1、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。 （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(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
2、、通风隧道。2、按隧道长度分（公路隧道规范）：(1)特长隧道： L3000 m(2)长 隧 道：3000 m L1000 m(3)中长隧道：1000 m L500 m(4)短 隧 道： L500 m4、按隧道所处的地理位置划分：山岭隧道水底隧道城市隧道隧道勘察的几个阶段2.1.1 可行性研究勘察2.1.2 初步勘察2.1.3 详细勘察2.4.1 初步勘察(1)目的任务：选定隧道位置(2)基本内容：查明控制隧道方案的工程地质问题，如地形、地质、岩性、不良地质等2.4.2 详细勘察(1)目的任务：对选定的隧道提供详细的工程地质水文地质等信息。(2)基本内容：查明为施工图设计服务的地质问题2.5.1
3、 地下水涌水调查(1) 内容：调查地下水的类型及其与地表水的相互补给关系；调查地下水的流量、流向及水质等； (2)预测地下水涌水量：须调查隧道中心线上的“谷”及“ 梁”的分布情况 ；(3) 利用钻探成果判断涌水情况；(4) 查明涌向隧道的地下水的范围 。2.5.2 枯水调查(1)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；(2)主要内容：地下水的利用状况（使用时间、水量等） 、地下水季节性变化以及雨后变化、植被情况等 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
4、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？公路隧道选址的基本原则必须与公路总体设计相协调适应(交通量、公路等级等)隧道位置应选择在稳定的地层中；4)越岭隧道应进行较大范围的方案选择，进行全面的技术、经济比较，选择在地质条件较好的地段穿越；(5)沿河傍山隧道，其位置宜向山侧内移，避免一侧洞壁过薄产生偏压；(6)选择隧道位置时，应注意洞口位置和有关工程的处理，一般宜采取“早进洞，晚出洞”原则。根据隧道轴线与地形的关系，主要有：(1)坡面正交型；(2)坡面斜交型；(3)坡面平行型；(4)尾部进入型；(5)深入谷地型。越岭隧道的位置:
5、选择垭口确定隧道高程越岭隧道选址尚应考虑以下原则：逢山穿洞，宁长勿短，早进晚出-避免洞口深挖；宁里勿外，宁深勿浅，避软就硬-避免不良地质；选择傍山隧道时应注意：（1）傍山隧道的洞身覆盖厚度问题。（2）要考虑河岸冲刷对山体和洞身稳定的影响， （3）应考虑施工便道设置和既有公路的位置，应注意既有公路边坡的可能坍塌和施工便道对洞身稳定的影响。（4）线路沿山嘴绕行应与直穿山嘴的隧道方案进行比较。常见不良地质条件有滑坡、崩坍、松散堆积、泥石流、岩溶及含盐、含煤、地下水发育等地质条件 隧道通过泥石流地段时，应结合地质情况考虑泥石流沟的改道和最大下切深度，确保洞口和洞身的安全。隧道洞口位置的选择洞口位置选择
6、好坏，将直接影响隧道施工、造价、工期和运营安全。选择时要结合洞口的地形，地质条件、施工、运营条件以及洞口的相关工程（桥涵、通风设施等）综合考虑。 1）洞口部分在地质上通常是不稳定的。一般应设在山体稳定，地质条件好，排水有利的地方。隧道宜长不宜短，应“早进洞，晚出洞” ，尽量避免大挖大刷，破坏山体稳定。2）洞口不宜设在沟谷低洼处和汇水沟处，一般宜将洞口移到沟谷地质条件较好的一侧有足够宽度的山嘴处，如图中的 B 线。3）当洞口处为悬崖陡壁时，根据地质情况采用贴壁或采用接长明洞的办法，将洞口堆到坍方范围以外 35m 处. （4）洞口地形平缓时，一般也应早进洞晚出洞。这时洞口位置选择余地较大，应结合洞
7、外路堑、填方、弃渣场地、工期等具体确定。需要时可接长明洞，以确保施工和运营安全。（5）考虑洞口边仰坡不致开挖过高和洞口段衬砌结构受力，洞口位置宜与地形等高线大体上正交。特别是在土质松软、岩层破碎、构造不利的傍山隧道，更应注意。道路隧道一般不宜设计斜交洞门。若为斜交时，应尽可能加大斜交角度（一般不小于 450） ，或采取工程措施，以降低垂直等高线方向的开挖高度。6）长大隧道在洞门附近应考虑施工场地、弃渣场以及便道等的位置。（7）洞口附近有居民点时，考虑提前进洞，尽可能减少附近地上构筑物，地下埋设物与隧道的相互影响，及减少对环境（农业、交通、居民生活）的影响。8）洞口路肩应高出设计洪水位（包括浪高
8、）以上 0.5m，以免洪水浸入隧道。（9）考虑通风设备排出的废气和噪声对周围环境的影响程度和解决办法。（10）考虑设置防雪工程、防风工程和防路面冻害工程的必要性。总之，隧道洞口和洞身是不可分的整体，在位置选择时不能顾此失彼，应该同样的重视。3.2 隧道几何设计隧道的平面设计(1)、隧道平面是指隧道中心线在水平面上的投影。隧道是线路的组成部分，线形至少满足公路工程技术标准规定； (2)、平面设计的任务：决定隧道的平面位置，选定洞口位置及洞内各种地下管线埋设位置；3)、平面设计的基本要求原则上采用直线，避免曲线 ，若必须设置时，宜大于不设超高的平曲线半径，并应满足停车视距的要求；隧道平面线形应考虑
9、行驶安全，在洞口不应使用小半径的引线与隧道衔接；隧道内尽量避免设反曲线。(4)、曲线隧道的不利因素：行车视距问题；加宽断面问题，造成变截面隧道，施工难度大；曲线隧道内装修复杂；增加通风阻抗，对自然通风不利；2、隧道纵断面设计隧道纵断面是指 沿隧道中心线展开的垂直面上的投影。2、隧道纵断面设计(1)、纵坡类型 人字坡隧道 上行单坡隧道 下行单坡隧道(2)、控制隧道纵坡大小的主要因素 通风问题 排水问题(3)、纵坡坡度大小及其影响 隧道纵坡坡度范围： 0.3%-3%； 纵坡坡度与通风的关系，要求 1%以下，大于 2%，排量迅速增加；与排水的关系，纵坡越大 水流越快； 纵坡坡度与施工运营的关系，采用
10、大竖曲线半径和竖曲线长度； 综合通风和排水考虑，纵坡为不防碍排水的缓坡为宜 。3、隧道横断面设计(1)、隧道净空：指隧道衬砌的内轮廓线所包围的空间，包括通风、照明、消防、通讯等设备所占空间；(2)、隧道建筑限界：是为保证隧道内各种交通的正常运行与安全而规定在一定宽度 和高度范围内不得有任何障碍物的空间限界 ；(3)、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；(4)、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；(5)、加宽带：大于 2 公里隧道，设紧急停车带，宽 2.5m，长 2540 米，间隔 750 米；大于 10 公里隧道设 U
11、 型回车道；(6)、净高：一般高速公路、一级公路 5 米，二级以下公路 4.5 米；(7)、建筑限界顶角宽：小于等于 1 米；(8)、两相邻隧道最小间距问题：由于地质条件的关系，隧道宽度过大则不经济，施工上也增加难度，所以高速公路、一级公路一般应设计为上，下行分离的两座独立隧道。两相邻隧道最小净距视围岩类别，断面尺寸、施工方法、爆破震动影响等因素确定。从理论上，两相邻隧道应分别置于围岩压力相互影响及施工影响范围之外。因此还需根据经验通过工程类比分析确定。 “一般为 30m”。4、隧道接线(1)、隧道洞口的连接线平面及纵断面线形应与隧道线形相配合，保证有足够的视距和行驶安全；(2)、隧道两端平面
12、线形与路线线形相一致，必须有一定的连接线长度过渡；(3)、隧道两端的接线纵坡应有一段距离与隧道纵坡保持一致，以满足设置竖曲线和保证各级公路停车或会车视距的要求；(4)、当隧道净宽大于所在公路的路基宽度时，两端接线应有不短于 50m 的同隧道等宽的加宽段，并设计过渡段加以衔接。 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。1、衬砌断面设计主要解决内轮廓线、轴线和厚度三个问题。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。3、隧道衬砌断面的轴线：应当
13、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；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。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。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 2050的变截面。仰拱厚度一般略小于拱顶厚度。 5、衬砌断面(1)、衬砌断面的形状直墙式圆弧拱三心圆拱单圆拱(2)、衬砌断面的
14、轮廓线 衬砌内轮廓线：是衬砌的完成线，在内轮廓线之内的空间，即为隧道的净空断面。 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。为保证衬砌的厚度，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，所以该线又称为最小开挖线。 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。 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。施工中，尤其是用钻爆法施工时，很难掌握刚好达到平均线，常常比它还要大，造成了
15、不必要的工程量，如何控制它？如何控制超挖，至今仍为一个难题。按设计要求所有超挖部分，都要用片石回填密实。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。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。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
16、程设备、给排水、动力、施工道路、弃渣场、建筑材料来源以及与附近建筑物或环境的关系等)； 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； 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。11隧道洞口地形平面图显
17、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； 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。 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
18、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。 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。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？
