道路隧道定位及洞口位置选择课件(PPT 60页)

1、道路隧道总体设计 1、掌握隧道与洞口位置选择的原则2、熟悉隧道总体设计的内容及规定3、熟悉隧道平面线形、纵断线形的规定4、掌握隧道净空断面定义以及设计的若干要求5、了解道路隧道勘测设计文件的内容及组成第1页，共60页。道路隧道总体设计 1、总体设计的一般规定2、隧道位置选择3、洞口位置选择4、施工方法与场地设备5、工期及工程概算第2页，共60页。总体设计一般规定1、内容：隧道位置选择、线形设计、横断面（几何）设计、施工计划等2、一般规定满足公路交通规划的要求,其建筑限界、净空断面、隧道主体结构以及运营通风、照明等设施，应按公路工程技术标准规定的预测交通量设计。当近期交通量不大时，可采取一次设计

2、，分期修建.第3页，共60页。总体设计一般规定 远景交通规划年限：公路工程技术标准高速公路或一级公路为20年，二级公路为15年，三级公路为10年，四级公路一般为10年，也可根据实际情况适当调整。 对于一级公路以上的隧道，当近期交通量不大时可以分期修建，其优点是可以缓解建设资金，缺点是可能造成一定的浪费。第4页，共60页。总体设计一般规定3、原则（1）综合比选隧道各轴线方案的走向、平纵线形、洞口位置等，提出推荐方案。（2）地质条件差时，特长隧道的位置应控制路线走向，以避开不良地质地段；长隧道的位置亦应尽可能避开不良地质地段，并与路线走向综合考虑；中、短隧道可服从路线走向。（3)根据公路等级和设计

3、速度确定车道数和建筑限界，在满足隧道功能和结构受力良好的前提下，第5页，共60页。总体设计一般规定3、原则 确定经济合理的断面轮廓；（4）隧道内外平、纵线形应协调（5）通风方式的选择，通风、照明、交通监控等机电设备的设置规模的确定（6）隧道内防排水系统、消防给水系统、辅助通道、弃渣处理、管理设置、交通工程设施、环境保护等做综合考虑（7）当隧道与相邻建筑物有相互影响时，应在设计与施工中采取必要的措施。第6页，共60页。隧道位置选择1、应修建在稳定的地层中，尽量避免穿越工程地质和水文地质极为复杂以及严重不良地质地段；当必须通过时，应有切实可靠的工程措施。 地质条件条件对隧道位置的选择往往起确定性作

4、用。 若必须通过，应减短其穿越的长度，采取可靠的工程处理措施，以确保隧道施工及运营的安全。第7页，共60页。隧道位置选择2、越岭隧道（穿越分水岭）长、特长隧道：应在大面积的地质测绘和综合地质勘探的基础上确定路线走向和平面位置，对可能穿过的垭口，应拟定不同的越岭高程及其相应的展线方案，结合路线线形及施工、营运条件等因素，进行全面技术经济比较后确定。 越岭隧道所经地区一般山峦起伏、地形陡峭、地质复杂，自然条件变化很大。第8页，共60页。隧道位置选择3、傍山隧道宜向山侧内移，应对长隧道方案与短隧道群方案或桥隧方案进行技术经济比较河谷地形，由于受地质构造和水流冲刷等影响，往往出现地形和地质较复杂的情况

5、，对称或不对称的台地和陡峭的山坡，并伴有一些不良地质现象，可能造成洞壁过薄、偏压、浅埋，洞口深基础明洞工程等第9页，共60页。隧道位置选择隧道群、桥遂群、长隧道（优先选用）的比选：（1）对危岩落石地段或陡坡地段，若以路基通过，安全难保，不如采用隧道方案为好。（2）若路线靠外行，会出现桥、隧、支挡相连，隧道洞壁过薄，洞口常伴有深基础明洞等较大的河岸防护工程，路基难免出现病害；若路线靠里行以隧道穿越，减少桥、路工程，可减少或避免上述弊病。第10页，共60页。隧道位置选择（3）以中长隧道或长隧道代替隧道群或桥隧群，工程集中单一，施工管理方便，并有利于运营安全。（4）沿河傍山隧道修建中长隧道或长隧道，

6、易于设置辅助通道（如横洞），增加工作面第11页，共60页。隧道位置选择第12页，共60页。隧道位置选择第13页，共60页。隧道位置选择第14页，共60页。隧道位置选择第15页，共60页。洞口位置选择4、洞口不宜设在滑坡、崩塌、岩堆、危岩落石、泥石流等不良地质及排水困难的沟谷或不稳定的悬崖峭壁下。应遵循“早进晚出”的原则，合理选定洞口位置，避免在洞口形成高边坡和高仰坡。5、濒临水库地区的隧道，其洞口路肩设计高程应高出水库计算洪水位不小于0.5m，同时应注意由于水的长期浸泡造成库壁坍塌对隧道稳定的不利影响，并采取相应的工程措施。第16页，共60页。第三节 道路隧道的几何设计 1、概述2、平面线形3

7、、纵断线形4、与平行隧道或其他建筑物的间距5、引线6、净空断面7、断面设计要点第17页，共60页。几何设计概述1、要求：安全、经济、适用（基本），通风、照明、安全设施、易于施工、养护2、隧道的两个特点:(1)地质条件的影响大，地质资料不充分，动态设计（2）受施工方法的影响大，钻爆法、先墙后拱与先拱后墙对衬砌的影响第18页，共60页。平面线形1、公路工程技术标准2、原则：采用直线，避免曲线。若必须设置曲线，其半径不应小于不设超高的平面曲线半径，并符合视距要求。3、曲线隧道的缺点：（1）断面加宽、断面不统一，施工过渡上的困难（2）在测量、衬砌、内装、吊顶等工作的复杂（3)通风：增加了通风阻抗第19

8、页，共60页。平面线形4、曲线隧道的优点：单向行驶的长隧道，出口一侧“亮适应”的考虑 如果隧道洞口正朝东西方向时，可将洞口段设计成曲线，以避开阳光直射驾驶员视野，或者设置必要长度的遮阳棚。第20页，共60页。与平行隧道或其他结构物的间距1、高速公路与一级公路的隧道在条件允许的情况下，应设计为上下行分离的独立双洞；当地形条件限制时，只得选用小间距隧道；如果地形条件相当困难，隧道长度比较短时，为了保护植被免遭破坏，可选用连拱隧道。 上下行两座隧道之间净距较大，在施工或运营期间彼此不产生有害影响时，称为分离式独立双洞隧道；当两座之间净距小到使两洞结构彼此产生了有害影响，最小净距隧道；两座隧道之间的净

9、距小到用中隔墙连成一个整体，即为连拱隧道第21页，共60页。与平行隧道或其他结构物的间距第22页，共60页。与平行隧道或其他结构物的间距2、间距的确定：断面形状、交叉角、施工方法、工期3、在已有结构物下面设置时，基础下沉、爆破、地下水的变化4、平行隧道的中心距：约为开挖宽度的2倍，小净距隧道（0.5m 左右）代替连拱隧道第23页，共60页。纵断线形1、以不妨碍排水的缓坡为宜。2、坡度控制主要因素：通风，3%不可取3、排水：不应设置平坡，施工和竣工后考虑，最小坡度不宜小于0.2% ，一般为0.3%，高寒地区4、施工作业安全及工程费用5、公路工程技术标准，竖曲线长度（坡度变更处）第24页，共60页

10、。引线1、隧道洞外引线应与隧道线形相协调，并符合以下规定：（1）隧道洞口内外各3s设计速度行程长度范围内的平面线形应一致。（2）隧道洞口内外各3s设计速度行程长度范围的纵面线形应一致，有条件时宜取5s设计速度行程（3）当隧道建筑限界宽度大于所在公路的建筑限界宽度时，两端引线应有不短于50m的，同隧道等宽的路基加宽段；当隧道限界宽度小于所在公路第25页，共60页。引线建筑限界宽度时，两端连接线的路基宽度仍按公路标准设计，其建筑限界宽度应有4s设计速度行程的过渡段与隧道洞口衔接，以保持隧道洞口内外横断面顺适过渡。（4）长、特长的双洞隧道，宜在洞口外合适位置设置联络通道，以利车辆调头。2、间隔100

11、m以内的短隧道群，宜整体考虑其平、纵线形技术指标，可将其视为长隧道，其平、纵线形技术指标按长隧道考虑。第26页，共60页。引线3、引线的平面与纵断线形：足够的视距和行驶安全。进口一侧需要设置能够识别洞口的足够距离；设置曲线变更点时，不妨碍观察隧道，足够的注视时间为最低限度。4、机械通风：洞口前的引线纵坡与隧道纵坡在必要的距离之内应保持一致。5、路肩宽度的改变：平滑过渡、楔形（1/251/50)收缩过渡段的设置第27页，共60页。净空断面（横断面）1、隧道净空（1）定义：隧道衬砌的内轮廓线所包围的空间。（2）包括公路建筑限界、通风管道、照明设备、防灾设备、监控设备、运行管理设备等附属设备所需的足

12、够空间，以及富裕量和施工允许误差等。第28页，共60页。净空断面（横断面）第29页，共60页。净空断面2、公路建筑限界：建筑物不得侵入的一种限界。包括车道、路肩、路缘带、人行道等的宽度；以及车道、人行道的净高。隧道建筑限界由车道宽度、侧向宽度、余宽、检修道或人行道组成。第30页，共60页。净空断面第31页，共60页。第32页，共60页。净空断面2.1 建筑限界高度，高速公路、一级公路、二级公路取5.0m；三、四级公路取4.5m2.2 隧道路面横坡，当隧道为单向交通时，应取单面坡；当隧道为双向交通时，可取双面坡，一般可取1.52.0。当路面采用单面坡时，建筑限界底线与路面重合；当采用双面坡时，建

13、筑限界底边线应水平置于路面最高处。2.3 单车道四级公路的隧道应按双车道四级公路标准修建。第33页，共60页。净空断面2.4 车道（1）车道数的设置1）原则上规定采用对向交通的最小单位为2车道2）如交通量超过2车道，则应设置两条各为单向交通的两车道，即合计4车道的隧道3）从交通安全考虑，不应设置对向交通的3车道4）大于4车道，原则上修成2条以上的2车道5）6车道，应修成两条单向3车道第34页，共60页。净空断面2.4 车道（2）车道宽度1）每个车道的宽度一般设置为3.03.75m2）双车道车道宽度见表3）三车道隧道除增加车道数外，其他宽度同表，增加车道的宽度不得小于3.5m。第35页，共60页

14、。净空断面2.4 车道（3）车道净高通常由汽车载货限制高度和富裕量确定；另外由于隧道内的路面全部更换很困难，一般应估计到将来可能进行罩面，其厚度通常按20cm预留。（4）隧道行车限界为了保证道路隧道中行车安全，在一定宽度、高度的空间范围内任何物体不得侵入的限界。隧道中的照明灯具、通风设备、交通信号灯、运行管理专用设施都应安装在限界以外。第36页，共60页。净空断面2.5 侧向宽度和余宽 （1）隧道内车辆横向偏移（墙效应）隧道外公路提供了足够的侧向净距 ，车辆可基本沿车道中心线行驶。在隧道内部，由于提供的侧向净距较小，驾驶员更喜欢离隧道墙（或人行道等）有一定距离，在自由流条件下，车辆会向隧道中心

15、靠拢，发生横向偏移（隧道内车辆中心线与车道中心线的距离） 当设置检修道或人行道时，不设余宽；当不设置检修道和人行道时，应设不小于25cm的余宽第37页，共60页。净空断面第38页，共60页。净空断面2.5 侧向宽度和余宽 （2）具体规定 当设置检修道或人行道时，不设余宽；当不设置检修道和人行道时，应设不小于25cm的余宽 左侧和右侧侧向宽度的最小宽度见公路隧道建筑限界横断面组成最小宽度表第39页，共60页。净空断面2.6 检修道、人行道（1）检修道、人行道的主要功能养护人员、隧道使用者可以在与交通相互不干扰的情况下处理紧急事情；步道的路缘石可以阻止车辆爬上步道，是步行者的安全限界；同时是保护隧

16、道设备的安全限界；路缘石可以作为驾驶员的行驶方向线；其下部空间还常被用来安装管道、缆线等第40页，共60页。净空断面2.6 检修道、人行道的设置（2）规定1）高速公路和一级公路隧道内应设置检修道。2）其他等级公路隧道，应根据隧道所在地区的行人密度、隧道长度、交通量及交通安全等因素确定人行道的设置。检修道或人行道宜双侧设置。检修道与人行道的宽度见表。检修道或人行道的高度可按2080cm取值。第41页，共60页。净空断面2.6 检修道、人行道的设置（2）规定3）连拱隧道的左侧可不设检修道或人行道，但应设50cm或25cm的余宽。4）设计速度120km/h时，两侧检修道宽度不宜小于1.0m；设计速度

17、100km/h时，右侧检修道宽度不宜小于1.0m。第42页，共60页。净空断面2.7 紧急停车带（1）紧急停车带的功能停放故障车辆、紧急情况下疏散交通及救援车辆和救援小组用以进行紧急救援活动。（2）紧急停车带的长度、宽度和设置间距宽度，包含右侧向宽度应取3.5m；长度应取40m，其中有效长度不得小于30m；设置间距：不宜大于750m第43页，共60页。净空断面第44页，共60页。净空断面2.7 紧急停车带（3）设置紧急停车带的隧道 长、特长隧道应在行车方向的右侧设置紧急停车带。双向行车隧道，其紧急停车带应双侧交错设置。 不设检修道、人行道的隧道，可不设紧急停车带，但应按500m间距交错设置行人

18、避车洞。第45页，共60页。净空断面2.8 横向通道（1）高速公路、一级公路的隧道应设计为上、下行分离的独立双洞。（2）上、下行分离式独立双洞的公路隧道之间应设置横向通道。（3）横向通道的断面建筑限界第46页，共60页。净空断面2.8 横向通道（1）高速公路、一级公路的隧道应设计为上、下行分离的独立双洞。（2）上、下行分离式独立双洞的公路隧道之间应设置横向通道。（3）横向通道的断面建筑限界第47页，共60页。净空断面第48页，共60页。净空断面2.7 横向通道（4）人行横通道的设置间距可取250m，并不大于500m。（5）车行横道的设置间距可取750m，并不得大于1000m，长10001500

19、m的隧道宜设1处，中、短隧道可不设。第49页，共60页。断面设计要点1、断面诸元：(1)衬砌内轮廓线：衬砌的完成线，内轮廓线之间的空间即为隧道的净空断面。该线应满足所围成的断面积最小，适合围岩压力和水压力的特点。(2)衬砌外轮廓线：为保持净空断面的形状，衬砌必须由足够的厚度（或称最小衬砌厚度）的外缘线。为了保证衬砌的厚度，侵犯该线的山体必须全部除掉，木质临时支撑或木模板等也不应侵入，该线又称为最小开挖线。第50页，共60页。断面设计要点(3)实际开挖线：为保证衬砌外轮廓，开挖时往往稍大，尤其用钻爆法施工时，实际开挖线不可避免地成为不规则形状。又称为超挖线，超挖部分地大小叫做超挖量，一般不应该超

20、过10cm。所有超挖部分必须用片石回填密实。第51页，共60页。断面设计要点2、标准内轮廓横断面（1）设置的原因内轮廓种类繁多（单心圆、三心圆、尖拱、坦拱等），曲率不一。影响洞内设施的布置，又不利于施工时衬砌模板的制作。（2）隧道内轮廓统一标准拱部为单心半圆，侧墙为大半径圆弧，仰拱与侧墙用小半径圆弧连接。第52页，共60页。断面设计要点第53页，共60页。断面设计要点3、道路隧道衬砌内轮廓线的求法（1）圆形断面的作图在膨胀性山体和受到较大水压时，通常把圆形断面作为基本形状。以公路建筑限界为基准，并加上通风所需的断面。若有侧压力则需设置仰拱，此时应考虑水压力。圆形断面常用于盾构法和水下隧道、膨胀性围岩以及接近圆形的山岭隧道第54页，共60页。断面设计要点(2)直墙式衬砌断面围岩较好，一般不产生较大的侧压力