课件隧道工程施工技术

隧道工程

什么是岩土？什么是隧道？隧道在交通建设中有哪些作用？隧道有哪些特点？为什么要学习隧道工程？隧道工程包括哪些内容？如何学好隧道工程？第一章绪论大气圈水圈岩石圈生物圈风化物土壤圈地下水什么是岩土？土壤是岩石圈、大气圈、水圈和生物圈综合作用形成的产物。其上界通常是绿色植物层顶，下界达植物根分布层。其垂直范围，恰好是岩石圈的上层、大气圈的下层、水圈及生物圈相互接触的地方，是生物生命及人类生产活动最集中的地方。隧道的定义

通常指用作地下通道的工程建筑物。

1970年，OECD(世界经济合作与发展组织)隧道会议从技术方面给隧道定义：以任何方式修建，最终使用于地表以下的条形建筑物，其内部空洞净空断面在2m2以上者均为隧道。什么是隧道？上海崇明越江隧道工程方案设计用作地下通道的工程建筑物什么是隧道？用作地下通道的工程建筑物什么是隧道？隧道的分类及其作用1、按用途分（常用分类方法）

(1)交通隧道：提供运输的孔道和通道，主要有：铁路隧道、公路隧道、水底隧道、地下铁道、人行地道。

什么是隧道？什么是隧道？什么是隧道？什么是隧道？什么是隧道？什么是隧道？什么是隧道？什么是隧道？重庆临江门车站什么是隧道？北京复兴门车站什么是隧道？

(2)水工隧道：是水利工程和水利发电枢纽的一个重要组成部分。主要包括：引水隧道：把水引入水电站发电机组产生动力资源。尾水隧道：把发电机组排出的废水送出去的隧道。导流隧道（泄洪隧道）：疏导水流排沙隧道：用于冲刷水库中淤积的泥沙而修建的隧道什么是隧道？二滩电站的大坝：高240米二滩电站的引水隧道二滩电站的尾水隧道什么是隧道？什么是隧道？水工隧道什么是隧道？

(3)市政隧道：是城市中为安置各种不同市政设施的地下孔道。主要有：给水隧道、污水隧道、管路隧道、线路隧道、人防隧道。

(例如：综合管网、海底设施隧道等)(4)矿山隧道：其作用主要是为采矿服务的。主要有：运输巷道、给水隧道、通风隧道。什么是隧道？地下电缆隧洞什么是隧道？某人防工程平时作出租车侯客厅什么是隧道？杭州市八0三地下粮库什么是隧道？利用人防工程改建的射击靶场什么是隧道？

(4)矿山隧道：其作用主要是为采矿服务的。主要有：运输巷道、给水隧道、通风隧道。什么是隧道？隧洞开挖图什么是隧道？2、按隧道长度分（公路隧道规范）：

(1)特长隧道：L>3000m(2)长隧道：3000m≥L>1000m(3)中长隧道：1000m≥L>500m(4)短隧道：L≤500m什么是隧道？3、按断面面积分：

(1)特大断面隧道：断面积在100m2以上

(2)大断面隧道：断面积在50~100m2之间

(3)中等断面隧道：断面积在20~50m2之间

(4)小断面隧道：断面积20m2以下什么是隧道？4、按隧道所处的地理位置划分： 山岭隧道 水底隧道 城市隧道什么是隧道？

本课程以公路隧道中的山岭公路隧道为主进行教学

什么是岩土？什么是隧道？隧道在交通建设中有哪些作用？隧道有哪些特点？为什么要学习隧道工程？隧道工程包括哪些内容？如何学好隧道工程？第一章绪论隧道在交通建设中有哪些作用？隧道是交通线上的重要组成部分，是国家重要的基础设施；重要性

隧道在交通建设中有哪些作用？快速畅通的交通网是经济发展的前提，低等级公路已不适应高速经济发展的需要；必要性隧道使公路里程大大缩短隧道在交通建设中有哪些作用？目前我国高速公路相对较少，与我国人口、经济发展相比，太少。社会经济发展，交通必先行。紧迫性交通建设以人为本交通建设以人为本以人为本桥隧先行－数量大－难度大－造价高

路基边坡稳定性桥梁安全耐久性

地下工程安全性道路工程桥梁工程隧道工程土与结构相互作用特性复杂交通建设的主要问题

什么是岩土？什么是隧道？隧道在交通建设中有哪些作用？

隧道有哪些特点？为什么要学习隧道工程？隧道工程包括哪些内容？如何学好隧道工程？第一章绪论隧道的力学特点

隧道力学研究围岩体的强度、变形和渗流特性以及与此有关的工程问题连续介质力学的知识岩土力学的理论实验规律及工程实践经验隧道工程的隐蔽性隧道的特点隧道工程的施工环境差隧道的特点隧道工程的大量涌水隧道的特点

什么是岩土？什么是隧道？隧道在交通建设中有哪些作用？

隧道有哪些特点？

为什么要学习隧道工程？隧道工程包括哪些内容？如何学好隧道工程？第一章绪论隧道的产生与发展是和人类文明历史发展相呼应的。※古代：时间跨越较长。人类出现到纪元前3000年隧道用于抵御自然威胁用兽骨、石器等工具开挖纪元前3000年到5世纪隧道用于生活及军事抵御形成了现代隧道开发技术的基础(明挖法等)5世纪到14世纪隧道技术没有显著进步，开始了矿山开采

为什么要学习隧道工程？※近代：从16世纪产业革命开始，隧道技术得到了较快发展。

(1)测量技术的出现，产生了如棚架支撑岩层，卷扬提升土石,两端洞口开挖隧道等等，促进了隧道的发展。

(2)火药的发明，促进了隧道开挖掘进技术发展。

为什么要学习隧道工程？为什么要学习隧道工程？爆破技术的重要性！为什么要学习隧道工程？※现代：我国公路隧道发展相对较慢。随着高速公路的发展，近几年公路隧道有了较快的发展。

隧道施工技术发生了质的飞跃。人力为主体的施工机械开挖为主体的施工爆破施工(光面爆破)发展发展为什么要学习隧道工程？为什么要学习隧道工程？隧道掘进机TBM为什么要学习隧道工程？问题：支护不力隧道顶部围岩差隧道埋深浅监测不力施工管理差宁夏固原隧道冒顶塌方为什么要学习隧道工程？问题：锚杆支护不力隧道围岩不均匀爆破强度太大施工管理差隧道内塌方湖北五峰县为什么要学习隧道工程？问题：严重影响造价和施工隧道水量勘察不准缺乏超前预报应急方案差施工管理差隧道内大量涌水重庆石柱县为什么要学习隧道工程？问题：严重影响隧道的应力状态隧道结构温度适应性缺乏措施考虑缺乏施工应急措施施工管理差隧道冻融影响鄂西山区为什么要学习隧道工程？隧道结构物

岩土

强度问题变形问题渗流问题冻融问题

强度特性变形特性渗流特性温度特性

解决隧道建设和使用中的工程实践问题，这正是我们学习隧道工程的目的。学习隧道工程的目的

什么是岩土？什么是隧道？隧道在交通建设中有哪些作用？

隧道有哪些特点？

为什么要学习隧道工程？

隧道工程包括哪些内容？如何学好隧道工程？第一章绪论第一章绪论第二章隧道的勘察第三章隧道的总体设计位置、走向、大小第四章隧道结构构造第五章隧道围岩分级与围岩压力围岩特性的重要第六章隧道结构计算隧道结构的简化第七章锚喷支护结构设计与施工新奥法理念第八章隧道通风第九章隧道照明第十章隧道施工基本方法隧道的挖法隧道工程的主要内容

什么是岩土？什么是隧道？隧道在交通建设中有哪些作用？

隧道有哪些特点？

为什么要学习隧道工程？

隧道工程包括哪些内容？如何学好隧道工程？第一章绪论

注意岩石和土基本特点：通过与其它材料对比注重理论联系实际：通过现场观察和照片注重正确学习方法-概念，原理，方法

-内容间联系

-要记忆，但不能死记如何学好隧道工程？

什么是岩土？什么是隧道？隧道在交通建设中有哪些作用？

隧道有哪些特点？

为什么要学习隧道工程？

隧道工程包括哪些内容？如何学好隧道工程？第一章绪论隧道工程2021年9月第二章隧道勘查第二章隧道勘查隧道勘察的三个阶段隧道勘察的主要方法隧道勘察的主要手段地质勘察水文勘察建筑环境评价隧道勘察的目的：

查明隧道所处位置的工程地质条件和水文地质条件为规划、设计、施工提供资料对存在的岩土工程问题、环境问题进行分析评价提出合理的设计和施工建议隧道施工和运营对环境保护的影响提出意见张在明

中国工程院院士中国地质勘察大师王思敬中国工程院院士中国地质勘察大师2.1隧道勘察的三个阶段

隧道勘察阶段的划分与公路设计阶段相适应，一般分为：可行性勘察；初步勘察；详细勘察。

可行性研究勘察预可行性研究工程可行性研究桥隧可行性研究现状侧重于是收集与研究已有的文献资料在分析已有资料的基础上，通过踏勘，实地调查，大致查明地质情况人民盼望已久，居于形式偏多初步勘察收集资料工程地质选定隧道线位初步勘察资料整理取得隧道所在位置的初步总平面布置地形图及有关工程性质，规模的文件初勘工作的任务是选择经济合理、技术可行的最优隧道位置方案工程地质勘察的原始资料，包括调查、测绘、勘探、试验等资料初步勘察：详细勘察：详细勘察目的任务步骤为线位布设和编制施工图设计提供完整的工程地质资料在初勘基础上，进一步查明隧道沿线地质特征和不良地质规模、大小范围(1)前期的准备工作；(2)沿线地质勘察；(3)试验；(4)资料整理；(5)编写详勘报告第二章隧道勘查隧道勘察的三个阶段隧道勘察的主要方法隧道勘察的主要手段地质勘察水文勘察建筑环境评价

2.2隧道勘察的主要方法

2.2.1收集研究既有资料

地形地貌:区域地貌类型及主要特征地质情况:地层、地质构造、岩性、土质等区域水文情况：地下水的类型、分布、埋深等特殊地质：膨胀岩土、黄土不良地质：分布，发育与活动特点等植被及环境:如气候、水文、植被、土壤等；需要收集哪些资料？2.2.1收集研究既有资料

地震资料:历史情况，地震烈度、地震破坏情况等气象资料：如气温、降水、蒸发、温度、积雪等其他资料：相关的法令、法规、方针和政策等内容类似工程经验:区内已有公路、铁路等其它土建工程的工程地质问题及其防治措施等；需要收集哪些资料？2.2.2调查与测绘充分说明隧道通过地段的地形状况充分说明隧道通过地段地质条件充分说明隧道通过地段自然条件充分说明隧道通过地段施工条件调查与测绘要弄清楚什么问题？2.2.2调查与测绘（1）自然概况以地形地貌特征为主的概况。调查与测绘要弄清楚什么问题？2.2.2调查与测绘（2）工程地质调查

*直接观测*访问群众调查与测绘要弄清楚什么问题？2.2.2调查与测绘（3）工程地质测绘

1)野外测绘方法

（a）标测方法（b）工程地质测绘的基本方法（c）隧道工程地质测绘的路线法，反应调查结果调查与测绘要弄清楚什么问题？2.2.2调查与测绘（3）工程地质测绘2）有航摄资料的方法

遥感技术是根据电磁波辐射（发射、吸收、反射）的理论，应用各种光学、电子探测器，对远距离目标进行探测和识别综合技术，可用于工程地质调查测绘。（a）立体镜判释（b）实地调查测绘（实地验证）（c）绘制工程地质图调查与测绘要弄清楚什么问题？

航摄资料调查与测绘要弄清楚什么问题？

航摄资料调查与测绘要弄清楚什么问题？

航摄资料调查与测绘要弄清楚什么问题？

（4）调查测绘内容

地形、地貌；地层、岩性；地质构造地表水和地下水；特殊地质、不良地层；地震工程经验；施工条件；施工方法泉州地形图第二章隧道勘查隧道勘察的三个阶段隧道勘察的主要方法隧道勘察的主要手段地质勘察水文勘察建筑环境评价2.3隧道勘察的主要手段

一、挖探：2～3米

二、简易钻探：3～10米三、钻探：冲击钻、回转钻等四、地球物理勘探一、挖探

trialpits优点:直观,取原状样缺点:一般3~4m,地下水以下危险挖探：

2～3米

二、简易钻探：3～10米简易钻探：3～10米

钻探的取芯

钻探的取芯

钻探的取芯2.3隧道勘察的主要手段

一、挖探：2～3米

二、简易钻探：3～10米三、钻探：冲击钻、回转钻等四、地球物理勘探三、钻探：冲击钻、回转钻等常用的办法,可达100m以下划分地层确定地下水取样可以结合原位试验

钻探

ExplorationDrilling回转式钻机回转式钻机泥浆槽沉淀槽三、钻探：冲击钻、回转钻等钻机可以悬挂9150m长的钻杆延伸到海洋底部8235m深的地方

因为水深大不能锚定系留，必须使用DPS（DynamicPositioningSystem-动态定位系统）。JOIDESResolution

深水钻探

国家科技部“九五”曾提出8字方针：“上天、入地、下海、登极

”都与钻探工程有关。2.3隧道勘察的主要手段

一、挖探：2～3米

二、简易钻探：3～10米三、钻探：冲击钻、回转钻等四、地球物理勘探（物探）四、地球物理勘探－物探基本原理：利用岩土体材料的导电性和导磁性，根据接收信号判断地层缺陷及力学性质。1地球物理勘探(物探GeophysicalExploration)物探:根据密度、导电性等物理性质的差别，勘测地层分布、地质构造和地下水位置方法:重力场,磁电场,声,弹性波,放射性勘探,地震勘探(规范,剪切波速)优点:简单迅速缺点:间接判断,

范围较大.物探根据岩土物理性质不同的分类：电法勘探－隧道常用电磁法勘探（地质雷达）－隧道常用地震勘探－隧道常用声波探测重力勘探磁力勘探放射性勘探

是利用高频电磁脉冲波的反射探测地层结构和地下埋葬物体的电磁装置；SIR-300型地质雷达

电磁法勘探

通过发射天线向地下辐射宽带的脉冲波，在地下传播遇到不同介质介电参数和导电率存在差异时在界面上发生反射。

物探的现场物探的曲线第二章隧道勘查隧道勘察的三个阶段隧道勘察的主要方法隧道勘察的主要手段地质勘察水文勘察建筑环境评价地质勘察地质初勘地质详勘为隧道位置选择提供工程地质条件为隧道施工图设计提供地质条件地质勘察：地质初勘目的任务基本内容主要手段选定隧道位置查明控制隧道方案的工程地质问题以调查与测绘为主，配合物探地质初勘：地质详勘目的任务基本内容主要手段根据批准的初步设计，对选定隧道位置详勘，为施工图设计服务对主要的重大工程地质问题作出可靠结论坑探、钻探、物探地质详勘：槽探挖探地质断面图地质钻孔图地质钻孔柱状图第二章隧道勘查隧道勘察的三个阶段隧道勘察的主要方法隧道勘察的主要手段地质勘察水文勘察建筑环境评价2.5水文勘察恶化围岩稳定状态导致施工困难增大工程造价造成工业用水和饮用水困难隧道内涌水地表枯水

必须进行调查预测涌水调查内容：调查地下水的类型及其与地表水的相互补给关；调查地下水的流量、流向及水质等预测地下水的涌水量利用钻探成果判断涌水情况地下水涌水调查：查明涌向隧道的地下水的范围枯水调查目的：明确由于修建隧道工程而使地下水及供水受到影响，造成工业用水及居民饮水困难等主要内容：地下水的利用状况、地下水季节性变化以及雨后变化、植被情况等枯水调查：与隧道涌水有关联的物探调查第二章隧道勘查隧道勘察的三个阶段隧道勘察的主要方法隧道勘察的主要手段地质勘察水文勘察建筑环境评价2.6建筑环境评价目的：明确环境现状，不因修建工程而使环境恶化，研究有关对环境影响的内容及其程度；提出防止破坏环境的措施等。2.6.1对现有生态环境保护的项目（1）水资源保护；（2）植被保护；（3）特殊区(名胜古迹、温泉、风景等)保护；（4）环境污染的保护(污水、烟尘、噪声、有害物等)（5）弃碴处理；2.6.2隧道工程周围环境现状的调查

地物地貌调查：洞口附近居民住宅，单位分布及规模地形地质调查：地形特征、地质构造及不稳定地层类型大气质量调查：气象资料，大气污染现状水质调查：水源类型、供水量及方式、水源补给情况噪声振动调查：运输装卸及爆破产生的噪声生态资源调查：森林、草场、水域面积；野生动物打浦路隧道复线工程环境影响

2.6.3预测环境影响大气：预测隧道运营后，大气中废气对人的影响程度，预测方式是扩散模式水质：隧道内排出的施工及运营水等振动与噪声：根据地形、植被情况进行预测地表沉陷：与地质、断面、施工、支护等有关动物与植物：隧道排出的废气、噪声等自然景观：隧道洞门与周围环境的有机协调2.6.4环境影响的评价

隧道工程的修建对当地环境会造成什么样的影响？

根据掌握情况，对照影响指标进行评价。2.6.5环境保护措施的探讨(1)水资源的保护措施(2)对污水的防治措施(3)对粉尘污染防治措施(4)对有毒有害气体、物质的防治措施(5)对噪声控制措施(6)对振动的防治2.6.6环境保护措施的探讨(1)环境必要性及其效果(2)环境现状调查(3)环境预测(5)环境保护如何构建隧道建筑环境？第二章思考题1、隧道勘察的目的和意义是什么？2、初步勘察和详细勘察有何异同？3、隧道勘察方法除了收集资料、调查测绘、勘探外，据你所知还有哪些高科技手段和方法可用于隧道勘察？4、地下涌水和枯水调查的意义是什么？5、隧道建筑环境评价的目的是什么？对生态环境有何意义？2023/3/2131第3隧道总体设计第

3章

本章的学习要求：（5）了解隧道设计文件的组成要求；（1）掌握公路隧道选址的原则和方法；（2）掌握隧道洞口位置选择的原则和方法；（3）掌握隧道平面和纵断面设计的要求；（4）掌握隧道横面设计的要求和方法；2023/3/21333.1隧道选址3.1.1越岭隧道的选址3.1.2傍山隧道选址3.1.3地质条件与隧道位置选择3.1.4隧道洞口位置的选择3.2隧道的几何设计3.2.1隧道的平面设计3.2.2隧道的纵断面设计3.2.3隧道的净空断面横断面设计3.2.4隧道接线3.3衬砌内轮廓线及几何尺寸的拟定3.4道路隧道勘察设计文件的内容和组成本章主要内容3.1.1

越岭隧道的选址较高的垭口较低的垭口山岭（褶多山）什么叫做垭口？选择的垭口路线总方向垭口什么叫做垭口？如何选择垭口？

当线路必须跨越分水岭时，分水岭的山脊线上总会有高程较低处，称之为垭口。

常常有若干个垭口可以通过。通过上述因素的分析比较，选定最为理想的垭口。垭口是选定越岭隧道线路方案的控制点。什么叫做垭口？(1)越岭隧道平面位置的选择

平面位置选择是指隧道穿越分水岭的不同高程及不同方向的垭口选择，着重考虑以下因素：路线总方向上的垭口地质条件隧道长度两侧展线难易程度工程量大小路、桥、隧总体线形①优先考虑在路线总方向上或其附近的低垭口，此时垭口在两侧具备有良好展线的横坡时，一般越岭隧道较短。垭口位置的选择一般可利用小比例尺地形图、航空照片、卫星照片等。根据线路的总方向和克服越岭高程的不同要求在较大范围内选线，寻求可供越岭的几个垭口位置的比选。比选时应考虑以下原则：④工程地质和水文地质条件良好的垭口。③隧道一般选在分水岭垭口两边河谷标高相差不多，并且两边河谷平面位置接近处。②虽远离线路总方向，但垭口两侧有良好的展线条件，又不损失越岭高程的垭口。

经隧道长度、施工难度、运营条件等综合比选多个方案，最后确定最佳方案。秦岭隧道平面位置的方案比选20.66km17.28km19.40km19.00km18.4km15.40kmF1F3F4F5F2秦岭卫星遥感照片1沙木拉打越岭长隧道的选择沙木拉打越岭长隧道的选择(2)越岭隧道标高选择

一般隧道标高越高，隧道长度越短，相应施工工期也短，但两端展线长度增加，且线路拔起高度大，运营条件差，线路通过能力降低；

低标高隧道则与之相反，施工难度增加，施工期较长。因此，在选择越岭隧道标高时，考虑运营条件的改善和通过能力的提高，宜采用低标高方案，但必须进行地形、地质、施工、运营、经济等多种因素综合比较确定最优隧道标高。不同标高位置选择穿越娄山山脉分水岭的越岭隧道选线实例凉风垭方案越岭隧道长4270m马鞍山方案越岭隧道长2810m雷神坡方案越岭隧道长3490m凉风垭方案越岭隧道长4270m

凉风垭垭口地形陡峻，山梁薄，分水岭两例地面高差较大。选了三个主要方案：

马鞍山方案越岭隧道长2810m，洞口位置最高，隧道短，展线长，运营条件相对较差；

雷神坡方案越岭隧道长3490m，其高程较马鞍山方案为低，线路条件有所改善；

凉风垭方案越岭隧道长4270m，越岭高程较前两方案均低．线路顺直，展线最短，但越岭隧道最长,运营条件好。经比选后采用了越岭隧道最长的凉风垭方案。3.1.2

傍山隧道的选址傍山隧道沿河路线傍山隧道选址需要考虑哪些问题？

应根据地形地质，河流冲刷情况以及洞外的相关工程和运营条件等综合考虑。道路依山傍水①傍山隧道在埋深较浅的地段，一定要注意洞身覆盖厚度问题。傍山隧道选址需要考虑哪些问题？山体滑坡②考虑河岸冲刷对山体和洞身稳定的影响。傍山隧道选址需要考虑哪些问题？河道狭窄冲刷严重！③考虑既有建筑物对洞身稳定的影响。傍山隧道选址需要考虑哪些问题？PoShanRoadConduitRoadNotewellRoad已有建筑影响④线路沿山嘴绕行应与直穿山嘴的隧道方案进行比较。傍山隧道选址需要考虑哪些问题？沿河线截弯取直作隧道：运营条件差，桥、隧、挡相连，工程复杂，施工干扰大；

沿河线常碰到河道弯曲极大，山体凸出，形成山嘴；线路沿河绕行，线路长而弯曲；取直作长隧道，线路顺直。沿河线截弯取直作隧道实例一关村坝隧道是裁弯取直的典型例子之一：

关村坝隧道方案较绕行方案线路缩短10.1公里，减少25个弯道和一处车站，仅有43米长中桥1座和6,107米的隧道1座。线路顺直，工程单一，避开了不良地质，保证了运营安全。总体技术经济优。实践证明，效果良好。关村坝隧道方案沿河线截弯取直作隧道实例一

20世纪80年代修建的衡－广复线上大瑶山隧道(全长14.295km)是河谷地段采用长隧道方案的一个范例。衡广线经过的广东北部，有一条武水河，发源于南岭，注入北江再汇珠江入海，在丛山峻岭中绕大弯，河谷弯多水急，两岸山峰陡立，全长30余公里。大瑶山隧道方案沿河线截弯取直作隧道实例二

解放前就建成的京广线，是一段典型的靠河线路，标准极低，弯道很多，最小曲线半径只有250m，上支下挡，雨季病害不断，一直是制约广线运输能力的咽喉区。大瑶山隧道方案沿河线截弯取直作隧道实例二

在20世纪70年代，国家实行改革开放，急需拓宽南北要道，决定建衡广复线。如何改扩建这一段低标准线段的问题，成为决策的首要关键。当时设计提出三个方案：大瑶山隧道方案沿河线截弯取直作隧道实例二大瑶山隧道方案沿河线截弯取直作隧道实例二

这两种方案的取舍在国家有关部门曾引起激烈争论，争论的焦点是我国是否具备修建这样地质复杂特长隧道的技术水平和经济实力?还要长期保持良好的运营状态（当时我国建成的最长铁路隧道为7023m），最后国务院决定，采用裁弯取直的大瑶山方案，历时数年，建成了我国第一条10公里以上的双线铁路隧道。修建中，全面引进了勘察、设计新技术，使我国铁路隧道修建水平。历史性地上了—个台阶；大瑶山隧道方案采用较多、较长的隧道是今后山区道路发展的趋势日本的例子3.1.3

地质条件与隧道

位置选择(3)当绕避困难时，应尽量采取必要的工程措施。

地质条件与隧道位置的关系(2)尽量避免通过断层、崩塌、滑坡、流砂、溶洞、偏压显著、地下水丰富等地质不良地段；(1)无论是越岭线路或沿河傍山线路，都力求选择在地质构造简单，岩性较好的稳固地层中通过；

(一)单斜构造与隧道位置的选择

(二)褶皱构造与隧道位置的选择

(三)断裂构造、接触带与隧道位置的选择

(四)不良地质段的隧道位置选择3.1.3地质条件与隧道位置的选择

在单斜构造的地区，岩层面间，有的是紧密贴附的，有的是出现裂缝又为一些细碎物质所填充。层间接触面比之岩层实体总是较为薄弱的，称之为软弱结构面。

单斜构造地质必须事先把岩层的构造和倾角大小调查清楚，一定要尽可能避开软弱结构面。(一)单斜构造与隧道位置的选择

1．水平或缓倾角岩层

当隧道通过坚硬的厚层岩层时，较为稳定。若通过很薄的岩层，则施工时顶部易产生掉块现象，此时，以不透水的坚硬岩层作顶板为最好。

单斜构造

陡倾角岩层一般有偏压和不均匀压力存在．当有软弱夹层伴以有害节理切割时，易产生坍方和顺层滑坡．2．陡倾角岩层

当隧道中线可能沿两种不同岩性的岩层走向通过时，应避免将隧道置于两种不同的岩层软弱构造(破碎)带．如图a(B)所示；而宜将隧道置于岩性较好的单一岩层中，如图a(A)．单斜构造

隧道通过直立岩层时，其中线宜垂直于岩层的走向穿过，如左下图所示。仍应避开不同岩层接触带。当层状岩层较薄，并有软弱夹层，伴有微量地下水活动时，亦可产生不对称压力，在隧道开挖过程中，易产生坍塌(如右下图所示)，甚至会导致大的坍力，致使地面形成“天窗”。3．直立岩层

单斜构造

在褶曲构造的地区，在施工时，极易发生掉块或坍方，对工程产生不利影响。此外，地下水积聚凹底，也将增加施工的困难。隧道穿过褶曲构造时，选在背斜中要比在向斜中有利。如果恰在褶曲的两翼，将受到偏侧压力.(二)褶皱构造与隧道位置的选择当隧道通过褶皱构造时，应尽量避免将隧道置于背斜或向斜的轴部。如图(a)、(c)，而应将隧道置于翼部，如图(b)，则隧道所处的地质条件类似单斜构造。

褶皱构造

断裂构造及不同岩层的接触带，其裂隙发育,地下水量也较大，开挖隧道易坍塌，给施工带来困难(三)断裂构造、接触带与隧道位置的选择断裂构造地层压力变化较大，衬砌结构亦难处置;选择隧道位置切忌沿着断层带或破碎带修建隧道;应避开严重破碎带，并使断层地段最短。

断裂构造什么是不良地质？（四）不良地质段的隧道位置选择滑坡什么是不良地质？流沙地层什么是不良地质？软弱地层什么是不良地质？溶洞

不良地质系指滑坡、错落、崩塌、岩堆、危岩、落石、岩溶、陷穴、泥石流、流砂、断层、涌水及第四纪堆积层等不良地段。如线路难以绕避或绕避而有损于线路的总体性时，在技术经济合理的条件下，亦可因地制宜地采取相应工程措施通过．隧道通过上述地区时的危害情况及隧道位置选择中应注意的事项分述如下:不良地质段的隧道位置选择1.滑坡地区沿某一软弱面有整体下滑的趋势。隧道通过时，将会受到土体推力，会把结构物挤压破坏，或是剪切断开。如果对滑坡面的位置已经了解清楚，可以把隧道置于滑坡面以下的稳定岩体中。不良地质段2.崩塌地区

山坡陡峻的地段，山体裂隙受风化而崩解，成块地从斜坡翻滚坠落。不良地质段3.岩堆地区

岩石经过风化作用，分解和剥离成为大小不一的块体，从山坡上方滚下,宜把隧道位置放在岩堆以下的稳定岩体之中。不良地质段4.泥石流地区

首先应判明泥石流的成因、规模、发展趋势，以决定隧道方案的可行性。充分考虑如下因素对隧道产生的最不利影响：

(1)预计河床最大下切及侵蚀基准面对隧道影响；

(2)泥石流可能的改道和变迁对洞身的影响；

(3)充分预计隧道防排水的处理难度；

(4)施工爆破可能带来的危害。不良地质段不良地质段5.溶洞地区

当隧道通过岩溶地区时．应力求避免穿越岩溶严重发育的网状洞穴区。不良地质段3.1.4隧道洞口位置的选择⑴洞口应尽可能地设在山体稳定、地质较好地下水不太丰富的地方；⑵洞口不宜设在垭口沟谷的中心或沟底低洼处，不要与水争路；⑶洞口应尽可能设在线路与地形等高线相垂直的地方，使隧道正面进入山体，洞门结构物不致受到偏侧压力；洞口位置选择的一般原则和要求⑷、当线路位于有可能被淹没的河滩上或水库回水影响范围以内时，隧道洞口标高应在洪水位以上。

⑸、为洞口稳定和安全,边坡及仰坡均不宜开挖过高,不使新开出的暴露面太大。⑹、若洞口附近遇有水沟或水渠横跨线路时，应慎重处理，设置桥涵净空不宜太小，以免后患。洞口位置选择的一般原则和要求⑺、若洞口前方岩壁陡立，基岩裸露，此时，最好不刷动原生坡面；⑻、洞口以外应当留有生产活动的场所。洞口位置选择的一般原则和要求总之，选定隧道洞口位置时，首先要按照地质条件控制边坡和仰坡的高度和坡面长度，其次是避开不良地质区域和排水影响，最后才从经济方面进行比较。围岩级别Ⅰ～ⅡⅢⅣⅤ～Ⅵ坡率贴壁1:0.31:0.51:0.51:0.751:0.751:11:1.251:1.251:1.5高度(m)<15<2025左右<2025左右<15<1825左右<15<183.2隧道的几何设计3.2隧道的几何设计3.2.1隧道的平面设计3.2.2隧道纵断面设计3.2.3隧道净空断面横断面设计3.2.1隧道的平面设计

公路隧道的平面线形和普通道路一样，根据公路规范要求进行设计。隧道平面线形，一般采用直线、避免曲线。如必须设置曲线时，应尽量采用大半径曲线，并确保视距要求。3.2.1隧道的平面设计

不设超高的圆曲线最小半径(m)

设计速度(km/h)

路拱1201008060403020≤2.0%5500400025001500600350150＞2.0%7500525033501900800450200公路停车视距与会车视距公路等级高速公路、一级公路二、三、四级公路设计速度（km/h)12010080608060403020停车视距（m)2101601107511075403020会车视距（m)

220150806040双洞间距问题

对于高速公路、一级公路的隧道应设计为上、下行分离的独立双洞;

最小净距按对两洞结构彼此不产生有害影响的原则，结合隧道平面线形、围岩地质条件、断面形状和尺寸、施工方法等因素确定;

一般情况可按表1.2－3取值。分离式独立隧道的最小间距围岩级别IIIIIIIVVVI最小净距（m）1.0×B1.5×B2.0×B2.5×B3.5×B4.0×B隧道纵断面设计隧道纵断面设计隧道纵断面设计

隧道内纵面线形设计应综合考虑行车安全性、营运通风规模、施工作业效率和排水要求。

3.2.2隧道纵断面设计

综合各方面要求，隧道规范要求纵坡应不小于0.3％，并不大于3％

隧道如双向对头掘进，为施工排水，可采用“人”字坡。单向通行时，设置向下的单坡对通风有利。隧道的纵坡类型： 单向坡 人字坡隧道的纵坡：不小于0.3％，也不大于3％。隧道纵断面设计控制隧道纵坡大小的主要因素

※通风问题

※排水问题隧道纵断面设计

隧道内竖曲线最小半径和最小长度设计速度（km/h)1201008060403020凸形竖曲线半径一般值170001000045002000700400200极限值11000650030001400450250100凹形竖曲线半径一般值6000450030001500700400200极限值4000300020001000450250100竖曲线长度100857050352520

隧道内纵坡坡率超标后，必须对行车安全性，通风设备和运营费用、施工效率的影响等作充分的技术经济综合论证。

隧道纵断面设计3.2.3隧道净空断面与横断面设计隧道断面设计需要解决什么问题？

根据围岩压力和支护结构等因素求取最经济值隧道横断面设计隧道横断面设计隧道洞口段隧道横断面设计二次衬砌钢模隧道横断面设计什么是隧道净空？什么是隧道建筑限界？隧道横断面设计什么是隧道净空？什么是隧道建筑限界？隧道横断面设计什么是隧道净空和隧道建筑限界？隧道净空：隧道衬砌的内轮廓线所包围的空间建筑限界：是指隧道衬砌等任何建筑物不得侵入的一种限界。隧道横断面设计隧道行车限界：保证隧道中行车安全，在一定高度和宽度范围内任何物体不得侵入的限界墙效应：隧道边墙给驾驶员造成危险的心理影响，行车偏左减少行车道隧道横断面设计

隧道建筑限界设计规范规定：②当设置检修道或人行道时，不设余宽；当不设置检修道或人行道时，应设不小于25cm的余宽。①限界高度，二级公路以上等级取5.0m;三、四级公路取4.5m.③隧道路面横坡，一般可采用1.5%～2.0％。隧道横断面设计隧道建筑限界详图隧道横断面设计

检修道或人行道宜双侧设置；检修道或人行道的宽度按规定选取。检修道或人行道的高度可按20～80cm取值，并综合考虑以下因素：⑴紧急情况时，驾乘人员拿取消防设备方便；⑵满足其下放置电缆、给水管等的空间尺寸要求。⑶检修人员步行时的安全；隧道断面设计

对于长、特长隧道应在行车方向的右侧设置紧急停车带。紧急停车带的设置间距不宜大于750m。隧道横断面设计紧急停车带净空断面大小、隧道内轮廓形状和几何尺寸设计3.3衬砌内轮廓线及几何尺寸拟定什么是隧道衬砌？(Lining)

它是一种超静定支护结构,是隧道的主体建筑物隧道内轮廓线拟定1、衬砌断面设计主要解决内轮廓线、轴线和厚度三个问题。隧道内轮廓线拟定2、设计内轮廓线的原则

衬砌的内轮廓线应尽可能地接近建筑限界，力求开挖和衬砌的数量最小。衬砌内表面力求平顺，考虑衬砌施工的简便。隧道内轮廓线拟定3、隧道衬砌断面的轴线：应当尽量与断面压力线重合，使各截面主要承受压应力。

(1)、当衬砌受径向分布的水压时，轴线以圆形最好；

(2)、主要承受竖向压力或同时承受不大的水平侧压力时，可采用三心圆拱和直墙式衬砌；隧道内轮廓线拟定(3)、当承受竖向压力和较大侧压力时，宜采用五心圆曲墙式衬砌；(4)、当有沉陷可能受底压力时，宜加设仰拱的曲墙式衬砌。隧道内轮廓线拟定4、隧道衬砌厚度

随所处地质条件和水文地质条件不同而有较大变化，并且与隧道的跨径，荷载大小，衬砌材料以及施工条件等有关。隧道内轮廓线拟定

根据以往经验，拱圈可以采取等截面，也可采取在拱脚部分加厚20—50％的变截面。仰拱厚度一般略小于拱顶厚度。

隧道内轮廓线拟定隧道衬砌截面最小厚度（cm）

隧道内轮廓线拟定5、衬砌断面(1)、衬砌断面的形状①直墙式圆弧拱②三心圆拱③单圆拱隧道内轮廓线拟定(2)、衬砌断面的轮廓线隧道内轮廓线拟定隧道内轮廓线拟定隧道内轮廓线拟定隧道内轮廓线拟定(2)、衬砌断面的轮廓线

①衬砌内轮廓线：是衬砌的完成线，在内轮廓线之内的空间为隧道的净空断面。②衬砌外轮廓线：指为保持净空断面的形状，衬砌必须有足够的厚度(或称最小衬砌厚度)的外缘线。该线又称为最小开挖线。

隧道内轮廓线拟定③实际开挖线

为保证衬砌外轮廓，开挖时往往稍大，尤其用钻爆法开挖时，实际开挖线不可避免的成为不规则形状。隧道内轮廓线拟定隧道内轮廓线控制隧道超挖严重隧道内轮廓线控制隧道超挖严重③实际开挖线

超挖线，超挖部分的大小叫超挖量，一般不应超过10cm。实际上凸凹不平，这样10cm的限制线只能是平均线，它是设计时进行工程量计算的依据。用钻爆法施工时，很难掌握刚好达到平均线，常常比它大，造成了不必要的工程量，如何控制它？隧道内轮廓线拟定③实际开挖线

如何控制超挖，至今仍是一个难题。按设计要求所有超挖部分，都须用片石回填密实。由于施工上的困难，不容易作到密实。但这是设计及施工中都应着重强调的问题。隧道内轮廓线拟定6、公路隧道衬砌内轮廓线的求法

主要步骤如下：

(1)确定建筑限界；

(2)确定弧形；

(3)计算验证、调整。以上过程是个反复循环的过程隧道内轮廓线拟定(1)圆形断面隧道衬砌内轮廓线的求法(2)直墙式衬砌断面隧道衬砌内轮廓线的求法(3)曲墙式衬砌断面隧道衬砌内轮廓线的求法隧道衬砌内轮廓线3.4隧道勘测设计文件的内容

公路隧道勘测设计的成果是设计文件，应按交通部颁发的《公路基本建设工程设计文件编制办法》和《公路隧道勘测规程》的要求进行编制。提出隧道勘测说明书其内容如下：

1．沿线隧道概况及自然概况；

2．工程地质及水文地质情况；

3．气象、环境和有关政策法令情况；

4．施工条件(包括施工场地、工程设备、给排水、动力、施工道路、弃渣场、建筑材料来源等)；

隧道勘测设计文件内容

5．隧道方案(2个或2个以上)的比选情况和在设计注意事项；

6．对运营通风、运营照明和防排水方式的选择建议；

7．存在问题以及解决办法的建议，有关协议、纪要等；隧道勘测设计文件内容

8.隧道线路方案平面图；比较方案(2条以上)应绘入图内，并附有方案比较说明，采用方案的理由；

9．隧道线路地质平面图；显示地质构造、岩层产状、不同地质的分界线，水文地质情况、地物、地貌等。

10．隧道纵断面图；显示隧道全貌，埋置深度，地质和水文地质以及线路条件，图上除注明里程、地面标高外，尚应注明设计坡度；设计标高及线路曲线要素。隧道勘测设计文件内容

11．隧道洞口地形平面图

显示边坡开挖情况，选定洞口位置，确定明洞长度，布置排水，施工场地及防护工程设施等，一般洞口地形平面图的施测范围为洞口前后及两侧各宽约60m左右，有不良地质现象时，其施测范围应酌情加宽；隧道勘测设计文件内容

施工图设计文件

1．隧道平面图：显示地质平面、隧道平面位置及路线里程和进出口位置等。设U形回车场、错车道、爬坡车道时，应显示其位置和长度。

2．隧道纵断面图：显示隧道地质概况、衬砌类型（有加宽或设U形回车场时，应显示加宽值及加宽段长度)、埋深、路面中心设计标高、有高路肩时显示路肩标高、设计坡度、地面标高、里程桩等。隧道勘测设计文件内容

3．隧道进口(出口)纵横断面图：显示设置洞门处的地形、地质情况、边仰坡开挖坡度及高度等。

4．隧道进口(出口)平面图：显示洞门附近的地形、洞顶排水系统(有平导时，与平导的相互关系等)、洞门广场的减光设计等。隧道勘测设计文件内容

5．隧道进口(出口)洞门图：显示洞门的构造、类型及具体尺寸，采用建筑材料、施工注意事项，工程数量等。有遮光棚等构造物时，应显示其与洞身连结关系及完整的遮光棚构造设计图。

6．隧道衬砌设计图：显示衬砌类型、构造和具体尺寸、采用的建筑材料；施工注意事项、工程数量等。设回车场、错车道、爬坡车道时应单独设计。隧道勘测设计文件内容

7．辅助坑道结构设计图。

8．运营通风系统的结构设计图。

9．运营照明系统的结构设计图。

10．监控与管理系统结构设计图。

11．附属建筑物的结构设计图。隧道勘测设计文件内容

较长隧道的施工图设计一般应包括如下内容：(1)隧道平面图；(2)隧道纵断面图；(3)隧道进出口平面图；(4)隧道进出口洞门设计图；(6)隧道衬砌结构设计图。(7)隧道防排水设计图(8)辅助坑道结构设计图；(9)运营通风系统的结构设计图；(10)运营照明系统的设计图；(11)监控与管理系统的结构设计图；(12)附属建筑物的结构设计图。在整个施工图设计文件中应有隧道设计说明书。对隧道概况、设计意图及原则、施工方法及注意事项等做概括说明。中小隧道的设计内容酌减。隧道总平面图（同福西站～文化公园站）（方案一）珠江从文化公园站盾构始发，在同福西站过站,经过众多低矮房屋、珠江、洪德路、内环路，在革新路吊出。线路最小曲线半径350m。同福西站(盾构过站)广州海关利用车站端头做盾构始发站文化公园站

凤同区间隧道主要穿越中风化、微风化泥质粉砂岩、粉砂质泥岩地层，局部穿越强风化层。淤泥、淤泥质土层

残积土强风化带素填土岩石中微风化带<8><9><7><7><5-1><1><2-1><3-1>粉细砂层纵断面十一、施工组织设计根据广州市轨道交通五号线青年公园~珠江新城站段2008年底建成通车，2007年5月底完成区间土建工程，工期要求，该区间采用六台盾构机。

五羊新城东端80m采用矿山法施工，后期盾构机拖拉通过。盾构始发、中间风井施工工期6个月；明挖车站：16~22个月明暗挖结合车站：22~24个月；盾构法区间：180~200m/月；矿山法区间：60m/月。思考题1．不良地质段隧道选址主要应考虑哪些问题？2．隧道平面设计应注意哪些问题？3．隧道纵断面设计应注意哪些问题？4．什么是隧道建筑限界？5．什么情况下需设置仰拱？6．隧道接线的平面及纵断面线形有何要求？7．什么是衬砌内轮廓线，外轮廓线，实际开挖线？8.如何确定圆形、直墙式和曲墙式内轮廓线尺寸？9．圆形衬砌、直墙式衬砌、曲墙式衬砌各适用于何种围岩类型？10.公路隧道设计文件主要包括哪些内容？隧道工程第4章隧道结构构造学习本章的要求：（1）掌握公路隧道的洞身结构、洞门结构、明洞结构和防排水设施的构造原理（2）了解公路隧道斜井与竖井、内装修与路面结构

洞身衬砌洞门明洞斜井与竖井内装、顶棚与路面隧道的防水与排水第4章隧道结构构造隧道结构构造主体构造物附属构造物洞身衬砌洞门构造物洞身衬砌的平、纵、横断面的形状由道路隧道的几何设计确定

衬砌断面的轴线形状和厚度由衬砌计算决定

明洞通风照明排水、消防、通讯等4.1洞身衬砌（1）洞身衬砌的类型（2）支护结构

衬砌结构形式，主要根据地质地形条件，考虑结构受力的合理性、施工方法等因素来确定。

4.1.1衬砌结构的类型4.1.1衬砌结构的类型(1)直墙衬砌(2)曲墙式衬砌(3)喷锚衬砌(4)复合衬砌(5)偏压衬砌(6)喇叭口衬砌(7)圆形断面衬砌(8)矩形断面衬砌（1）直墙式衬砌适用条件：垂直围岩压力为大、水平围岩压力小的情况下；一般适用于Ⅱ、Ⅲ级围岩，有时也可用于Ⅳ级围岩.割圆拱：r1=r2、坦三心圆拱:r1>r2、尖三心圆拱:r1<r2（2）曲墙式衬砌

适用条件：通常用在Ⅳ级以下的围岩水平压力较大的情况下（3）喷混凝土衬砌、喷锚衬砌及复合式衬砌

(4)偏压衬砌

当山体地面坡陡于l：2.5，线路外侧山体覆盖较薄，或于地质构造造成的偏压，衬砌为承受这种不对称围岩压力而采用(5)喇叭口隧道衬砌(6)圆形断面隧道

为了抵御膨胀性围岩压力，山岭隧道也可以采用圆形或近似圆形断面;

盾构法沉管法施工的隧道。(7)矩形断面衬砌沉管法、明挖法施工时，广泛采用矩形断面衬砌4.1.1衬砌结构的类型(1)直墙衬砌(2)曲墙式衬砌(3)喷锚衬砌(4)复合衬砌(5)偏压衬砌(6)喇叭口衬砌(7)圆形断面衬砌(8)矩形断面衬砌4.1.2支护结构初期支护结构永久支护结构▲初期支护(一次支护):木支撑、型钢支撑、格栅支撑、锚喷支护等。▲永久支护(二次支护、二次衬砌):整体衬砌、复合式衬砌、拼装衬砌及锚喷衬砌等4种。初期支护结构初期支护结构初期支护结构永久支护结构

洞身衬砌洞门明洞斜井与竖井内装、顶棚与路面隧道的防水与排水第4章隧道结构构造4.2洞门4.2洞门4.2洞门4.2洞门4.2洞门4.2.1洞门的概念及其作用4.2.2洞门的形式4.2.3隧道洞门构造4.2.1洞门的概念及其作用※洞门的概念：洞门是隧道两端的外露部分，也是联系洞内衬砌与洞口外路堑的支护结构。※洞门的主要作用①保证洞口边坡的安全和仰坡的稳定；②汇集在洞口附近的仰、边坡上的地表水，并引离隧道，减少洞口土石方开挖量；③作为隧道的标志性建筑物，应与隧道的规模、使用特性以及周围建筑物、地形条件等要相协调。4.2.2洞门的形式（1）端墙式洞门（2）翼墙式洞门（3）环框式洞门（4）台阶式洞门（5）遮光棚式洞门(1)端墙式洞门(2)翼墙式洞门(3)环框式洞门－削竹式洞门(4)台阶式洞门(5)遮光棚式洞门端墙式洞门柱式洞门柱式洞门图式2台阶洞门台阶洞门翼墙式洞门翼墙式隧道门造型遮光棚式洞门图2翼墙式隧道门柱式路堑明洞隧道门翼墙式路堑明洞隧道门半路堑偏压明洞隧道门半路堑单压式明洞隧道门单压式明洞隧道门削竹式隧道门削竹式隧道门图2高速公路

削竹式隧道门4.2.2洞门的形式（1）端墙式洞门（2）翼墙式洞门（3）环框式洞门（4）台阶式洞门（5）遮光棚式洞门1．仰坡坡脚至洞门端墙顶帽背的水平距离，一般不小于1.5m。2．洞门端墙顶宜高出仰坡坡脚不小于0.5m。3．洞门端墙与仰坡之间水沟沟底至衬砌拱顶外缘的高度，一般不小于1m。4．一般隧道门端墙、翼墙、挡土墙设计为仰斜式墙身时，墙背坡度不宜缓于1:0.3。4.2.3洞门的构造要求洞门的构造要求5.洞门端墙、翼墙和挡土墙截面厚度应满足规范要求。6．洞门端墙、翼墙和挡土墙应根据情况设置伸缩缓和沉降缝。7．洞门翼墙和挡土墙身应设置泄水孔。洞门的构造要求(二)洞门的基础1、洞门端墙、翼墙、挡土墙基础必须置于稳固地基上，基底松碴应清除干净，以防止滑动和不均匀沉陷。2、在松软地基上设置基础，当地基承载力不足时，可结合具体条件采取换填。扩大基础、桩基、地基加固等措施。3．基础埋置深度

(1)洞门端墙、翼墙、挡土墙基础应埋入路基面以下一定深度。土质地基埋置深度不应小于1米。且应符合基底应力的要求。

(2)洞门端墙嵌入路堑边坡的深度根据坡度不同取值30－50厘米。(3)在洞门端墙厚度范围内的洞口衬砌基础埋置深度，应与端墙基础相同。(4)为保证洞门稳固和施工方便，衬砌边墙外侧的洞门端墙基础宽度一般不小于0.5m．(5)当墙基础砌筑在稳定坚硬的基岩斜坡上时．基础可切割成台阶状。4．当洞门挡(翼)墙受滑动控制时．可采用倾斜基底或凸形基底等防滑措施．基底倾斜度，土质地基一般不大于0.2:1，稳定岩石地基不大于0.3：1。5．检算倾斜基底稳定时，除检算沿基底的滑动稳定外，尚应检算沿地基上层的水平剪切应力。(三)洞门建筑材料（1）钢筋混凝土（2）料石砌体

(四)洞门施工要求1．洞门宜尽早修建，并尽可能避免在雨季施工．洞门修筑前应作好洞口及仰坡周围的排水、截水设施，以保护边、仰坡的稳定。2．当洞口边、仰坡土石有剥落可能时，坡面应清理并予以防护．3．洞门端墙厚度范围内的结构，应与洞口环节衬砌采用同一材料整体灌筑。4．翼墙和洞口挡土墙应与端墙同时砌筑．当翼墙需分段修建时，其墙身应留施工缝，并应检算施工状态稳定性。5.洞门端墙,翼墙,挡土墙墙身砌出地面后,基坑必须及时回填夯实，顶面作成不小于4%的排水坡。4.2.4洞门的结构计算

4.2.4.1隧道洞门计算原理及方法

洞门是支挡洞口正面仰坡和路堑边坡的结构物，洞门视为墙背承受土压力的挡土墙结构，根据挡土墙理论设计。端墙式洞门可按计算挡土墙的方法分别核算如图所示A、B、C、D、E、F、G各不同墙高截面的稳定性和强度，以此决定端墙的厚度和尺寸。

翼墙式洞门与端墙式洞门一样，也可采用分条方法取条带计算。在计算端墙时，应考虑翼墙对端墙的支撑作用。

隧道洞门计算原理及方法4.2.4.2洞门墙的主要检算规定墙身截面压应力σ≤容许应力墙身截面偏心距e≤0.3倍截面厚度基底应力σ≤地基容许承载力基底偏心距e岩石地基≤B/4土质地基≤B/6（B——基底厚度）滑动稳定系数Kc≥1.3倾覆稳定系数Ko≥1.5一、倾覆稳定计算二、滑动稳定性计算基底偏心距计算基底压应力计算洞门设计计算参数

洞身衬砌洞门明洞斜井与竖井内装、顶棚与路面隧道的防水与排水第4章隧道结构构造4.3明洞什么是明洞？采用明挖法修筑的隧道结构明洞特点：地面建筑》》》地下建筑明洞要求：符合地形、地质、经济、安全、施工难易等条件4.3明洞4.3.1拱形明洞（常用）4.3.2棚式明洞

（常用）4.3.3明洞基础4.3.4明洞填土4.3.1拱形明洞1、路堑对称型2、路堑偏压型3、半路堑偏压型4、半路堑单压型(1)路堑对称型适用于洞顶地势平缓,路堑两侧地质条件基本相同(2)路堑偏压型

适用于两侧山坡高差较大的路堑，高侧边坡有坍塌，落石或泥石流。

(3)半路堑偏压型

适用于半路堑靠山侧边坡较高，有坍塌、落石或泥石流等不良地质现象，而外侧地面较宽敞和稳定。(4)半路堑单压型

适用于靠山侧边坡或原山坡有坍塌、落石等情况，外侧地形陡峻无法填土地段。4.3.2棚式明洞

当山坡坍方，山体侧压力不大，或因受地质、地形条件的限制，难以修建拱形明洞时，可采用棚式明洞。

棚式明洞顶板为梁式结构。棚式明洞的类型主要取决于外侧边墙的结构形式。通常有墙式、刚架式，柱式和悬臂式等棚式明洞(1)墙式棚洞(2)刚架式栅洞

外墙结构为连续框架，对地基承载力要求较高(3)柱式棚洞外墙为独立柱和纵梁方式，结构简单，预制吊装方便，但整体性较差。(4)悬臂式棚洞

当山坡较陡，坡面有少量落石，且外侧地基不良或不宜设基础时，可采用悬臂式棚洞4.3.3明洞基础明洞边墙基础必须置于稳固的地基上，施工应符合下列要求：（1）偏压和单压明洞外边墙的基底，在垂直路线方向宜向内挖成0.1:1的斜坡，提高边墙抗滑力。（2）当地基松软时应采取增加承载力的措施。4.3.3明洞基础（3）基础开挖应核对地质条件，当挖至设计高程仍不符合设计要求时应上报有关方面处理。（4）基础混凝土灌注前必须排除坑内积水，并对基底进行固化处理。边墙基础应采用与边墙同级混凝土一次浇筑。

4.3.4明洞填土

明洞回填施工应符合下列要求：1在拆除外模后应立即做好防水层及纵向盲沟，保证排水通畅。2墙背回填应两侧对称进行，石质地层中墙背与岩壁空隙不大时，用与墙身同级混凝土回填。4.3.4明洞填土3墙后排水设施应与回填同时施工，并保证能使渗水顺畅排出。4拱圈混凝土达到设计强度且由人工夯实回填至拱顶以上1m以前，不得采用机械回填。4.3.4明洞填土5拱背回填应对称分层夯实，每层厚度不得大于0.3m，两侧回填的土面高差不得大于0.5m，回填至拱顶齐平后应分层满铺填筑。抗滑明洞支撑锚杆明洞墙式棚洞基础与填土柱式棚洞基础与填土刚架式棚洞基础与填土

洞身衬砌洞门明洞斜井与竖井内装、顶棚与路面隧道的防水与排水第4章隧道结构构造4.4竖井与斜井为什么设置竖井或斜井？作用1：增加开挖工作面作用2：通风需要4.4竖井与斜井4.4.1竖井4.4.2斜井竖井1竖井位置的选择竖井与主坑道的衔接方式3竖井断面内部空间布置

竖井示意图竖井的构成竖井断面形式矩形竖井圆形竖井斜井1斜井位置的选择斜井坡度选择3斜井断面内部空间布置斜井设置圆形断面衬砌矩形断面衬砌

洞身衬砌洞门明洞斜井与竖井内装、顶棚与路面隧道的防水与排水第4章隧道结构构造4.5内装、顶棚及路面

1、内装

2、顶棚

3、路面

4、噪声消减

1、内装为确保行车安全，在隧道中必须采取措施，使墙面亮度在长期的运营中保持较好水平，墙面须用适当的材料加以内装处理，其作用如下：

①改善隧道内环境，起诱导作用；②提高墙面的反射率，增强照明效果；③吸收噪音常用的隧道内装材料

①块状混凝土材料；②饰面板、镶板等质地致密材料；③瓷砖镶面材料；④油漆材料。隧道内装材料应具有如下性质：①耐火性，在高温条件下仍能维持原状，不燃烧、不分解有害成分等；②耐蚀性，长期在油垢及有害气体下不变质；③不怕水，大多数隧道都存在漏水问题，在水的浸泡下，在潮湿环境中不变质、不霉烂；

④材料来源广泛，价格相对便宜。⑤能吸收噪音；⑥颜色淡，易清洁；⑦具有阻燃性。2、顶棚※

色彩的选择：顶棚用漫反射材料可以避免产生眩光，其颜色的明亮程度直接影响到路面亮度※美化隧道，并且起视觉诱导作用※顶棚可做成平顶或者拱顶：①在自然通风或诱导通风时，可以用拱顶；②在半横向或横向通风时可以用平顶。※顶棚以上可以作为通风道和供管理人员使用的通道，因此设计荷载可按(据国外资料)10MPa考虑2、顶棚3、路面⑴路面材料主要有两种：砼和改性沥青；⑵路面材料应具备如下性能：①路面材料应具有抵御水冲刷和含有化学物质的水的浸蚀能力;②应具有较高的抗侧滑的能力；③抗裂性、耐久性；④容易修补。⑶路面与车道分隔线等交通标志之间应保证有明显的亮度对比和鲜明的颜色对比

3、路面⑷路基应具有足够的承载力，尤其要求在有丰富地下水的条件下也能满足要求，要求有良好的排水设施4、噪声消减

※

隧道内噪声水平应保持在60分贝以下※

隧道内采取的措施：①内装材料的制作；②墙面材料的制作；③路面材料的制作；※

利用原理：声波的反射原理4、噪声消减

洞身衬砌洞门明洞斜井与竖井内装、顶棚与路面隧道的防水与排水第4章隧道结构构造※

洞外防排水措施4.6隧道防排水※

洞内防排水措施

隧道防排水应视水文地质条件因地制宜地采取“以排为主，防、排、截、堵相结合”的综合治理原则，达到排水通畅、防水可靠、经济合理、不留后患的目的。隧道防排水原则

对地表水、地下水应采取妥善的处理，使洞内外形成一个完整的畅通的防排水系统。隧道防排水要求一般公路隧道应做到：

1、拱部不摘水、边墙不滴水。

2、路面不冒水、不积水、设备箱洞处不渗水。

3、冻害地区隧道衬砌背后不积水，排水沟不冻结。汽车专用公路隧道则应达到：拱部、墙部及设备箱洞处均不渗水(1)、洞外防排水措施A、地表处理B、洞顶天沟截水C、明洞顶防排水D、洞门排水E、洞内外水沟衔接(2)、洞内防排水措施排水措施a、洞内排水沟b、衬砌背后盲沟c、泄水洞或洞外井点降水d、中心排水沟或路侧排水沟(2)、洞内防排水措施防水措施a、防水板b、喷膜防水层c、混凝土自防水(2)、洞内防排水措施堵水措施a、喷射混凝土堵水b、塑料板堵水c、注浆堵水d、模注混凝土衬砌堵水无钉铺设塑料防水板铺设防水板时锚杆头部的处理衬砌背后盲沟作法隧道注浆工作面预注浆施工缝防水的构造形式见图4.1.21。

高聚物改性沥青防水卷材的主要物理性能塑料防水板物理力学性能铺设防水板前应先铺缓冲层,应用暗钉圈固定在基层上中埋式止水带与外贴防水层复合使用中埋式金属止水带结构变形时，穿墙管可采用主管直接埋入混凝土内的固定式防水阀，并应预留凹槽，槽内用嵌缝材料嵌填密实

排水沟槽方法排水防水层的铺设防水层的铺设防水层的铺设负压检查铺设好的防水板

洞身衬砌洞门明洞斜井与竖井内装、顶棚与路面隧道的防水与排水第4章隧道结构构造本章的学习是否达到要求？（1）掌握公路隧道的洞身结构、洞门结构、明洞结构和防排水设施的构造原理（2）了解公路隧道斜井与竖井、内装修与路面结构隧道工程第5章隧道围岩分级与围岩压力

2021年10月本章学习要求：（1）掌握公路隧道围岩分级方法；（2）掌握公路隧道围岩压力计算方法；（3）理解影响围岩稳定性的因素；5.1隧道围岩分级及其作用

5.2围岩压力的确定

5.3影响围岩稳定性的因素本章主要内容●围岩：隧道周围一定范围内，对其稳定性产生影响的岩体●围岩压力：是指隧道开挖后，围岩作用在隧道支护上的压力，是隧道支撑或衬砌结构的主要荷载之一。其性质、大小、方向以及发生和发展的规律，对正确地进行隧道设计与施工有很重要的影响。●地质环境：隧道工程所赋存的地质环境的内涵很广，包括地层特征、地下水状况、开挖隧道前就存在于地层中的原始地应力状态、地温梯度等。5.1隧道围岩分级及其应用●

目前，隧道围岩分级是隧道设计、施工的基础（工程类比法就是建立在围岩分级的基础上的）。

认识事物的同一性和差异性的方法就是将事物进行分类和分级