《隧道與地下工程施工》課件-模塊二 隧道勘察與總體設(shè)計(jì)-單元4-隧道幾何設(shè)計(jì)

《隧道與地下工程施工》模塊二

隧道勘察與總體設(shè)計(jì)

單元5隧道幾何設(shè)計(jì)

《隧道與地下工程施工》本講主要內(nèi)容隧道平面設(shè)計(jì)101隧道縱斷面設(shè)計(jì)2隧道凈空斷面橫斷面設(shè)計(jì)3隧道襯砌內(nèi)輪廓線(xiàn)的確定4隧道勘察與總體設(shè)計(jì)——隧道幾何設(shè)計(jì)

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隧道平面是指隧道中心線(xiàn)在水平面上的投影。

平面設(shè)計(jì)的任務(wù)：決定隧道的平面位置，選定洞口位置；

隧道平面線(xiàn)形原則上采用直線(xiàn)，避免曲線(xiàn)。當(dāng)必須設(shè)置曲線(xiàn)時(shí)，其半徑也不

宜小于不設(shè)超高的圓曲線(xiàn)半徑，如表所示。一、隧道平面設(shè)計(jì)路拱（%）設(shè)計(jì)時(shí)速（km/h）1201008060403020≤2.0﹪5500400025001500600350150＞2.0﹪7500525033501900800450200不設(shè)超高的圓曲線(xiàn)最小半徑（m）隧道勘察與總體設(shè)計(jì)——隧道幾何設(shè)計(jì)

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曲線(xiàn)隧道具有很多缺點(diǎn)：

隧道建筑限界需加寬，增加開(kāi)挖和襯砌的工程量；

空氣阻力加大，使洞內(nèi)通風(fēng)條件惡化；

鋼軌磨耗嚴(yán)重，增加線(xiàn)路維修工作量；

支護(hù)和襯砌技術(shù)上較為復(fù)雜。一、隧道平面設(shè)計(jì)隧道勘察與總體設(shè)計(jì)——隧道幾何設(shè)計(jì)

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隧道縱斷面是隧道中心線(xiàn)展直后在垂直面上的投影。

隧道內(nèi)線(xiàn)路縱斷面設(shè)計(jì)：就是要選定隧道內(nèi)線(xiàn)路的坡道型式、坡度大小、坡段長(zhǎng)度和坡段間的銜接等。

隧道內(nèi)線(xiàn)路坡度可設(shè)置為單面坡或人字坡。二、隧道縱斷面設(shè)計(jì)(a)單面坡(b)人字坡隧道勘察與總體設(shè)計(jì)——隧道幾何設(shè)計(jì)

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一般單向坡多數(shù)出現(xiàn)在越嶺線(xiàn)路的展線(xiàn)及沿河線(xiàn)隧道當(dāng)中。

單向坡隧道對(duì)運(yùn)行時(shí)通風(fēng)、排水有利，尤其是下行單向隧道通風(fēng)條件較好，但上方洞施工困難，特別在有較大地下水時(shí)更困難。

人字坡常出現(xiàn)在越嶺隧道中，有利于從兩端施工時(shí)的出渣和排水，但對(duì)運(yùn)營(yíng)通風(fēng)不利。控制隧道縱坡主要因素之一是通風(fēng)問(wèn)題，一般把縱坡控制在2%以下。

二、隧道縱斷面設(shè)計(jì)隧道勘察與總體設(shè)計(jì)——隧道幾何設(shè)計(jì)

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隧道縱坡對(duì)施工作業(yè)安全及工程費(fèi)用有影響，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮。

縱坡變更處應(yīng)根據(jù)視距要求設(shè)置豎曲線(xiàn)，其半徑和豎曲線(xiàn)的最小長(zhǎng)度應(yīng)滿(mǎn)足表中要求。為了提高視線(xiàn)的誘導(dǎo)作用及滿(mǎn)足乘客舒適，在隧道中盡可能考慮選用較大的豎曲線(xiàn)半徑和豎曲線(xiàn)長(zhǎng)度。

二、隧道縱斷面設(shè)計(jì)隧道勘察與總體設(shè)計(jì)——隧道幾何設(shè)計(jì)

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隧道凈空：指隧道襯砌的內(nèi)輪廓線(xiàn)所包圍的空間，包括隧道建筑限界通風(fēng)及其他所需的斷面積。斷面形狀和尺寸應(yīng)根據(jù)圍巖壓力求得最經(jīng)濟(jì)值。二、隧道凈空斷面橫斷面設(shè)計(jì)隧道勘察與總體設(shè)計(jì)——隧道幾何設(shè)計(jì)

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隧道建筑界限：是為了保證隧道內(nèi)各種交通的正常運(yùn)行安全，而規(guī)定在一定寬度和高度范圍內(nèi)不得有任何障礙物的空間限界，如圖所示。

在設(shè)計(jì)中，應(yīng)充分研究各種車(chē)道與公路設(shè)施之間的空間關(guān)系，任何部件（包括隧道本身的通風(fēng)、照明、安全、監(jiān)控及內(nèi)裝等附屬建筑設(shè)施）均不得侵入隧道建筑界限之內(nèi)。隧道建筑界限由行車(chē)到寬度、側(cè)向?qū)挾萀、人行道R或檢修道J等組成；當(dāng)設(shè)置人行道時(shí)，含余寬C。二、隧道凈空斷面橫斷面設(shè)計(jì)隧道勘察與總體設(shè)計(jì)——隧道幾何設(shè)計(jì)

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隧道建筑界限：是為了保證隧道內(nèi)各種交通的正常運(yùn)行安全，而規(guī)定在一定寬度和高度范圍內(nèi)不得有任何障礙物的空間限界。二、隧道凈空斷面橫斷面設(shè)計(jì)隧道建筑限界由行車(chē)道寬度W、側(cè)向?qū)挾萀、人行道R或檢修道J等組成。當(dāng)設(shè)置人行道時(shí)，含余寬C。隧道勘察與總體設(shè)計(jì)——隧道幾何設(shè)計(jì)

01LOGO二、隧道凈空斷面橫斷面設(shè)計(jì)高速公路、一級(jí)公路兩車(chē)道隧道建筑限界示例高速鐵路隧道建筑限界示例隧道勘察與總體設(shè)計(jì)——隧道幾何設(shè)計(jì)

01LOGO1.建筑限界高度，高速公路、一級(jí)公路、二級(jí)公路取5.0m；三、四級(jí)公路取4.5m。2.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25cm的余寬。3.隧道路面橫坡，當(dāng)隧道為單向交通時(shí)，應(yīng)取單面坡；當(dāng)隧道為雙向交通時(shí)，可取雙面坡。坡度應(yīng)根據(jù)隧道長(zhǎng)度，平、縱線(xiàn)形等因素綜合分析確定，一般可采用1.5﹪～2.0﹪。二、隧道凈空斷面橫斷面設(shè)計(jì)隧道勘察與總體設(shè)計(jì)——隧道幾何設(shè)計(jì)

01LOGO4.當(dāng)路面采用單面坡時(shí)，建筑限界底邊線(xiàn)與路面重合；當(dāng)采用雙面坡時(shí)，建筑限界底面線(xiàn)應(yīng)水平置于路面最高處。5.

單車(chē)道四級(jí)公路的隧道應(yīng)按雙車(chē)道四級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)修建。隧道凈空若較小，則不能保證車(chē)輛安全通行；凈空若較大，則增加隧道開(kāi)挖和襯砌工程數(shù)量，影響造價(jià)等，必須從使用、經(jīng)濟(jì)和施工等方面綜合考慮，并按公路等級(jí)確定隧道的建筑限界。二、隧道凈空斷面橫斷面設(shè)計(jì)隧道勘察與總體設(shè)計(jì)——隧道幾何設(shè)計(jì)

01LOGO二、隧道凈空斷面橫斷面設(shè)計(jì)

公路隧道橫斷面示意圖隧道勘察與總體設(shè)計(jì)——隧道幾何設(shè)計(jì)

01LOGO由于地質(zhì)條件的關(guān)系，隧道寬度過(guò)大則不經(jīng)濟(jì)，同時(shí)增加了施工難度，高速公路、一級(jí)公路的隧道應(yīng)設(shè)計(jì)為上、下行分離的兩座獨(dú)立隧道。兩相鄰隧道最小凈距視圍巖類(lèi)別、斷面尺寸、施工方法、爆破震動(dòng)影響等因素確定，一般情況按下表的規(guī)定選用。二、隧道凈空斷面橫斷面設(shè)計(jì)圍巖級(jí)別IⅡⅢIVVVI最小凈距（m）1.0×B1.5×B2.0×B2.5×B3.5×B4.0×B分離式獨(dú)立雙洞的最小凈距隧道勘察與總體設(shè)計(jì)——隧道幾何設(shè)計(jì)

01LOGO高等級(jí)公路隧道一般有四種布置方式：標(biāo)準(zhǔn)間距的分離隧道、小凈距隧道、連拱隧道和分岔式隧道。

分離隧道

二、隧道凈空斷面橫斷面設(shè)計(jì)隧道勘察與總體設(shè)計(jì)——隧道幾何設(shè)計(jì)

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二、隧道凈空斷面橫斷面設(shè)計(jì)小凈距隧道隧道勘察與總體設(shè)計(jì)——隧道幾何設(shè)計(jì)

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連拱隧道二、隧道凈空斷面橫斷面設(shè)計(jì)隧道勘察與總體設(shè)計(jì)——隧道幾何設(shè)計(jì)

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二、隧道凈空斷面橫斷面設(shè)計(jì)分岔式隧道隧道勘察與總體設(shè)計(jì)——隧道幾何設(shè)計(jì)

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特長(zhǎng)和長(zhǎng)隧道應(yīng)在行車(chē)方向的右側(cè)設(shè)置緊急停車(chē)帶。

雙向行車(chē)隧道，其緊急停車(chē)帶應(yīng)雙側(cè)交錯(cuò)布置。 二、隧道凈空斷面橫斷面設(shè)計(jì)隧道勘察與總體設(shè)計(jì)——隧道幾何設(shè)計(jì)

01LOGO襯砌斷面設(shè)計(jì)主要解決?內(nèi)輪廓線(xiàn)?軸線(xiàn)?截面厚度（1）設(shè)計(jì)內(nèi)輪廓線(xiàn)的原則

襯砌的內(nèi)輪廓線(xiàn)應(yīng)盡可能地接近建筑限界，力求開(kāi)挖和襯砌的數(shù)量最小。襯砌內(nèi)表面力求平順，還應(yīng)考慮襯砌施工的簡(jiǎn)便。 二、隧道襯砌內(nèi)輪廓線(xiàn)的確定隧道勘察與總體設(shè)計(jì)——隧道幾何設(shè)計(jì)

01LOGO（2）設(shè)計(jì)隧道軸線(xiàn)的原則隧道襯砌斷面軸線(xiàn)應(yīng)當(dāng)盡量與斷面壓力曲線(xiàn)重合，使各截面主要承受壓應(yīng)力。?當(dāng)襯砌受徑向分布的水壓時(shí)，軸線(xiàn)以圓形最好；?主要承受豎向壓力或同時(shí)承受不大的水平側(cè)壓力時(shí)，可采用三心圓拱和直墻式襯砌；?當(dāng)承受豎向壓力和較大側(cè)壓力時(shí)，宜采用五心圓曲墻式襯砌；?當(dāng)有沉陷可能和受底壓力時(shí)，宜加設(shè)仰拱的曲墻式襯砌。二、隧道襯砌內(nèi)輪廓線(xiàn)的確定隧道勘察與總體設(shè)計(jì)——隧道幾何設(shè)計(jì)

01LOGO（3）隧道襯砌厚度的設(shè)計(jì)?

襯砌各截面厚度隨所處地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件不同而有較大變化，并且與隧道的寬度、荷載大小、襯砌材料以及施工條件等有關(guān)。?據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，拱圈可以采取等截面，也可采取在拱腳部分加厚20％—50％的變截面。仰拱厚度一般略小于拱頂厚度。但從施工和襯砌質(zhì)量要求出發(fā)，一般不應(yīng)小于規(guī)范規(guī)定的最小厚度。二、隧道襯砌內(nèi)輪廓線(xiàn)的確定隧道勘察與總體設(shè)計(jì)——隧道幾何設(shè)計(jì)

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