《隧道總體設(shè)》第三章

1、第3章 隧 道 總 體 設(shè) 計(jì),第 3 章,隧道總體設(shè)計(jì),3.1 隧道選址 3.1.1 越嶺隧道的選址 3.1.2 傍山隧道選址 3.1.3 不良地質(zhì)段隧道位置的選址 3.1.4 隧道洞口位置的選擇 3.2 隧道的幾何設(shè)計(jì) 3.2.1 隧道的平面設(shè)計(jì) 3.2.2 隧道的縱斷面設(shè)計(jì) 3.2.3 隧道的凈空斷面橫斷面設(shè)計(jì) 3.1.4 隧道接線 3.3 襯砌內(nèi)輪廓線及幾何尺寸的擬定 3.4 道路隧道勘察設(shè)計(jì)文件的內(nèi)容和組成,3.1.1 越嶺隧道的選址,1、越嶺隧道平面位置的選擇原則： （1）越嶺隧道平面位置的選擇 （2） 越嶺隧道標(biāo)高選擇,嶺隧道平面位置的選擇,當(dāng)線路必須跨越分水嶺時(shí)，分水嶺的山脊線

2、上總會有高程較低處、稱之為埡口。一般的情況，常常有若干個埡口可以通過。此時(shí)，就要分析比較，選定最為理想的埡口。埡口是選定越嶺隧道線路方案的控制點(diǎn)。 越嶺隧道平面位置選擇，主要是指隧道穿越分水嶺的不同高程及不同方向的埡口選擇，選擇時(shí)要著重考慮在路線總方向上的埡口，地質(zhì)條件和隧道長度，另外，還應(yīng)考慮兩側(cè)展線的難易程度、線形和工程量的大小。 舉例：秦嶺隧道平面位置的選擇,沙木拉打越嶺長隧道的方案比選,埡口位置的選擇一般可利用小比例尺地形圖、航空照片、衛(wèi)星照片等。根據(jù)線路的總方向和克服越嶺高程的不同要求在較大范圍內(nèi)選線，尋求可供越嶺的幾個埡口位置，然后進(jìn)行可能通過的埡口、河谷的比選。比選時(shí)應(yīng)考慮： 優(yōu)

3、先考慮在路線總方向上或其附近的低埡口，因?yàn)檫@種婭口在兩側(cè)具備有良好展線的橫坡時(shí)，一般越嶺隧道較短。 雖遠(yuǎn)離線路總方向，但埡口兩側(cè)有良好的展線條件河谷，又不損失越嶺高程的埡口。 隧道一般選在分水嶺埡口兩邊河谷標(biāo)高相差不多，并且兩邊河谷平面位置接近處。 工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件良好的埡口。 并經(jīng)隧道長度、施工難度、運(yùn)營條件等綜合比選幾個可能的平面方案，最后確定最佳方案,秦嶺隧道平面方案,衛(wèi)星遙感照片1,2) 越嶺隧道標(biāo)高選擇,在越嶺埡口選定后，由于越嶺標(biāo)高不同會出現(xiàn)不同長度的展線及越嶺隧道方案，即存在隧道標(biāo)高的選擇問題。一般地講，隧道標(biāo)高越高，隧道長度越短，相應(yīng)施工工期也短，但兩端展線長度增加，出現(xiàn)

4、隧道群，且線路拔起高度大，運(yùn)營條件差，線路通過能力降低；而低標(biāo)高隧道則 與之相反，但施工難度增加，施工期較長。因此，在選擇越嶺隧道標(biāo)高時(shí)，考慮運(yùn)營條件的改善 和通過能力的提高，宜采用低標(biāo)高方案，但必須進(jìn)行地形、地質(zhì)、施工、運(yùn)營、經(jīng)濟(jì)技術(shù)等多種因 素綜合比較來確定最優(yōu)隧道標(biāo)高,3.1.2 傍山隧道選址,傍山傍山隧道位置選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)地形地質(zhì)，河流沖刷情況以及洞 外的相關(guān)工程和運(yùn)營條件等綜合考慮，并應(yīng)注意： 傍山隧道在埋深較淺的地段，一定要注意洞身覆蓋厚度問題。為保持山體穩(wěn)定和避免偏 壓產(chǎn)生，隧道位置宜往山體內(nèi)側(cè)靠。 河岸存在沖刷現(xiàn)象或河道窄，水流急，沖刷力強(qiáng)的地段，要考慮河岸沖刷對山體和洞身 穩(wěn)

5、定的影響，隧道位置宜往山體內(nèi)側(cè)靠一些，有可能時(shí)最好設(shè)在穩(wěn)定的巖層中。 傍山隧道位置應(yīng)考慮施工便道設(shè)置和既有公路的位置，應(yīng)注意既有公路邊坡的可能坍塌和施工便道對洞身穩(wěn)定的影響。 線路沿山嘴繞行應(yīng)與直穿山嘴的隧道方案進(jìn)行比較。如山嘴地段地形陡峻，地質(zhì)復(fù)雜，河岸沖刷嚴(yán)重，以路塹或短隧道通過難以長期保證運(yùn)營安全時(shí)，應(yīng)“截彎取直”以較長隧道方案通過,河谷線裁彎取直作隧道,河谷線常碰到河道彎曲極大，山體凸出，形成山咀。線路沿河繞行，線路長而彎曲，運(yùn)營條件差，橋、隧、擋相連，工程復(fù)雜，施工干擾大，一般伴隨不良地質(zhì)病害多。而裁彎取直作長隧道，線路順直，運(yùn)營條件好，工程單一但造價(jià)要高些。為此，一般應(yīng)作方案比選確

6、定。關(guān)村壩隧道是裁彎取直的典型例子之一： 金口河至道林子間，原設(shè)計(jì)沿大渡河繞行，線路遷回曲折，長達(dá)16.6公里，其間有隧道8座，長4.2公里（最長的隧道不足2公里）；大中橋2座，長124米；土石方215萬方；還通過枕頭壩至中坪溪長89公里的地質(zhì)復(fù)雜地段，且占用了不少農(nóng)田。后因工期推遲，研究了裁彎取直的長隧道方案，經(jīng)過比選，采用了現(xiàn)行的6,107米的關(guān)村壩隧道方案。 關(guān)村壩隧道方案較繞行方案優(yōu)越。線路縮短10.1公里，減少25個彎道和一處車站，僅有43米長中橋1座和6,107米的隧道1座。線路順直，工程單一，避開了不良地質(zhì)，保證了運(yùn)營安全。雖工程費(fèi)有些增加，但可節(jié)約大量運(yùn)營費(fèi)，總的從技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件

7、上是可取的。通過施工實(shí)踐證明，效果良好,關(guān)村壩隧道方案,20世紀(jì)80年代修建的衡一廣復(fù)線上大瑤山隧道(全長14.295xkm)是河谷地段采用長隧道方案的一個范例(圖26)， 衡廣線經(jīng)過的廣東北部，有一條武水，發(fā)源于南嶺，注入北江再匯珠江人海，在這兒的叢山峻嶺中，繞下個大彎，河谷彎多水急，兩岸山峰陡立，全長30余公里。解放前就建成的京廣線，在這里緊靠江的左側(cè)，是一段典型的靠河線路，標(biāo)準(zhǔn)極低，彎道很多，最小曲線半徑 只有250m，上支下?lián)酰昙静『Σ粩?，一直是制約廣線運(yùn)輸能力的咽喉區(qū)。在 20世紀(jì)70年代，國家實(shí)行改革開放，急需拓寬這南北要道，決定修街廣復(fù)線。如何改擴(kuò)建這一段低標(biāo)準(zhǔn)線段的問題，成為

8、決策的首要關(guān)鍵。當(dāng)時(shí)鐵道部第四設(shè)計(jì)院提出三個方案，各方案主要指標(biāo)如下表所示,大瑤山隧道方案,實(shí)際上，設(shè)計(jì)方案可歸結(jié)為兩類兩跨及四跨武水的萬案都屬于靠河側(cè)一類長隧道方 案則是深靠山的一類，各方案的優(yōu)缺點(diǎn)都是明顯的。這兩種方案的取舍在國家有關(guān)部門曾引起激烈爭論，爭論的焦點(diǎn)是我國是否具備修建這樣地質(zhì)復(fù)雜、（要穿越多條大斷層）特長隧道的技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)實(shí)力?還要長期保持良好的運(yùn)營狀態(tài)（當(dāng)時(shí)我國建成的最長鐵路隧道為京原線的驛馬嶺隧道，長7023m，最后國務(wù)院決定，采用裁彎取直的大瑤山方案，歷時(shí)數(shù)年，建成了我國第一條10公里以上的雙線鐵路隧道。修建中，全面引進(jìn)了勘察、設(shè)計(jì)新技術(shù)，使我國鐵路隧道修建水平。歷史

9、性地上了個臺階；但也應(yīng)當(dāng)指出，當(dāng)時(shí)認(rèn)為技術(shù)上沒有把握的人們，所提出的長隧道涌水通風(fēng)等問題，并非杞人憂天，確實(shí)都曾對施工和營運(yùn)造成嚴(yán)重威脅，相應(yīng)付出過重大代價(jià)，有些難題至今們?nèi)晕唇鉀Q,間谷線沿河傍山地段，當(dāng)線路以隧道通過時(shí)，線路宜向山側(cè)內(nèi)栘，避免隧道洞壁過薄河流沖刷和不良地質(zhì)肘其穩(wěn)定的影響?！?”采用短隧道群應(yīng)與長隧道方案比選，并應(yīng)優(yōu)先選用長隧道” 山區(qū)河流多彎，這種地段，線路走向大體可有兩種選擇(圖2 ）， 其一是靠河側(cè)，并盡可能沿等高線走，則工程簡單，只出現(xiàn)較短的隧道，投資小，施工進(jìn)度快；但線路平面不良，曲線多，半徑小，而且可能出現(xiàn)眾多支擋建筑，對長期運(yùn)營不利， 其二為靠山側(cè)，把線路適當(dāng)拉直

10、，方案的優(yōu)缺點(diǎn)正相反。這里要強(qiáng)調(diào)我國建國初期修建的山區(qū)鐵路和公路都采用第一種選線方案，據(jù)幾十年運(yùn)營實(shí)踐，某些地段出現(xiàn)的短而頻繁的隧道群，而洞間路塹往往邊極高，使得病害不斷，后患很大，估計(jì)由于坍方落石病嘗危及行車造成的損失以及反復(fù)整治的費(fèi)用早已超過了所節(jié)省的投資。規(guī)范中的相應(yīng)規(guī)定是我國鐵路、公路建設(shè)中驗(yàn)教訓(xùn)的總結(jié)。當(dāng)然，當(dāng)時(shí)使用這樣的技術(shù)決策是有其歷史條件的，它對在技術(shù)經(jīng)濟(jì)水平相當(dāng)?shù)偷那闆r個，快速修通這些急需的鐵路，確買起過重要的作用,采用較多、較長的隧道是今后山區(qū)道路發(fā)展的趨勢,無論是越嶺線路或沿河傍山線路，在選擇隧道位置時(shí)都應(yīng)力求選擇在地質(zhì)構(gòu)造簡單，巖性較好的穩(wěn)固地層中通過盡量避免通過斷層崩

11、塌、滑坡流砂。溶洞陷穴以及偏壓顯著、地下水豐富等地質(zhì)不良地段當(dāng)繞避有困難時(shí)應(yīng)盡量采取必要的工程措施,二、地質(zhì)條件與隧道位置的選擇,在單斜構(gòu)造的地區(qū)，巖層各層面間，有的是緊密貼附的，有的是出現(xiàn)裂縫又為一些細(xì)碎物質(zhì)所填充了的。不管是哪一種情況，層間接觸面比之巖層實(shí)體總是較為薄弱的，稱之為軟弱結(jié)構(gòu)面。從力學(xué)觀點(diǎn)來看，一種巖體的強(qiáng)度常常不是由巖石本身的強(qiáng)度來控制，而是由它的軟弱結(jié)構(gòu)面的強(qiáng)度來控制的。 單斜構(gòu)造的層面大體平行而有同一傾角。當(dāng)層間的抗剪強(qiáng)度不足時(shí)，巖層在外辦作用下將會發(fā)生層間相對錯動。如果隧道的位置恰在層間軟弱面上，巖層滑動將使隧道結(jié)構(gòu)受到很大的剪力，以致把結(jié)構(gòu)物損壞。如果隧道恰在層間軟弱

12、面的上方，巖層滑動會使隧道的某一段發(fā)生橫向推移，而與鄰段斷開。如果層間軟弱面正在隧道的上部，或是距上部不太厚的地方，常會把隧道的拱部擠裂，如圖1.2所示。因此，在單斜構(gòu)造的地質(zhì)條件下，必須事先把巖層的構(gòu)造和傾角大小調(diào)查清楚，一定要盡可能避開軟弱結(jié)構(gòu)面。特別是不要把隧道中線設(shè)計(jì)成與軟弱結(jié)構(gòu)面的走向一致或平行，至少要成一定的交角,一)單斜構(gòu)造與隧通位置的選擇,1水平或緩傾角巖層,當(dāng)隧道通過堅(jiān)硬的厚層巖層時(shí)，較為穩(wěn)定。若通過很薄的巖層，則施工時(shí)頂部易產(chǎn)生掉塊現(xiàn)象，此時(shí)，以不透水的堅(jiān)硬巖層作頂板為最好,陡傾角巖層一般有偏壓和不均勻壓力存在當(dāng)有軟弱夾層伴以有害節(jié)理切割時(shí)，易產(chǎn)生坍方法和順層滑坡在此情況下

13、，如以明洞通過時(shí)應(yīng)慎重對待。隧道開挖雖處于約束狀態(tài)但當(dāng)開挖造成臨空后洞壁如有兩組及以上軟弱結(jié)構(gòu)面或節(jié)理裂隙為有害組合時(shí)亦同樣引起較大偏壓或順層坍滑。 當(dāng)隧道中線可能沿兩種不同巖性的巖層走向通過時(shí)，應(yīng)避免將隧道置于兩種不同的巖層軟弱構(gòu)造(破碎)帶如圖(B)所示；而宜將隧道置于巖性較好的單一巖層中，如圖(A,2陡傾角巖層,隧道通過直立巖層時(shí)，其中線宜垂直于巖層的走向穿過，如左下圖所示。如隧道中線與巖層走向一致時(shí)，如前所述，仍應(yīng)避開不同巖層接觸帶。尤應(yīng)注意的是：當(dāng)層狀巖層較薄，并有軟弱夾層，伴有微量地下水活動時(shí)，亦可產(chǎn)生不對稱壓力，在隧道開挖過程中，易產(chǎn)生坍塌(如右下圖所示)，甚至?xí)?dǎo)致大的坍力，致

14、使地面形成“天窗”，在選擇隧道位置時(shí)應(yīng)予重視,3直立巖層,二)褶皺構(gòu)造與隧道位置的選擇,在褶曲構(gòu)造的地區(qū)，巖層一部分向上彎曲翹起成為背斜，另一部分向下彎曲撓成為向斜。背斜的巖層受彎而在上面出現(xiàn)開裂，切割巖體成為上大下小的楔塊。楔塊受到兩側(cè)鄰塊的挾制，使得楔塊的重量由鄰塊分擔(dān)，因而只產(chǎn)生小于原重的壓力與此相反，向斜地層受彎而在下面開裂，切割巖體成為上小下大的楔塊。這種楔塊在重力作用下，極易脫離母巖而墜落，于是產(chǎn)生較大的壓力，也就是給結(jié)構(gòu)物以較大的荷載，而且在施工時(shí)，極易發(fā)生掉塊或坍方，對工程產(chǎn)生不利影響。此外，地下水積聚凹底，也將增加施工的困難。所以，隧道穿過褶曲構(gòu)造時(shí)，選在背斜中要比在向斜中有

15、利。如果恰在褶曲的兩翼，將受到偏側(cè)壓力，結(jié)構(gòu)需加強(qiáng)，如圖1.3所示,褶皺構(gòu)造有向斜和背斜兩種基本類型，當(dāng)隧道通過褶皺構(gòu)造時(shí)，應(yīng)盡量避免將隧道置于向斜或背斜的軸部。如圖(a)、(b)，而應(yīng)將隧道置于翼部，如圖(c)，則隧道所處的地質(zhì)條件類似單斜構(gòu)造。 因?yàn)楸承被蛳蛐钡妮S部巖層均比翼部破碎，節(jié)理襲隙發(fā)育，施工時(shí)有坍塌之虞當(dāng)對隧道通過向斜和背斜軸部作比較時(shí)則背斜較向斜略好，若向斜的軸部處于含水層中洞身開挖所出現(xiàn)的涌水及坍塌將比背斜嚴(yán)重,三)斷裂構(gòu)造、接觸帶與隧道位置的選擇,斷裂構(gòu)造及不同巖層的接觸帶，其裂隙發(fā)育，并有被擠壓呈破碎的塊碎石角礫及斷層泥存在，地下水量也較大，常呈突水而出，一般在該處開挖隧

16、道易產(chǎn)生坍塌，會給施工帶來一定的困難，同時(shí)地層壓力變化較大，襯砌結(jié)構(gòu)亦難處置因此，在選擇隧道位置時(shí)切忌沿著(或靠近平行)斷層帶或破碎帶修建隧道如圖1210所示，特別對于區(qū)域性大斷裂，尤應(yīng)注意繞避。當(dāng)隧道線路必須通過斷層帶時(shí)，或盡量使線路與斷層走向正交，如圖1211所示，同時(shí)應(yīng)避開嚴(yán)重破碎帶，并應(yīng)使通過斷層的地段最短,三、不良地質(zhì)和特殊地質(zhì)地區(qū)隧道位置的選擇,不良地質(zhì)系指滑坡、錯落、崩塌、巖堆危巖落石、巖溶、陷穴、泥石流、流砂斷層、摺皺。涌水及第四紀(jì)堆積層等不良地段。如線路難以繞避或繞避而有損于線路的總體性時(shí)，在技術(shù)條件許可和經(jīng)濟(jì)合理的條件下，亦可因地制宜地采取相應(yīng)工程措施通過 此處就有關(guān)隧道通

17、過上述地區(qū)時(shí)的危害情況及隧道位置選擇中應(yīng)注意的事項(xiàng)分述如下,4對不良地質(zhì)地段的處理,一般地講，隧道位置應(yīng)該選擇在穩(wěn)固的地層內(nèi)通過，宜盡量避免穿越滑坡、巖堆、溶洞、流砂、涌水、嚴(yán)重?cái)嗔哑扑閹У鹊囟巍?由于地質(zhì)復(fù)雜，不良地質(zhì)現(xiàn)象甚多，只采用繞避的辦法是不夠的。還必須從線路的總體性來考慮。當(dāng)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)合理，可因地制宜，采用隧道（明洞）建筑物來處理不良地質(zhì)地段。 如金沙江沿岸，地形、地質(zhì)特別復(fù)雜，山坡崩塌、滑坡、泥石流等不良地質(zhì)現(xiàn)象比比皆是。在勘測設(shè)計(jì)中，采用了不少長隧道避免了一系列不良地質(zhì)病害。其中，如蓮地隧道就是采用4603米長隧道和移動兩端站場位置的方案，克服了原設(shè)計(jì)短隧道穿過錯落體以及花棚子和

18、迤布苦車站所遇到的泥石流、落石等病害，保證了施工、運(yùn)營的安全,1.滑坡地區(qū)山坡地區(qū)，由于地下水的活動，或是河流沖刷坡腳，以及人為切坡等原因，山坡土體在重力作用下，沿某一軟弱面有整體下滑的趨勢，形成了滑坡。隧道通過這種地段時(shí)，將會受到突然的土體推力，有時(shí)會把結(jié)構(gòu)物擠壓破壞，或是剪切斷開。如果對滑坡面的位置已經(jīng)了解清楚，可以把隧道置于滑坡面以下的穩(wěn)定巖體中。如果確知滑坡是多年靜止了的死滑坡或古滑坡，則在不得已時(shí)，也可以把隧道置于滑坡體之內(nèi)，但要上部減載和加強(qiáng)排水。如我國愛德3號隧道，傍山淺埋，進(jìn)口段通過古滑坡區(qū)。開挖后，支撐受壓變形移位，洞頂出現(xiàn)縱向裂紋，河側(cè)坡腳下坍，情況危急。后經(jīng)上方挖去大部土

19、石，使之減載，方才保住了山坡及隧道的穩(wěn)定,2.崩塌地區(qū)山坡陡峻的地段，山體裂隙受風(fēng)化而崩解脫離母巖，成塊地從斜坡翻滾墜落。它的出現(xiàn)是突然的，沖擊力很大，不易防范。選擇隧道位置時(shí)，最好不要沿這類山坡通過。不得已時(shí)，也不要把隧道置于地表不厚的傍山位置，應(yīng)當(dāng)盡可能地深進(jìn)山體之中，穿過穩(wěn)定的巖層巖體崩塌的情形不太嚴(yán)重而洞口又必須落在崩塌地區(qū)，則可設(shè)置一段明洞來解決,3.巖堆地區(qū)巖石經(jīng)過風(fēng)化作用，分解和剝離成為大小不一的塊體，從山坡上方滾下，或沖刷夾持而堆積在山坡較平緩處或坡腳處，形成無粘結(jié)力的堆積體。隧道通過這類地區(qū)，開挖時(shí)極易發(fā)生坍方，給施工帶來極大困難。這時(shí)，宜把隧道位置放在巖堆以下的穩(wěn)定巖體之中

20、,在受彼岸山嘴或洪積扇影響而壓縮河床，導(dǎo)致沖刷側(cè)蝕威脅線路安全時(shí)，應(yīng)考慮側(cè)蝕作用對隧道或明洞的危害，在這種情況下線路位置應(yīng)往里靠，如圖1215所示 當(dāng)隧道(明洞)洞口位置毗鄰泥石流溝時(shí)，應(yīng)注意適當(dāng)延長以避央泥石流可能擴(kuò)散范圍的影響,當(dāng)線路通過泥石流地區(qū)時(shí)首先應(yīng)充分預(yù)計(jì)和判明泥石流的成因、規(guī)模、發(fā)展趨勢和沖、淤變化規(guī)律，論證以路基、橋梁通過或者以隧道等方案繞避的合理性，并判定工程安全度以決定隧道方案的可行性。 當(dāng)用隧道與明洞方案比較時(shí)一般以隧道方案通過較為安全可靠，在決定隧道位置時(shí)，應(yīng)使洞身置于基巖中或穩(wěn)定的地層內(nèi)，其頂板覆蓋厚度應(yīng)充分考慮如下因素對隧道產(chǎn)生的最不利影響： (1)預(yù)計(jì)河床(主河谷

21、和本溝)最大下切及侵蝕基準(zhǔn)面對隧道的影響； (2)泥石流可能的改道和變遷對洞身的影響； (3)充分預(yù)計(jì)隧道防排水的處理難以達(dá)到要求或泥石流溝床頂板坍頂?shù)任：ψ畈焕闆r時(shí)的影響。 (4)施工爆破可能帶來的危害，如頂板塌陷引起超載等對施工、襯砌結(jié)構(gòu)安全等的影響當(dāng)采用明洞方案穿過泥石流時(shí)除應(yīng)考慮上述因素外，其基礎(chǔ)必須置于基巖或牢固可靠的地基上。洞頂回填的處理，應(yīng)考慮河床下切和上漲以及相互轉(zhuǎn)化的各種不利情況,當(dāng)洞身不能避開時(shí)宜使隧道與巖溶間壁(特別是頂板及底板)有足夠的巖壁厚度，或采取相應(yīng)的工程處理措施，如圖1216所示，并要選擇在巖溶水不發(fā)育的地帶通過，特別注意巖溶水災(zāi)然襲擊的可能性這種現(xiàn)象對施工、

22、運(yùn)營危害極大，須采取合理可行的預(yù)防措施,5.溶洞地區(qū)當(dāng)隧道通過巖溶地區(qū)時(shí)應(yīng)力求避免穿越巖溶嚴(yán)重發(fā)育的網(wǎng)狀洞穴區(qū)、巨大空洞區(qū)及有利于巖溶發(fā)育的構(gòu)造帶盡量避開洞身置于碳酸鹽巖與非碳酸鹽巖(可溶巖與非可溶巖)的接觸帶當(dāng)不可能時(shí)應(yīng)選擇在較狹窄地段，以垂直或大角度穿過，使通過巖溶地段為最短,6、煤系地層隧道位置的選擇 當(dāng)隧道通過煤系地層時(shí)要注意有害氣體、煤窯采空區(qū)以及地層膨脹等影響隧道結(jié)構(gòu)安全的問題有害氣體危害施工運(yùn)營安全且易發(fā)生燃燒和爆炸事故小煤窯采空區(qū)也不容忽視因其直接影響著隧道洞身穩(wěn)定和運(yùn)營安全煤系地層多屬于膨脹性巖石隧道開挖后，圍巖壓力較大，在含水的情況況下，一般具有SO4-2的侵蝕性，破壞襯砌

23、圬工。這些是引起病害的主要原因。 因此，在選擇隧道位置時(shí)，應(yīng)設(shè)法避開有害氣體含量較高和煤窯采空密集地段當(dāng)不可避免時(shí)應(yīng)選擇影響最小的方案通過，同時(shí)保證底部隔層有足夠厚度或預(yù)留煤柱，以減少其對隧道工程的威脅，確保施工安全和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,二）、特殊地質(zhì)地區(qū)隧道位置的選擇,膨脹性的巖石種類有：頁巖、泥巖、含有長石、云母、輝石等的風(fēng)化巖、蛇紋巖。其膨脹的原因一般認(rèn)為有以下三方面： （1）吸水膨脹 軟巖、變質(zhì)巖等含有蒙脫土等粘土礦物質(zhì)時(shí)吸水后會呈現(xiàn)明顯的膨脹性 (2)風(fēng)化膨脹 圍巖接觸外界空氣引起風(fēng)化現(xiàn)象，隨著巖石崩壞所呈現(xiàn)的膨脹性 (3)潛在應(yīng)力釋放引起的膨脹 圍巖的內(nèi)部潛在應(yīng)力由于隧道開挖而得到釋放，當(dāng)圍

24、巖強(qiáng)度不足時(shí)隧道即承受膨脹性壓力。 當(dāng)隧道通過膨脹巖(土)地區(qū)時(shí)，應(yīng)在確認(rèn)膨脹性圍巖的范圍后，以通過地段最短，地下水含量最少者為宜同時(shí)應(yīng)根據(jù)支撐變形情況，頂、底扳隆起及側(cè)幫的凸出等程度；來分析和測定膨脹力的大小和開挖不同部位相應(yīng)的變化規(guī)律以便采取以應(yīng)的施工方法和加強(qiáng)襯砌結(jié)構(gòu)工程措施,1膨脹巖(土)地區(qū)隧道位置的選擇,含鹽地層系指含鹽巖石中含有鹽類礦物，如若鹽、芒硝。鈣芒硝、硬石膏石膏等礦物成分的可溶巖地層當(dāng)其在恒定天然含水量狀態(tài)下，具有較大的強(qiáng)度但當(dāng)含水量發(fā)生變化時(shí)及變化后，則嚴(yán)重影響巖層的穩(wěn)定性。 含鹽地層對隧道的危害大致有下列三種類型： (1)膨脹作用的危害，將導(dǎo)致襯砌結(jié)構(gòu)承受附加壓力 (

25、2)濕陷作用的危害，使底板呈現(xiàn)不規(guī)則的隆起或沉涪，影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。 (3)含有高濃度SO4-2的水溶液和芒硝礦物對混凝土的侵蝕嚴(yán)重者使混凝土呈豆腐渣狀，對鋼筋也具有腐蝕作用。 為此，當(dāng)隧道通過含鹽地層時(shí)，宜選擇在干燥無水或地下水位低含鹽量最小的地段通過，并應(yīng)對襯砌結(jié)構(gòu)采取相應(yīng)加強(qiáng)措施,2含鹽地層隧道位置的選擇,當(dāng)隧道通過煤系地層時(shí)要注意有害氣體、煤窯采空區(qū)以及地層膨脹等影響隧道結(jié)構(gòu)安全的問題有害氣體危害施工運(yùn)營安全且易發(fā)生燃燒和爆炸事故小煤窯采空區(qū)也不容忽視因其直接影響著隧道洞身穩(wěn)定和運(yùn)營安全煤系地層多屬于膨脹性巖石隧道開挖后，圍巖壓力較大，在含水的情況況下，一般具有SO4-2的侵蝕性，破壞襯砌

26、圬工。這些是引起病害的主要原因。 因此，在選擇隧道位置時(shí)，應(yīng)設(shè)法避開有害氣體含量較高和煤窯采空密集地段當(dāng)不可避免時(shí)應(yīng)選擇影響最小的方案通過，同時(shí)保證底部隔層有足夠厚度或預(yù)留煤柱，以減少其對隧道工程的威脅，確保施工安全和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,3、煤系地層隧道位置的選擇,黃土具有干燥時(shí)甚堅(jiān)固，遇水容易剝落相遭受侵蝕的特征在黃土地區(qū)常見有沖溝、陷穴、滑坡及泥流等不良地質(zhì)現(xiàn)象，對隧道的危害是不能忽視的特別是在有地下水活動和陷穴密集的地方 在隧道施工中極易發(fā)生坍塌產(chǎn)生較大的圍巖壓力，導(dǎo)致支撐變形，基礎(chǔ)下沉及襯砌開裂等危害，因此選擇隧道位置時(shí)以避開溝壑及有地下水活動和地面陷入密集的地區(qū),4黃土地區(qū)隧道位置的選擇,凡是

27、溫度低于或等于0，且含有固態(tài)水的土(石)稱為凍土這種狀態(tài)能保持三年或二年以上的稱為多年凍土多年凍土地區(qū)，多分布于我國東北大興安嶺和西北的的青藏高原一帶，由于氣候嚴(yán)寒、防排水工程設(shè)計(jì)施工均比較復(fù)雜，處理不當(dāng)容易造成隧道病害。 多年凍土地區(qū)修進(jìn)的隧道在洞口地段及襯砌背背后會形成一個凍融交替的融化圈，因?yàn)閮鋈谘h(huán)交替作用洞門易遭到破壞融化圈內(nèi)的圍巖強(qiáng)度則有所降低，在凍結(jié)時(shí)，對襯砌產(chǎn)生凍結(jié)力，程度不同地影響襯砌結(jié)構(gòu)的安全。 針對上述情況，當(dāng)隧道在多年凍土地區(qū)通過時(shí)，應(yīng)注意選擇好隧道位置和洞口位置防止隧道病害的產(chǎn)生減少施工和運(yùn)營養(yǎng)護(hù)的困難,5多年凍土地區(qū)隧道位置的選擇,地震對隧道影響的大小，與地形、地質(zhì)

28、及隧道埋藏深度有著密切的關(guān)系。地震的破壞作用，由地表向地下隨深度增加而迅速減弱，故一般對深埋隧道影響較小對淺埋偏壓的隧道及明洞和洞門等結(jié)構(gòu)影響較大。另外，一般在松散的山坡堆積層或滑坡地段、斷層破碎帶、泥石流發(fā)育地區(qū)、不穩(wěn)定的懸崖深谷、易坍陷的地下空洞等處由于地震波的沖擊作用，對抗震均屬不利地段。一旦地震發(fā)生將可能導(dǎo)致隧道洞口坡面坍塌襯砌出現(xiàn)開裂破損等病害，直接威脅行車安全。因此在選擇隧道位置和洞口位置時(shí)，應(yīng)特別注意地形、地質(zhì)及洞身埋藏深度等問題。對土質(zhì)松散或地層破碎及地質(zhì)構(gòu)造不利的傍山隧道更心注意長期必要的措施，以保證洞身穩(wěn)定和洞口工程的安全,6地震區(qū)隧道位置的選擇,水庫蓄水后，改變了岸邊的工

29、程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，岸壁將受庫水的浸潤和波浪的沖刷而導(dǎo)致坍岸， 即所謂的水庫坍岸，如圖所示。同時(shí)，由于庫水向岸壁土層(或破碎巖層)滲透，致使地下水位上升，在庫水消落時(shí)，地下水又隨之下降。庫水水位變化除加劇坍岸的發(fā)展外，還可能引起起巖(土)體力學(xué)指標(biāo)(承載力摩擦力)的降低、老滑坡體的復(fù)活或產(chǎn)生新滑坡等不同程度的危害。 因此，在水庫坍岸地區(qū)修建隧道時(shí)，隧道位置應(yīng)置于牢固的基巖中或坍岸范圍以外具有一定覆蓋厚度并足以保證洞身穩(wěn)定的土層上，如圖中(a)所示的位置。 隧道設(shè)置高程般均應(yīng)設(shè)于水庫設(shè)計(jì)正常高水位以上規(guī)定高度如因特殊原因需要,設(shè)于正常高水位以下時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)、水文等情況采取有效的防護(hù)工程措

30、施，并有足夠的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較依據(jù) 影響坍岸的因素是錯綜復(fù)雜的，主要為水文、地質(zhì)、地貌等三項(xiàng)因素。 一般對水文、地質(zhì)因素較為重視。而多忽視其地貌因素(地貌因素指水庫周圍山坡凸岸、凹岸的形態(tài))。凸岸三面環(huán)水多受風(fēng)浪的影響，坍岸劇烈；凹岸一般為避風(fēng)地帶，沿岸流搬運(yùn)的物質(zhì)在此容易沉積，一般坍岸較小。另外水庫岸壁的高低、陡緩對坍岸的速度和寬度亦能產(chǎn)生較大的影響,7水庫地區(qū)隧道位置的選擇,1.地下水地下水多是由地表水的滲透或地下水源補(bǔ)給的。例如巖層裂隙中的裂隙水，或溶洞中儲藏的溶洞水，它們有時(shí)是流動的，有時(shí)是靜止的，有時(shí)還有壓力水頭它們的存在，使巖石軟化、強(qiáng)度降低，層間夾層軟化或稀釋，促成了層間的滑動。裂隙

31、中的水在開挖時(shí)涌人坑道，使施工發(fā)生困難，給以后養(yǎng)護(hù)也帶來無休止的災(zāi)害。我國西北地區(qū)的一座隧道斷層水曾達(dá)10000 t/d,貴昆線上一座隧道，在大雨之后，所有溶洞同時(shí)出水達(dá)50 000t/d,可見它的危害。選擇隧道位置時(shí)，最好不從富水區(qū)中經(jīng)過。不得已時(shí)，也要盡可能地把隧道置于地下水位以上的地方，或從不透水層中穿過 2.地溫地球核心產(chǎn)生的巨大的熱量，隨著地表與大氣接觸而逐漸冷卻，成為地表溫度。地表以下在一定的深度內(nèi)地溫基本是恒定不變的，稱為恒溫層。再向下每增加一定深度，地溫將提高一度。這個深度間隔稱之為地溫梯度。據(jù)一般測定，地溫梯度約為33 m左右。隧道如果埋置很深，地溫太高，將會降低施工效率。如

32、果在潮濕的巖層中，盡管有強(qiáng)力的通風(fēng)，地溫達(dá)到40-50時(shí)，人們也無法在里邊工作。所以，選擇隧道位置時(shí)，應(yīng)盡可能不把隧道放在山體太深處。遇到部分地段埋深太大時(shí)，則應(yīng)作好通風(fēng)降溫工作,三）不良水文地質(zhì)的影響,3.1.5 隧道洞口位置的選擇,洞口應(yīng)盡可能地設(shè)在山體穩(wěn)定、地質(zhì)較好地下水不太豐富的地方。 、洞口不宜設(shè)在埡口溝谷的中心或溝底低洼處，不要與水爭路。 、洞口應(yīng)盡可能設(shè)在線路與地形等高線相垂直的地方，使隧道正面進(jìn)入山體，洞 門結(jié)構(gòu)物不致受到偏側(cè)壓力。 、當(dāng)線路位于有可能被淹沒的河灘上或水庫回水影響范圍以內(nèi)時(shí)，隧道洞口標(biāo)高 應(yīng)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。 、為了保證洞口

33、的穩(wěn)定和安全,邊坡及仰坡均不宜開挖過高,不使山體擾動太甚， 也不使新開出的暴露面太大。一般情況下，設(shè)計(jì)各類圍巖中隧道洞口上方的仰 坡和路塹的邊坡控制高度和坡度可 參考表13。 、若洞口附近遇有水溝或水渠橫跨線路時(shí)，應(yīng)慎重處理，當(dāng)線路橫溝進(jìn)洞時(shí)，設(shè) 置橋涵凈空不宜太小，以免后患。 、若洞口前方巖壁陡立，基巖裸露，此時(shí)，最好不刷動原生坡面，不挖開山體。 、洞口以外應(yīng)當(dāng)留有生產(chǎn)活動的場所。 總起來說，選定隧道洞口位置時(shí)，首先要按照地質(zhì)條件控制邊坡和仰坡的高度 和坡面長度，其次是避開不良地質(zhì)區(qū)域和排水影響，最后才談得到從經(jīng)濟(jì)方面進(jìn)行 比較,1、洞口位置選擇的一般原則和要求,3.2.1、隧道的平面設(shè)計(jì)

34、公路隧道的平面線形和普通道路一樣，根據(jù)公路規(guī)范要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。隧道平面線形，一般采用直線、避免曲線。如必須設(shè)置曲線時(shí)，應(yīng)盡量采用大半徑曲線，并確保視距要求。其曲線半徑不宜小于不設(shè)超高的平面曲線半徑。最小曲線半徑的確定應(yīng)保證曲線隧道在平面上具有必要的限界，確保車輛的側(cè)向滑移穩(wěn)定和車輛行駛通順、流暢,3.2 隧道的幾何設(shè)計(jì),不設(shè)超高的圓曲線最小半徑(m,公路停車視距與會車視距,對于高速公路、一級公路的隧道應(yīng)設(shè)計(jì)為上、下行分離的獨(dú)立雙洞。分離式獨(dú)立雙洞的最小凈距，按對兩洞結(jié)構(gòu)彼此不產(chǎn)生有害影響的原則，結(jié)合隧道平面線形、圍巖地質(zhì)條件、斷面形狀和尺寸、施工方法等因素確定，一般情況可按表1.23取值。一座分

35、離式雙洞隧道，可按其圍巖代表級別確定兩洞最小凈距,分離式獨(dú)立隧道的最小間距 表1.23,在橋隧相連、隧道相連、地形條件限制等特殊地段隧道凈距不能滿足表1.23的要求時(shí)，在經(jīng)充分技術(shù)論證和比較，并制定可靠技術(shù)保障措施及確保工程質(zhì)量的基礎(chǔ)上，也可采取小凈距隧道或連拱隧道形式,隧道的內(nèi)縱面線形設(shè)計(jì)應(yīng)綜合考慮行車安全性、營運(yùn)通風(fēng)規(guī)模、施工作業(yè)效率和排水要求。隧道內(nèi)的縱坡形式主要有單向坡和雙向坡（人字坡），一般宜采用單向坡；對地下水發(fā)育的長隧道、特長隧道可采用雙向坡?？v坡變更的凸形豎曲線和凹形豎曲線的最小半徑和最小長度應(yīng)符合表1.24的規(guī)定。通常隧道內(nèi)縱坡的變換不宜過大、過頻，以保證行車安全視距和舒適性

36、。 綜合各方面要求，隧道的縱坡通常應(yīng)不小于0.3，并不大于3。隧道如從兩個洞口對頭掘進(jìn)，為便于施工排水，可采用“人”字坡。單向通行時(shí)，設(shè)置向下的單坡對通風(fēng)有利,3.2.2 隧道縱斷面設(shè)計(jì),隧道內(nèi)豎曲線最小半徑和最小長度 表1.24,隧道內(nèi)縱坡坡率不應(yīng)小于0.3%，一般情況不應(yīng)大于3%；受地形等條件限制時(shí)，高速公路、一級公路的中、短隧道可適當(dāng)加大，但不宜大于4%；短于l00m的隧道縱坡可與該公路隧路線的指標(biāo)相同。當(dāng)采用較大縱坡時(shí)，必須對行車安全性，通風(fēng)設(shè)備和運(yùn)營費(fèi)用、施工效率的影響等作充分的技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合論證,3.2.3 隧道凈空斷面橫斷面設(shè)計(jì),隧道襯砌的內(nèi)輪廓線所包圍的空間稱為隧道凈空。隧道凈空包括公路的建筑限界，通風(fēng)及其它需要的斷面積。 建筑限界是指隧道襯砌等任何建筑物不得侵入的一種限界。公路隧道的建筑限界包括車道、路肩、路緣帶、人行道等的寵腸以及車道、人行道的凈高。公路隧道的攢斷面凈空，除了包括建筑限界之