第一章 隧道勘測(cè)及隧道位置的選擇

第一章隧道勘測(cè)及隧道位置的選擇

1.1隧道勘測(cè)

隧道勘測(cè)資料是勘測(cè)設(shè)計(jì)人員通過(guò)各種勘測(cè)手段，對(duì)隧道所處的位置、地形、地質(zhì)等自然條件具體認(rèn)識(shí)的反映，也是隧道位置的選擇，工程布置和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、以及計(jì)劃工程投資等整個(gè)設(shè)計(jì)工作的依據(jù)，因而勘測(cè)資料必須按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行搜集。隧道勘測(cè)的一般規(guī)定如下：1：制定勘測(cè)計(jì)劃勘測(cè)計(jì)劃包括對(duì)既有資料的收集和調(diào)查、地質(zhì)勘察、環(huán)境調(diào)查、施工條件調(diào)查、調(diào)查采取的方法等內(nèi)容。在勘測(cè)過(guò)程中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)實(shí)際地質(zhì)情況和預(yù)計(jì)的情況不符時(shí)，應(yīng)及時(shí)修改勘測(cè)計(jì)劃。2：勘測(cè)資料應(yīng)完備齊全、準(zhǔn)確，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求3：勘測(cè)的兩個(gè)階段（設(shè)計(jì)階段勘測(cè)和施工階段勘測(cè)）各階段的勘測(cè)內(nèi)容、范圍、精度等應(yīng)根據(jù)隧道規(guī)模及其使用目的的確定，并應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定的要求。

4：評(píng)價(jià)隧道工程對(duì)環(huán)境可能造成的影響隧道勘測(cè)應(yīng)詳細(xì)調(diào)查隧道所在地區(qū)的自然、人文活動(dòng)動(dòng)和社會(huì)環(huán)境狀況，評(píng)價(jià)隧道工程對(duì)環(huán)境可能造成的影響。這一項(xiàng)工作應(yīng)該在施工前較早進(jìn)行。自2005年4月25日強(qiáng)制實(shí)施的國(guó)標(biāo):《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB10043-2005）明確規(guī)定：

★隧道勘測(cè)設(shè)計(jì)，必須遵照國(guó)家有關(guān)政策和法規(guī)，重視隧道工程對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。隧道建設(shè)應(yīng)注意節(jié)約用地、節(jié)約能源及保護(hù)農(nóng)田水利，對(duì)噪聲、棄碴、排水等應(yīng)采取措施妥善處理。

★隧道建筑物應(yīng)按滿(mǎn)足100年正常使用的永久性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，建成的隧道能適應(yīng)運(yùn)營(yíng)的需要，方便養(yǎng)護(hù)作業(yè)，并具有必要的安全防護(hù)措施；★隧道設(shè)計(jì)應(yīng)貫徹國(guó)家有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，積極采用新理論、新技術(shù)、新材料、新設(shè)備、新工藝；★鐵路隧道設(shè)計(jì)應(yīng)符合安全舒適、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、環(huán)境友好的要求。1.1隧道勘測(cè)1.1.2調(diào)查測(cè)繪

主要內(nèi)容：工程地質(zhì)條件和施工條件通過(guò)調(diào)查所取的資料，應(yīng)能充分的地說(shuō)明隧道通過(guò)地段的地形，地質(zhì)條件，自然條件和施工條件等。實(shí)踐證明這些資料是隧道設(shè)計(jì)和施工必備的基礎(chǔ)資料，其內(nèi)容及其深細(xì)度可根據(jù)各階段的勘測(cè)設(shè)計(jì)要求和隧道規(guī)模去確定，使其能滿(mǎn)足各階段的設(shè)計(jì)和施工需要，最后應(yīng)形成系統(tǒng)的完整的資料。

自然概況：地形地貌特征（自然地理如山脈、水系、地形的陡緩、高程、地表植被、建筑物分布、與地質(zhì)有關(guān)的地形地貌特征）工程地質(zhì)特征：地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造特征（斷層、節(jié)理、軟弱面、隧道組合關(guān)系、圍巖的基本物理力學(xué)性質(zhì)等）

水文地質(zhì)特征：地下水特征、分布等不良地質(zhì)和特殊巖土地段：（泥石流、黃土、膨脹土、地溫冰川等及其發(fā)展趨勢(shì)，還有有害氣體特征）

地震基本烈度等級(jí)：《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2001）提供的參數(shù)。

氣象資料：（當(dāng)?shù)氐臍鉁亍鈮骸L(fēng)、降雨量等）

施工條件：（當(dāng)?shù)乜衫玫慕ㄖ牧霞翱少Y利用的水電，交通，周?chē)h(huán)境等）隧道工程測(cè)繪遵守的規(guī)定：

按設(shè)計(jì)階段要求搜集或測(cè)繪地形圖，縱斷面圖、橫斷面圖測(cè)繪資料的圖紙內(nèi)容需反映隧道所在地的工程地質(zhì)及水文地質(zhì)、周?chē)ㄖ锛叭司訝顩r等在隧道洞口和輔助坑道口的附近，按規(guī)定設(shè)置必要的平面控制點(diǎn)和水準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)繪資料符合規(guī)定的精度要求1.1隧道勘測(cè)-長(zhǎng)隧道、特長(zhǎng)隧道和地質(zhì)條件復(fù)雜的隧道的調(diào)查長(zhǎng)隧道、特長(zhǎng)隧道和地質(zhì)條件復(fù)雜的隧道，應(yīng)進(jìn)行大面積的區(qū)域性工程地質(zhì)調(diào)查、測(cè)繪、并加強(qiáng)地質(zhì)勘探核試驗(yàn)工作，查明區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造及工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件；當(dāng)?shù)叵滤畬?duì)隧道影響較大時(shí)，應(yīng)進(jìn)行地下水的動(dòng)態(tài)勘測(cè)。在膨脹性的、含水未固結(jié)的、高熱的等特殊圍巖，斷層破碎帶或有承壓積水層等特殊地質(zhì)，要求進(jìn)行詳細(xì)地質(zhì)調(diào)查時(shí)，可采用調(diào)查坑道進(jìn)行調(diào)查、量測(cè)和試驗(yàn)等，以獲得與研究支護(hù)參數(shù)、施工程序等有直接關(guān)系的資料。調(diào)查坑道除了在主洞開(kāi)挖獨(dú)立的專(zhuān)用的坑道外，還可利用從主洞引出的分支坑道、作業(yè)坑道等。從坑道調(diào)查中獲得的資料，對(duì)解決施工難易程度、圍巖狀態(tài)、有無(wú)漏水、圍巖物性、土壓、位移、溫度及有害氣體等問(wèn)題將有很大的幫助。

-設(shè)計(jì)階段地質(zhì)調(diào)查

方法：測(cè)繪、彈性波探測(cè)、遙感、鉆孔、試驗(yàn)坑道等

-施工階段地質(zhì)調(diào)查

方法：工作面觀察、超前鉆孔、導(dǎo)坑、試驗(yàn)坑道、物探等目的：核定地質(zhì)構(gòu)造、巖性、地下水等及時(shí)預(yù)測(cè)和解決施工中遇到的工程地質(zhì)及水文地質(zhì)問(wèn)題為驗(yàn)證修改設(shè)計(jì)提供依據(jù)1.1隧道勘測(cè)

圍巖自穩(wěn)性隧道涌水量、涌水壓力、突然涌水等巖土膨脹壓力滑坡、偏壓圍巖狀態(tài)和土壓特性高地應(yīng)力區(qū)應(yīng)力場(chǎng)瓦斯、巖溶、及人為坑洞等

-圍巖級(jí)別的確定圍巖級(jí)別的判定是按設(shè)計(jì)和施工兩個(gè)階段進(jìn)行。施工階段可根據(jù)已暴露的圍巖條件判定圍巖級(jí)別，是對(duì)設(shè)計(jì)階段的預(yù)判斷進(jìn)行修正，是客觀、可靠、可信的判斷。

-工程評(píng)價(jià)及處理措施隧道工程對(duì)線路技術(shù)條件、工程造價(jià)、施工工期等都起著控制作用。因此，在線路勘測(cè)設(shè)計(jì)中，如何正確地選好隧道線路，是一個(gè)十分重要的課題?！锼淼牢恢门c線路是互為相關(guān)的?！锼淼谰唧w位置的選擇與當(dāng)?shù)毓こ痰刭|(zhì)條件、施工條件、工程難易程度、投資的數(shù)額、線路技術(shù)條件、工期的要求和今后運(yùn)營(yíng)條件及其它因素有關(guān)。其中，最為重要的是地質(zhì)條件和地形條件。★隧道位置的選定應(yīng)考慮地形、地質(zhì)條件、相關(guān)工程和環(huán)境要求的影響，洞口不宜設(shè)在不良地質(zhì)、排水困難、地勢(shì)狹窄的溝谷低洼處或不穩(wěn)定的懸崖陡壁下，宜避開(kāi)滑坡、崩塌、巖堆、危巖落石、泥石流等地段；對(duì)于需設(shè)置輔助坑道和運(yùn)營(yíng)通風(fēng)設(shè)施的隧道，應(yīng)綜合考慮其設(shè)置條件和要求1.2隧道位置的選擇1.2.1按地形及地質(zhì)條件進(jìn)行選擇

-按地形條件進(jìn)行選擇隧道位置的選擇在很大程度上受著地形的制約。當(dāng)線路前進(jìn)方向遇到地形障礙時(shí)，采用隧道來(lái)克服地形障礙是一種有利的手段。地形障礙有高程障礙和平面障礙兩方面：

-高程障礙線路前進(jìn)方向如果遇到高山，由于一條線路坡度的限制，不能在一定的距離內(nèi)拔起越過(guò)山峰，于是，高山就成了高程障礙。要克服這種障礙可以有三種方案供選擇：1.2隧道位置的選擇

繞行方案

—當(dāng)附近地形開(kāi)闊，山坡地帶寬敞時(shí)，克服高程障礙的一個(gè)比較簡(jiǎn)易的辦法是避開(kāi)前方的山峰，迂回繞行而過(guò)。深塹方案

—當(dāng)?shù)匦伪容^開(kāi)闊，有山谷臺(tái)地可資展線時(shí)，就可以盡量地把線路展長(zhǎng)，坡度用足以爭(zhēng)取把線路標(biāo)高抬起到可能的高度。然后把高程尚有不足之處，在山頂部位開(kāi)鑿深路塹通過(guò)。

隧道方案

—當(dāng)?shù)匦尉o迫，山坡陡峭，不具備上述條件時(shí)，開(kāi)鑿隧道，穿山而過(guò)，就成為唯一可行，而且是比較有利的方案。繞行方案優(yōu)點(diǎn)：工程容易，工期較短，工程費(fèi)用也較少。缺點(diǎn)：繞行勢(shì)必路線要延長(zhǎng)，今后長(zhǎng)期的運(yùn)程必然增加；路線彎道增多，曲線半徑也可能減小，使長(zhǎng)期的運(yùn)行條件變壞，行車(chē)速度和牽引定數(shù)都會(huì)有所降低。尤其是今后隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)運(yùn)輸任務(wù)提出更高的要求時(shí)，就會(huì)給技術(shù)改造帶來(lái)困難。此外，當(dāng)繞行方案靠近山坡，地質(zhì)條件復(fù)雜時(shí)，工程困難程度也較大。所以，從長(zhǎng)遠(yuǎn)的利益來(lái)看，這一方案是不甚可取的，只有具體條件相宜時(shí)，才好采用。深塹方案優(yōu)點(diǎn)：展線比繞行方案略少。缺點(diǎn)：急彎陡坡就不一定好多少，前述的缺點(diǎn)依然存在。但是，在山頂開(kāi)挖深路塹，往往工程量很大，施工困難，邊坡切削太甚，易于引起坍方落石，防護(hù)需要加強(qiáng)。若地下水發(fā)育，還會(huì)引起滑坡，給今后的運(yùn)行和養(yǎng)護(hù)遺留下防不勝防的隱患。這一方案在展線方面是改良性質(zhì)的，而在劈山方面仍包含著不利因素。所以，這也不是太好的方案。隧道方案優(yōu)點(diǎn)：它能使線路平緩順直，不需用較大的坡度，不需設(shè)置太多、太急的曲線。今后在長(zhǎng)期的運(yùn)營(yíng)中，由于技術(shù)條件好，可以牽引更大的重量，可以使行駛速度提高，縮短運(yùn)程，還不受外界干擾，戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期將是良好的掩護(hù)所。缺點(diǎn)：修建隧道可能工程要大一些，工期也會(huì)長(zhǎng)一些。因此從全局和長(zhǎng)期考慮，隧道方案往往是比較合理的。鐵路進(jìn)入山區(qū)，這里山巒起伏，河谷蜿蜒，線路不得不依山傍河迂回前進(jìn)。有時(shí)走行在凹岸，則須注意是否受到河水沖刷。如果走行在凸岸山嘴，則沿山坡繞行，凸度較大時(shí)，曲線半徑勢(shì)必很小，行車(chē)條件惡化。若是山嘴伸出太急，線路就無(wú)法隨之環(huán)繞。這就出現(xiàn)了平面障礙。解決平面障礙有以下兩種方案：沿河傍山繞行方案隧道直穿方案平面障礙沿河傍山繞行方案

—沿著山體自然彎曲傍山繞行，如果地形條件尚能允許，則可采用。在不得已時(shí)，只得大劈坡，或高層填土，上設(shè)御土墻，下設(shè)護(hù)坡護(hù)岸，有時(shí)還須跨谷建橋，有時(shí)為防滾石墜落，還需設(shè)置防護(hù)明洞優(yōu)缺點(diǎn)：往往線路增長(zhǎng)，橋隧毗鄰，工程量大，運(yùn)營(yíng)條件差，并常伴有一些不良地質(zhì)病害工程的出現(xiàn)。由于線路走行在山坡表層內(nèi)，地質(zhì)多為風(fēng)化松散帶，施工時(shí)極易坍方。行車(chē)后，也難保安全。至于遇急彎猛拐處，線路條件也較差，行車(chē)不能多拉、快跑。因此，這種方案只有在條件允許時(shí)，才能采用。隧道直穿方案

—如果在平面障礙的前方，開(kāi)鑿隧道，穿山而過(guò)，雖然初期工程略大一些，但線路順直平緩，工程單一，可不設(shè)急彎，沒(méi)有陡坡，路線行程縮短，運(yùn)營(yíng)條件改善，而且不受山坡坍方落石的威脅如下圖所示。從長(zhǎng)遠(yuǎn)的利益來(lái)看，隧道方案往往是比較合理的。成昆鐵路關(guān)村壩隧道直穿方案示意圖1.2隧道位置的選擇隧道是埋置在地層內(nèi)的結(jié)構(gòu)物，受著地層巖體的包圍。周?chē)貙拥牡刭|(zhì)條件，對(duì)結(jié)構(gòu)物應(yīng)具備的構(gòu)造型式和適宜的施工方法都有著決定性的影響。在選擇隧道位置時(shí)，應(yīng)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。這樣將對(duì)施工和運(yùn)營(yíng)有利，亦可節(jié)約投資。對(duì)巖性差的地層、斷層破碎帶、含水層等工程地質(zhì)和水文地質(zhì)極為復(fù)雜的嚴(yán)重不良地質(zhì)地段，應(yīng)避免穿越，以免增加設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)困難，甚至影響隧道的性能和安全、發(fā)生意料不到的病害。若不能繞避而必須通過(guò)時(shí)，應(yīng)有充分的理由，并應(yīng)減短其穿越的長(zhǎng)度，采取可靠的工程處理措施、以確保隧道施工及運(yùn)營(yíng)的安全。（二）按地質(zhì)條件進(jìn)行選擇此處的地質(zhì)條件包括:

①地質(zhì)構(gòu)造:傾斜巖層褶皺斷裂②不良地質(zhì)現(xiàn)象:滑坡崩塌（落石、錯(cuò)落、堆積層等）泥石流巖溶瓦斯黃土③不良水文地質(zhì)：地下水、地溫

①地質(zhì)構(gòu)造單斜構(gòu)造與隧道位置的選擇在單斜構(gòu)造的地區(qū)，地層各層間，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(chēng)之為軟弱結(jié)構(gòu)面。從力學(xué)觀點(diǎn)來(lái)看，一種巖體的強(qiáng)度常常不是由巖石本身的強(qiáng)度來(lái)控制，而是由它的軟弱結(jié)構(gòu)面的強(qiáng)度來(lái)控制的。單斜構(gòu)造的層次大體平行而有同一傾角。常見(jiàn)的工程地質(zhì)問(wèn)題為不均勻的地層壓力、偏壓、順層滑動(dòng)等現(xiàn)象，故隧道中線以垂直走向穿越最為有利。按巖層的傾角不同，可分為三種情況：水平或緩傾角巖層

—當(dāng)隧道通過(guò)堅(jiān)硬的厚層巖層時(shí)，較為穩(wěn)定。若通過(guò)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

—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)生坍方和順層滑動(dòng)；在此情況下，如以明洞通過(guò)時(shí)應(yīng)慎重對(duì)待。緩傾角巖層隧道位置的選擇（接上頁(yè)）當(dāng)隧道中線可能沿兩種不同巖性的巖層走向通過(guò)時(shí)，地層滑動(dòng)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。應(yīng)避免將隧道置于兩種不同的巖層軟弱構(gòu)造(破碎)帶，而宜將隧道置于巖性較好的單一巖層中；如果隧道恰在層間軟弱面的上方，地層滑動(dòng)會(huì)使隧道的某一段發(fā)生橫向推移，而與鄰段斷開(kāi)。因此一定要盡可能避開(kāi)軟弱結(jié)構(gòu)面，特別是不要把隧道中線設(shè)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。軟弱結(jié)構(gòu)面地帶隧道位置的選擇直立巖層

—隧道通過(guò)直立巖層時(shí)，其中線宜垂直于巖層的走向穿過(guò)，在隧道開(kāi)挖過(guò)程中，易產(chǎn)生坍塌，甚至?xí)?dǎo)致大的坍力，致使地面形成“天窗”

直立巖層中隧道位置的選擇褶皺構(gòu)造有向斜和背斜兩種基本類(lèi)型，當(dāng)隧道通過(guò)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(a)、(b)，而應(yīng)將隧道置于翼部(c)，則隧道所處的地質(zhì)條件類(lèi)似單斜構(gòu)造。當(dāng)對(duì)隧道通過(guò)向斜和背斜軸部作比較時(shí)，則背斜較向斜略好，若向斜軸部處于含水層中，地下水積聚凹底，洞身開(kāi)挖所出現(xiàn)的涌水及坍塌將比背斜嚴(yán)重，也將增加施工的困難。褶皺構(gòu)造隧道位置的選擇-褶皺構(gòu)造與隧道位置的選擇

斷裂構(gòu)造，接觸帶與隧道位置的選擇在選擇隧道位置時(shí)，切忌沿著(或靠近平行)斷層帶或破碎帶修建隧道，特別是對(duì)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(guò)斷層帶時(shí)，應(yīng)盡量使線路與斷層走向正交，同時(shí)應(yīng)避開(kāi)嚴(yán)重破碎帶，并應(yīng)使通過(guò)斷層的地段最短。斷裂構(gòu)造地帶隧道位置的選擇-②不良地質(zhì)的影響

滑坡地區(qū)在山區(qū)修建鐵路隧道時(shí)，經(jīng)常遇到滑坡，它給施工，運(yùn)營(yíng)可能造成極大危害，因此，當(dāng)隧道線路必須通過(guò)滑坡地段時(shí)，應(yīng)慎重對(duì)待。采用隧道避開(kāi)滑坡時(shí)，應(yīng)使隧道洞身埋藏在滑床(可能的滑動(dòng)面)以下一定厚度的穩(wěn)固地層中，以確保施工及運(yùn)營(yíng)過(guò)程中滑坡滑動(dòng)時(shí)不致影響隧道安全。滑坡地帶的隧道位置選擇滑坡2滑坡1滑坡3選擇隧道位置時(shí)，應(yīng)查明工程地質(zhì)及水文地質(zhì)情況，原則上應(yīng)避免從不穩(wěn)定的巖堆、崩坍、錯(cuò)落、堆積層地區(qū)中通過(guò)，應(yīng)將洞身置于穩(wěn)定的地層，當(dāng)隧道必須通過(guò)時(shí)，首先應(yīng)分析并確認(rèn)其具有穩(wěn)定性，且一定要采取有效可靠的工程措施，方得以在下圖所示位置通過(guò)。不良地質(zhì)中的隧道落石地帶的隧道巖堆、崩坍、錯(cuò)落、堆積層以及危巖落石地區(qū)火山巖堆2巖堆1巖堆3巖堆4堆積巖泥石流

當(dāng)線路通過(guò)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(shì)和沖、淤變化規(guī)律，論證以路基、橋梁通過(guò)或者以隧道等方式繞道的合理性，并判定工程安全度，以決定隧道方案的可行性。當(dāng)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(zhǎng)以避免泥石流可能擴(kuò)散范圍的影響。

溶洞地區(qū)當(dāng)隧道通過(guò)巖溶地區(qū)時(shí)，應(yīng)力求避免穿越巖溶?chē)?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(kāi)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(guò)，使通過(guò)巖溶地段為最短。泥石流1泥石流2泥石流3溶洞1溶洞2側(cè)蝕地帶的隧道溶洞地區(qū)隧道位置的選擇瓦斯地區(qū)隧道開(kāi)挖時(shí)，有害氣體逸出；輕則致人窒息，重則引起爆炸，危害甚大。選擇隧道位置時(shí)，最好能避開(kāi)。不得已時(shí)，應(yīng)做好通風(fēng)稀釋的措施。黃土地區(qū)黃土具有干燥時(shí)甚堅(jiān)固，遇水容易剝落和遭受侵蝕的特征。選擇隧道時(shí)應(yīng)避開(kāi)溝壑及地下水活動(dòng)和地面陷穴密集的地區(qū)。隧道應(yīng)避免通過(guò)具有放射性危害的地層。黃土1黃土2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(chǔ)藏的溶洞水。它們有時(shí)是流動(dòng)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?zhuān)俪闪藢娱g的滑動(dòng)。裂隙中的水在開(kāi)挖時(shí)涌入坑道，使施工發(fā)生困難，給以后養(yǎng)護(hù)也帶來(lái)無(wú)止無(wú)休的災(zāi)害。隧道施工時(shí)發(fā)生的涌水不僅對(duì)作業(yè)環(huán)境有影響，也會(huì)使掌子面不穩(wěn)定，影響錨噴混凝土的施工質(zhì)量。特別是在有大量高壓涌水的情況下，常常釀成重大事故。事故發(fā)生必然要改變施工方法、增加輔助工法，致使工期拖后、工程費(fèi)增加等。-③不良水文地質(zhì)的影響地溫——地球核心有巨大的熱量隧道如果埋置很深，地溫太高，將會(huì)降低施工效率。隧道通過(guò)高溫、高熱地段，會(huì)給施工帶來(lái)困難選擇隧道位置時(shí)，應(yīng)盡可能不把隧道放在山體太深處。遇到部分地區(qū)埋深太大或高地溫時(shí)，則應(yīng)作好通風(fēng)降溫措施。地溫梯度約為33m左右，鐵道部規(guī)定，隧道內(nèi)氣溫不得超過(guò)28℃；交通部規(guī)定，隧道內(nèi)氣溫不宜高于30℃。國(guó)外的資料介紹，日本規(guī)定隧道內(nèi)溫度低于27℃。為達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，在施工中一般采取通風(fēng)和灑水及通風(fēng)與灑水相結(jié)合的措施。（一）越嶺線上隧道位置的選擇鐵路線路從一個(gè)水系過(guò)渡到另一個(gè)水系時(shí)，必須跨越很大的分水嶺，該段線路稱(chēng)之為越嶺線。當(dāng)線路必須跨越分水嶺時(shí)，分水嶺的山脊線上總會(huì)有高程較低處，稱(chēng)之為埡口。越嶺隧道主要解決的問(wèn)題是：埡口的選擇、過(guò)嶺高程的確定、埡口兩側(cè)線路展線方案的布局。三者相互聯(lián)系、相互影響1.2.2按線路類(lèi)別進(jìn)行選擇越嶺線埡口一般的情況，常常有若干個(gè)埡口可以通過(guò)。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)。因此，應(yīng)根據(jù)線路走向及地形條件選擇可供越嶺的埡口。選擇越嶺埡口時(shí)，可由面到線，由線到點(diǎn)，由近而遠(yuǎn)，由低而高，尋找可能穿越的各個(gè)埡口進(jìn)行研究。一般利用小比例尺的航測(cè)照片或地形圖根據(jù)線路的方向和克服高程的不同要求及條件，進(jìn)行大面積紙上選線，而后對(duì)這些方案進(jìn)行同等的調(diào)查研究，特別是區(qū)域工程地質(zhì)的調(diào)查、測(cè)繪，查清區(qū)域性構(gòu)造與線路的關(guān)系，地質(zhì)條件與隧道的關(guān)系。除了考慮平面位置以外，還要考慮埡口兩端溝谷的分布情況和臺(tái)地的開(kāi)敞程度，主溝高程是否相差不大和溝谷是否靠近，以便設(shè)計(jì)必要的展線。

-隧道平面位置的選擇例題參考書(shū)上圖1-13.-隧道立面位置的選擇分水嶺的山體，一般是上部比較陡峭而下部比較平緩。隧道位置定得越高山體較薄，隧道越短，工程可以小一些，但是，兩端的引線卻要迂回盤(pán)繞以湊必要的高程。這樣，就使得線路陡彎多，技術(shù)條件惡化。反之，隧道位置定得越低，隧道將越長(zhǎng)，工程規(guī)模要大一些。但是，它無(wú)需太多的引線，線路順直平緩，技術(shù)條件好，對(duì)今后運(yùn)行有利。這二者之間是互有利弊的。在選定隧道高程時(shí)，務(wù)必全面衡量，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面，尤其是在今后長(zhǎng)遠(yuǎn)運(yùn)行條件上，做出綜合的比較，才好做出合理的決定。例題參考書(shū)上圖1-14擬訂合理的越嶺高程是線路選擇中最重要的環(huán)節(jié)。（二）河谷線上隧道位置的選擇

鐵路沿河傍山而行時(shí)稱(chēng)之為河谷線?！皩幚镂鹜狻痹瓌t，原因：河谷地段住往是山坡陡峻，巖體風(fēng)化破碎，河道蜿蜒，線路勢(shì)必隨之彎轉(zhuǎn)。走行在凹岸時(shí)，更有可能受到河水的沖刷，必須設(shè)置防護(hù)建筑物，并且常伴隨著地質(zhì)不良現(xiàn)象。設(shè)計(jì)線路位置時(shí)，如果稍偏河流一側(cè)，則線路位置恰恰落在山體的風(fēng)化表層內(nèi)，極易引起坍方落石；如果稍偏靠山一側(cè)，形成淺埋，洞頂覆蓋太薄，將受到山體的偏側(cè)壓力，對(duì)施工和結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)十分不利，有時(shí)會(huì)導(dǎo)致施工困難和結(jié)構(gòu)的不安全。河谷線路沿河傍山地段，當(dāng)線路以隧道通過(guò)時(shí)，線路宜靠山側(cè)內(nèi)移，避免隧道過(guò)薄、河流沖刷和不良地質(zhì)對(duì)其穩(wěn)定性的影響。

由于線路左右受到山坡和河谷的制約，上下受到標(biāo)高和限制坡度的控制，比選方案時(shí)，可能移動(dòng)的幅度不大。但是，雖然擺動(dòng)的幅度很有限，可對(duì)工程的難易、大小都有關(guān)系。當(dāng)?shù)貙咏Y(jié)構(gòu)面傾向山一側(cè)時(shí)，地層比較穩(wěn)定，覆蓋厚度可以酌減。當(dāng)?shù)貙咏Y(jié)構(gòu)面傾向河流一側(cè)時(shí)，覆蓋厚度宜予加大。（a）不利的結(jié)構(gòu)面傾向（b）有利的結(jié)構(gòu)面傾向結(jié)構(gòu)面傾向?qū)λ淼牢恢玫挠绊憺榱耸顾淼理斏嫌凶銐虻母采w巖體，隧道結(jié)構(gòu)不致受到偏壓，還能形成天然供，洞頂以上外側(cè)應(yīng)有足夠的厚度。具體表格參見(jiàn)書(shū)上P30表1-1。內(nèi)容小結(jié)重要概念：地形障礙及解決方案埡口、越嶺線、河谷線1.1隧道勘測(cè)★隧道勘測(cè)的兩個(gè)階段：設(shè)計(jì)階段勘測(cè)和施工階段勘測(cè)；★隧道勘測(cè)應(yīng)詳細(xì)調(diào)查隧道所在地區(qū)的自然、人文活動(dòng)和社會(huì)環(huán)境狀況，評(píng)價(jià)隧道工程對(duì)環(huán)境可能造成的影響；★隧道調(diào)查測(cè)繪主要內(nèi)容是工程地質(zhì)條件和施工條件；1.2隧道位置的選擇★隧道位置與線路是互為相關(guān)的?！锼淼谰唧w位置的選擇最為重要的是地質(zhì)條件和地形條件；★隧道位置的選定應(yīng)考慮地形、地質(zhì)條件、相關(guān)工程和環(huán)境要求的影響，隧道克服地形高程障礙的方案有：繞行方案、深塹方案、隧道方案；克服地形平面障礙的方案有沿河傍山繞行方案、隧道直穿方案；★越嶺線上隧道位置的選擇主要解決的問(wèn)題是埡口的選擇、過(guò)嶺高程的確定、埡口兩側(cè)線路展線方案的布局，其中擬訂合理的越嶺高程是線路選擇中最重要的環(huán)節(jié)；★河谷線上隧道位置的選擇應(yīng)“寧里勿外”原則。內(nèi)容小結(jié)本節(jié)課內(nèi)容提要1隧道方案的比較

隧道方案與明塹方案；隧道方案與跨河架橋方案；雙線單隧道和單線雙隧道方案的比較；長(zhǎng)隧道和短隧道群方案的比較；對(duì)相關(guān)工程的考慮2隧道洞口位置的選定

選擇洞口位置的原則和經(jīng)驗(yàn)（8條）線路通過(guò)地質(zhì)不良的地區(qū)，或是要克服前方的高程障礙，在準(zhǔn)備采用隧道方案時(shí)，還應(yīng)當(dāng)從工程難易，規(guī)模大小、工期長(zhǎng)短、造價(jià)高低以及今后運(yùn)營(yíng)的能力、經(jīng)濟(jì)效益和國(guó)防作用等方面與其它的方案進(jìn)行比較，才能信服地顯示出隧道方案的合理性。下面列舉一些應(yīng)予比較的情況。1.3隧道方案的比較1.3.1隧道方案與明塹的比較

-經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上的比較一般說(shuō)來(lái)，隧道造價(jià)比明塹要貴一些，施工技術(shù)也復(fù)雜一些，明塹方案常常是比較省錢(qián)、省事、又快速的。-安全條件比較在比較隧道方案與明塹方案時(shí)，忽略了安全條件，就會(huì)造成錯(cuò)誤。例如，為了避免修建工程較難的隧道，有意識(shí)地將線路向靠河一側(cè)移動(dòng)，把本該用隧道穿過(guò)的地方，硬以明塹通過(guò)。由于明塹劈坡太深開(kāi)挖后，邊坡不穩(wěn)，施工時(shí)墜石掉塊，運(yùn)營(yíng)后塌坡坍方，給長(zhǎng)期的運(yùn)營(yíng)帶來(lái)安全上的威脅和防護(hù)上的困難。從長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)條件來(lái)看，隧道方案優(yōu)于明塹。山體可穿而不宜大挖，大挖必塌也就是說(shuō)，山體本來(lái)是處于暫時(shí)平衡狀態(tài)的，一旦開(kāi)挖出暴露面，使平衡受到破壞，就要自行內(nèi)力調(diào)整，產(chǎn)生位移，于是出現(xiàn)了坍方。開(kāi)挖得越深，擾動(dòng)越大，引起塌方的可能性也就越高。特別是沿河路線，地質(zhì)條件復(fù)雜，開(kāi)挖暴露面大了，這種情況就更為嚴(yán)重。所以，凡是大挖的地方，往往是最容易發(fā)生坍方，造成各種后患的所在，遺害無(wú)窮。1.3隧道方案的比較對(duì)于土質(zhì)的明塹，由于邊坡平緩，雖然不太易塌，但受到地表水流沖刷侵蝕，也會(huì)部分下滑。對(duì)于巖體明塹，一般邊坡較陡，雖然石質(zhì)堅(jiān)硬，但巖體存在著節(jié)理和層理，這些結(jié)構(gòu)面把巖體切割成大小不等的楔塊，彼此連接，強(qiáng)度減低，或是夾層泥質(zhì)受到地下水的浸蝕塑化，很容易引起層間的滑動(dòng)，也造成坍方。隧道方案與明塹方案比選時(shí)，除了經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上比較以外，對(duì)于安全的保證也必須給以足夠的重視。只有在保證安全的前提下，才能談到經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的比較從長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)條件來(lái)看，隧道方案優(yōu)于明塹方案1.3.2隧道方案與跨河建橋方案的比較

在河谷線上，遇到高程障礙，而地形緊迫，繞行有困難，展線又沒(méi)有足夠回旋的余地時(shí)，采用隧道穿山而過(guò)自然是可行的。但是，當(dāng)線路沿河傍山，線路坡度較為自由時(shí)，如在不太寬的河段上，橋也不太高時(shí)，應(yīng)盡量采用反復(fù)跨河交替利用左右岸有利地質(zhì)、地形條件的方案，藉以繞避不良地質(zhì)和減小隧道工程。這種反復(fù)跨河“避難就易”的方案效果很好。1.3隧道方案的比較1.3.2隧道方案與跨河建橋方案的比較

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跨河建橋方案的優(yōu)缺點(diǎn)一般情況是橋梁長(zhǎng)度短而每延米的造價(jià)高；一般跨過(guò)河谷的橋梁，河心不宜設(shè)墩，所以中孔跨度較大，兩端基礎(chǔ)必須十分堅(jiān)實(shí)；在洪水或嚴(yán)寒時(shí)期，施工就比較困難，因而施工有季節(jié)性；跨河橋的最大缺點(diǎn)是橋頭兩端必然是曲線，甚至曲線半徑很小。這就使得線路的行車(chē)條件變壞；如果線路原本要抬坡?tīng)?zhēng)取高程的，轉(zhuǎn)為橋梁后，橋身及兩端引線都要放在平坡上，于是就達(dá)不到爭(zhēng)取高程的目的；在國(guó)防意義上，跨河建橋往往是空襲的明顯目標(biāo)，一旦受到破壞，全線就要中斷，而且不能做臨時(shí)便線。-隧道方案的優(yōu)缺點(diǎn)隧道相對(duì)較長(zhǎng)而每延米的造價(jià)要低一些；隧道穿山而過(guò)，線路直、短、平；施工不受季節(jié)影響；隧道建成后維修養(yǎng)護(hù)的工作量較??；戰(zhàn)時(shí)可作列車(chē)掩蔽所；如果線路前方遇到不良地質(zhì)地段，修建隧道將增加困難。如果隧道太長(zhǎng)，工程太大，出碴太多，將會(huì)堵塞河道，施工場(chǎng)地不如橋梁開(kāi)闊，不能容納更多的人同時(shí)施工，那就不如建橋了。隧道方案和跨河建橋方案的比較須：

全面考慮、綜合分析、分清主次、擇優(yōu)選用

1.3.3雙線單隧道和單線雙隧道的比較

一座雙線隧道的優(yōu)點(diǎn)一座雙線隧道的優(yōu)點(diǎn)是：①一座雙線隧道所需的地位寬度比兩座單線隧道的地位寬度要小，選線時(shí)易于安排布置；②一座雙線隧道的開(kāi)挖面面積比兩座單線隧道的開(kāi)挖總面積為小。也就是工程量要小，而施工的相互干擾也少些；③雙線隧道的凈空較大，坑道寬敞，有條件使用大型機(jī)械施工；④雙線隧道的通風(fēng)條件好，維修養(yǎng)護(hù)都較方便。1.3.3雙線單隧道和單線雙隧道的比較

一座雙線隧道的缺點(diǎn)①雙線隧道斷面跨度大，所受?chē)鷰r壓力也就大。因此需要更為有力的支護(hù)結(jié)構(gòu)；②隧道施工時(shí)，因?yàn)閴毫Υ?，臨時(shí)支護(hù)困難，發(fā)生坍方事故的威脅較大；③雙線隧道的一次工程投資比兩座單線隧道先后修建的初期投資大；④雙線隧道斷面積大，不能充分利用列車(chē)活塞風(fēng)。單線隧道的優(yōu)點(diǎn)斷面、壓力小，坑道的穩(wěn)定性好，易施工，支護(hù)簡(jiǎn)單、安全；對(duì)于近期尚不準(zhǔn)備修第二線的新建隧道來(lái)說(shuō)，可以先修第一線的單線隧道，預(yù)留第二線，待需要時(shí)才修。如此則初期一次投資較少；若第一線隧道施工時(shí)采用了平行導(dǎo)坑，則平導(dǎo)即可作為第二線隧道的前進(jìn)導(dǎo)坑。1.3隧道方案的比較單線隧道的缺點(diǎn)兩座單線隧道須橫向相隔一定的安全距離，以避免施工第二線隧道時(shí)，對(duì)第一線隧道有影響；兩座單線隧道施工時(shí)總會(huì)相互干擾，尤其是在修第二線隧道時(shí)。故增加了施工的困難。根據(jù)實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)體會(huì)，在松軟地層、不良地質(zhì)或黃土地區(qū)修建隧道時(shí)，跨度大小對(duì)隧道工程的影響較其它地區(qū)更為顯著，往往修建兩座單線隧道較修建一座雙線隧道較易于保證施工質(zhì)量和施工安全，且工程費(fèi)用所增亦不多?？偟恼f(shuō)來(lái)，兩種方案各有其優(yōu)缺點(diǎn)。比較時(shí)，就要從鐵路運(yùn)量的要求，結(jié)合地形、地質(zhì)以及施工條件、工期要求、資金運(yùn)用等因素，綜合比較，擇優(yōu)選定。

鑒于單線雙隧道和雙線單隧道方案各自的優(yōu)缺點(diǎn)，比較時(shí)應(yīng)：從鐵路運(yùn)量要求、結(jié)合地形、地質(zhì)以及施工條件、工期要求、資金運(yùn)用等因素，綜合比較，擇優(yōu)選定。修建兩條單線隧道時(shí)要保證兩隧道之間有足夠的安全距離。兩相鄰隧道的最小間距，應(yīng)按照圍巖地質(zhì)條件、隧道端面尺寸及施工方法等因素確定。一般情況下應(yīng)大于表1-2中的數(shù)值，困難情況下可采用表中的數(shù)值。1.3隧道方案的比較圍巖級(jí)別最小安全距離(m)Ⅰ(1.5～2.0)BⅡ—Ⅲ(2.0～2.5)BⅣ(2.5～3.0)BⅤ(3.0～5.0)BⅥ>5.0B復(fù)線兩隧道間的橫向最小距離注：表中B為隧道開(kāi)挖斷面的寬度(m)

新建雙線隧道或增建第二線時(shí)，應(yīng)進(jìn)行修建一座雙線隧道和兩座單線隧道的比較；

當(dāng)遇特長(zhǎng)隧道及松軟地層、不良地質(zhì)地段、黃土地區(qū)隧道時(shí)，宜修建兩座單線隧道；其他有條件的隧道，可修建兩座單線隧道。

1.3隧道方案的比較短隧道群方案的優(yōu)點(diǎn)易施工，技術(shù)難度?。欢趟淼乐g各不相連，各有其出口和入口，施工進(jìn)度較快；通風(fēng)良好；運(yùn)營(yíng)成本低，舒適感好。1.3隧道方案的比較1.3.4長(zhǎng)隧道與短隧道群方案的比較短隧道群方案的缺點(diǎn)河谷邊坡的復(fù)雜地質(zhì)地段多，坑道多不穩(wěn)定，圍巖壓力很大，開(kāi)挖時(shí)易致坍方；土體隧道易形成偏壓，使隧道的支護(hù)結(jié)構(gòu)處于不利的受力狀態(tài)中。巖體隧道，因?qū)永硐蛲庀聝A，更易發(fā)生剪切破壞，威脅隧道的穩(wěn)定性；多個(gè)隧道相距不遠(yuǎn)，施工時(shí)互相干擾，洞口場(chǎng)地不好布置；多條隧道建洞門(mén)建筑物多，工程造價(jià)不經(jīng)濟(jì)。長(zhǎng)隧道方案的優(yōu)點(diǎn)位于巖體深處堅(jiān)固穩(wěn)定地層中，圍巖壓力小，坑道穩(wěn)定，無(wú)偏壓受力；支護(hù)可以簡(jiǎn)單，施工較安全；工程集中單一，施工管理方便、不受干擾，并有利于運(yùn)營(yíng)安全；洞門(mén)建筑物只有兩個(gè)，比多座短隧道為少。1.3隧道方案的比較長(zhǎng)隧道方案的缺點(diǎn)隧道長(zhǎng)，技術(shù)復(fù)雜，工程造價(jià)可能高些。多年實(shí)踐指出：線路還是傾向于向里靠一些，寧愿隧道長(zhǎng)一些，但只是一座為好。采用短隧道群應(yīng)與長(zhǎng)隧道方案比較，并應(yīng)優(yōu)先選用長(zhǎng)隧道。1.3.5對(duì)相關(guān)工程的考慮橋隧工程毗鄰的統(tǒng)一安排

在同一條線路上，常分布若干座隧道、橋梁和路基支檔結(jié)構(gòu)等。其間看來(lái)似乎是個(gè)體，但從整條線路的選定出發(fā)，又是彼此相關(guān)的組成體。因此，需要有統(tǒng)一的安排。-隧道位置與前后線路防護(hù)措施的關(guān)系

沿著河谷行進(jìn)的鐵路，由于側(cè)坡較陡，線路稍有偏外就會(huì)落入河道之中或跨到河岸之上，需要設(shè)置棧橋或高填路基，需建護(hù)坡建筑物。線路稍有偏內(nèi)，則會(huì)插進(jìn)山體，需要大劈大挖或延長(zhǎng)隧道。1.3隧道方案的比較瀕臨水庫(kù)地區(qū)的隧道應(yīng)注意水庫(kù)坍岸等對(duì)隧道穩(wěn)定的影響，并采取相應(yīng)的措施。隧道的位置選定以后，隧道的長(zhǎng)度是由它的兩端洞口位置來(lái)決定的。而隧道的造價(jià)大小和施工難易在很大程度上是與其長(zhǎng)度密切相關(guān)的。在一般情況下，隧道進(jìn)洞以前，總要有一段引線路塹。當(dāng)路塹深度達(dá)到一定程度時(shí)就開(kāi)始進(jìn)洞。因此，決定洞口位置實(shí)質(zhì)上就是決定從引線路塹轉(zhuǎn)為隧道最適宜的轉(zhuǎn)換點(diǎn)。隧道洞口位置選得恰當(dāng)，隧道和路塹的安全穩(wěn)定程度就高，總的造價(jià)也最合理。反之，選擇得不恰當(dāng)，就會(huì)產(chǎn)生路塹邊坡坍塌、崩解；隧道上方的仰坡滾石掉塊，危及行車(chē)安全。必要時(shí)，還得花加倍的費(fèi)用接修明洞。所以，洞口的位置是值得審慎比較決定的。1.4隧道洞口位置的選定確定隧道洞口位置時(shí)，應(yīng)當(dāng)結(jié)合地形特征、地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、施工技術(shù)、運(yùn)營(yíng)條件以及附近相關(guān)工程，全面考慮，詳細(xì)比較來(lái)決定。而其中最主要的是考慮邊坡的穩(wěn)定和仰坡的安全，其次才是經(jīng)濟(jì)的因素。

過(guò)去，為了節(jié)省工程投資，從經(jīng)濟(jì)方面考慮得多一些，把隧道洞口位置選定在所謂隧道與明塹的等價(jià)點(diǎn)上。認(rèn)為明塹的造價(jià)一般是低于隧道造價(jià)的。但是每米的明塹造價(jià)是隨著明塹的挖深增大而顯著增大的。當(dāng)明塹挖深達(dá)到某一程度，其每米造價(jià)已上升到每米隧道的施工與運(yùn)營(yíng)換算造價(jià)相等時(shí)，就是明塹轉(zhuǎn)入隧道最經(jīng)濟(jì)合理的地方。這樣單純從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)來(lái)判斷的方法，往往定出的隧道偏短，洞口縮在山體以?xún)?nèi)很深，明塹挖深很大，邊坡及仰坡很高。施工時(shí)，常易發(fā)生坍方。行車(chē)后，又常滾石掉塊，危及行車(chē)。最后不得不再修明洞來(lái)接長(zhǎng)隧道。與最初的愿望相反，節(jié)省不了工程費(fèi)用反到加倍耗費(fèi)投資，還對(duì)施工和運(yùn)營(yíng)造成后患。建國(guó)以來(lái)，這一教訓(xùn)是十分深刻的。例如，寶成線1956年洞口坍方占全線坍方的22.6%，中斷行車(chē)占全線中斷行車(chē)時(shí)間的59.6%。119座隧道洞口位置都有不同程度的接長(zhǎng)，接長(zhǎng)的洞身相加建明洞的總長(zhǎng)度達(dá)到4000m以