《隧道工程》课程设计指导书1 设计原则1.1 路隧道的规划与设计过程中，应认真贯彻落实“安全、舒适、和谐、美观、耐久”的公路建设新理念，充分发挥隧道功能。
1.2 隧道设计应有完整的调查及勘察资料。
1.3 隧道主体结构必须按永久性建筑设计，具有规定的强度、稳定性和耐久性；建成的隧道应能适应长期营运的需要，方便维修作业。
1.4 隧道支护衬砌设计应体现动态设计与信息化施工的思想1.5 隧道应进行专门的防排水设计，并使洞内、洞口与洞外形成完整的防排水系统。
1.6 公路隧道营运管理设施应遵照安全、实用、高效、经济的原则进行设计。
当近期与远期系统配置差异较大时，可根据交通量构成及其增长情况等，统筹规划、一次设计、分期实施。
通风系统的土建工程一般不宜采用分期实施。
1.7 隧道应尽可能选择抗震有利地带通过，避开地震危险地带及抗震不利地带，设计应达到“小震不坏，中震可修，大震不垮”的目标。
1.8 隧道设计应贯彻国家有关技术经济政策，积极慎重地推广新技术、新材料、新设备、新工艺。
1.9 隧道设计必须符合国家有关国土管理、环境保护、水土保持等法规的要求，应尽量保护原有植被，妥善处理隧道弃渣、废水、废气和噪声等问题。
1.10 对大于1000米的隧道，宜采用上下行双洞布设，以利行车安全。
1.11隧道设计应满足现行《公路隧道设计规范》（JTG D70-2004）的要求。
2 总体设计2.1 隧道位置的选择1. 隧道位置的选择应根据路线总体规划、交通运输条件及周边环境和地形变化条件确定；2. 隧道位置应选择在地质构造简单，岩性较好的稳固地层中通过。
尽量避免通过断层、崩塌、滑坡、溶洞、陷穴以及偏压显著、地下水丰富、富煤区和高瓦斯地带等地质不良地段，当绕避有困难时，应采取必要的工程处治措施；图2.1-1为某隧道岩溶地段的特大涌水病害，造成工程费用增加和工期延误；3. 隧道位置选择时，应重视洞口位置的选定，洞口的中线宜与地形等高线接近垂直。
如不能满足上述要求，要尽量以大角度斜交进洞，尽量避免与等高线平行进洞；洞口位置应避开峭壁、沟谷、山凹的中心，尽量在凸出的山坡附近进洞。
图2.1-2为典型的沟谷底部进洞，造成了支护数量大、施工困难和洞口接线边坡高度大的缺点；4. 隧道应遵循“早进洞、晚出洞”的原则，不得大挖大刷，确保边坡及仰坡的稳定， 当洞口开挖不可避免时应确保隧道洞口的边坡及仰坡的稳定，边坡及仰坡的设计开挖最大高度可按表2.1-1控制。
表2.1-1 洞口边、仰坡控制高度（m ）围岩分级 边、仰坡坡率控制高度 Ⅳ 1:0.75 15 1:1 18 1:1.25 20 Ⅴ1:1.25 15 1:1.518注：① 洞口边、仰坡高度指路面设计标高至边、仰坡顶的高度。
图2.1-1图 2.1-2② 对于Ⅱ级及其以上围岩，只要边仰坡安全能够得到保证，对其边坡高度要求可适当放宽；对于Ⅴ级及其以下的围岩，尽管边仰坡安全能够基本保证，但在设计过程中也应尽可能降低其高度。
③ 本表主要针对双车道隧道。
垭口的选定是越岭隧道方案的重要控制点。
一般以路线顺直、隧道长度最短的垭口作为越岭隧道方案比选的基础，同时应仔细分析垭口的工程地质和水文地质情况，避免隧道在严重不良地质垭口通过。
6. 沿河、傍山隧道的位置选择应拱肩覆盖层过薄，隧道位置一般宜向山侧内移。
一般地质情况下隧道拱肩最小覆盖厚度（t ）不得小于表2的数值。
如图3所示的傍山隧道,右拱肩覆盖层薄给设计和施工带来了较大的困难，增加了工程造价和不安全因素；表2.1-2隧道拱肩最小覆盖厚度表围岩分级 T （m ）备注1:1 1:1.5 1:2.0 1:2.5 Ⅲ 5 5Ⅳ（石质） 8 6 6 Ⅳ（土质）15 12 9 9 Ⅴ27242118注：①t 值指隧道外侧拱肩至地面的地层最小厚度；②表列数值应扣除表面腐值覆盖层厚度； ③表列数值适用于双车道隧道；④Ⅵ级围岩的t 值应通过分析计算后确定。
7. 濒临水库地区的隧道，洞口路肩设计高程应高出水库计算洪水位（含浪高和壅水高）不小于0.5m ，同时应注意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；表2.1-3 隧道设计水位的洪水频率标准隧道类别 公路等级一级公路 二级公路 三级公路 四级公路 超长、特长隧道1/100 1/100 1/50 1/50 长隧道 1/100 1/50 1/50 1/25 中、短、超短隧道1/1001/501/251/25图 2.1-38.隧道洞口位置应根据地形、地质、水文条件，结合环境、洞外有关工程、施工条件、运营等要求，通过经济、技术比较确定。
9.在桥隧紧接的情况下，应综合考虑洞口与桥跨布局、结构处理的整体性，避免桥隧工程施工相互干扰；图2.1-4为桥隧紧接的工程实例。
图2.1-42.2 隧道平纵线形1. 隧道的平面线形布设应考虑地质、地形、路线走向等因素的影响，隧道内不宜采用设超高的平曲线；当由于特殊条件限制，隧道平曲线设计为需设超高的曲线时，其超高值不大于3%，同时满足视距要求。
表2.2-1 不设超高的圆曲线最小半径（m）设计速度（km/h）80 60 40 30 20路拱≤2.0% 2500 1500 600 350 150＞2.0% 3350 1900 800 450 2002. 隧道洞口内外各3S长度范围内平面形应保持一致，以利行车安全；3. 对洞身大部分位于直线段的长隧道，行车方向出口段需设置平曲线时，宜采用不设超高的平曲线，且偏角应大于7°；4. 隧道内应尽量设置缓坡，但隧道内最小纵坡不应小于0.5%。
对大于2000米的隧道最大纵坡最好控制2%以下，中、短隧道最大纵坡一般应控制在3%以下，在特别困难的条件下可适当放宽，但不应大于5%；短于100m的隧道，纵坡与隧道外路线的纵坡要求相同。
隧道纵坡纵线形设计中宜避免凹形曲线，所用凸形曲线的半径应满足停车视距的要求；表2.2-2 洞口视觉所需的最小竖曲线半径6.隧道内一般宜采用单向坡，地下水发育的长隧道、特长隧道可采用双向人字坡。
7. 隧道两端洞口接线纵坡不宜大于5%，过大的洞口接线纵坡会影响洞口段行车的舒适性和安全性。
2.3 隧道内轮廓设计1. 公路隧道的建筑限界不仅应满足汽车行驶的需要，还应充分考虑汽车行驶的安全、快捷舒适和防灾等因素。
在建筑限界内不得有任何部件（包括通风、照明、安全、监控和内装饰等附属设施）侵入； 各级公路隧道建筑限界如图3.2-1所示，各级公路隧道建筑限界基本宽度按表3.2-1执行，并应符合以下规定：图3.2-1 公路隧道建筑限界（单位：cm ）H-建筑限界高度；W-行车道宽度；L L -左侧侧向宽度；L R -右侧侧向宽度；C-余宽；J-检修道宽度；R-人行道宽度；h-检修道或人行道高度；EL-建筑限界左顶角宽度，EL ＝LL ；ER-建筑限界右顶角宽度，当LR ≤1m 时，ER ＝LR ，当LR ＞1m 时，ER ＝1m 。
表3.2-1 公路隧道建筑限界横断面组成最小宽度（单位：m ）四级公路40 3.50×2 0.25 0.25 0.25 0.75 9.0030 3.25×2 0.25 0.25 0.25 7.25 20 3.00×2 0.50 0.50 0.25 7.002. 建筑限界高度：二级公路取0m；三、四级公路取4.5m。
3．隧道建筑限界设计时，应依据现行《公路工程技术标准》，综合考虑技术经济因素确定余宽。
4．当为单向交通时，隧道路面宜采用单面坡，建筑限界底边线与路面重合；当为双向交通时，隧道路面宜采用双面坡，建筑限界底边线应水平置于路面最高处。
隧道路面横坡一般可采用1.5~2.0%，当隧道处于曲线路段时，路面横坡应符合超高设置有关规定。
5．考虑到单车道隧道的通行能力、交通安全及改扩建等问题，单车道四级公路的隧道宜按双车道四级公路的标准修建。
6．隧道内轮廓设计除应符合隧道建筑限界的要求外，还应满足洞内路面、排水设施、装饰的需要，并为通风、照明、消防、监控、营运管理等设施提供安装空间，同时为衬砌变形及施工误差预留适当的富裕量，使确定的断面形式及尺寸符合安全、经济、合理的原则。
隧道内轮廓一般情况如图2.3-2。
7．各级公路隧道在设计内轮廓时，应考虑轮廓几何尺寸的受力合理性和工程造价的经济性，尽量采用曲墙单心圆拱和合理组合半径的曲墙三心圆拱；8．主洞内轮廓（指未装饰的二衬表面）与行车限界之间应留有最小不少于10cm的间隙，行车、行人横洞的内轮廓与行车（行人）限界之间应留有最小不少于5cm的间隙，以供洞内装饰和用作施工误差补偿；9．隧道仰拱矢跨比的取值应考虑隧道洞身的围岩条件，支护结构承压情况，一般情况下可采用1/8、1/10、1/12，建议通常采用1/10；图2.3-2 隧道内轮廓一般情况10．仰拱与边墙间应采用圆弧连接以改善岩（土）层、初支、二衬的受力，圆弧半径不应小于1.0米，并尽量采用较大的半径，如1.5米、2.0米等；11．同一项目中隧道内轮廓尺寸应能满足隧道洞内路面所有的超高值，避免因超高不同而设计不同内轮廓尺寸的情况；3 洞口段设计3.1 隧道进出洞口采用早进晚出的原则。
尽量采用“零仰坡”设计，若条件限制，无法采用“零仰坡”进洞设计时，仰坡高度不宜超过3米；图3.1（a ）过度的开挖，不仅破坏了自然景观同时也给洞口的稳定带来隐患；图3.1（b ）“零仰坡”很好地与自然环境相结合；3.2 成洞面及其仰坡坡率应结合洞口地质情况确定，在确保成洞面稳定情况下，成洞面坡率宜为1:0.25，成洞面仰坡刷坡坡率宜为0.5~0.75；3.3 当地形等高线与洞轴斜交，斜交角度大于15度，应针对不同斜交角度采用斜交成洞开挖，斜交角不宜大于45度；但洞门应采用正交。
若工程量较大，行车方向出洞口可设计斜交洞门；3.4 洞口围岩级别为Ⅴ、Ⅳ类围岩斜交进洞时，应采取斜交正做（虚拟棚洞）的方式进洞，即：套拱做成梯形套拱，钢支撑采用正交布设。
当斜交角度较大时，套拱宜分成二次施工，即：先施工一段斜套拱（一般为2米）作为管棚导向架，再施工大管棚注浆，最后施工套拱的梯形段（作为虚拟棚洞）。
3.5 当成洞面斜交角大于30°时，设计中应进行洞口套拱稳定分析；3.6 成洞面喷射混凝土的标号应不低于C20;成洞面采用喷射砼防护时，应设置2m ×2m 间距的φ10cm 的泄水孔。
3.7 洞门形式的选择条件：ab图 3.1表3.7 洞门选择条件洞门形式使用条件削竹式☆洞轴线与洞口地形登高线斜交角不大于15°；☆洞口位于山鼻凸部，不得位于沟底；☆洞口接线边坡高度小于16米。
墙式☆适用于可设洞口的任何地形。
3.8 在墙式洞门设计中应根据地形情况设计为台阶状或其它形状，以避免墙背脱空现象，并增加洞门的美观；3.9 墙式洞门一般设计为仰斜和衡重式墙身，墙面坡度宜取1:0.05～1:0.25；洞门材料可采用钢筋混凝土、混凝土、片石混凝土、10号砂浆砌（块片料）石和混凝土预制块；仰斜式洞门墙的最小厚度宜满足表3.9要求：表3.9 截面厚度要求建筑材料最小厚度（cm）钢筋混凝土、混凝土30片石混凝土50浆砌粗料石、混凝土预制块80浆砌片、块石803.10 墙式洞门基础底面埋入土质地基的深度不应小于1.0m，石质地基的深度不应小于0.5m，并宜大于洞门墙脚边各种沟槽底基底的埋置深度；洞门墙趾的埋入深度应符合表3.10要求。