3）实际开挖线：在隧道光面爆破开挖时，为保证衬砌外轮廓线形状，实际开挖线不可避免的成为不规则形状，而且通常开挖断面的实际轮廓线稍稍超过外轮廓线，也称超挖线。隧道工程隧道工程1.4 隧道勘测设计文件的内容和组成根据交通部颁发的公路工程基本建设项目设计文件编制办法和公路隧道勘测规程的要求，将公路隧道勘测设计的成果编制成相应的文件。定测阶段有关资料1.定测说明书说明书中要概述执行初步设计审批意见的情况，若初步设计有明显、重大的变更时，必须说明变更的理由、原因以及解决的措施。根据地质勘察、测量和现场各种调查资料，对隧道工程设计、施工方案提出建议。2.分类说明书按测量
21、、地质勘察和其它各种调查三项分别说明。3.隧道洞外控制测量、地质勘察成果说明书（1）隧道平面控制网及路线示意图；（2）平差及坐标计算；（3）有关洞内控制测量的建议以及隧道测量说明书；（4）地质平面及及地质剖面图；重大地质问题的评价；钻探、坑探、电法磁法探测和试验资料整编以及地质勘察说明书。隧道工程隧道工程4需要完成和提交的图纸（1）隧道地形地质平面图；（2）隧道纵断面图；（3）隧道洞口放大纵断面图；（4）隧道洞口及附近横断面图；（5）隧道洞身横断面图（6）隧道明洞横断面图；（7）隧道洞口地形图；（8）其它辅助工程（如导坑等）的平面及纵、横断面图。5其它 隧道周边环境条件、各种相关调查情况、施工
22、组织及预算资料等。隧道勘测说明书的主要内容（1）沿线隧道概况及自然概况；（2）地形、地貌、工程地质、水文地质情况；（3）气象、环境和有关政策法令；（4）隧道线路方案比较说明、采用方案的理由，隧道方案的比选情况和在设计中应注意的事项；（5）详细介绍现有的施工条件，包括施工场地情况、工程动力设备、电力通讯、给排水、施工便道、弃渣场、水源、建筑材料来源及对附近建筑物或环境的影响关系等；（6）对隧道营运阶段通风、照明和防排水方式的选择建议；（7）存在的问题及解决问题办法的建议，有关协议和会议纪要等。对于长大隧道（2km以上）和地质条件复杂的隧道还应有：隧道位置的选定情况和隧道洞口选定的意见、隧道洞身和
23、洞口特殊工程问题的处理措施和意见以及辅助坑道的选定和设置意见。隧道工程隧道工程 隧道施工图设计文件内容（1）隧道设计说明书概括说明隧道概况（设计标准及遵循规范、工程地质、水文地质、气象气候条件、地震和环境等）、设计意图及原则、施工方法、施工监测及注意事项等。（2）隧道表及其工程数量表隧道表包含隧道名称、起讫桩号、长度、净空、洞内路线线型（坡度与坡长、平曲线半径与平曲线长度）、工程地质概况、围岩级别及衬砌长度、洞口型式、照明方式和通风方式等；工程数量表有材料名称及型号、洞口工程（洞门、明洞、截水沟）、洞身工程（开挖、初期支护、二次衬砌）、紧急停车带洞身工程（开挖、初期支护、二次衬砌）、防排水工程
24、（洞身防水、洞身排水、路面排水）、预留洞室、行车（人）横洞、路面工程、营运通风照明、内部装饰、监控设施、安全设施（电缆、报警装置、消防设施等）、洞外水箱及增压装置、变电站、控制中心及其它生活设施等附属工程的工程数量等。（3）隧道平面、纵断面图和隧道地质平面布置图 隧道平面图显示地质平面、隧道平面位置及路线里程和进出口位置等。纵断面图显示地质概况、支护结构类型、隧道埋深、路面中心设计标高、设计坡度、路肩标高、地面标高、里程等。隧道工程隧道工程 隧道地质平面布置图显示地质构造、岩层产状、不同地质分界线、水文地质、地物和地貌等。图中应绘出推荐方案。（4）隧道上下行线纵断面图显示隧道的里程桩号、围岩类
25、别、衬砌形式、设计标高、地面高程、坡度与坡长、水文地质特征、工程地质概况。（5）公路隧道净空横断面（横洞）图，应符合公路隧道设计规范（JTG D70-2004）中有关隧道建筑限界的规定，限界内不得有任何部件侵入。（6）隧道上下行线洞口、洞门出口一般构造图显示洞门的构造、类型、具体尺寸及洞门的立面、平面和截面图，采用的建筑材料、工程材料数量、施工注意事项等。（7）隧道支护结构构造图显示锚杆支护的类型、锚杆布置示意图、衬砌钢筋网示意图、超前支护大样图、衬砌类型与配筋、锚杆构造、格栅拱架和钢拱架结构、施工缝、沉降缝、防水设计、传力杆大样、拉杆大样和锚喷支护工程材料数量表等。（8）隧道防排水构造图（9）照明、通风平面布置图（10）附属建筑物的结构设计图（11）设计概预算图表资料、有关协议和会议纪要等。