第三章隧道线路及断面设计.ppt

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1、第三章 隧道线路及断面设计第一节 隧道位置的选择第二节 隧道洞口位置的选择第三节 隧道平、纵断面设计第四节 隧道横断面设计第五节 高速铁路隧道单洞双线和双洞单线方案选择,第一节 隧道位置的选择一、按地形条件选择隧道位置二、隧道方案存在的比选问题三、按地质条件选择隧道位置,铁路、公路隧道造价高，施工难度大，进度慢，往往是整条线路的控制工程。隧道位置与线路互为相关：（1）一般中、短隧道，原则上服从线路走向，但可根据具体地质、地形等作小幅调整；（2）长大隧道，工程规模大、投资高、工期长、技术上也有一定困难、属于重点控制工程，线路服从于隧道最优方案。隧道具体位置的选择与当地的工程地质条件、水文地质条件

2、、地形地貌条件、工程难易程度、投资数额、工期要求及现有的施工技术水平和今后运营条件等因素有关。但最根本是：地质条件和地形条件。,一、按地形条件选择隧道位置,1、隧道方案与其它方案的比较 要克服地形条件带来的高程障碍，有三种方案：绕行方案路堑方案隧道方案,三种方案做法,绕行方案 当附近地形开阔，山坡地带宽敞时，克服高程障碍比较简易的办法是避开前方山峰，迂回绕行而过。深堑方案 当地形比较开阔，有山谷台地可资展线时，就可以尽量地把线路展长，坡度用足以争取把线路标高抬起到可能的高度。然后把高程尚有不足之处，在山顶部位开凿深路堑通过。隧道方案 当地形紧迫，山坡陡峭，不具备上述条件时，开凿隧道，穿山而过，

3、就成为唯一可行，而且是比较有利的方案。,三种方案比较,绕行方案：可避开山岭地形，不修隧道或将长大隧道改为傍山短隧道，因而技术要求低、投资省、工期短，但是线路延长，弯道增多，运营条件差。（过去的指导思想现在少用，确认对运营无不良影响时可采用）路堑方案：初期投资比隧道低，但边坡整治费用高；开挖范围大，不利于环保。边坡高差不大时，可考虑采用；但对于高边坡，宜考虑隧道。,隧道方案：初期投资大，工期长，但运营条件好，对地表植被破坏少。结论：从现代的观点出发，当线路遇到较大的地形高程障碍时，应优先考虑隧道方案，只有在不具备修建隧道的条件时（主要是投资条件），才考虑采用其它方案。,福建福泉高速公路上的石牌山

4、明洞隧道,二、隧道方案存在的比选问题,就隧道方案而言，还存在比选问题：（1）长隧道方案与短隧道群；（2）两座单线隧道与一座双线隧道。,（1）长隧道方案与短隧道群的比较,当线路沿着河谷（鸡爪地形）傍山行走时，可考虑长隧道方案或短隧道群。,（1）长隧道与短隧道群比较,长隧道方案：投资大，技术难度较高，施工时工作面少，工期长，可能需要机械通风，施工时不存在偏压，运营条件更好。短隧道群方案：投资小，但后期维护费用大，技术难度低，工作面多，施工进度快，一般采用自然通风，地质条件更复杂，易造成偏压，洞口、明洞多，易发生落石、塌方事故，运营条件较差。结论：尽量选择长隧道，避免采用短隧道群。,大瑶山隧道复线为

5、长隧道，全长14.295km，而解放前修的京广线，是典型的靠河线路，最小半径只有229m，沿线除了数座短隧道和明洞外，上挡下支，雨季病害不断。,（2）两座单线隧道方案与一座双线隧道方案的比较,针对铁路复线隧道而言，修建一座双线隧道，优点：、隧道对周边环境的影响宽度小，选线时易于安排布置；、总的开挖面积较小；、开挖跨度较大，工作面较宽敞，利于作业；、施工通风条件较好；、维修养护较方便；、投资较省。,缺点：、断面跨度大，围岩压力大，对支护结构要求较高；、列车活塞风效应差。修建两座单线隧道时，优缺点刚好相反。结论：一般根据运量来确定，如运量大时，可一次修一座双线隧道；如运量跟不上，可先后修建两座单线

6、隧道。,公路隧道是以车道数来确定隧道的断面。高速、一级公路（4车道）：双洞隧道；二级及以下（2车道）：单洞双向隧道（但应注意单车道四级公路隧道应按双车道四级公路标准修建）。两座平行隧道在施工时，由于爆破，存在相互影响，故采用常规钻爆作业时，应保证最小安全距离，或设计为连拱隧道，或小净距隧道，或者混合型（如分岔式隧道、或者小净距隧道+分离式独立双洞隧道的长大隧道）。,表1 分离式独立双洞间的最小净距,连拱隧道,京承高速公路塔沟双连拱隧道,连拱隧道、小净距隧道,连拱隧道：接线困难时出现的一种特殊结构形式。特点是：双洞间岩柱被砼取代，形成双洞拱墙相连的结构型式，一般小于500m。小净距隧道：是指隧道

7、间的中间岩柱厚度小于表1建议值的特殊隧道布置形式。,隧道结构型式比较表,2、地形条件对隧道位置的影响,就地形条件而言，山岭隧道可分为越岭隧道和河谷傍山隧道两大类。1）、越岭隧道 当交通路线需要从一个水系过渡到另一个水系时，必须跨越高程很大的分水岭，这段线路称之为越岭线。选择越岭隧道的位置主要以选择垭口和确定隧道高程两大因素为依据。,1选择垭口,当线路跨越分水岭时，分水岭的山脊上总会有高程低处，称之为垭口。垭口选择时，从地形上考虑，宜选择山体比较狭窄的垭口附近的底部通过；从地质上考虑，垭口地段的地质条件往往较差，遇到断层破碎带和软弱岩层的概率较大。因此在进行垭口选择时，必须对可能穿越的垭口，进行

8、地形、地质条件比选，优先选择地质条件相对较好的垭口。,2选定高程,分水岭的山体，一般是上陡下平。隧道位置定得越高，隧道越短，但是会形成较大的纵坡和较长的展线，运营条件较差；隧道位置定得越低，隧道越长，但是引线短，线路顺直平缓，运营条件较好。在选定隧道高程时，通过综合比较，确定临界标高（隧道造价、接线造价及营运费用总和为最小的越岭标高）。,河谷线隧道（傍山隧道）,河谷地形俗称“鸡爪式”地形。傍山隧道的选址：其位置宜向山侧内移，避免隧道产生偏压，并应注意水流冲刷对山体和洞身稳定产生影响。多年实践总结出一条经验，就是“宁里勿外”，当然，过份内靠，使土石方量增加太多，隧道增长，也是没有必要的。,长隧道

9、方案与短隧道群或桥隧群方案比选，一般宜采用长隧道。因为：1、对危岩落石地段或陡坡地段，如以路基通过，安全难保，不如采用隧道方案为优越。2、沿河傍山地段，若路线靠外行，结果会出现桥、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；如路线靠里行以隧道穿越，增加隧道工程，减少桥、路工程，可减少或避免上述弊病。3、以中长隧道或长隧道代替隧道群或桥隧道群，工程集中单一，施工管理方便，并有利于营运安全。4、沿河傍山修建中长隧道或长隧道，易于设置辅助通道（如横洞），增加工作面。,为了使隧道顶上有足够的覆盖岩体，隧道结构不致受到侧压，还能形成自然拱，洞顶以上外侧应有足够

10、的厚度。实践总结出表2所列数字可供设计时参考。当岩层结构面倾向一侧时，岩层比较稳定，覆盖厚度可以酌减。当岩层结构面倾向河流一侧时，覆盖厚度宜预加大。,表2傍山浅埋隧道最小覆盖厚度参考表,注：1.t为覆盖层或风化破碎层厚度；2.表列数值不适用于有显著不利结构面的情况；3.表列数值未考虑隧道外侧有其它工程或建筑物的情况。,三、按地质条件选择隧道位置,隧道是埋置在岩层内的结构物，它受岩体的包围。周围岩层的地质条件，对结构物应具备的构造型式和适宜的施工方法都有着决定性的影响。对隧道工程而言，所需要的地质情况主要有：地质构造，包括岩层的构造特征、节理裂隙发育程度、结构面的性状、岩石的块状大小与完整状态；

11、岩体强度；水文地质条件；不良地质。,1地质构造影响,1）单斜构造 单斜构造是指成层的岩层向一个方向倾斜的地质构造。单斜构造中，岩层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。从岩体力学观点来看，一种岩体的强度常常不是由岩石本身的强度来控制，而是由它的软弱结构面的强度来控制的。地层相对错动与结构面倾向密切相关。如下图反映了有利和不利两种结构面倾向。,结构面倾向与隧道的关系,1）单斜构造水平或缓倾角岩层 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。陡倾角岩层 陡倾角岩层一般有偏压和不均匀压力存在，必须事先把岩

12、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。特别是不要把隧道中线设计成与软弱结构面的走向一致或平行，至少要成一定的交角。,隧道位置与结构面的关系,垂直岩层：应选择隧道的走向与岩面正交的方式穿过，切忌与岩层面平行，同时也一定要避开软弱结构面。总之，在单斜构造中，应注意两点：一是尽量避开层间软弱结构面；二是不要把隧道纵轴线设计成与层理面平行，特别是不要与软弱结构面的走向一致，至少要形成一定的交角。,2）褶曲构造,褶曲构造包括背斜和向斜。背斜的岩层受弯而在上面出现开裂。向斜地层受弯而在下面开裂，切割岩体成为上小下大的楔块，这种楔块在重力作用下，极易脱离母岩而坠落，于是给结构物以较大的荷载

13、，而且在施工时，极易发生掉块或坍方，此外，地下水积聚凹底，也将增加施工的困难。所以，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，结构需加强。,背斜与向斜,3）断层,在断层构造的地区，断层带中的岩体呈破碎状态，称为断层泥。它的强度很低，而且往往是地下水的通道。选择隧道位置时，应尽可能避开。不得已时，也要与断层带隔开足够的安全距离，切忌隧道中线与断层方向一致。万不得已时，也宜正交跨过。施工时，还应作好各种支护及防水措施。,2、不良地质的影响a、滑坡地区 在山区修建铁路隧道时，经常遇到滑坡，它给施工，运营可能造成极大危害，因此，当隧道线路必须通过滑坡地段时，应

14、慎重对待。采用隧道避开滑坡时，应使隧道洞身埋藏在滑床(可能的滑动面)以下一定厚度的稳固地层中，以确保施工及运营过程中滑坡滑动时不致影响隧道安全。,b、岩堆、崩坍、错落、堆积层以及危岩落石地区 选择隧道位置时，应查明工程地质及水文地质情况，原则上应避开，应将洞身置于稳定的地层，当隧道必须通过时，首先应分析并确认其具有稳定性，且一定要采取有效可靠的工程措施，方得以在下图所示位置通过。,不良地质中的隧道,落石地带的隧道,c、泥石流 当线路通过泥石流地区时，首先应充分预计和判明泥石流的成因、规模、发展趋势和冲、淤变化规律，论证以路基、桥梁通过或者以隧道等方式绕道的合理性，并判定工程安全度，以决定隧道方

15、案的可行性。当隧道(明洞)洞口位置毗邻泥石流沟时，应注意适当延长以避免泥石流可能扩散范围的影响。D、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、巨大空洞区及有利于岩溶发育的构造带，尽量避开洞身置于碳酸盐岩与非碳酸盐岩(可溶岩与非可溶岩)的接触带。当不可能时，应选择在较狭窄地段，以垂直或大角度穿过，使通过岩溶地段为最短。,侧蚀地带的隧道,溶洞地区隧道位置的选择,e、瓦斯地区 隧道开挖时，有害气体如甲烷(CH4)和二氧化碳(CO2)逸出；轻则致人窒息，重则引起爆炸，危害甚大。选择隧道位置时，最好能避开。不得已时，应做好通风稀释的措施。f、黄土地区 黄土具有干燥时甚坚固，

16、遇水容易剥落和遭受侵蚀的特征。选择隧道时应避开沟壑及地下水活动和地面陷穴密集的地区。,3、不良水文地质的影响 1）地下水 地下水多是由地表水的渗透或地下水源补给的它们的存在，使岩石软化、强度降低，层间夹层软化或稀释，促成了层间的滑动。选择隧道位置时，最好不从富水区中经过。不得已时，也要尽可能地把隧道置于地下水位以上的地方，或在不透水层中穿过。,2）地温 地球核心有巨大的热量隧道如果埋置很深，地温太高，将会降低施工效率。隧道通过高温、高热地段，会给施工带来困难选择隧道位置时，应尽可能不把隧道放在山体太深处。遇到部分地区埋深太大或高地温时，则应作好通风降温措施。,第二节 隧道洞口位置的选择一、隧道

17、洞口位置选择的原则 过去：隧道与路堑造价等价点。缺点：虽然造价省，但隧道往往偏短，洞口路堑挖深大，边坡及仰坡很高，施工时易坍方，运营时宜滚石掉块，危及行车，后期养护费用高。现在：“早进洞、晚出洞”。即为确保施工、运营安全，宁可早一点进洞，晚一点出洞，虽然隧道较长些，但较安全可靠。当然，并不意味着进洞越早越好，出洞越晚越好，应该有一个度。,隧道洞口边仰坡的允许开挖高度及坡率,沟底附近洞口平面位置示意图,二、隧道洞口位置选择的要点（1）洞口应设在山体稳定，地质条件好、排水有利的地方，做到“早进晚出”。(隧道施工“怕软不怕硬”，洞口处围岩较差，埋深浅，边、仰坡不易稳定)（2）洞口不宜设在垭口沟谷的中

18、心或沟底低洼处（A线），不要与水争路。洞口最好选在沟谷一侧（B线）。,沟底附近洞口平面位置示意图,（3）洞口应避开不良地质地段，如断层、滑坡、岩堆、岩溶、流砂、泥石流、等，避开地表水汇集处。（4）位于悬崖陡壁下的隧道，不宜切削原山坡，可采取贴壁进洞或设置一段明洞（山坡上有落石、掉块）。,陡壁下接长明洞纵断面示意图,贴壁进洞洞口纵断面示意图,（5）减少路堑段长度，延长隧道提前进洞。缓坡地形，洞口位置变动范围较大，一般应延长隧道，以免路堑弃土及排水困难。（6）隧道中线宜与等高线正交或接近正交，否则尽量大角度斜交，交角不应小于45（斜交洞门、台阶式正交洞门或明洞）。洞门平面示意图如右图所示。,（7）

19、当线路位于河滩或水库回水影响范围以内时，隧道洞口标高应高出洪水位加波浪高度。（8）为确保洞口稳定和安全，边坡及仰坡均不宜开挖过高。（9）当洞口地势开阔，有利于施工场地布置时，可利用弃碴有计划、有目的地改造洞口场地。另外，桥隧相连时，应注意防止因弃碴乱堆造成堵塞桥孔或推坏桥梁墩台建筑物。,第三节 隧道平、纵断面设计一、隧道平面线形设计二、隧道纵断面设计,一、隧道平面线形设计一）铁路隧道的平面设计1、直线隧道的优点：线路顺直，列车可以快速通过，走行的距离也较短，有利于列车多拉快跑，提高线路的运营效率。在隧道内，线路就更应设计成直线。,2、曲线隧道的缺点 曲线上的隧道，由于列车倾斜和平移，隧道建筑限

20、界需要加宽，坑道的尺寸相应加大，不但增大了开挖土石数量，而且增加了衬砌的圬工量；在不同曲率曲线上的隧道建筑限界加宽不同，隧道的断面是变化的，因而施工时，支护和衬砌的尺寸均不一致，技术上较为复杂；列车运行在曲线隧洞内，空气阻力比直线隧道大，机车牵引力的损失大，降低了运营效率，甚至可能造成溜车事故；列车在曲线上行驶，产生了离心力，再加上洞内空气潮湿，使得钢轨磨损加速，从而使洞内的养护工作量增大；,曲线隧道洞身弯曲，洞壁对气流的阻力加大，使通风条件变坏，有害气体不易排出；运营中为了保证隧道建筑限界的要求和正常的行车条件，需要经常检查线路平面和水平，曲线隧道也较直线隧道增加了维护作业量和难度；由于曲线

21、关系，洞内进行施工测量时，操作变得复杂，精度也有所降低。,如果地势条件必须把曲线引进隧道，那么，施工时先按主体的直线隧道开挖，两端暂开直的照准导坑，以补救曲线所形成的缺点，待全隧道的导坑开通后，再把两端按原设计的曲线调整过来。,隧道设置曲线示例,隧道设置曲线示例,3、隧道设置曲线时应注意的问题 应尽可能采用较短的曲线，或是半径较大的曲线，且将曲线设置在 隧道洞口附近为宜，使曲线的影响小一些。在曲线两端应设缓和曲线时，最好不使洞口恰恰落在缓和曲线上。隧道内若设置圆曲线，其长度不应短于一节车厢的长度。在一座隧道内最好不设一个以上的曲线，尤其是不宜设置反向曲线或复合曲线。如果列车同时跨在两个曲线上，

22、行驶很不稳当。当必须设置两条曲线时，两曲线间应有足够长的夹直线，一般是要求在三倍车辆长度以上。,二）公路隧道平面设计 隧道的平面线形设计和路线一样，要按公路工程技术标准规定进行。（1）直线与曲线：应结合地形、地质条件及接线情况综合考虑。曲线的利与弊：,利：容易避开某些地质不良地段；与引道接线较平顺；在出口处设置合适的曲线，有利于驾驶者的“亮适应”。弊：平曲线半径过小，会出现超高和加宽，增大施工难度；曲线隧道在测量(全站仪出现，二者并无明显区别)、衬砌、内装和吊顶等方面稍显复杂；增加通风阻抗，对自然通风不利。,设置曲线时，其半径不宜小于不设超高的平面曲线半径，并应符合停车视距的要求。(隧道内一般

23、禁止超车)特殊条件限制，隧道平面线形设计为需设超高的曲线时，其超高值不宜大于4.0。不设超高的圆曲线最小半径（m）,（2）独立双洞隧道的间距与围岩级别直接相关，与隧道长度间接相关。应满足下表的要求。分离式独立双洞间的最小净距,注：B为开挖断面的宽度。,分离式独立双洞间净距修正系数,二、隧道纵断面设计 隧道内线路纵断面设计就是要选定隧道内线路的坡道形式、坡度大小、坡段长度和坡段间的衔接。一）铁路隧道1、坡道型式 隧道处于地层之内，除了地质有变化时以外，线路的坡型本来不受什么限制，用不着采用复杂多变的型式。一般可采用简单的单坡型或不复杂的人字坡型。,单坡多用于线路的紧坡地段或是展线的地区，因为单坡

24、可以争取高程，拔起或降落一定的高度。人字型坡道多用于长隧道，尤其是越岭隧道。,坡道形式,单坡道,人字型坡道,2、坡度大小 设计坡度时，注意应不超过限制坡度。如果在平面上有曲线，还需为克服曲线的阻力，再减去一个曲线的当量坡度。即 式中 设计中允许采用的最大坡度（）；按照线路等级规定的限制最大坡度（）；曲线阻力折算的坡度折减量（）。坡度折减的原因 列车车轮与钢轨踏面间的粘着系数降低 洞内空气阻力增大,规范中规定了隧道内线路坡度折减系数m的经验数值。列于下表可参照使用。,坡度折减区段示意,3、坡段长度 从行车平稳的要求和照顾施工和养护的方便出发，隧道内坡段长度最好不小于列车的长度 考虑到长远的发展，

25、坡段长度最好不小于远期到发线的长度 凸形纵断面分坡平段，当隧道位于两端货物列车以接近计算速度通过时，允许分坡平道长度缩短至200m。坡段长最小为200m。4、坡段联接 两个相邻坡段坡度的代数差值不宜太大 两坡段间的代数差值 不应大于重车方向的限坡值。,二、公路隧道1、坡度影响因素：施工出渣或材料运输的效率；营运期车辆行驶安全和舒适性；营运通风（主要因素）。纵坡应不小于0.3%，一般情况下不应大于3%；受地形等条件限制时，高速公路、一级公路的中、短隧道可适当加大，但不宜大于4%；短于100m的隧道纵坡可与该公路隧道外路线的指标相同。(考虑到汽车排污控制技术的发展，有人提出上限4%)。,比较：纵坡

26、过小，排水不利；纵坡过大，通风、行车安全、施工出渣不利(若为下坡隧道，应可酌情放宽)。不存在通风问题的隧道，可按普通道路设置纵坡。单向通行隧道，设计成下坡对通风非常有利。,2、隧道内的纵坡形式，一般宜采用单向坡；地下水发育的隧道、特长和长隧道可采用双向坡（人字坡）。,坡道型式示意图,比较：单坡隧道对通风有利，但处于高位的洞口，在出渣及排水上有困难，设计中应考虑这些问题；人字坡隧道，施工涌水易排出，但通风条件较差。隧道内纵坡变更处应设置竖曲线，半径应尽量选用大值，以利于通视和通风。(山岭隧道一般为凸形竖曲线，但水底隧道、城市道路隧道有可能为凹型、U型或W型竖曲线),竖曲线最小半径和最小长度（m）

27、,(3)、隧道洞外连接线应与隧道线形相协调，并符合相关规定。隧道洞口内外各3s设计车速行程长度范围的平面线形应一致。（视距不足加上速度过快是隧道事故的主要原因；挪威的研究表明，隧道入口前50m和出口100m附近区域是最危险的）。隧道洞口内外各3s设计车速行程长度范围的纵面线形应一致，有条件时宜取5s设计车速行程。（变坡点视距不足，纵坡加大不利通风）。,当隧道建筑限界宽度大于所在公路的建筑限界宽度时，两端连接线应有不短于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，其建筑限界宽度应设有4s设计车速行程的过渡段与隧道洞口衔接，以保

28、持隧道洞口内外横断面顺适过渡。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。,第四节隧道横断面设计一、铁路隧道二、公路隧道,一、铁路隧道一）直线隧道净空 隧道净空是指隧道衬砌的内轮廓线所包围的空间。铁路隧道净空是根据“隧道建筑限界”确定的，而“隧道建筑限界”是根据“基本建筑限界”制定的，“基本建筑限界”又是根据“机车车辆限界”制定的。“限界”是一种规定的轮廓线，这种轮廓线以内的空间是保证列车安全运行所必需的。“建筑限界”是建筑物不得侵入的一种限界。,1机车车辆限界 它是指机车车辆最外轮廓的限界尺寸。要求所有在线路上时，沿车体所以部分都必须容纳在此限界范围内而不得超越。2基本

29、建筑限界它是指线路上各种建筑物和设备均不得侵入的轮廓线。它的用途是保证机车车辆的安全运行及建筑物和设备不受损害。,3隧道建筑限界 它是指包围“基本建筑限界”外部的轮廓线。即要比“基本建筑限界”大一些，留出少许空间，用于安装通讯信号、照明、电力等设备。对于时速120km/h新建和改建的蒸汽及内燃牵引的单线和双线铁路隧道，采用“隧限1A”和“隧限1B”。新建和改建的电力牵引的单线和双线铁路隧道，采用“隧限2A”和“隧限2B”。,图3-3-1蒸汽及内燃牵引的单线、双线铁路隧道限界图,图3-3-2电力牵引的单线、双线铁路隧道限界图,对于时速200km/h新建铁路单线和双线隧道，建筑限界如图3-3-3,

30、4直线隧道净空“直线隧道净空”要比“隧道建筑限界”稍大一些，除了满足限界要求外，考虑避让、救援通道，还考虑了在不同的围岩压力作用下，衬砌结构的合理受力形状（拱部采用三心圆，边墙采用直墙式或曲墙式）以及施工方便等因素。图3-3-4及图3-3-5为时速120km单线及双线电力牵引铁路隧道衬砌内轮廓。图3-3-6为时速200km单线及双线电力牵引铁路隧道衬砌内轮廓。图3-3-7为武广客运专线设计时速350km双线铁路隧道建筑限界及衬砌内轮廓。,图3-3-4,图3-3-5双线电力牵引铁路隧道衬砌内轮廓图,图3-3-6时速200km新建铁路隧道衬砌内轮廓图,图3-3-7 时速350km双线铁路隧道建筑限

31、界及内轮廓,二）曲线隧道净空加宽1加宽原因(1)车辆通过曲线时，转向架中心点沿线路运行，而车辆本身去不能随线路弯曲，仍保持其矩形形状，故其两端向曲线外偏移（d 外），中间向曲线内偏移（d 内）。,图3-3-8 曲线隧道净空加宽平面示意图,(2)由于曲线外轨超高，车辆向曲线内侧倾斜，使车辆限界上的控制点在水平方向上向内移动了一个距离 d 内2。,图3-3-9 曲线隧道净空加宽断面示意图,据此，曲线隧道净空的加宽值为内侧加宽 W 1=d 内1+d 内2 外侧加宽 W 2=d 外 总加宽 W=W 1+W 2=d 内1+d 内2+d 外2加宽值的计算（略看书）,图3-3-9 单线隧道曲线加宽示意图,图

32、3-3-10 双线隧道曲线加宽示意图,3曲线隧道中线与线路中线偏移距离 从以上可知，曲线隧道内外侧加宽值不同（内侧加宽大于外侧加宽），断面加宽后，隧道中线应向内侧偏移一个 d 值。单线隧道偏移值为 d=1 2(W 1 W 2)(cm)双线隧道内侧线路中线至隧道中线的距离 d 1=200 1 2(W 1 W 2 W 3)(cm)外侧线路中线至隧道中线的距离 d 2=200+1 2(W 1 W 2+W 3)(cm),4时速200km以上曲线隧道净空加宽 最高时速200km的新建铁路单、双线隧道内净空面积采用52和80断面形式也是经过优化比选的，既充分满足了空气动力学效应标准的要求，又完全满足建筑物

33、接近限界及其他工程使用空间的需要，且留有富余量，考虑道最高时速200km新建铁路隧道线路采用最小圆曲线半径2200m，推荐圆曲线半径为35006000m，按铁路隧道设计规范曲线隧道的加宽也是较小的，完全在富余量以内，可以不考虑内轮廓加宽。,按铁路隧道设计规范计算的最高时速200km新建铁路曲线加宽表,三）曲线隧道与直线隧道衬砌的衔接方法 根据铁路隧道设计规范规定：位于曲线地段的隧道，断面加宽除圆曲线部分按上述计算值予以加宽外，缓和曲线部分可分两段加宽，即自圆曲线至缓和曲线中点，并向直线方向岩层13m，采用圆曲线加宽断面（按W值加宽；其余缓和曲线，并自直缓分界点向直线段延长22m，采用缓和曲线中

34、点加宽断面，其加宽值取圆曲线之半（即按W/2加宽）,图3-3-12 曲线隧道与直线隧道衔接方法平面示意图,上述分别延长22m和13m的理由是：当列车由直线进入曲线，车辆前面的转向架进到缓和曲线起点后，由于缓和曲线外轨设有超高，故车辆开始向内侧倾斜，车辆的后端点亦已偏离线路中心，所以从车辆的前转向架到车辆后端点的范围内应按圆曲线加宽值的一半加宽，此段长度为两转向架间距离18m加转向架中心到车辆后端点距离4m共22m。当车辆的一半进入缓和曲线中点时，其车辆后端偏离中线值应根据前面的转向架所在曲线的半径及超高值决定。此时，前面转向架已接近圆曲线，故车辆后段（按切线支距法原来推算，近似取车长之半26/

35、2=13m）应按圆曲线加宽值加宽。,位于曲线车站上的隧道，断面加宽应根据站场线路具体要求计算确定。当隧道位于反向曲线上且其间夹直线长度小于44m时，重叠部分按两端不同的曲线半径分别计算内外侧加宽值，取其中较大者。隧道衬砌施工中，对不同宽度衬砌断面的衔接，可采用在衬砌断面变化点错成直角台阶的错台法及自加宽断面终点向不加宽断面延伸1m范围内逐渐过渡的顺坡法。,二、公路隧道一）公路隧道净空：指隧道衬砌的内轮廓线所包围的空间。除包括建筑限界外，还包括通风管道、照明设备、防灾设备、监控设备、运行管理设备等附属设备的安装空间，以及施工预留富裕量和施工允许误差等。断面形状和尺寸应根据围岩压力求得最经济值。,

36、隧道建筑限界：指建筑物（如衬砌和其它任何部件）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、人行道的高度。,公路隧道建筑限界,公路隧道建筑限界横断面组成最小宽度（单位：m）,1.各级公路隧道建筑限界应符合以下规定：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4.5m。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。3）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，应取双面坡。坡度应根据隧道长度，平、纵线形等因素综合分析确定，一般可采用1.52.0。4）当路面采用单面坡时，建筑限界底

37、边线与路面重合；采用双面坡时，底边线应水平置于路面最高处。5）单车道四级公路隧道应按双车道四级公路标准修建。,2.高速公路、一级公路隧道内应设置检修道。其它等级公路隧道，应视需要设置人行道。检修道或人行道宜双侧设置。3.公路隧道内轮廓标准断面为：拱部为单心半圆，侧墙为大半径圆弧，仰拱与侧墙间用小半径圆弧连接。但对内空断面有特殊要求时，可做特殊设计。4.隧道内排水沟包括中央水沟和路侧边沟。路侧边沟应结合检修道、侧向宽度、余宽等布置，其宽度应小于侧向宽度，并布置于车道两侧。5.长、特长隧道应在行车方向的右侧设置紧急停车带。设置间距不宜大于750m。6.上、下行分离式独立双洞的公路隧道之间应设置横向通道。,两车道隧道标准内轮廓断面图（单位：cm）,两车道隧道内轮廓几何尺寸计算例（cm）,第五节 高速铁路隧道单洞双线和双洞单线方案选择看课本p56页表即可。课后作业：1、,