隧道结构及设计课件.ppt

1、第第1节隧道勘测设计程序及内容节隧道勘测设计程序及内容.程序选择程序选择（1）对地形地质情况复杂、工程规模宏大、技术要）对地形地质情况复杂、工程规模宏大、技术要求高、施工困难的工程项目，采用三阶段勘测设计程求高、施工困难的工程项目，采用三阶段勘测设计程序。序。（2）对于工程规模一般、地形地质比较简单、施工）对于工程规模一般、地形地质比较简单、施工技术不复杂的工程项目，采用两阶段勘测设计程序。技术不复杂的工程项目，采用两阶段勘测设计程序。（3）对于工程简单、施工容易、原则明确、地形地）对于工程简单、施工容易、原则明确、地形地质明了的工程项目，采用一阶段勘测设计程序。质明了的工程项目，采用一阶段勘

2、测设计程序。.隧道勘测隧道勘测.初步勘测初步勘测初步勘测是初步设计阶段的勘察测量。外业要完初步勘测是初步设计阶段的勘察测量。外业要完成导线测量、水准点设立、线路地形测量和相应的钻成导线测量、水准点设立、线路地形测量和相应的钻探、物探等工作。有以下主要任务：探、物探等工作。有以下主要任务：（1）经济与交通的调查）经济与交通的调查（2）路线方案的选择）路线方案的选择（3）线路局部方案的选择）线路局部方案的选择（4）隧道方案的比选）隧道方案的比选（5）隧道附属建筑设计方案的选择。）隧道附属建筑设计方案的选择。（6）隧道小区域的气象条件调查。）隧道小区域的气象条件调查。（7）隧道供电源的选择和供电点的

3、布设。）隧道供电源的选择和供电点的布设。（8）隧道线路的给、排水方案选择。）隧道线路的给、排水方案选择。（9）施预调查。）施预调查。（10）有关协议或谈话纪要。）有关协议或谈话纪要。1.2.2详细勘测详细勘测 详细勘测工作，主要是根据批准的隧道线路方案进行详细勘测工作，主要是根据批准的隧道线路方案进行隧道轴线控制点订桩、测量高程、测绘洞口地形、详细的隧道轴线控制点订桩、测量高程、测绘洞口地形、详细的地质勘察、水文测绘、隧道附属建筑物工点测绘和必要的地质勘察、水文测绘、隧道附属建筑物工点测绘和必要的地质钻探，以及必须的现场设计。详细勘测资料是提供编地质钻探，以及必须的现场设计。详细勘测资料是提供

4、编制技术设计（三阶段）、扩大初步设计（两阶段）和施工制技术设计（三阶段）、扩大初步设计（两阶段）和施工图设计的依据。图设计的依据。详细勘测需完成以下主要工作：详细勘测需完成以下主要工作：（1）引线部分）引线部分 （2）地质部分）地质部分 （3）隧道部分）隧道部分 （4）给排水部分）给排水部分 （5）供电部分）供电部分 （6）施预部分）施预部分（7）重大协议的签订）重大协议的签订1.2.2施工图补充勘测施工图补充勘测 根据批准后的设计修改意见进行补充详细勘测，根据批准后的设计修改意见进行补充详细勘测，如对局部改线、隧道轴线中重大的地质现象进一步探如对局部改线、隧道轴线中重大的地质现象进一步探明，

5、等等。明，等等。1.3隧道设计隧道设计 隧道建设项目一般按两阶段设计，即初步设计和隧道建设项目一般按两阶段设计，即初步设计和施工图设计。对于修建任务紧急和方案明确、技术比施工图设计。对于修建任务紧急和方案明确、技术比较简单的项目及一般小型隧道，可采用一阶段设计，较简单的项目及一般小型隧道，可采用一阶段设计，即施工图设计；工程浩大、技术复杂、施工艰难的项即施工图设计；工程浩大、技术复杂、施工艰难的项目采取三阶段设计，即初步设计、技术设计和施工图目采取三阶段设计，即初步设计、技术设计和施工图设计。设计。1.3.1初步设计初步设计 初步设计文件是根据批准的设计任务书中规定的初步设计文件是根据批准的设

6、计任务书中规定的要求和初步勘测资料编制的，设计文件为报送主管部要求和初步勘测资料编制的，设计文件为报送主管部门审批的文件，批准后，作为进行详细勘测、编制施门审批的文件，批准后，作为进行详细勘测、编制施工图以及控制投资的依据。初步设计文件一般由说明工图以及控制投资的依据。初步设计文件一般由说明书、设计图表、施工方案和设计概算四部分组成。书、设计图表、施工方案和设计概算四部分组成。具体内容如下：具体内容如下：（1）隧道线路方案的选择和推荐意见，经济效益和）隧道线路方案的选择和推荐意见，经济效益和技术合理性的论证。技术合理性的论证。（2）隧道平面、纵断面和横断面的设计。）隧道平面、纵断面和横断面的设

7、计。（3）隧道附属结构物的设计。）隧道附属结构物的设计。（4）隧道的通风、照明、安全、信控等设施设计。）隧道的通风、照明、安全、信控等设施设计。（5）路线中的桥涵、路基、路面的设计。）路线中的桥涵、路基、路面的设计。（7）施工组织设计方案比选和推荐。）施工组织设计方案比选和推荐。（8）环境保护的措施。）环境保护的措施。（9）主要工程数量，主要材料、设备、劳动力数量，）主要工程数量，主要材料、设备、劳动力数量，用地和拆迁数量及总概算。用地和拆迁数量及总概算。1.3.2技术设计技术设计 技术设计文件是根据批准的计划书和批准的初步技术设计文件是根据批准的计划书和批准的初步设计文件以及详细勘测资料而编

8、制的。技术设计是对设计文件以及详细勘测资料而编制的。技术设计是对复杂的隧道建设项目，在施工图设计前把主要的设计复杂的隧道建设项目，在施工图设计前把主要的设计问题，先期进行方案比选研究，以达到在技术上合理，问题，先期进行方案比选研究，以达到在技术上合理，施工上方便，运营效益高，工程投资省的目的。批准施工上方便，运营效益高，工程投资省的目的。批准的技术设计和修正概算，是建设投资的依据。的技术设计和修正概算，是建设投资的依据。技术设计具体内容如下：技术设计具体内容如下：1）各项设计方案和技术问题及初步设计审批意见和）各项设计方案和技术问题及初步设计审批意见和执行情况。执行情况。2）确定线路中建筑物的

9、设计和工程数量，并按各工）确定线路中建筑物的设计和工程数量，并按各工程指标计算工程量及费用。程指标计算工程量及费用。3）主要设备的类型与规格、数量及采购方案。）主要设备的类型与规格、数量及采购方案。4）计算主要材料数量、用地范围及数量、拆迁数量。）计算主要材料数量、用地范围及数量、拆迁数量。5）环境保护措施。）环境保护措施。6）重点工程施工过渡措施。）重点工程施工过渡措施。7）施工组织设计和修正总概算。）施工组织设计和修正总概算。1.3.3施工图设计施工图设计 施工图施工图:经审批后交付施工使用的文件，由总说明、经审批后交付施工使用的文件，由总说明、路线、路基路面、桥梁涵洞、隧道及沿线设施、筑

10、路路线、路基路面、桥梁涵洞、隧道及沿线设施、筑路材料、施工组织计划、施工预算等八篇组成。材料、施工组织计划、施工预算等八篇组成。施工图的编制是根据批准的初步设计或技术设计施工图的编制是根据批准的初步设计或技术设计和详细勘测与补充勘测资料进行的。和详细勘测与补充勘测资料进行的。施工图设计具体内容如下：施工图设计具体内容如下：（1）全套详细尺寸的设计图。）全套详细尺寸的设计图。（2）设计中必要的说明。）设计中必要的说明。（3）施工所需要的各项资料表及施工大样图。）施工所需要的各项资料表及施工大样图。（4）施工注意事项。）施工注意事项。（5）总预算。）总预算。第二节第二节 隧道建筑设计隧道建筑设计

11、隧道建筑一般包括：隧道建筑一般包括：主体建筑物和附属建筑物主体建筑物和附属建筑物 它们的设计是根据勘测资料以及隧道使用要求它们的设计是根据勘测资料以及隧道使用要求等，进行具体的建筑位置、建筑型式和结构尺寸的确等，进行具体的建筑位置、建筑型式和结构尺寸的确定。定。隧道的建筑场地隧道的建筑场地由综合考虑路线走向、路线中主要由综合考虑路线走向、路线中主要政治经济控制点选定；政治经济控制点选定；隧道的建筑位置隧道的建筑位置则主要取决于建筑场地的地形、地则主要取决于建筑场地的地形、地质、水文、自然环境等条件；质、水文、自然环境等条件；隧道的建筑结构类型及尺寸隧道的建筑结构类型及尺寸 除要适应前述的建筑环

12、境外，还要着重考虑满足除要适应前述的建筑环境外，还要着重考虑满足洞内交通环境的要求，要有稳定的地下空间和良好的洞内交通环境的要求，要有稳定的地下空间和良好的洞内行驶条件。洞内行驶条件。2.1隧道定位隧道定位 隧道线路的选择必须结合地形、地质条件对诸多隧道线路的选择必须结合地形、地质条件对诸多因素综合研究，全面分析，以选定既节省工程量又利因素综合研究，全面分析，以选定既节省工程量又利于运营的方案。于运营的方案。2.1.1越岭隧道位置的选择越岭隧道位置的选择 理想的越岭线路位置是：理想的越岭线路位置是：偏离主线路方向较小、距离短、线路顺直、选用偏离主线路方向较小、距离短、线路顺直、选用哑口标高与主

13、线路高差小、两侧展线少、主要技术指哑口标高与主线路高差小、两侧展线少、主要技术指标和地质条件都较好的位置。标和地质条件都较好的位置。（1）垭口选择垭口选择 越岭垭口的选择，必须结合基本方向，大范围越岭垭口的选择，必须结合基本方向，大范围地搜集区域地形、地质、水文等资料，按照工期要地搜集区域地形、地质、水文等资料，按照工期要求和可能要用的隧道长度以及两端引线的主要技术求和可能要用的隧道长度以及两端引线的主要技术条件，综合政治、经济等因素进行多方案的广泛调条件，综合政治、经济等因素进行多方案的广泛调查研究和比选。查研究和比选。（2）标高选定标高选定 在选定隧道高程时，务必全面衡量，从技术和经在选定

14、隧道高程时，务必全面衡量，从技术和经济两方面，尤其是在今后长远运营条件上，做出综合济两方面，尤其是在今后长远运营条件上，做出综合的比较，才能作出合理的决定。的比较，才能作出合理的决定。低位隧道高位隧道图2-1-2 越岭高程对隧道长度的影响2.1.2河谷线上隧道位置的选择河谷线上隧道位置的选择 线路沿河傍山而行时称之为河谷线路。这种线路左线路沿河傍山而行时称之为河谷线路。这种线路左右受到山坡和河谷的制约，上下受到标高和限制坡度右受到山坡和河谷的制约，上下受到标高和限制坡度的控制，虽然线路选择时可能移动幅度不大，但对工的控制，虽然线路选择时可能移动幅度不大，但对工程的难易、大小都有影响。程的难易、

15、大小都有影响。1平面定位平面定位2选择傍山隧道标高选择傍山隧道标高3长隧道与短隧道群的比选长隧道与短隧道群的比选2.1.3 洞口位置确定洞口位置确定 理想的洞口位置应选择在地质条件好，地势开阔，理想的洞口位置应选择在地质条件好，地势开阔，施工方便，技术、经济合理之处。在选择隧道洞口位施工方便，技术、经济合理之处。在选择隧道洞口位置时应注意以下几个原则：置时应注意以下几个原则：（1）洞口不宜设在还口沟谷的中心或沟底低洼处，不）洞口不宜设在还口沟谷的中心或沟底低洼处，不要与水争路。要与水争路。（2）洞口应避开不良地质地段，如断层、滑坡、岩堆、）洞口应避开不良地质地段，如断层、滑坡、岩堆、岩溶、流砂

16、、泥石流、盐岩。多年冻土、雪崩等，以岩溶、流砂、泥石流、盐岩。多年冻土、雪崩等，以及避开地表水汇集处。及避开地表水汇集处。（3）不破坏或少破坏地表坡面。）不破坏或少破坏地表坡面。（4）减少洞口路堑段长度，延长隧道提前进洞。）减少洞口路堑段长度，延长隧道提前进洞。（5）洞口线路宜与等高线正交。使隧道正面进人山体，）洞口线路宜与等高线正交。使隧道正面进人山体，洞口结构物不致受到偏侧压力。洞口结构物不致受到偏侧压力。（6）当线路位于有可能被水淹没的河滩或水库回水影）当线路位于有可能被水淹没的河滩或水库回水影响范围以内时，隧道洞口标高应高出洪水位加波浪高响范围以内时，隧道洞口标高应高出洪水位加波浪高度

17、，以防洪水灌人隧道。度，以防洪水灌人隧道。（7）为了确保洞口的稳定和安全，边坡及仰坡均不宜）为了确保洞口的稳定和安全，边坡及仰坡均不宜开挖过高。开挖过高。B A 沟底附近洞口平面位置示意图沟底附近洞口平面位置示意图 贴壁进动时洞口纵断面示意图贴壁进动时洞口纵断面示意图 陡壁下接常明洞时纵断面示意图陡壁下接常明洞时纵断面示意图洞门平面示意图洞门平面示意图a)正交洞门正交洞门b)斜交洞门斜交洞门（8）当洞口附近遇有水沟或水渠横跨线路时，可设置）当洞口附近遇有水沟或水渠横跨线路时，可设置拉槽开沟的桥梁或涵洞，排泄水流。拉槽开沟的桥梁或涵洞，排泄水流。（9）当洞口地势开阔，有利于施工场地布置时，可利）

18、当洞口地势开阔，有利于施工场地布置时，可利用弃碴有计划、有目的地改造洞口场地，以便布置运用弃碴有计划、有目的地改造洞口场地，以便布置运输便道，材料堆放场，生产设施及生活用房等。输便道，材料堆放场，生产设施及生活用房等。总之，隧道洞口位置的选择，应根据地形、总之，隧道洞口位置的选择，应根据地形、地质条件，考虑边坡、仰坡的稳定，结合洞外地质条件，考虑边坡、仰坡的稳定，结合洞外有关工程及施工难易程度，本着有关工程及施工难易程度，本着“早进晚出早进晚出”的指导思想，全面综合地分析确定。的指导思想，全面综合地分析确定。2.2几何设计几何设计2.2.1平面设计平面设计 隧道平面：隧道平面：是指隧道中心线在

19、平面上的投影。是指隧道中心线在平面上的投影。这个线状的投影是由直线段和曲线段组成的，其这个线状的投影是由直线段和曲线段组成的，其中曲线段又可由缓和曲线和圆曲线组成。中曲线段又可由缓和曲线和圆曲线组成。直线段的限制技术指标是：直线段的限制技术指标是：直线长度；直线长度；曲线段的限制技术指标有：曲线段的限制技术指标有：圆曲线最小半径和曲线长度。圆曲线最小半径和曲线长度。（1）曲线隧道存在如下缺点：曲线隧道存在如下缺点：曲线隧道内部净空需要加宽，造成开挖和衬砌工程曲线隧道内部净空需要加宽，造成开挖和衬砌工程量的增加；量的增加；隧道通风条件恶化，尤其是小半径曲线和反向曲线隧道通风条件恶化，尤其是小半径

20、曲线和反向曲线更为不利；更为不利；增加了隧道施工难度，如测量、内装。吊顶等工作增加了隧道施工难度，如测量、内装。吊顶等工作困难。困难。（2）若必须设置曲线时，其半径不宜小于不设超高的）若必须设置曲线时，其半径不宜小于不设超高的曲线半径。曲线半径。（3）当地形条件限制不得不使用小半径曲线时，公路）当地形条件限制不得不使用小半径曲线时，公路隧道线路按下列公式计算最小半径，同时加宽加高隧隧道线路按下列公式计算最小半径，同时加宽加高隧道空间。道空间。（4）对公路隧道，当洞外明线出现曲线时，要使曲线）对公路隧道，当洞外明线出现曲线时，要使曲线的缓直点（或直缓点）距洞口不小于的缓直点（或直缓点）距洞口不小

21、于40 m。洞内必须。洞内必须设置反向曲线时，中间的夹直线长度不小于设置反向曲线时，中间的夹直线长度不小于44 m。（5）铁路隧道在曲线两端设缓和曲线时，应尽可能）铁路隧道在曲线两端设缓和曲线时，应尽可能将缓和曲线设在洞外一个适当距离以外，因为缓和曲将缓和曲线设在洞外一个适当距离以外，因为缓和曲线在平面上的半径总在改变，竖向的外轨超高也在变线在平面上的半径总在改变，竖向的外轨超高也在变化，这样，在双重变化下，列车行驶不平稳。圆曲线化，这样，在双重变化下，列车行驶不平稳。圆曲线的长度也不应短于一节车厢的长度。在同一座隧道内，的长度也不应短于一节车厢的长度。在同一座隧道内，最好不设二个以上的曲线，

22、尤其是不宜设置反向曲线最好不设二个以上的曲线，尤其是不宜设置反向曲线或复合曲线。两曲线间应有足够长的夹直线，一般要或复合曲线。两曲线间应有足够长的夹直线，一般要求在求在3倍车辆长度以上。倍车辆长度以上。.2.2纵断面设计纵断面设计 隧道纵断面隧道纵断面:是指隧道中心线展直后在垂直面上的投影。是指隧道中心线展直后在垂直面上的投影。直线段的技术指标是直线段的技术指标是:纵坡坡度纵坡坡度;曲线段的技术指标是曲线段的技术指标是:竖曲线最小半径和曲线最小长度。竖曲线最小半径和曲线最小长度。1隧道纵断面的坡形隧道纵断面的坡形（）一字坡形（）一字坡形 （）人字形坡（）人字形坡 （）（）V字形坡字形坡 （）（

23、）W字形坡字形坡 2隧道纵坡坡度隧道纵坡坡度 公路山岭隧道控制坡度的主要因素是通风问题，公路山岭隧道控制坡度的主要因素是通风问题，一般把纵坡保持在一般把纵坡保持在2以下比较好，超过以下比较好，超过2时有害物时有害物质的排出量迅速增加，因此纵坡大于质的排出量迅速增加，因此纵坡大于3 是不可取的。是不可取的。对于不存在通风问题的隧道，可按普通公路设置纵坡。对于不存在通风问题的隧道，可按普通公路设置纵坡。坡道型式示意图坡道型式示意图(a)单面坡单面坡(b)人字坡人字坡对于铁路隧道，隧道内线路的最大允许坡度要在明对于铁路隧道，隧道内线路的最大允许坡度要在明线最大限制坡度上乘以一个折减系数线最大限制坡度

24、上乘以一个折减系数m，其原因如下：，其原因如下：（1）列车车轮与钢轨踏面间的粘着系数降低）列车车轮与钢轨踏面间的粘着系数降低机车机车的牵引能力有时是由车轮与轨面之间的粘着力来控制的牵引能力有时是由车轮与轨面之间的粘着力来控制的。的。（2）洞内空气阻力增大）洞内空气阻力增大列车在隧道内行驶，其作列车在隧道内行驶，其作用犹如一个活塞，洞内空气将像活塞那样给前进的列用犹如一个活塞，洞内空气将像活塞那样给前进的列车以空气阻力，使列车的阻力加大。车以空气阻力，使列车的阻力加大。按现行规范，除隧道长度小于按现行规范，除隧道长度小于400 m时，上述影响时，上述影响不太显著，坡度可以不折减以外，凡大于不太显

25、著，坡度可以不折减以外，凡大于400 m的隧道的隧道都要考虑坡度的折减。折减的方法按下式进行：都要考虑坡度的折减。折减的方法按下式进行：对于铁路隧道，还存在一个坡度连接的问题，为了对于铁路隧道，还存在一个坡度连接的问题，为了行车平顺，两个相邻坡段坡度的代数差值不大于重车方行车平顺，两个相邻坡段坡度的代数差值不大于重车方向限制值向限制值i，否则会引起车辆之间仰俯不一，车钩，否则会引起车辆之间仰俯不一，车钩受扭，发生断裂。若两坡段间的代数差值超限，就需要受扭，发生断裂。若两坡段间的代数差值超限，就需要在两个坡段之间插入一段缓和坡段进行过渡。在两个坡段之间插入一段缓和坡段进行过渡。当坡差大于当坡差大

26、于3时，列车行驶就有不平顺的感觉。为此，时，列车行驶就有不平顺的感觉。为此，在变坡点处应设置竖曲线连接。在变坡点处应设置竖曲线连接。.隧道横断面设计隧道横断面设计2.3.1铁路隧道净空断面铁路隧道净空断面 1）直线隧道净空）直线隧道净空 隧道净空：是指隧道衬砌的内轮廓线所包围的空间。隧道净空：是指隧道衬砌的内轮廓线所包围的空间。隧道净空是根据隧道净空是根据“隧道建筑限界隧道建筑限界”确定的；确定的；“隧道建筑限界隧道建筑限界是根据是根据“基本建筑限界基本建筑限界制定的，制定的，“基本建筑限界基本建筑限界”又是根据又是根据“机车车辆限界机车车辆限界”制定的。制定的。“机车车辆限界机车车辆限界”“

27、基本建筑限界基本建筑限界”“隧道建筑隧道建筑限界限界 隧道净空隧道净空“限界限界”：是一种规定的轮廓线，这种轮廓线以内的空间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。是保证列车安全运行所必需的。“建筑限界建筑限界”：是建筑物不得侵人的一种限界。是建筑物不得侵人的一种限界。蒸汽及内燃牵引的单线、双线隧道限界图蒸汽及内燃牵引的单线、双线隧道限界图14002000187522502250400085004000244024406000121010001500300035601100300015001000244024403560(单线单线)(双线双线)轨面轨面隧道建筑限界隧

28、道建筑限界基本建筑限界基本建筑限界电力牵引的单线、双线隧道限界图电力牵引的单线、双线隧道限界图2000225022504000850040002440244065501000300042503000150023004250(单线单线)(双线双线)轨面轨面隧道建筑限界隧道建筑限界基本建筑限界基本建筑限界40002400550125012101700140018751100230010001500（1）机车车辆限界。）机车车辆限界。它是指机车车辆最外轮廓的限它是指机车车辆最外轮廓的限界尺寸。它是指机车车辆最外轮廓的限界尺寸。要求界尺寸。它是指机车车辆最外轮廓的限界尺寸。要求所有在线路上行驶的机车车

29、辆停在平坡直线上时，车所有在线路上行驶的机车车辆停在平坡直线上时，车体所有部分都必须容纳在此限界范围内而不得超越。体所有部分都必须容纳在此限界范围内而不得超越。（2）基本建筑限界。）基本建筑限界。它是指线路上各种建筑物和设它是指线路上各种建筑物和设备均不得侵人的轮廓线备均不得侵人的轮廓线。它的用途是保证机车车辆的。它的用途是保证机车车辆的安全运行及建筑物和设备不受损害。安全运行及建筑物和设备不受损害。单线电力牵引铁路隧道衬砌内轮廓图单线电力牵引铁路隧道衬砌内轮廓图(单位：单位：mm)2200隧道衬砌内轮廓隧道衬砌内轮廓隧道建筑界限隧道建筑界限基本建筑界限基本建筑界限机车车辆界限机车车辆界限内轨

30、面内轨面24350220024502450134566650（3）隧道建筑限界）隧道建筑限界它是指包围它是指包围“基本建筑限界基本建筑限界”外部的轮廓线。用于安外部的轮廓线。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。（4）直线隧道净空）直线隧道净空“直线隧道净空直线隧道净空”要比要比“隧道建筑隧道建筑限界限界”稍大一些，除了满足限界要求外，还考虑了在稍大一些，除了满足限界要求外，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以不同的围岩压力作用下，衬砌结构的合理受力形状以及施工方便等因素。及施工方便等因素。曲墙衬砌内轮廓曲墙衬砌内轮廓直墙衬砌内轮廓直墙衬砌内轮廓

31、89008880400022502250190190内轨顶面118752450244024001702000234565432（单位：（单位：mm）770040005501250750R=23004500R=230030001500500-1210-线路中线 双线电力牵引铁路隧道衬砌内轮廓图双线电力牵引铁路隧道衬砌内轮廓图牵引铁路隧道衬砌内轮廓图牵引铁路隧道衬砌内轮廓图1.加宽原因加宽原因(1)车辆通过曲线时，转向架中心点沿线路运行，而车车辆通过曲线时，转向架中心点沿线路运行，而车辆本身却不能随线路弯曲仍保持其矩形形状。故其两辆本身却不能随线路弯曲仍保持其矩形形状。故其两端向曲线外侧偏移端向曲

32、线外侧偏移,中间向曲线内侧偏移中间向曲线内侧偏移。(2)由于曲线外轨超高，车辆向曲线内侧倾斜，使车辆由于曲线外轨超高，车辆向曲线内侧倾斜，使车辆限界上的控制点在水平方向上向内移动了一个距离。限界上的控制点在水平方向上向内移动了一个距离。内侧加宽内侧加宽 W1=d内内1d内内2 外侧加宽外侧加宽 W2=d外外 总加宽总加宽 W=W1W2 d内内1d内内2d外外曲线隧道净空的加宽值为：曲线隧道净空的加宽值为：RRRldn40501008188221EHdn1502RRRlLdy44001008182682222曲线隧道净空加宽原曲线隧道净空加宽原因断面示意图因断面示意图ABFd内2CGHEBFOC

33、车辆轴线车辆轴线O车辆长度L车辆前后转向架间距l线路中线线路中线曲线半径d外d内2d外 曲线隧道净空加宽原因图（2）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值及外侧加宽值与单线双线曲线隧道的内侧加宽值及外侧加宽值与单线隧道加宽值计算相同隧道加宽值计算相同内外侧线路中线间的加宽值按以下情况计算：内外侧线路中线间的加宽值按以下情况计算：（）外侧线路的外轨超高大于内侧线路的外轨超时：（）外侧线路的外轨超高大于内侧线路的外轨超时：EREHRW2.18450215084503RW84503其他情况其他情况（3）曲线隧道中线与线路中线偏移距离）曲线隧道中线与线路中线偏移距

34、离)(2121WWd)(212003211WWWd)(212003212WWWd内侧线路中线至隧道中线的距离内侧线路中线至隧道中线的距离外侧线路中线至隧道中线的距离外侧线路中线至隧道中线的距离直墙衬砌内轮廓内轨顶面隧道中线内侧线路中线外侧线路中线曲墙衬砌内轮廓890Wd1d2245+W1400+W3245+W2 双线隧道曲线加宽示意图 单线隧道曲线加宽示意图曲线隧道中心线加宽后隧道内轮廓线W内dW外直线隧道中心线直线隧道内轮廓线）曲线隧道与直线隧道衬砌的衔接方法）曲线隧道与直线隧道衬砌的衔接方法 根据根据铁路隧道设计规范铁路隧道设计规范规定：位于曲线地段的隧规定：位于曲线地段的隧道，其断面加宽

35、除圆曲线部分按上述计算值加宽外，缓道，其断面加宽除圆曲线部分按上述计算值加宽外，缓和曲线部分可分两段加宽，即自圆曲线至缓和曲线中点，和曲线部分可分两段加宽，即自圆曲线至缓和曲线中点，并向直线方向延长并向直线方向延长 13 m，采用圆曲线加宽断面（按，采用圆曲线加宽断面（按 W值值加宽）；其余缓和曲线，并自直缓分界点向直线段延长加宽）；其余缓和曲线，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，采用缓和曲线中点加宽断面，其加宽值取圆曲线之半，即按之半，即按W2加宽，如图加宽，如图25所示。所示。曲线隧道与直线隧道衔接方法平面示意图缓和曲线中点加宽断面直线断面圆曲线

36、加宽断面Rdd/213mR缓和曲线中点缓和曲线终点d/222m线路中线隧道中线2公路隧道净空断面公路隧道净空断面 公路隧道的建筑限界包括车道、路肩、路缘带、公路隧道的建筑限界包括车道、路肩、路缘带、人行道等的宽度，以及车道、人行道的净高。我国公人行道等的宽度，以及车道、人行道的净高。我国公路隧道设计规范规定的建筑限界。路隧道设计规范规定的建筑限界。如图如图26所示、见表所示、见表24。公路隧道的净空除包括公路建筑限界外，还包括公路隧道的净空除包括公路建筑限界外，还包括通风管道、照明设备、防灾设备、监控设备、运营管通风管道、照明设备、防灾设备、监控设备、运营管理设备等附属设备所需要的足够的空间，

37、以及富裕量理设备等附属设备所需要的足够的空间，以及富裕量和施工误差等。和施工误差等。确定隧道净空断面应注意以下几个问题：确定隧道净空断面应注意以下几个问题：（1）各级公路隧道行车道的宽度，均按隧道建筑）各级公路隧道行车道的宽度，均按隧道建筑“限界限界”的规定设置，隧道内的车道宽度原则上应与的规定设置，隧道内的车道宽度原则上应与前后道路一致，一般应避免产生前后道路一致，一般应避免产生“瓶颈瓶颈”现象。现象。（2）公路隧道是供车辆通行的车行隧道。）公路隧道是供车辆通行的车行隧道。（3）单车道的长隧道，应设有错车道；）单车道的长隧道，应设有错车道；0.25路上设施E人行道wEH4.02.52.5人行

38、道0.25 公路建筑限界公路隧道横断面起拱线火灾报警器事故电话内装车行道建筑限界消火栓人行道人行道设备安装范围设备安装范围101015100顶板照明器工作行道第三节第三节 隧道结构设计隧道结构设计 隧道结构构造隧道结构构造 由主体构造物和附属构造物两大类组成。由主体构造物和附属构造物两大类组成。主体构造物：主体构造物：是为了保持岩体的稳定和行车安全而修建的人工是为了保持岩体的稳定和行车安全而修建的人工永久建筑物，通常指洞身衬砌和洞门构造物，洞身衬永久建筑物，通常指洞身衬砌和洞门构造物，洞身衬砌平、纵、横断面的形状由隧道的几何设计确定。砌平、纵、横断面的形状由隧道的几何设计确定。在山体坡面有发生

39、崩坍和落石可能时，往往需要拉长在山体坡面有发生崩坍和落石可能时，往往需要拉长洞身即修筑明洞。洞门的构造型式由多方面的因素决洞身即修筑明洞。洞门的构造型式由多方面的因素决定，如岩体的稳定性、通风方式、照明状况、地形地定，如岩体的稳定性、通风方式、照明状况、地形地貌以及环境条件等。貌以及环境条件等。附属构造物附属构造物是主体构造物以外的其他建筑物，是为了是主体构造物以外的其他建筑物，是为了运营管理、维修养护、防排水、通风、照明等而修建运营管理、维修养护、防排水、通风、照明等而修建的构造物。的构造物。.主体构造物结构及设计主体构造物结构及设计.洞身衬砌结构类型及选择洞身衬砌结构类型及选择1模板砌筑混

40、凝土整体式衬砌模板砌筑混凝土整体式衬砌模板砌筑混凝土整体式衬砌，是在坑道内借助模板（钢模模板砌筑混凝土整体式衬砌，是在坑道内借助模板（钢模板或钢模台车）浇灌混凝土而成的衬砌。它作为一个支护板或钢模台车）浇灌混凝土而成的衬砌。它作为一个支护结构，支撑着坑道围岩。这种衬砌对地质条件适应性强，结构，支撑着坑道围岩。这种衬砌对地质条件适应性强，易于按需要成形，而且可以适合多种施工方法。因而，在易于按需要成形，而且可以适合多种施工方法。因而，在我国隧道工程中广泛采用。我国隧道工程中广泛采用。依照不同的地质条件，又有直墙式和曲墙式两种形式。依照不同的地质条件，又有直墙式和曲墙式两种形式。（1）直墙式）直墙

41、式适用条件：适用条件：这种形式的衬砌适用于地质条件比较好，这种形式的衬砌适用于地质条件比较好，属于我国围岩分类中的属于我国围岩分类中的IV、V类围岩。围岩压力以竖向类围岩。围岩压力以竖向为主，几乎没有或仅有很小的水平侧向压力。为主，几乎没有或仅有很小的水平侧向压力。组成：组成：衬砌由上部拱圈，两侧竖直边墙和下部铺底三衬砌由上部拱圈，两侧竖直边墙和下部铺底三部分组合而成，整个结构是敞口的，并不闭合，只是部分组合而成，整个结构是敞口的，并不闭合，只是以素混凝土做成平槽，称之为铺底，以便安放线路的以素混凝土做成平槽，称之为铺底，以便安放线路的道碴。道碴。（2）曲墙式）曲墙式适用条件：适用条件：曲墙式

42、衬砌适用于地质条件比较差，岩体松散破曲墙式衬砌适用于地质条件比较差，岩体松散破碎，强度不大，又有地下水，侧向水平压力也相当大碎，强度不大，又有地下水，侧向水平压力也相当大的情况。的情况。组成：组成：它由顶部拱圈、侧面曲边墙和底部仰拱组成。它由顶部拱圈、侧面曲边墙和底部仰拱组成。2装配式衬砌装配式衬砌随着隧道施工机械化的发展，出现了装配式隧道随着隧道施工机械化的发展，出现了装配式隧道衬砌。这种衬砌是将若干在工厂或现场预制的构件运衬砌。这种衬砌是将若干在工厂或现场预制的构件运人坑道内，用机械拼装而成，一经装配，即可承受围人坑道内，用机械拼装而成，一经装配，即可承受围岩压力。岩压力。3锚喷支护锚喷支

43、护喷射混凝土是以压缩空气为动力，将掺有速凝剂喷射混凝土是以压缩空气为动力，将掺有速凝剂的混凝土拌和物喷射到坑道的壁面上凝结而成的整体的混凝土拌和物喷射到坑道的壁面上凝结而成的整体式支护结构。式支护结构。锚杆是一种插人到围岩岩体内的杆形构件，一端锚杆是一种插人到围岩岩体内的杆形构件，一端固定在围岩中，另一端借助托板固定在隧道周边岩面固定在围岩中，另一端借助托板固定在隧道周边岩面上，限制围岩位移，提高围岩自稳能力。上，限制围岩位移，提高围岩自稳能力。锚杆与喷射混凝土组合形成锚喷支护。锚杆与喷射混凝土组合形成锚喷支护。锚喷支护是一种积极主动的支护方法，能充分锚喷支护是一种积极主动的支护方法，能充分调

44、动围岩本身的自撑能力，把一向视为外界荷载的围调动围岩本身的自撑能力，把一向视为外界荷载的围岩，变为整个支护体系的一个组成部分，共同负担着岩，变为整个支护体系的一个组成部分，共同负担着支护任务。支护任务。4复合式衬砌复合式衬砌复合式衬砌由外衬和内衬两层组成，复合式衬砌由外衬和内衬两层组成，所以也有人叫它为所以也有人叫它为“双层衬砌双层衬砌”。按内、外村的组合情况。按内、外村的组合情况可分为：可分为：（1）喷锚支护与混凝土衬砌；）喷锚支护与混凝土衬砌；（2）喷锚支护与喷射混凝土衬砌；）喷锚支护与喷射混凝土衬砌；（3）可缩式钢拱喷射混凝土与混凝土衬砌；）可缩式钢拱喷射混凝土与混凝土衬砌；（4）装配式

45、衬砌与混凝土衬砌等多种组合形式。）装配式衬砌与混凝土衬砌等多种组合形式。5衬砌材料衬砌材料 用于隧道结构的材料应具有足够的强度、耐久用于隧道结构的材料应具有足够的强度、耐久性、抗渗性、耐腐蚀性和抗冻性等。另一方面，隧道性、抗渗性、耐腐蚀性和抗冻性等。另一方面，隧道是大型构造物，每延米隧道都需要大量建筑材料，衬是大型构造物，每延米隧道都需要大量建筑材料，衬砌材料应当具有价格便宜、能就地取材、便于机械化砌材料应当具有价格便宜、能就地取材、便于机械化施工的特性。施工的特性。目前常用的衬砌材料：目前常用的衬砌材料：（1）混凝土；）混凝土；（2）钢筋混凝土；）钢筋混凝土；（3）喷射混凝土；）喷射混凝土；

46、（4）锚杆；）锚杆；（5）石料。）石料。.洞门的形式及选择洞门的形式及选择隧道洞门形式的选择与隧道洞口的地形、地质条件以及隧隧道洞门形式的选择与隧道洞口的地形、地质条件以及隧道照明需要有关。洞门形式繁多，下面仅介绍常用形式。道照明需要有关。洞门形式繁多，下面仅介绍常用形式。1环框式洞门环框式洞门用于洞口围岩坚硬完整、节理不发育，且不易风化，路堑用于洞口围岩坚硬完整、节理不发育，且不易风化，路堑开挖后仰坡稳定，仰坡坡率一般为开挖后仰坡稳定，仰坡坡率一般为1：0.11：0.3，且无，且无较大排水要求的隧道。正交斜交均可采用。较大排水要求的隧道。正交斜交均可采用。2端墙式洞门端墙式洞门端墙式洞门如图

47、端墙式洞门如图210所示，适用于洞口岩层节理发育，开挖所示，适用于洞口岩层节理发育，开挖后坡面稳定，边仰坡坡率为后坡面稳定，边仰坡坡率为1：0.31：0.5的隧道。的隧道。正交或斜交洞门均可采用。端墙式洞门施工较为简单，便于正交或斜交洞门均可采用。端墙式洞门施工较为简单，便于引排水。引排水。3翼墙式洞门翼墙式洞门适用于洞口地质条件差，通常为土层、风化破碎岩层。半上适用于洞口地质条件差，通常为土层、风化破碎岩层。半上半石以及堆积体等，山体压力大，仰坡坡率为半石以及堆积体等，山体压力大，仰坡坡率为1：0.751：1.5的隧道。的隧道。端墙式洞门翼墙式洞门路堑式拱形明洞路堑式拱形明洞 棚洞外形5.台

48、阶式洞门台阶式洞门 柱式洞门台阶式洞门台阶式洞门4.柱式洞门柱式洞门4遮光棚式洞门遮光棚式洞门当洞外需要设置遮光棚时，其人口通常外伸较远，遮光构当洞外需要设置遮光棚时，其人口通常外伸较远，遮光构造物有造物有开放式和封闭式开放式和封闭式之分，前者遮光板之间透空，后者之分，前者遮光板之间透空，后者用透光材料封闭。从形式上可分为薄壳式与棚架式两种。用透光材料封闭。从形式上可分为薄壳式与棚架式两种。5建筑物洞门建筑物洞门建筑物洞门形式更加多样化，一般应根据地形条件，与周建筑物洞门形式更加多样化，一般应根据地形条件，与周围环境相协调地设计洞门形式。围环境相协调地设计洞门形式。.3明洞明洞明洞是用明挖法修

49、建的隧道。它是在露天的路堑地面上，或明洞是用明挖法修建的隧道。它是在露天的路堑地面上，或是在敞口的基坑上，先修筑结构物，然后再回填覆盖土石。是在敞口的基坑上，先修筑结构物，然后再回填覆盖土石。它多用于隧道洞口或有落石、塌方等有威胁安全的地方，是它多用于隧道洞口或有落石、塌方等有威胁安全的地方，是隧道洞口或线路上起到防护作用的重要建筑物。常因地形、隧道洞口或线路上起到防护作用的重要建筑物。常因地形、地质和危害程度的不同，而有许多形式，采用最多的是：地质和危害程度的不同，而有许多形式，采用最多的是：拱式明洞和棚式明洞拱式明洞和棚式明洞.拱式明洞拱式明洞结构：结构：拱式明洞的结构形式与一般隧道基本相

50、似，也是由拱式明洞的结构形式与一般隧道基本相似，也是由拱圈、边墙和仰拱或铺底组成的。它的内轮廓也和隧道一拱圈、边墙和仰拱或铺底组成的。它的内轮廓也和隧道一致。致。适用条件：适用条件：当洞口的地形或地质条件难于用暗挖的方法修当洞口的地形或地质条件难于用暗挖的方法修建隧道时，常常需要修筑拱式明洞来防护。拱式明洞结构建隧道时，常常需要修筑拱式明洞来防护。拱式明洞结构坚固，可以抵抗较大的推力，其适用的范围较广。坚固，可以抵抗较大的推力，其适用的范围较广。（1）路堑式拱形明洞）路堑式拱形明洞它位于两侧都有高边坡的路堑中。在挖出路堑的基面上，先它位于两侧都有高边坡的路堑中。在挖出路堑的基面上，先修建与隧道