第2章隧道勘測(cè)設(shè)計(jì)

1、隧 道 工 程第 2 章 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì) 隧道勘測(cè)的目的：隧道勘測(cè)的目的： 隧道勘測(cè)階段的劃分與公路設(shè)計(jì)階段相適應(yīng)，隧道勘測(cè)階段的劃分與公路設(shè)計(jì)階段相適應(yīng)，一般分為：一般分為：初步勘測(cè)；定測(cè)階段。初步勘測(cè)；定測(cè)階段。長(zhǎng)大隧道或復(fù)雜長(zhǎng)大隧道或復(fù)雜隧道采用兩階段勘測(cè)；簡(jiǎn)單的中小隧道可采用一階隧道采用兩階段勘測(cè)；簡(jiǎn)單的中小隧道可采用一階段。段。 初步初步勘測(cè)勘測(cè)收集資料收集資料工程地質(zhì)選工程地質(zhì)選定隧道線位定隧道線位初步勘測(cè)初步勘測(cè)資料整理資料整理取得隧道所在位置的初步總平面布置取得隧道所在位置的初步總平面布置地形圖及有關(guān)工程性質(zhì)，規(guī)模的文件地形圖及有關(guān)工程性質(zhì)，規(guī)模的文件初測(cè)工作的任務(wù)是選擇經(jīng)濟(jì)

2、合理、技初測(cè)工作的任務(wù)是選擇經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行的最優(yōu)隧道位置方案術(shù)可行的最優(yōu)隧道位置方案工程地質(zhì)勘測(cè)的原始資料，包括調(diào)查、工程地質(zhì)勘測(cè)的原始資料，包括調(diào)查、測(cè)繪、勘探、試驗(yàn)等資料測(cè)繪、勘探、試驗(yàn)等資料初步勘測(cè)：初步勘測(cè)：定測(cè)階段：定測(cè)階段：定測(cè)定測(cè)階段階段目的目的任務(wù)任務(wù)步驟步驟為線位布設(shè)和編制施工圖設(shè)計(jì)提供完為線位布設(shè)和編制施工圖設(shè)計(jì)提供完整的工程地質(zhì)資料整的工程地質(zhì)資料在初勘基礎(chǔ)上，進(jìn)一步查明隧道沿線在初勘基礎(chǔ)上，進(jìn)一步查明隧道沿線地質(zhì)特征和不良地質(zhì)規(guī)模、大小范圍地質(zhì)特征和不良地質(zhì)規(guī)模、大小范圍(1)(1)前期的準(zhǔn)備工作；前期的準(zhǔn)備工作；(2)(2)沿線地質(zhì)勘察；沿線地質(zhì)勘察；(3)(3)

3、試驗(yàn)；試驗(yàn)；(4)(4)資料整理；資料整理；(5)(5)編寫詳勘報(bào)告編寫詳勘報(bào)告2.1 隧道工程勘測(cè)地質(zhì)勘察的主要手段地質(zhì)勘察的主要手段 一、挖探：一、挖探：2 23 3米米 二、簡(jiǎn)易鉆探：二、簡(jiǎn)易鉆探：3 31010米米三、鉆探：沖擊鉆、回轉(zhuǎn)鉆等三、鉆探：沖擊鉆、回轉(zhuǎn)鉆等四、地球物理勘探四、地球物理勘探一、挖探一、挖探 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn): : 直觀直觀, , 取原狀樣取原狀樣 缺點(diǎn)缺點(diǎn): : 一般一般34m, 34m, 地下水以下危險(xiǎn)地下水以下危險(xiǎn)挖挖 探：探： 2 23 3米米 二、簡(jiǎn)易鉆探：二、簡(jiǎn)易鉆探：3 31010米米簡(jiǎn)易鉆探：簡(jiǎn)易鉆探： 3 31010米米 鉆探的取芯鉆探的取芯 鉆探的取芯

4、鉆探的取芯 鉆探的取芯鉆探的取芯三、鉆探：沖擊鉆、回轉(zhuǎn)鉆等三、鉆探：沖擊鉆、回轉(zhuǎn)鉆等常用的辦法常用的辦法, ,可達(dá)可達(dá)100m100m以下以下劃分地層確定地下水劃分地層確定地下水取樣取樣可以結(jié)合原位試驗(yàn)可以結(jié)合原位試驗(yàn) 鉆探鉆探 回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)泥漿槽泥漿槽沉淀槽沉淀槽三、鉆探：沖擊鉆、回轉(zhuǎn)鉆等三、鉆探：沖擊鉆、回轉(zhuǎn)鉆等 因?yàn)樗畲蟛荒苠^定系留，必須使用因?yàn)樗畲蟛荒苠^定系留，必須使用DPSDPS（Dynamic Dynamic Positioning System - Positioning System - 動(dòng)態(tài)定位系統(tǒng)）。動(dòng)態(tài)定位系統(tǒng)）。JOIDES Resolution 深水鉆探深

5、水鉆探 國(guó)家科技部國(guó)家科技部“九五九五”曾提曾提出出8 8字方針：字方針：“ “ 上天、上天、 入地、入地、 下海、下海、 登極登極 ”都與鉆探工程都與鉆探工程有關(guān)。有關(guān)。四、地球物理勘探物探四、地球物理勘探物探基本原理：基本原理： 利用巖土體材料的導(dǎo)電性和導(dǎo)磁性，根據(jù)利用巖土體材料的導(dǎo)電性和導(dǎo)磁性，根據(jù)接收信號(hào)判斷地層缺陷及力學(xué)性質(zhì)。接收信號(hào)判斷地層缺陷及力學(xué)性質(zhì)。1 1 地球物理勘探地球物理勘探物探物探: :根據(jù)密度、導(dǎo)電性等物理性質(zhì)的差別，勘測(cè)地根據(jù)密度、導(dǎo)電性等物理性質(zhì)的差別，勘測(cè)地層分布、地質(zhì)構(gòu)造和地下水位置層分布、地質(zhì)構(gòu)造和地下水位置方法方法: :重力場(chǎng)重力場(chǎng), ,磁電場(chǎng)磁電場(chǎng),

6、,聲聲, ,彈性波彈性波, ,放射性勘探放射性勘探, ,地震地震勘探勘探( (規(guī)范規(guī)范, ,剪切波速剪切波速) )優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn): :簡(jiǎn)單迅速簡(jiǎn)單迅速缺點(diǎn)缺點(diǎn): :間接判斷間接判斷, , 范圍較大范圍較大. .物探根據(jù)巖土物理性質(zhì)不同的分類：物探根據(jù)巖土物理性質(zhì)不同的分類： 電法勘探電法勘探隧道常用隧道常用電磁法勘探（地質(zhì)雷達(dá)）電磁法勘探（地質(zhì)雷達(dá)）隧道常用隧道常用地震勘探地震勘探隧道常用隧道常用聲波探測(cè)聲波探測(cè)重力勘探重力勘探磁力勘探磁力勘探放射性勘探放射性勘探 物探的現(xiàn)場(chǎng)物探的現(xiàn)場(chǎng)物探的曲線物探的曲線地質(zhì)斷面圖地質(zhì)斷面圖地質(zhì)鉆孔圖地質(zhì)鉆孔圖水文勘察水文勘察隧道內(nèi)涌水隧道內(nèi)涌水地表枯水地表枯水 必

7、須進(jìn)行調(diào)查預(yù)測(cè)必須進(jìn)行調(diào)查預(yù)測(cè)建筑環(huán)境評(píng)價(jià)建筑環(huán)境評(píng)價(jià)目的：明確環(huán)境現(xiàn)狀，不因修建目的：明確環(huán)境現(xiàn)狀，不因修建工程而使環(huán)境惡化，研究有關(guān)對(duì)工程而使環(huán)境惡化，研究有關(guān)對(duì)環(huán)境影響的內(nèi)容及其程度；提出環(huán)境影響的內(nèi)容及其程度；提出防止破壞環(huán)境的措施等。防止破壞環(huán)境的措施等。對(duì)現(xiàn)有生態(tài)環(huán)境保護(hù)的項(xiàng)目對(duì)現(xiàn)有生態(tài)環(huán)境保護(hù)的項(xiàng)目（1 1）水資源保護(hù)；）水資源保護(hù)；（2 2）植被保護(hù)；）植被保護(hù)；（3 3）特殊區(qū)）特殊區(qū)( (名勝古跡、溫泉、風(fēng)景等名勝古跡、溫泉、風(fēng)景等) )保護(hù)；保護(hù)；（4 4）環(huán)境污染的保護(hù)）環(huán)境污染的保護(hù)( (污水、煙塵、噪聲、有害物等污水、煙塵、噪聲、有害物等) )（5 5）棄碴處理；）

8、棄碴處理； 在山區(qū)修建鐵路或高等級(jí)公路時(shí)，隧道的比重往往是很大的，因此，選擇合理的隧道位置不僅是選線的重要組成部分，同時(shí)也關(guān)系著施工難易、工期長(zhǎng)短、造價(jià)大小、運(yùn)營(yíng)安全和運(yùn)輸效率。 第 2 章 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì) 1.隧道位置選擇的重要性根本性因素： 工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，因?yàn)樗刂?著線路方案的取舍和隧道位置的選擇第 2 章 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì) 2.選擇隧道位置時(shí)考慮的主要因素（1）社會(huì)條件：政治、經(jīng)濟(jì)、國(guó)防、對(duì)自然環(huán)境的影響（2）自然條件：工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、地形、地貌等 地形條件也是選定隧道位置的重要條件之一。2.2.1隧道方案與其他方案的比較隧道方案與其他方案的比較 克服地形高程障礙的

9、方案有：隧道、繞行和路塹。 從現(xiàn)代角度出發(fā)優(yōu)先選隧道方案。從運(yùn)營(yíng)角度看應(yīng)該選擇長(zhǎng)隧道，盡量避免短隧道群。 越嶺隧道地段，一般山巒起伏，地形陡峻，工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件均較復(fù)雜，交通運(yùn)輸條件也比較困難，施工及棄碴場(chǎng)地狹窄，隧道施工往往控制全線或部分地段的工期。第 1 章 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì) 2.2.2按地形選擇隧道線路一、越嶺隧道位置的選擇 通過山區(qū)的交通干線往往要翻越分水嶺，從一個(gè)水系進(jìn)入另一個(gè)水系，這段線路稱之為越嶺線，線路為穿越分水嶺而修建的隧道稱為越嶺隧道越嶺隧道。用于縮短線路，克服高程障礙。第 1 章 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì) 1.選擇越嶺隧道的兩大要素平面位置與立面位置的選擇(1)平面位置的選

10、擇 選擇埡口較高的埡口較高的埡口較低的埡口較低的埡口山嶺（褶多山）山嶺（褶多山）什么叫做埡口？什么叫做埡口？選擇的埡口選擇的埡口路線總方向路線總方向埡口埡口什么叫做埡口？什么叫做埡口？如何選擇埡口？如何選擇埡口？ 當(dāng)線路必須跨越分水嶺時(shí)，分水嶺的山脊當(dāng)線路必須跨越分水嶺時(shí)，分水嶺的山脊線上總會(huì)有線上總會(huì)有高程較低處高程較低處，稱之為，稱之為埡口埡口。 常常有若干個(gè)埡口可以通過。通過上述因常常有若干個(gè)埡口可以通過。通過上述因素的分析比較，選定最為理想的素的分析比較，選定最為理想的埡口埡口。埡口。埡口是選定越嶺隧道線路方案的是選定越嶺隧道線路方案的控制點(diǎn)控制點(diǎn)。什么叫做埡口？什么叫做埡口？越嶺隧道

11、平面位置的選擇越嶺隧道平面位置的選擇 平面位置選擇是指隧道穿越分水嶺的不同高程及平面位置選擇是指隧道穿越分水嶺的不同高程及不同方向的不同方向的埡口選擇埡口選擇，著重考慮以下因素：，著重考慮以下因素：路線總方向上的埡口路線總方向上的埡口地質(zhì)條件地質(zhì)條件隧道長(zhǎng)度隧道長(zhǎng)度兩側(cè)展線難易程度兩側(cè)展線難易程度工程量大小工程量大小路、橋、隧總體線形路、橋、隧總體線形沙沙木木拉拉打打越越嶺嶺長(zhǎng)長(zhǎng)隧隧道道的的選選擇擇 成昆線從大渡河水系的牛日河進(jìn)入安寧河水系的孫水河，需穿越小涼山分水嶺，該嶺與兩側(cè)高差約900余米，線路需克服越嶺的巨大高差，越嶺地段計(jì)有沙木拉打、瓦吉木、小相嶺、陽(yáng)糯雪山四個(gè)埡口。 例如：成昆線沙

12、木拉打隧道的比選 線路方案隧道長(zhǎng)（km）高程（m）線路長(zhǎng)（km）沙木拉打6.421882243141.5瓦 吉 木14.519502077109.3小 相 嶺19.517821815109.3陽(yáng)糯雪山25.81760180083.52 2）越嶺隧道立面選擇）越嶺隧道立面選擇-標(biāo)高選擇標(biāo)高選擇 一般隧道標(biāo)高越高，隧道長(zhǎng)度越短，相應(yīng)施工工期一般隧道標(biāo)高越高，隧道長(zhǎng)度越短，相應(yīng)施工工期也短，但兩端展線長(zhǎng)度增加，且線路拔起高度大，運(yùn)營(yíng)條件差，也短，但兩端展線長(zhǎng)度增加，且線路拔起高度大，運(yùn)營(yíng)條件差，線路通過能力降低；線路通過能力降低； 低標(biāo)高隧道則與之相反，施工難度增加，施工期較長(zhǎng)。低標(biāo)高隧道則與之相反

13、，施工難度增加，施工期較長(zhǎng)。因此，在選擇越嶺隧道標(biāo)高時(shí)，考慮運(yùn)營(yíng)條件的改善和通過能因此，在選擇越嶺隧道標(biāo)高時(shí)，考慮運(yùn)營(yíng)條件的改善和通過能力的提高，宜采用低標(biāo)高方案，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、但必須進(jìn)行地形、地質(zhì)、施工、運(yùn)營(yíng)、經(jīng)濟(jì)等多種因素綜合比較確定最優(yōu)隧道標(biāo)高。運(yùn)營(yíng)、經(jīng)濟(jì)等多種因素綜合比較確定最優(yōu)隧道標(biāo)高。不同標(biāo)高位置選擇不同標(biāo)高位置選擇穿越婁山山脈分水嶺的越嶺隧道選線實(shí)例穿越婁山山脈分水嶺的越嶺隧道選線實(shí)例涼風(fēng)埡方案涼風(fēng)埡方案越嶺隧道長(zhǎng)越嶺隧道長(zhǎng)4270m4270m馬鞍山方案馬鞍山方案越嶺隧道長(zhǎng)越嶺隧道長(zhǎng)2810m2810m雷神坡方案雷神坡方案越嶺隧道長(zhǎng)越嶺隧

14、道長(zhǎng)3490m3490m涼風(fēng)埡方案涼風(fēng)埡方案越嶺隧道長(zhǎng)越嶺隧道長(zhǎng)4270m4270m 涼風(fēng)埡埡口地形陡峻，山梁薄，分水涼風(fēng)埡埡口地形陡峻，山梁薄，分水嶺兩例地面高差較大。選了三個(gè)主要方案：嶺兩例地面高差較大。選了三個(gè)主要方案： 馬鞍山方案越嶺隧道長(zhǎng)馬鞍山方案越嶺隧道長(zhǎng)2810m2810m，洞口位，洞口位置最高，隧道短，展線長(zhǎng)，運(yùn)營(yíng)條件相對(duì)較差；置最高，隧道短，展線長(zhǎng)，運(yùn)營(yíng)條件相對(duì)較差； 雷神坡方案越嶺隧道長(zhǎng)雷神坡方案越嶺隧道長(zhǎng)3490m3490m，其高程，其高程較馬鞍山方案為低，線路條件有所改善；較馬鞍山方案為低，線路條件有所改善； 涼風(fēng)埡方案越嶺隧道長(zhǎng)涼風(fēng)埡方案越嶺隧道長(zhǎng)4270m4270m

15、，越嶺高，越嶺高程較前兩方案均低線路順直，展線最短，但程較前兩方案均低線路順直，展線最短，但越嶺隧道最長(zhǎng)越嶺隧道最長(zhǎng), ,運(yùn)營(yíng)條件好。運(yùn)營(yíng)條件好。 經(jīng)比選后采用了越嶺隧道最長(zhǎng)的經(jīng)比選后采用了越嶺隧道最長(zhǎng)的涼風(fēng)埡方案涼風(fēng)埡方案。二、傍山隧道的線路選擇二、傍山隧道的線路選擇傍山隧道傍山隧道沿河路線沿河路線傍山隧道選址需要考慮哪些問題？傍山隧道選址需要考慮哪些問題？ 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(yíng)條件等綜合考慮。和運(yùn)營(yíng)條件等綜合考慮。道路依山傍水道路依山傍水 傍山隧道在埋深較淺的地段，一定要注傍山隧道在埋深較淺的地段，一定要注意意洞

16、身覆蓋厚度洞身覆蓋厚度問題。問題。 傍山隧道選址需要考慮哪些問題？傍山隧道選址需要考慮哪些問題？山體滑坡山體滑坡 考慮河考慮河岸沖刷對(duì)山體岸沖刷對(duì)山體和和洞身穩(wěn)定洞身穩(wěn)定的的影響。影響。 傍山隧道選址需要考慮哪些問題？傍山隧道選址需要考慮哪些問題？河道狹窄河道狹窄 沖刷嚴(yán)重！沖刷嚴(yán)重！考慮考慮既有建筑物既有建筑物對(duì)洞身穩(wěn)定的影響。對(duì)洞身穩(wěn)定的影響。 傍山隧道選址需要考慮哪些問題？傍山隧道選址需要考慮哪些問題？已已有有建建筑筑影影響響線路沿山嘴繞行應(yīng)與線路沿山嘴繞行應(yīng)與直穿山嘴的隧道方案直穿山嘴的隧道方案進(jìn)進(jìn)行比較。行比較。傍山隧道選址需要考慮哪些問題？傍山隧道選址需要考慮哪些問題？沿河線截彎取

17、直作隧道：沿河線截彎取直作隧道：u運(yùn)營(yíng)條件差運(yùn)營(yíng)條件差，橋、隧、擋相連，工程復(fù)雜，橋、隧、擋相連，工程復(fù)雜，施工干擾大；施工干擾大；u 沿河線常碰到沿河線常碰到河道彎曲河道彎曲極大，山體凸出，形極大，山體凸出，形成山嘴；成山嘴；u線路沿河繞行，線路線路沿河繞行，線路長(zhǎng)而彎曲長(zhǎng)而彎曲；u取直作長(zhǎng)隧道，線路順直。取直作長(zhǎng)隧道，線路順直。關(guān)村壩隧道方案關(guān)村壩隧道方案沿河線截彎取沿河線截彎取直作隧道直作隧道實(shí)例一實(shí)例一沿河線截彎取直作隧道實(shí)例一沿河線截彎取直作隧道實(shí)例一關(guān)村壩隧道關(guān)村壩隧道 是裁彎取直的典型例子之一：是裁彎取直的典型例子之一： 關(guān)村壩隧道方案較繞行方案關(guān)村壩隧道方案較繞行方案線路縮短線

18、路縮短10.110.1公公里，減少里，減少2525個(gè)彎道和一處車站個(gè)彎道和一處車站，僅有，僅有4343米長(zhǎng)中橋米長(zhǎng)中橋1 1座座和和6,1076,107米的隧道米的隧道1 1座。線路順直，工程單一，避開了座。線路順直，工程單一，避開了不良地質(zhì)，保證了運(yùn)營(yíng)安全?？傮w技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)。實(shí)踐不良地質(zhì)，保證了運(yùn)營(yíng)安全?？傮w技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)。實(shí)踐證明，效果良好。證明，效果良好。隧道工程需要考慮的地質(zhì)因素1.地質(zhì)構(gòu)造2.巖體強(qiáng)度3.水文地質(zhì)條件4.不良地質(zhì)2.2.3地質(zhì)條件與隧道位置選擇地質(zhì)條件與隧道位置選擇 (3) (3)當(dāng)繞避困難時(shí)，應(yīng)盡量采取必要的工程措施。當(dāng)繞避困難時(shí)，應(yīng)盡量采取必要的工程措施。 (2) (2

19、)盡量避免通過斷層、崩塌、滑坡、流砂、溶洞、盡量避免通過斷層、崩塌、滑坡、流砂、溶洞、偏壓顯著、地下水豐富等地質(zhì)不良地段；偏壓顯著、地下水豐富等地質(zhì)不良地段； (1) (1)無(wú)論是越嶺線路或沿河傍山線路，都力求選擇在無(wú)論是越嶺線路或沿河傍山線路，都力求選擇在地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，巖性較好的穩(wěn)固地層中通過；地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，巖性較好的穩(wěn)固地層中通過； (一一)單斜構(gòu)造與隧道位置的選擇單斜構(gòu)造與隧道位置的選擇 (二二)褶皺構(gòu)造與隧道位置的選擇褶皺構(gòu)造與隧道位置的選擇 (三三)斷裂構(gòu)造、接觸帶與隧道位置的選擇斷裂構(gòu)造、接觸帶與隧道位置的選擇 (四四)不良地質(zhì)段的隧道位置選擇不良地質(zhì)段的隧道位置選擇一、典型地質(zhì)構(gòu)

20、造的影響一、典型地質(zhì)構(gòu)造的影響 在單斜構(gòu)造的地區(qū)，巖層面間，有的是緊密貼附的，有在單斜構(gòu)造的地區(qū)，巖層面間，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。層間接觸面比之巖的是出現(xiàn)裂縫又為一些細(xì)碎物質(zhì)所填充。層間接觸面比之巖層實(shí)體總是較為薄弱的，稱之為層實(shí)體總是較為薄弱的，稱之為軟弱結(jié)構(gòu)面軟弱結(jié)構(gòu)面。 單斜構(gòu)造地質(zhì)必須事先把巖層的構(gòu)造和傾角大小調(diào)查清楚單斜構(gòu)造地質(zhì)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，一定要盡可能避開軟弱結(jié)構(gòu)面避開軟弱結(jié)構(gòu)面。( (一一) )單斜構(gòu)造與隧道位置的選擇單斜構(gòu)造與隧道位置的選擇 1 1水平或緩傾角巖層水平或緩傾角巖層 當(dāng)隧道通過堅(jiān)硬的厚層巖層

21、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)塊現(xiàn)象，此時(shí)，以不透水的堅(jiān)硬巖層作頂板為最好。硬巖層作頂板為最好。 單斜構(gòu)造單斜構(gòu)造 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)生坍方和順層滑坡以有害節(jié)理切割時(shí)，易產(chǎn)生坍方和順層滑坡 2 2陡傾角巖層陡傾角巖層 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)造將隧道置于兩種不同

22、的巖層軟弱構(gòu)造( (破碎破碎) )帶如圖帶如圖a(B)a(B)所示所示；而宜將隧道置于巖性較好的單一巖層中，如圖；而宜將隧道置于巖性較好的單一巖層中，如圖a(A)a(A)單斜構(gòu)造單斜構(gòu)造 隧道通過直立巖層時(shí)，其中線宜垂直于巖層的走向穿過，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。仍應(yīng)避開不同巖層接觸帶。當(dāng)層狀巖層較薄，如左下圖所示。仍應(yīng)避開不同巖層接觸帶。當(dāng)層狀巖層較薄，并有軟弱夾層，伴有微量地下水活動(dòng)時(shí)，亦可產(chǎn)生不對(duì)稱壓力并有軟弱夾層，伴有微量地下水活動(dòng)時(shí)，亦可產(chǎn)生不對(duì)稱壓力，在隧道開挖過程中，易產(chǎn)生坍塌，在隧道開挖過程中，易產(chǎn)生坍塌( (如右下圖所示如右下圖所示) )

23、，甚至?xí)?dǎo)，甚至?xí)?dǎo)致大的坍力，致使地面形成致大的坍力，致使地面形成“天窗天窗” ” 。 3 3直立巖層直立巖層 單斜構(gòu)造單斜構(gòu)造 在褶曲構(gòu)造的地區(qū)，在施工時(shí)，極易發(fā)生掉塊或坍方，對(duì)工在褶曲構(gòu)造的地區(qū)，在施工時(shí)，極易發(fā)生掉塊或坍方，對(duì)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。隧道穿過褶曲構(gòu)造時(shí)，選在背斜中要比在向斜中有利。如果恰。隧道穿過褶曲構(gòu)造時(shí)，選在背斜中要比在向斜中有利。如果恰在褶曲的兩翼，將受到偏側(cè)壓力在褶曲的兩翼，將受到偏側(cè)壓力. .( (二二) )褶皺構(gòu)造與隧道位置的選擇褶皺構(gòu)造與隧道位置的選擇當(dāng)隧道通過褶皺

24、構(gòu)造時(shí)，應(yīng)盡量避免將隧道置于當(dāng)隧道通過褶皺構(gòu)造時(shí)，應(yīng)盡量避免將隧道置于背斜或向斜的背斜或向斜的軸部軸部。如圖。如圖(a)(a)、(c)(c)，而應(yīng)將隧道置于翼部，如圖，而應(yīng)將隧道置于翼部，如圖(b)(b)，則隧道，則隧道所處的地質(zhì)條件類似單斜構(gòu)造。所處的地質(zhì)條件類似單斜構(gòu)造。 褶皺構(gòu)造褶皺構(gòu)造 斷裂構(gòu)造及不同巖層的接觸帶，其裂隙發(fā)育斷裂構(gòu)造及不同巖層的接觸帶，其裂隙發(fā)育, ,地下地下水量也較大，開挖隧道易坍塌，給施工帶來(lái)困難水量也較大，開挖隧道易坍塌，給施工帶來(lái)困難( (三三) )斷裂構(gòu)造、接觸帶與隧道位置的選擇斷裂構(gòu)造、接觸帶與隧道位置的選擇斷裂構(gòu)造地層壓力變化較大，襯砌結(jié)構(gòu)亦難處置斷裂構(gòu)造

25、地層壓力變化較大，襯砌結(jié)構(gòu)亦難處置; ;選擇隧道位置切忌沿著斷層帶或破碎帶修建隧道選擇隧道位置切忌沿著斷層帶或破碎帶修建隧道; ;應(yīng)避開嚴(yán)重破碎帶，并使斷層地段最短。應(yīng)避開嚴(yán)重破碎帶，并使斷層地段最短。 斷裂構(gòu)造斷裂構(gòu)造什么是不良地質(zhì)？什么是不良地質(zhì)？二、不良地質(zhì)段的隧道位置選擇二、不良地質(zhì)段的隧道位置選擇滑坡滑坡什么是不良地質(zhì)？什么是不良地質(zhì)？流沙地層流沙地層什么是不良地質(zhì)？什么是不良地質(zhì)？軟弱地層軟弱地層什么是不良地質(zhì)？什么是不良地質(zhì)？溶洞溶洞 不良地質(zhì)系指不良地質(zhì)系指滑坡、錯(cuò)落、崩塌、巖堆、危巖、落石、滑坡、錯(cuò)落、崩塌、巖堆、危巖、落石、巖溶、陷穴、泥石流、流砂、斷層、涌水及第四紀(jì)堆積層

26、巖溶、陷穴、泥石流、流砂、斷層、涌水及第四紀(jì)堆積層等等不良地段。如線路難以繞避或繞避而有損于線路的總體性時(shí)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)經(jīng)濟(jì)合理的條件下，亦可因地制宜地采取相應(yīng)工程，在技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的條件下，亦可因地制宜地采取相應(yīng)工程措施通過措施通過 隧道通過上述地區(qū)時(shí)的危害情況及隧道位置選擇中應(yīng)注隧道通過上述地區(qū)時(shí)的危害情況及隧道位置選擇中應(yīng)注意的事項(xiàng)分述如下意的事項(xiàng)分述如下: : 不良地質(zhì)段的隧道位置選擇不良地質(zhì)段的隧道位置選擇1.1.滑坡地區(qū)滑坡地區(qū) 沿某一軟弱面有整體下滑的趨勢(shì)。隧道通過沿某一軟弱面有整體下滑的趨勢(shì)。隧道通過時(shí)，將會(huì)受到土體推力，會(huì)把結(jié)構(gòu)物擠

27、壓破壞，或是剪切斷開時(shí)，將會(huì)受到土體推力，會(huì)把結(jié)構(gòu)物擠壓破壞，或是剪切斷開。如果對(duì)滑坡面的位置已經(jīng)了解清楚，可以把隧道置于滑坡面。如果對(duì)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。以下的穩(wěn)定巖體中。不良地質(zhì)段不良地質(zhì)段2.2.危巖、落石地區(qū)危巖、落石地區(qū) 山坡陡峻的地段，山體裂隙受風(fēng)山坡陡峻的地段，山體裂隙受風(fēng)化而崩解，成塊地從斜坡翻滾墜落?；澜猓蓧K地從斜坡翻滾墜落。不良地質(zhì)段不良地質(zhì)段3.3.巖堆、崩塌地區(qū)巖堆、崩塌地區(qū) 巖石經(jīng)過風(fēng)化作用，分解和剝離成為大小不一巖石經(jīng)過風(fēng)化作用，分解和剝離成為大小不一的塊體，從山坡上方滾下的塊體，從山坡上方滾下, ,宜把隧道位置放在

28、巖堆以下宜把隧道位置放在巖堆以下的穩(wěn)定巖體之中。的穩(wěn)定巖體之中。不良地質(zhì)段不良地質(zhì)段4. 4. 泥石流地區(qū)泥石流地區(qū) 首先應(yīng)判明泥石流的成因、規(guī)模、發(fā)展趨勢(shì)，以決定首先應(yīng)判明泥石流的成因、規(guī)模、發(fā)展趨勢(shì)，以決定隧道方案的可行性。隧道方案的可行性。充分考慮如下因素對(duì)隧道產(chǎn)生的最不利影響：充分考慮如下因素對(duì)隧道產(chǎn)生的最不利影響： (1)(1)預(yù)計(jì)河床最大下切及侵蝕基準(zhǔn)面對(duì)隧道影響；預(yù)計(jì)河床最大下切及侵蝕基準(zhǔn)面對(duì)隧道影響； (2)(2)泥石流可能的改道和變遷對(duì)洞身的影響；泥石流可能的改道和變遷對(duì)洞身的影響； (3)(3)充分預(yù)計(jì)隧道防排水的處理難度；充分預(yù)計(jì)隧道防排水的處理難度； (4)(4)施工爆

29、破可能帶來(lái)的危害。施工爆破可能帶來(lái)的危害。不良地質(zhì)段不良地質(zhì)段5.5.溶洞地區(qū)溶洞地區(qū) 當(dāng) 隧 道 通當(dāng) 隧 道 通過巖溶地區(qū)時(shí)過巖溶地區(qū)時(shí), ,應(yīng)應(yīng)力求避免穿越巖力求避免穿越巖溶嚴(yán)重發(fā)育的網(wǎng)溶嚴(yán)重發(fā)育的網(wǎng)狀洞穴區(qū)。狀洞穴區(qū)。不良地質(zhì)段不良地質(zhì)段6 6、瓦斯、瓦斯 致人窒息，引起爆炸 盡量避開，避不開采取加強(qiáng)通風(fēng)。三、不良水文地質(zhì)的影響三、不良水文地質(zhì)的影響 1.軟化巖石，降低強(qiáng)度。 2.形成涌水。 3.運(yùn)營(yíng)期間出現(xiàn)地下水病害。第 2 章 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì) 2.2 隧道洞口位置的選定 2.2.1 洞口位置選定的重要性 是隧道勘測(cè)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)之一。洞口位置選擇好壞，將直接影響隧道施工、造價(jià)工期

30、和運(yùn)營(yíng)安全。 選擇時(shí)要結(jié)合洞口的地形、地質(zhì)條件、施工、運(yùn)營(yíng)條件以及洞口的相關(guān)工程(橋涵、通風(fēng)設(shè)施)綜合考慮。 要避免單純經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)(所謂“等價(jià)點(diǎn)”)來(lái)選定隧道洞口第 2 章 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì) 等價(jià)點(diǎn)的概念：每米路塹的造價(jià)是隨著路塹的挖深增大而顯著增大的，當(dāng)路塹挖深達(dá)到某一程度時(shí)，其每米造價(jià)就會(huì)與每米隧道的造價(jià)相等，甚至超過。因此認(rèn)為在二者造價(jià)相等的點(diǎn)就是路塹轉(zhuǎn)入隧道最經(jīng)濟(jì)合理的地方。 1.洞口應(yīng)盡可能設(shè)在山體穩(wěn)定、地質(zhì)較好處，不應(yīng)設(shè)在排水困難的溝谷低洼中心。第 2 章 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì) 2.2.2 洞口位置選定的原則和要求總的原則：早進(jìn)洞、晚出洞早進(jìn)洞、晚出洞 目的：確保施工、運(yùn)營(yíng)的安全 理由：

31、 (1)溝谷地勢(shì)狹窄，不利施工； (2)不利防洪、排水； (3)洼地一般地質(zhì)條件較差。 線路與等高線斜交無(wú)法避免時(shí)： 可采用斜交洞門，但圍巖類別應(yīng)不小于級(jí)。且斜交角度一般不小于45 接長(zhǎng)明洞 采用臺(tái)階式洞門第 2 章 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì) 2.洞口應(yīng)盡可能設(shè)在線路與地形等高線正交處 理由：不使山體受擾動(dòng)太甚，不使新開出的暴露面太大第 2 章 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì) 3.隧道洞口的路肩設(shè)計(jì)標(biāo)高，應(yīng)高于洪水設(shè)計(jì)標(biāo)高、級(jí)鐵路、高速公路為100年一遇 級(jí)與其他公路為50年一遇 設(shè)計(jì)標(biāo)高=水位+0.5(壅水+波浪)4.邊坡、仰坡不宜開挖過高，以保證洞口安全第 2 章 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì) 5.當(dāng)隧道穿過懸崖陡壁時(shí)，可

32、貼壁進(jìn)洞 當(dāng)隧道穿過懸崖陡壁時(shí)，巖壁穩(wěn)定且落石或坍塌不可能時(shí)，一般不宜刷動(dòng)原坡面，破壞地表植被，暴露風(fēng)化破碎巖層，使洞口處于不利地位。6.當(dāng)洞口地形平緩時(shí) 第 2 章 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì) 由于選定洞口位置有較大的伸縮范圍此時(shí)，此時(shí)應(yīng)結(jié)合洞外填方路塹施工難易、路塹排水支農(nóng)要求、棄碴場(chǎng)地、施工力量及機(jī)械設(shè)備等情況全面考慮。7.注重環(huán)境保護(hù) 隧道長(zhǎng)度(起迄點(diǎn))的計(jì)算 鐵路：洞門外表面與軌頂面的交點(diǎn) 公路：洞門外表面與路線中線的交點(diǎn)第 2 章 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì) 2.3 隧道線路設(shè)計(jì) 概念：隧道平面平面是指隧道中心線在水平面的投影 隧道縱斷面縱斷面是中心線展直后在垂直面的投影2.3.1 2.3.1 隧道的

33、平面設(shè)計(jì)隧道的平面設(shè)計(jì) 公路隧道的平面線形和普通道路一樣，根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)。據(jù)公路規(guī)范要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。 隧道平面線形，隧道平面線形，一般采用直線、避免曲線。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，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。并確保視距要求。曲線設(shè)計(jì)的缺點(diǎn) 1、建筑限界需要加寬。增加工程量。 2、施工復(fù)雜。 3、通風(fēng)條件差。 4、測(cè)量精度低。 5、維修養(yǎng)護(hù)條件差。 6、對(duì)于鐵路隧道會(huì)抵消一部分機(jī)車牽引力，加速鋼軌磨損。鐵路隧道平面設(shè)計(jì) 盡量設(shè)計(jì)成直線。如果設(shè)計(jì)成曲線，必須設(shè)置加寬和超高。不宜設(shè)置反向曲線

34、，其維護(hù)復(fù)雜、行車不平穩(wěn)。不設(shè)超高的圓曲線最小半徑不設(shè)超高的圓曲線最小半徑(m)(m) 設(shè)計(jì)速度(km/h) 路拱12010080604030202.0%55004000250015006003501502.0%7500525033501900800450200公路隧道平面設(shè)計(jì) 1、為了保證視距，曲線半徑不能太小，必要時(shí)也可以考慮加寬。 為了施工方便不宜設(shè)置超高。 單向隧道出口設(shè)計(jì)成曲線比較有利。公路停車視距與會(huì)車視距公路停車視距與會(huì)車視距公路等級(jí)公路等級(jí)高速公路、一級(jí)公路高速公路、一級(jí)公路二、三、四級(jí)公路二、三、四級(jí)公路設(shè)計(jì)速度（km/h)12010080608060403020停車視距（m

35、)2101601107511075403020會(huì)車視距（m) 220150806040雙洞間距問題雙洞間距問題 對(duì)于高速公路、一級(jí)公路的隧道應(yīng)設(shè)計(jì)為上、下行分對(duì)于高速公路、一級(jí)公路的隧道應(yīng)設(shè)計(jì)為上、下行分離的離的獨(dú)立雙洞獨(dú)立雙洞; ; 最小凈距最小凈距按對(duì)兩洞結(jié)構(gòu)彼此不產(chǎn)生有害影響的原則，按對(duì)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方法等因素確定; ; 一般情況可按下表取值。一般情況可按下表取值。分離式獨(dú)立隧道的最小間距分離式獨(dú)立隧道的最小間距圍巖級(jí)別IIIIIIIVVVI最小凈距（

36、m）1.0B1.5B2.0B2.5B3.5 B4.0 B 鐵路隧道縱斷面設(shè)計(jì)2.3.2 2.3.2 隧道隧道縱縱斷面斷面設(shè)計(jì)設(shè)計(jì) 隧道內(nèi)縱面線形設(shè)計(jì)應(yīng)綜合考慮隧道內(nèi)縱面線形設(shè)計(jì)應(yīng)綜合考慮行車安行車安全性、營(yíng)運(yùn)通風(fēng)規(guī)模、施工作業(yè)效率和全性、營(yíng)運(yùn)通風(fēng)規(guī)模、施工作業(yè)效率和排水要求及高程等因素排水要求及高程等因素。1 1、縱坡類型、縱坡類型：?jiǎn)纹拢簡(jiǎn)纹?人字坡人字坡 單坡單坡 用于線路緊坡地段或展線地區(qū)。單坡有利用于線路緊坡地段或展線地區(qū)。單坡有利于自然通風(fēng)。施工過程中低洞口有利。適于自然通風(fēng)。施工過程中低洞口有利。適合進(jìn)出口高差較大的隧道及短隧道。合進(jìn)出口高差較大的隧道及短隧道。 人字坡人字坡 隧道

37、如雙向?qū)︻^掘進(jìn)，為施工排水，可采用隧道如雙向?qū)︻^掘進(jìn)，為施工排水，可采用“人人”字坡。但不利于通風(fēng)。適合長(zhǎng)大隧字坡。但不利于通風(fēng)。適合長(zhǎng)大隧道。道。2、坡道大小 控制隧道縱坡大小的主要因素控制隧道縱坡大小的主要因素 通風(fēng)問題通風(fēng)問題 排水問題排水問題綜合各方面要求，綜合各方面要求，隧道規(guī)范要求縱坡應(yīng)不小隧道規(guī)范要求縱坡應(yīng)不小于于0.3，并不大于，并不大于3。鐵路因?yàn)椤ｈF路因?yàn)闈穸葷穸群秃涂諝庾枇諝庾枇Φ挠绊懣紤]折減。的影響考慮折減。3、坡段長(zhǎng)度 坡段宜長(zhǎng)些，或不短于列車長(zhǎng)度。保證旅客舒適性。4、坡段連接相鄰坡段代數(shù)差有一定限制。在變坡點(diǎn)設(shè)置豎曲線。以防止車鉤受扭產(chǎn)生破壞。 隧道內(nèi)豎曲線最小半

38、徑和最小長(zhǎng)度隧道內(nèi)豎曲線最小半徑和最小長(zhǎng)度設(shè)計(jì)速度（km/h)1201008060403020凸形豎曲線半徑一般值170001000045002000700400200極限值11000650030001400450250100凹形豎曲線半徑一般值6000450030001500700400200極限值4000300020001000450250100豎曲線長(zhǎng)度100857050352520 隧道內(nèi)縱坡坡率隧道內(nèi)縱坡坡率超標(biāo)超標(biāo)后，必須對(duì)行車安全后，必須對(duì)行車安全性，通風(fēng)設(shè)備和運(yùn)營(yíng)費(fèi)用、施工效率的影響性，通風(fēng)設(shè)備和運(yùn)營(yíng)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。等作充分的技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合論證。

39、5、最小行車速度 考慮機(jī)車動(dòng)力情況及旅客身體原因設(shè)置最小行車速度。 內(nèi)燃機(jī)考慮，電力機(jī)車不必考慮。公路隧道縱斷面設(shè)計(jì)單坡：0.3%-3%。短隧道最大可以做到4%。人字坡0.3%-1%。隧道凈空與限界的概念 隧道建筑限界的確定 曲線隧道凈空加寬隧道襯砌橫斷面設(shè)計(jì)2.4.1 隧道凈空與限界的基本概念 隧道凈空：隧道襯砌內(nèi)輪廓線所包圍的空間，根據(jù)“隧道建筑限界”確定的。 隧道建筑限界：為了保證隧道內(nèi)各種交通的正常運(yùn)行與安全，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范圍。隧道凈空與限界的基本概念隧道凈空與限界的基本概念鐵路隧道建筑限界鐵路隧道建筑限界機(jī)車車輛或超限貨物車輛的接近限界隧道建筑限

40、界 隧道凈空鐵路建筑接近限界35603000356060003000850040001110121022501875軌面22502440（單線）4000140024402000100010001500150024402440（雙線）行駛蒸汽機(jī)或內(nèi)燃機(jī)車的單（雙）線隧道限界鐵路隧道建筑限界6550400024403000425024403000425040004000850022501875111012102250軌面1250240020005501000150023001400（單線）1700100015002300（雙線）新建或改建行駛電力機(jī)車的單（雙）線隧道限界鐵路隧道建筑限界公路隧道建筑限界 建筑限界組成部分： l 行車道寬度(W) l 路緣帶(S) l 側(cè)向?qū)挾?L) l 人行道(R)或檢修道(J) 當(dāng)設(shè)置人行道時(shí)，含余寬(C) l 車道數(shù) 公路隧道建筑限界 公路隧道建筑限界圖(尺寸單位：m)2.4.2曲線隧道凈空加寬內(nèi)2內(nèi)2車輛長(zhǎng)度（ ）車輛前后轉(zhuǎn)向架間距（l）曲線半徑（R）Dd內(nèi)線路中心線車輛中心線d外鐵路隧道加寬原因：車體內(nèi)傾和平移曲線隧道凈空加寬d圓曲線地段隧道中線偏移距離；R圓曲線半徑。緩和曲線中點(diǎn)加寬斷面緩和曲線起點(diǎn)直線斷面緩和曲線中點(diǎn)緩和曲線