隧道選線設計隧道位置的選擇1隧道平、縱斷面線形設計隧道洞口位置的選擇本章內容提要本章小結234本章內容提要本章教學目標：熟悉隧道位置選擇的原則；熟悉隧道洞口位置選擇遵循的原則和依據、理解

隧道洞口平面及縱斷面設計方法；熟悉隧道平縱斷面線形設計的特點、要求。隧道位置的選擇1隧道位置的選擇一1.1隧道位置選擇的概述隧道具體位置的選擇與區域工程地質條件、水文地質條件、地形地貌條件、工程難易程度、投資的數額、工期要求，以及現有的施工技術水平與今后的運營條件等因素密切相關。隧道位置的選擇一隧道選址的基本原則：必須與總體設計相協調適應；隧道位置應選擇在穩定的地層中；越嶺隧道應進行較大范圍的方案選擇，選擇在地質條件較好的地段穿越；沿河傍山隧道，其位置宜向山側內移，避免一側洞壁過薄產生偏壓；選擇隧道位置時，應注意洞口位置和有關工程的處理，一般采用“早進洞，晚出洞”原則。隧道位置的選擇一1.2越嶺線上隧道平面位置的選擇（1）選擇埡口采用直線或大半徑曲線為好；優先考慮在路線總方向上或其附近的低埡口，展線好，隧道較短；雖遠離線路總方向，但埡口兩側有良好的展線條件；工程地質和水文地質條件好的埡口。隧道位置的選擇一（2）選定高程隧道標高越高，隧道越短，施工期越短，兩端展線長度增加，運營條件差；隧道標高低，隧道加長，施工期長，運營條件好；選擇越嶺隧道標高時，綜合考慮施工、運營等多因素比較確定最優隧道標高。隧道位置的選擇一示例：穿越中國大涼山西部支脈小相嶺的單線鐵路隧道。成昆鐵路全線最高點

車站之間，1966年完工有“空中鐵道”和“成昆咽喉”之稱的沙木拉達隧道隧道位置的選擇一1959年開工的老成昆線繞過了地質最復雜的地區，2018年新成昆線則走直線，“沉睡”半個世紀的難關撲面而來。成昆復線在建第一長隧—小相嶺鐵路隧道，全長21.775公里，隧道最大埋深1350米。沙馬拉達鐵路隧道全長6383米，最大埋深為600米。隧道位置的選擇一1.3河谷線上隧道平面位置的選擇

為避免隧道外側巖體過薄、河流沖刷、不良地質和洞身覆蓋厚度等問題對其穩定的影響，河谷線路宜向山側內移。（1）寧里勿外隧道位置的選擇一（2）裁彎取直對危巖落石地段或陡坡地段，如以路基通過，往往工程不少，安全難保，不如采用隧道方案為優。沿河傍山地面線路靠里做隧道或增長隧道，減少橋梁、路基工程，能減少或避免許多弊病。以中長隧道或長隧道代替隧道群或橋隧群，工程集中單一，施工管理方便，并有利于運營安全。沿河傍山修建中長隧道或長隧道，易于設置輔助坑道（如橫洞），增加工作面。隧道位置的選擇一1.4地質構造的影響單斜構造：盡可能避開軟弱結構面，隧道不能與軟弱結構面平行，應正交或成一定角度。隧道穿越水平（緩傾）層狀巖層隧道穿越陡傾角巖層隧道穿越直立巖層無論是越嶺線路或沿河傍山線路，都力求選擇在地質構造簡單，巖性較好的穩固地層中通過隧道位置的選擇一褶曲構造：置于翼部較為有利，但需考慮偏側壓力；隧道不能置于向斜內，特別是向斜的軸部，同時盡量避免把隧道置于背斜的軸部。

在褶曲構造的地區，在施工時，極易發生掉塊或坍方，對工程產生不利影響。此外，地下水積聚凹底，也將增加施工的困難。隧道穿過褶曲構造時，選在背斜中要比在向斜中有利。如果恰在褶曲的兩翼，將受到偏側壓力.隧道穿越褶皺地層隧道位置的選擇一斷層構造：切忌沿著斷層帶或破碎帶修建隧道，當隧道線路必須通過斷層帶時，應盡量使線路與斷層走向正交同時應避開嚴重破碎帶，并使通過斷層的地段最短。隧道正交穿越斷層構造

斷裂構造及不同巖層的接觸帶，其裂隙發育,地下水量也較大，開挖隧道易坍塌，給施工帶來困難。隧道位置的選擇一1.4不良地質和特殊地質條件的影響不良地質系指滑坡、錯落、崩塌、巖堆、危巖、落石、巖溶、陷穴、泥石流、流砂、斷層、涌水及第四紀堆積層等不良地段。如線路難以繞避或繞避而有損于線路的總體性時，在技術經濟合理的條件下，亦可因地制宜地采取相應工程措施通過。①滑坡隧道通過時，將會受到土體推力，會把結構物擠壓破壞，或是剪切斷開。隧道應置于滑床的以下一定厚度的穩固地層中。隧道位置的選擇一②巖堆、崩塌、錯落、堆積層以及危巖落石原則上應避免從不穩定的巖堆、崩期、錯落、堆積層地區中通過，隧道通過易形成塌方，應將洞身置身于穩定的地層。隧道位置的選擇一③泥石流置于牢固穩定的地基之上（切割深度以下），洞口置于沖擊扇范圍外。判明泥石流的成因、規模、發展趨勢，以決定隧道方案的可行性。充分考慮如下因素對隧道產生的最不利影響：(1)預計河床最大下切及侵蝕基準面對隧道影響；(2)泥石流可能的改道和變遷對洞身的影響；(3)充分預計隧道防排水的處理難度；(4)施工爆破可能帶來的危害。隧道位置的選擇一④巖溶當隧道通過巖溶地區時．應力求避免穿越巖溶嚴重發育的網狀洞穴區。應盡可能避開巖溶地區。如無法避開時，應選擇在較狹窄地段，以垂直或大角度穿過，使通過巖溶地段為最短。隧道位置的選擇一⑤其他不良地質條件-瓦斯-流砂-地下水-高地溫⑥特殊地質條件-膨脹巖（土）-含鹽地層-煤系地層-黃土地區-多年凍土-地震區-水庫地區隧道洞口位置的選擇2隧道洞口位置的選擇二2.1隧道洞口位置的選擇概述

洞口部分在地質上通常是不穩定的。一般應設在山體穩定，地質條件好，排水有利的地方。隧道宜長不宜短，應“早進洞，晚出洞”，盡量避免大挖大刷，破壞山體穩定。“早進洞、晚出洞”，即適當延長洞口和隧道的長度,

盡量避免對山體的大挖大刷，提倡零開挖洞口.

讓隧道洞口周圍的植被得到妥善保護,

維護原有的生態地貌。隧道洞口位置的選擇二（1）洞口不宜設在埡口溝谷的中心或溝底低洼處一般情況埡口溝谷在地質構造上是最薄弱的環節。此外，地表流水都匯集在溝底，再加上洞口路塹開挖，破壞山體原有的平衡，更容易引起坍方。所以，洞口最好選在溝谷一側（圖中的B線），不要與水爭路。

2.2隧道洞口位置的選擇原則隧道洞口位置的選擇二（2）

當隧道線路通過巖壁陡立、基巖裸露處盡量不刷動或少刷動原生地表，以保持山體的天然平衡。此時，洞口位置應根據具體情況，采取貼壁進洞或設置一段明洞（當山坡上有落石、掉塊而難以清除時）。隧道洞口位置的選擇二（3）

洞口線路宜與等高線正交洞口應盡可能設在線路與地形等高線相垂直的地方，使隧道正面進入山體，洞門結構物不致受到偏側壓力；此時，一般情況下都會采用斜切式、斜切帽檐式或喇叭口斜切式洞門。正交洞門斜交洞門喇叭口斜切式洞門隧道洞口位置的選擇二（4）對于傍山隧道限于地形，只能斜交進洞時此時按隧道低側基礎不露空并有足夠的承載力及穩定性、高側邊坡挖方高度不超過15m確定洞口里程，洞門型式根據地面橫坡及仰坡情況采用臺階式洞門或明洞門。

斜交洞門臺階式洞門隧道洞口位置的選擇二（5）洞口應避開不良地質地段，如斷層、滑坡、巖堆、巖溶、泥石流、冰川等，以及避開地表水匯集處。（6）減少洞口路塹段長度，延長隧道提前進洞。（8）為了確保洞口的穩定和安全，邊坡及仰坡均不宜開挖過高。（7）當線路位于有可能被水淹沒的河灘或水庫回水影響范圍以內時，隧道洞口標高應高出洪水位加波浪高度，以防洪水灌入隧道。隧道平、縱斷面線形設計3隧道平、縱斷面線形設計三3.1隧道平面線形設計隧道平面是指隧道中心線在水平面上的投影；平面設計的任務：決定隧道的平面位置，選定洞口位置；避免小半徑曲線和洞內反向曲線。曲線隧道具有很多缺點：隧道建筑限界需加寬，增加開挖和襯砌的工程量；空氣阻力加大，使洞內通風條件惡化；鋼軌磨耗嚴重，增加線路維修工作量；支護和襯砌技術上較為復雜。隧道平、縱斷面線形設計三（1）鐵路隧道平面線形設計隧道內的線路最好采用直線。應盡可能采用短軸線，或是半徑較大的曲線。在曲線兩端應設緩和曲線，最好不使洞口恰恰落在緩和曲線上，應盡可能將緩和曲線設在洞外一個適當距離以外。圓曲線的長度也不應短于一節車廂的長度。在一座隧道內最好不設一個以上的曲線。尤其是不宜設置反向曲線或復合曲線。如果列車同時跨在兩個曲線上兩曲線間應有足夠長的夾直線，一般要求三倍車輛長度以上。隧道平、縱斷面線形設計三（2）公路隧道平面線形設計原則上采用直線，避免曲線，若必須設置時，宜大于不設超高的平曲線半徑，并應滿足停車視距的要求；隧道平面線形應考慮行駛安全，在洞口不應使用小半徑的引線與隧道銜接；隧道內盡量避免設反曲線。隧道平、縱斷面線形設計三（3）公路隧道的行車視距與會車視距隧道平、縱斷面線形設計三公路隧道內視距的評價將從隧道設計速度和小汽車在隧道內的運行速度兩個方面進行，在平面曲線半徑為R時，滿足視距L的最小平曲線半徑按下式計算：式中R——平曲線半徑；

L——停車視距或會車視距；T——側向余寬；A——路緣帶寬度；M——車道中心線到路緣帶

邊緣線的距離隧道平、縱斷面線形設計三3.2隧道縱斷面線形設計

隧道縱斷面是指沿隧道中心線展開的垂直面上的投影。隧道內線路縱斷面設計就是要選定隧道內線路的坡道型式、坡度大小、坡段長度和坡段間的銜接等。隧道平、縱斷面線形設計三（1）鐵路隧道縱斷面線形設計①坡道型式(a)單面坡(b)人字坡單面坡多用于線路的緊坡地段或是展線的地區。優點：①可以爭取高程，能拔起或降落一定的高度。②兩洞口氣壓差和熱位差能促進洞內的自然通風。缺點：①施工時，上端水流向開挖面，需抽水外排。②運碴時，上端空車下坡重車上坡，運輸效率低。隧道平、縱斷面線形設計三隧道平、縱斷面線形設計三人字型坡道多用于長隧道，尤其是越嶺隧道。優點：①施工時水自然流向洞外，排水措施相應地簡化，②重車下坡，空車上坡，運輸效率高。缺點：運營中有害氣體聚集在坡間的頂峰處，不易排出。隧道平、縱斷面線形設計三②坡度大小式中

i允——設計中允許采用的最大坡度（‰）；i限——按照線路等級規定的限制最大坡度（‰）；i曲——曲線阻力折算的坡度當量（‰）。洞內坡度折減原因：列車車輪與鋼軌踏面間的粘著系數降低；空氣阻力增大。隧道平、縱斷面線形設計三隧道限坡折減方法：其中，m為隧道內線路的坡度折減系數，它與隧道的長度L有關。鐵路隧道內線路坡度折減系數m的經驗數值如下表所示。隧道長度L（m）電力牽引內燃牽引400<L≤10000.950.901000<L≤40000.900.80＞40000.850.75注：最大坡度折減系數不分單、雙機牽引，也不分單、雙線隧道。隧道內線路不得設置平坡，最小的允許坡度應不小于3‰隧道平、縱斷面線形設計三③坡段聯接兩坡段間的代數差值△i不應大于重車方向的限坡值i允。否則，就需要在兩個坡段之間插入一段緩和坡段。隧道平、縱斷面線形設計三（2）公路隧道縱斷面線形設計①坡道型式人字坡、單面坡②控制隧道縱坡大

小的主要因素通風問題排水問題隧道平、縱斷面線形設計三3.3隧道最小凈距設計

兩相鄰鐵路隧道的最小凈距，應綜合考慮圍巖級別、隧道斷面尺寸及施工方法等因素確定。一般情況下，可采用下表的中值；困難情況下，通過采取控制爆破、加強支護等措施可以采用下表的下限值。圍巖級別III～IIIIVVVI凈距（0.5～1.0）B（1.0～1.5）B（1.5～2.0）B（2.0～4.0）B>4.0B注：B為隧開挖跨度（m）。（1）鐵路隧道隧道平、縱斷面線形設計三（2）公路隧道

高速公路、一級公路的隧道應設計為上、下行分向行駛的雙洞隧道。高等級公路隧道一般有四種布置方式：標準間距的分離隧道、小凈距隧道、連拱隧道和分岔式隧道。分離式隧道小靜距隧道連拱隧道分岔式隧道隧道平、縱斷面線形設計三①分離式隧道

標準間距的分離式隧道兩洞室凈距較大，在設計施工過程中基本可以不考慮兩洞室之間的相互影響。在同等地質條件下標準間距的分離式隧道造價最低，施工速度較快且較安全，一般用于長大隧道，要求進出口地形條件較開闊。隧道平、縱斷面線形設計三②小凈距隧道

小凈距隧道是指兩洞室凈距較小，在設計和施工過程中需采取特殊措施的一種分離式隧道。在地形條件較狹窄的情況下，不能按常規的分離式隧道間距布設，或因隧道的分離式設置而導致隧道兩端的橋、路分岔拉寬，增大橋梁施工難度時，可以考慮設置小凈距隧道。③連拱隧道

連拱隧道是指兩洞室無中間巖柱，兩洞結構共用中壁墻的一種整體式隧道。連拱隧道兩端接線可采用整體式路基，具有節約土地、接線順暢、減少工程量等優點。隧道平、縱斷面線形設計三隧道平、縱斷面線形設計三④分岔式隧道

在地形條件特別復雜的地段，隧道洞口段無法采用分離式雙洞而洞身段又必須采用