第2章4隧道橫斷面設(shè)計(jì)

1、 本章的學(xué)習(xí)要求本章的學(xué)習(xí)要求：（5 5）了解隧道設(shè)計(jì)文件的組成要求；）了解隧道設(shè)計(jì)文件的組成要求；（1 1）掌握公路隧道選址的原則和方法；）掌握公路隧道選址的原則和方法；（2 2）掌握隧道洞口位置選擇的原則和方法；）掌握隧道洞口位置選擇的原則和方法；（3 3）掌握隧道平面和縱斷面設(shè)計(jì)的要求；）掌握隧道平面和縱斷面設(shè)計(jì)的要求；（4 4）掌握隧道橫面設(shè)計(jì)的要求和方法；）掌握隧道橫面設(shè)計(jì)的要求和方法；第三節(jié)第三節(jié)隧道橫斷面設(shè)計(jì)隧道橫斷面設(shè)計(jì)2.3 2.3 隧道凈空斷面與橫斷面設(shè)計(jì)隧道凈空斷面與橫斷面設(shè)計(jì)隧道斷面設(shè)計(jì)需要解決什么問題？ 根據(jù)圍巖壓力和支護(hù)結(jié)構(gòu)等因素求取最經(jīng)濟(jì)值什么是隧道凈空？什么是隧

2、道凈空？ 什么是隧道建筑限界？什么是隧道建筑限界？隧道橫斷面設(shè)計(jì)隧道橫斷面設(shè)計(jì)什么是隧道凈空？什么是隧道凈空？ 什么是隧道建筑限界？什么是隧道建筑限界？一、什么是隧道凈空和隧道建筑限界？一、什么是隧道凈空和隧道建筑限界？隧道凈空：隧道凈空：隧道襯砌的內(nèi)輪廓線所包圍的空間。隧道建筑限界：保證隧道中行車安全，在一定 高度和寬度范圍內(nèi)任何物體不 得侵入的限界隧道建筑限界詳圖 隧道建筑限界設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：隧道建筑限界設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定： 當(dāng)設(shè)置檢修道或人行道時(shí)，不設(shè)余寬；當(dāng)不當(dāng)設(shè)置檢修道或人行道時(shí)，不設(shè)余寬；當(dāng)不設(shè)置檢修道或人行道時(shí)，應(yīng)設(shè)不小于設(shè)置檢修道或人行道時(shí)，應(yīng)設(shè)不小于25cm25cm的余的余寬。寬。限

3、界高度，二級(jí)公路以上等級(jí)取限界高度，二級(jí)公路以上等級(jí)取5.0m; 5.0m; 三三、四級(jí)公路取、四級(jí)公路取4.5m.4.5m.隧道路面橫坡，一般可采用隧道路面橫坡，一般可采用1.5%1.5%2.02.0。 檢修道或人行道宜雙側(cè)設(shè)置；檢修道或人行道的檢修道或人行道宜雙側(cè)設(shè)置；檢修道或人行道的寬度按規(guī)定選取。檢修道或人行道的高度可按寬度按規(guī)定選取。檢修道或人行道的高度可按202080cm80cm取值，并綜合考慮以下因素：取值，并綜合考慮以下因素： 緊急情況時(shí)，駕乘人員拿取消防設(shè)備方便；緊急情況時(shí)，駕乘人員拿取消防設(shè)備方便； 滿足其下放置電纜、給水管等的空間尺寸要求。滿足其下放置電纜、給水管等的空間

4、尺寸要求。 檢修人員步行時(shí)的安全；檢修人員步行時(shí)的安全； 對(duì)于長、特長隧道應(yīng)在行車方向?qū)τ陂L、特長隧道應(yīng)在行車方向的右側(cè)設(shè)置緊急停車帶。緊急停車帶的右側(cè)設(shè)置緊急停車帶。緊急停車帶的設(shè)置間距不宜大于的設(shè)置間距不宜大于750m750m。緊急停車帶緊急停車帶緊急停車帶緊急停車帶橫向通道橫斷面橫向通道橫斷面二、二、 襯砌斷面設(shè)計(jì)襯砌斷面設(shè)計(jì)什么是隧道襯砌？什么是隧道襯砌？(Lining)(Lining) 它是一種超靜定支護(hù)結(jié)構(gòu)它是一種超靜定支護(hù)結(jié)構(gòu), ,是隧是隧道的主體建筑物道的主體建筑物1、襯砌斷面設(shè)計(jì)內(nèi)容襯砌斷面設(shè)計(jì)內(nèi)容 確定確定 （1 1）內(nèi)）內(nèi)輪廓線輪廓線 （2 2）襯砌軸）襯砌軸線線 （3)

5、 3) 襯砌厚襯砌厚度度2 2、設(shè)計(jì)內(nèi)輪廓線的原則、設(shè)計(jì)內(nèi)輪廓線的原則 襯砌的內(nèi)輪廓線應(yīng)盡可能地接襯砌的內(nèi)輪廓線應(yīng)盡可能地接近建筑限界，近建筑限界，力求開挖和襯砌的數(shù)力求開挖和襯砌的數(shù)量最小量最小。襯砌內(nèi)表面力求平順，考。襯砌內(nèi)表面力求平順，考慮襯砌施工的簡(jiǎn)便。慮襯砌施工的簡(jiǎn)便。3 3、隧道襯砌斷面的軸線、隧道襯砌斷面的軸線： 應(yīng)當(dāng)盡量與斷面應(yīng)當(dāng)盡量與斷面壓力線壓力線重合，使各重合，使各截面主要承受壓應(yīng)力。截面主要承受壓應(yīng)力。 (1)(1)、當(dāng)襯砌受徑向分布的水壓時(shí)，軸線、當(dāng)襯砌受徑向分布的水壓時(shí)，軸線以以圓形圓形最好；最好； (2)(2)、主要承受豎向壓力或同時(shí)承受不大、主要承受豎向壓力或同

6、時(shí)承受不大的水平側(cè)壓力時(shí)，可采用的水平側(cè)壓力時(shí)，可采用三心圓拱三心圓拱和和直墻直墻式襯砌式襯砌； (3)(3)、當(dāng)承受豎向壓力和較大側(cè)壓力時(shí)，、當(dāng)承受豎向壓力和較大側(cè)壓力時(shí)，宜采用宜采用五心圓五心圓曲墻式襯砌；曲墻式襯砌；(4)(4)、當(dāng)有、當(dāng)有沉陷沉陷可能受底壓力時(shí)，宜加可能受底壓力時(shí)，宜加設(shè)仰拱的曲墻式襯砌。設(shè)仰拱的曲墻式襯砌。凈空斷面大小、隧道內(nèi)輪廓形狀和幾何凈空斷面大小、隧道內(nèi)輪廓形狀和幾何尺寸設(shè)計(jì)尺寸設(shè)計(jì)隧道斷面輪廓線4 4、隧道襯砌厚度、隧道襯砌厚度 隨所處地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件不隨所處地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件不同而有較大變化，并且同而有較大變化，并且與隧道的跨徑，與隧道的跨徑，荷載

7、大小，襯砌材料以及施工條件荷載大小，襯砌材料以及施工條件等等有關(guān)。有關(guān)。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)， 1 1、拱圈可以采取等截面拱圈可以采取等截面， 2 2、采取在拱腳部分加厚、采取在拱腳部分加厚20502050的的 變截面。變截面。 仰拱厚度一般略小于拱頂厚度。仰拱厚度一般略小于拱頂厚度。 隧道襯砌截面最小厚度（隧道襯砌截面最小厚度（cm cm ） 5 5、襯砌斷面設(shè)計(jì)、襯砌斷面設(shè)計(jì) (1) (1)概念概念 （2)2)襯砌斷面的形狀襯砌斷面的形狀 （3 3）內(nèi)輪廓線的確定方法）內(nèi)輪廓線的確定方法 (1)(1)概念概念 襯砌內(nèi)輪廓線：襯砌內(nèi)輪廓線：是襯砌的完成線，在內(nèi)輪廓線之內(nèi)的空間為隧道的凈

8、空斷面。 襯砌外輪廓線：襯砌外輪廓線：指為保持凈空斷面的形狀，襯砌必須有足夠的厚度(或稱最小襯砌厚度)的外緣線。該線又稱為最小開挖線。 隧道隧道襯砌內(nèi)輪廓線襯砌內(nèi)輪廓線實(shí)際開挖線實(shí)際開挖線 為保證襯砌外輪廓，開挖時(shí)往往稍大，尤其用鉆爆法開挖時(shí)，實(shí)際開挖線不可避免的成為不規(guī)則形狀。隧道內(nèi)輪廓線控制隧道內(nèi)輪廓線控制隧道超挖嚴(yán)重隧道超挖嚴(yán)重隧道內(nèi)輪廓線控制隧道內(nèi)輪廓線控制隧道超挖嚴(yán)重隧道超挖嚴(yán)重實(shí)際開挖線實(shí)際開挖線 超挖線，超挖部分的大小叫超挖量，一般不應(yīng)超過10cm。實(shí)際上凸凹不平，這樣10cm的限制線只能是平均線，它是設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行工程量計(jì)算的依據(jù)。用鉆爆法施工時(shí)，很難掌握剛好達(dá)到平均線很難掌握剛好

9、達(dá)到平均線，常常比它大，造成了不必要的工程量，如何控制如何控制它？它？實(shí)際開挖線實(shí)際開挖線 如何控制超挖，至今仍是一個(gè)難題如何控制超挖，至今仍是一個(gè)難題。按設(shè)計(jì)要求所有超挖部分，都須用片按設(shè)計(jì)要求所有超挖部分，都須用片石回填密實(shí)。由于施工上的困難，不石回填密實(shí)。由于施工上的困難，不容易作到密實(shí)。但這是設(shè)計(jì)及施工中容易作到密實(shí)。但這是設(shè)計(jì)及施工中都應(yīng)著重強(qiáng)調(diào)的問題。都應(yīng)著重強(qiáng)調(diào)的問題。(2)(2)襯砌斷面的形狀襯砌斷面的形狀 曲墻式襯砌曲墻式襯砌 （三心圓拱、單圓拱、五心圓拱）（三心圓拱、單圓拱、五心圓拱） 直墻式拱形襯砌直墻式拱形襯砌（3 3）公路隧道襯砌內(nèi)輪廓線的求法）公路隧道襯砌內(nèi)輪廓線的

10、求法 主要步驟如下：主要步驟如下： (1) (1) 確定建筑限界；確定建筑限界； (2) (2) 確定弧形；確定弧形； (3) (3) 計(jì)算驗(yàn)證、調(diào)整。計(jì)算驗(yàn)證、調(diào)整。以上過程是個(gè)反復(fù)循環(huán)的過程以上過程是個(gè)反復(fù)循環(huán)的過程(1)(1)圓形斷面圓形斷面(1)圓形斷面圓形斷面l 假定公路建筑限界已確定，其控制點(diǎn)為a,b,c,d四個(gè)點(diǎn)。l分別作ab,ac,ad的垂直平分線，在斷面對(duì)稱軸上得到三個(gè)交點(diǎn)O1,O2、O3，l取其中最高(至路面)者作為圓心O2。l在oa連線的延長線上取aA0.1m，以oA為半徑劃圓即得內(nèi)輪廓線的基本部分。(2) (2) 曲墻式襯砌斷面曲墻式襯砌斷面(3) (3) 直直墻式墻式

11、襯砌斷面襯砌斷面（3 3）公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范 關(guān)于襯砌標(biāo)準(zhǔn)斷面關(guān)于襯砌標(biāo)準(zhǔn)斷面 (4)仰拱的設(shè)置條件1、在級(jí)圍巖條件下，圍巖自穩(wěn)能力差，側(cè)壓力較大，地基承載力弱，為保證結(jié)構(gòu)整體安全，控制沉降，采用有仰拱的封閉式襯砌斷面。2、隧道斷面越大，圍巖自穩(wěn)能力越差，圍巖變形也越大。所以，-級(jí)圍巖兩車道隧道、級(jí)圍巖三車道以上隧道宜采用有仰拱的襯砌斷面形式。3、在隧道邊墻底以下圍巖為堅(jiān)硬整體巖石(、級(jí)圍巖)時(shí)，可不設(shè)仰拱。3.4 3.4 隧道勘測(cè)設(shè)計(jì)文件的內(nèi)容隧道勘測(cè)設(shè)計(jì)文件的內(nèi)容 公路隧道勘測(cè)設(shè)計(jì)的成果是設(shè)計(jì)文件，應(yīng)按交通部頒發(fā)的公路基本建設(shè)工程設(shè)計(jì)文件編制辦法和公路隧道勘測(cè)規(guī)程的要求進(jìn)行編

12、制。 提出隧道勘測(cè)說明書提出隧道勘測(cè)說明書 1沿線隧道概況及自然概況； 2工程地質(zhì)及水文地質(zhì)情況； 3氣象、環(huán)境和有關(guān)政策法令情況； 4施工條件(包括施工場(chǎng)地、工程設(shè)備、給排水、動(dòng) 力、施工道路、棄渣場(chǎng)、建筑材料來源等)； 5隧道方案(2個(gè)或2個(gè)以上)的比選情況和在設(shè)計(jì)注意 事項(xiàng)； 6對(duì)運(yùn)營通風(fēng)、運(yùn)營照明和防排水方式的選擇建議； 7存在問題以及解決辦法的建議，有關(guān)協(xié)議、紀(jì)要； 8.8.隧道線路方案平面圖隧道線路方案平面圖；比較方案(2條以上)應(yīng)繪入圖內(nèi)，并附有方案比較說明，采用方案的理由； 9 9隧道線路地質(zhì)平面圖隧道線路地質(zhì)平面圖；顯示地質(zhì)構(gòu)造、巖層產(chǎn)狀、不同地質(zhì)的分界線，水文地質(zhì)情況、地物

13、、地貌等。 1010隧道縱斷面圖隧道縱斷面圖；顯示隧道全貌，埋置深度，地質(zhì)和水文地質(zhì)以及線路條件，圖上除注明里程、地面標(biāo)高外，尚應(yīng)注明設(shè)計(jì)坡度；設(shè)計(jì)標(biāo)高及線路曲線要素。 1111隧道洞口地形平面圖隧道洞口地形平面圖 顯示邊坡開挖情況，選定洞口位置，確定明顯示邊坡開挖情況，選定洞口位置，確定明洞長度，布置排水，施工場(chǎng)地及防護(hù)工程設(shè)施洞長度，布置排水，施工場(chǎng)地及防護(hù)工程設(shè)施等，一般洞口地形平面圖的施測(cè)范圍為洞口前等，一般洞口地形平面圖的施測(cè)范圍為洞口前后及兩側(cè)各寬約后及兩側(cè)各寬約60m60m左右，有不良地質(zhì)現(xiàn)象左右，有不良地質(zhì)現(xiàn)象時(shí)，其施測(cè)范圍應(yīng)酌情加寬；時(shí)，其施測(cè)范圍應(yīng)酌情加寬； 施工圖設(shè)計(jì)文件

14、施工圖設(shè)計(jì)文件 1 1隧道平面圖隧道平面圖：顯示地質(zhì)平面、隧道平面位：顯示地質(zhì)平面、隧道平面位置及路線里程和進(jìn)出口位置等。設(shè)置及路線里程和進(jìn)出口位置等。設(shè)U U形回車場(chǎng)、形回車場(chǎng)、錯(cuò)車道、爬坡車道時(shí)，應(yīng)顯示其位置和長度。錯(cuò)車道、爬坡車道時(shí)，應(yīng)顯示其位置和長度。 2 2隧道縱斷面圖隧道縱斷面圖：顯示隧道地質(zhì)概況、襯砌：顯示隧道地質(zhì)概況、襯砌類型（有加寬或設(shè)類型（有加寬或設(shè)U U形回車場(chǎng)時(shí)，應(yīng)顯示加寬值形回車場(chǎng)時(shí)，應(yīng)顯示加寬值及加寬段長度及加寬段長度) )、埋深、路面中心設(shè)計(jì)標(biāo)高、有高、埋深、路面中心設(shè)計(jì)標(biāo)高、有高路肩時(shí)顯示路肩標(biāo)高、設(shè)計(jì)坡度、地面標(biāo)高、里路肩時(shí)顯示路肩標(biāo)高、設(shè)計(jì)坡度、地面標(biāo)高、里

15、程樁等。程樁等。 3 3隧道進(jìn)口隧道進(jìn)口( (出口出口) )縱橫斷面圖縱橫斷面圖：顯示設(shè)置洞門處的地形、地質(zhì)情況、邊仰坡開挖坡度及高度等。 4 4隧道進(jìn)口隧道進(jìn)口( (出口出口) )平面圖平面圖：顯示洞門附近的地形、洞頂排水系統(tǒng)(有平導(dǎo)時(shí)，與平導(dǎo)的相互關(guān)系等)、洞門廣場(chǎng)的減光設(shè)計(jì)等。 5 5隧道進(jìn)口隧道進(jìn)口( (出口出口) )洞門圖洞門圖：顯示洞門的構(gòu)：顯示洞門的構(gòu)造、類型及具體尺寸，采用建筑材料、施工造、類型及具體尺寸，采用建筑材料、施工注意事項(xiàng)，工程數(shù)量等。有遮光棚等構(gòu)造物注意事項(xiàng)，工程數(shù)量等。有遮光棚等構(gòu)造物時(shí)，應(yīng)顯示其與洞身連結(jié)關(guān)系及完整的遮光時(shí)，應(yīng)顯示其與洞身連結(jié)關(guān)系及完整的遮光棚構(gòu)

16、造設(shè)計(jì)圖。棚構(gòu)造設(shè)計(jì)圖。 6 6隧道襯砌設(shè)計(jì)圖隧道襯砌設(shè)計(jì)圖：顯示襯砌類型、構(gòu)：顯示襯砌類型、構(gòu)造和具體尺寸、采用的建筑材料；施工注意造和具體尺寸、采用的建筑材料；施工注意事項(xiàng)、工程數(shù)量等。設(shè)回車場(chǎng)、錯(cuò)車道、爬事項(xiàng)、工程數(shù)量等。設(shè)回車場(chǎng)、錯(cuò)車道、爬坡車道時(shí)應(yīng)單獨(dú)設(shè)計(jì)。坡車道時(shí)應(yīng)單獨(dú)設(shè)計(jì)。 7 7輔助坑道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖。輔助坑道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖。 8 8運(yùn)營通風(fēng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖。運(yùn)營通風(fēng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖。 9 9運(yùn)營照明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖。運(yùn)營照明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖。 1010監(jiān)控與管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖。監(jiān)控與管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖。 1111附屬建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖。附屬建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖。較長隧道的施工圖設(shè)計(jì)一般

17、應(yīng)包括如下內(nèi)容：較長隧道的施工圖設(shè)計(jì)一般應(yīng)包括如下內(nèi)容：(1) (1) 隧道平面圖；隧道平面圖；(2) (2) 隧道縱斷面圖；隧道縱斷面圖；(3) (3) 隧道進(jìn)出口平面圖；隧道進(jìn)出口平面圖；(4) (4) 隧道進(jìn)出口洞門設(shè)計(jì)圖；隧道進(jìn)出口洞門設(shè)計(jì)圖；(6) (6) 隧道襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖。隧道襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖。(7) (7) 隧道防排水設(shè)計(jì)圖隧道防排水設(shè)計(jì)圖(8) (8) 輔助坑道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖；輔助坑道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖；(9) (9) 運(yùn)營通風(fēng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖；運(yùn)營通風(fēng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖；(10) (10) 運(yùn)營照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)圖；運(yùn)營照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)圖；(11) (11) 監(jiān)控與管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖；監(jiān)控與管

18、理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖；(12) (12) 附屬建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖。附屬建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖。在整個(gè)施工圖設(shè)計(jì)文件中應(yīng)有隧道設(shè)計(jì)說明書。對(duì)隧道概況、設(shè)計(jì)意圖及在整個(gè)施工圖設(shè)計(jì)文件中應(yīng)有隧道設(shè)計(jì)說明書。對(duì)隧道概況、設(shè)計(jì)意圖及原則、施工方法及注意事項(xiàng)等做概括說明。中小隧道的設(shè)計(jì)內(nèi)容酌減。原則、施工方法及注意事項(xiàng)等做概括說明。中小隧道的設(shè)計(jì)內(nèi)容酌減。 E 6940 0N 694 00E 6940 0N 692 00E 6920 0N 692 00E 6910 0E 6900 0N 690 00E 6940 0N 691 00E 6940 0N 693 00E 6940 0N 692 00N 693 00E

19、 6890 0N 693 00N 694 00E 6900 0N 693 00E 6880 0N 694 00E 6880 0N 695 00E 6900 0N 694 00E 6900 0E 6890 0N 695 00E 6950 0E 6900 0N 697 00E 6900 0N 696 00E 6910 0N 696 00N 693 00E 6910 0N 693 00E 6920 0N 693 00E 6930 0N 694 00E 6950 0S3戴艷輝姚慶龍下行線里程樁號(hào)N 694 00E 6920 0N 690 00E 6930 0N 691 00E 6930 0N 691 00E 6910 0N 691 00E 6920 0N 694 00E 6930 0N 696 00E 6920 0N 695 00E 6930 0N 695 00E 6920 0N 695 00E 6910 0E 6910 0N 694 00N 693 00N 692 00E 6950 0410N 692 00420E