隧道工程1. 绪论隧道的概念：狭义：用以保持地下空间作为孔道的工程建筑物广义：以某种用途，在地下用任何方法按规定形状和尺寸修筑的面积大于2m2的洞室隧道的分类：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、通风隧道。

2、按隧道长度分（公路隧道规范）：(1)特长隧道： L>3000 m(2)长隧道：3000 m ≥L>1000 m(3)中长隧道：1000 m ≥L>500 m(4)短隧道： L≤500 m3、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20 m2 以下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5、按车道数分：单车道隧道、双车道隧道、多车道隧道6、施工方法分：矿山法、明挖法、盾构法、沉埋法、掘进机法7、按地层分：岩石隧道（软岩、硬岩）、土质隧道8、按埋置深度分：浅埋隧道、深埋隧道2.隧道的勘察隧道勘察的目的：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。

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。

预可行性研究侧重于是收集与研究已有的文献资料可行性研究勘察工程可行性研究在分析已有资料的基础上，通过踏勘，实地调查，大致查明地质情况桥隧可行性研究现状人民盼望已久，居于形式偏多收集资料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，规模的文件初步勘察工程地质选定隧道线位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初步勘察资料整理工程地质勘察的原始资料，包括调查、测绘、勘探、试验等资料目的为线位布设和编制施工图设计提供完整的工程地质资料任务在初勘基础上，进一步查明隧道沿线地质特征和不良地质规详细勘察模、大小范围(1)前期的准备工作；(2)沿线地质勘察；步骤 (3)试验；(4)资料整理；(5)编写详勘报告隧道勘察的各阶段及其基本内容；（1）可行性研究勘察（踏勘）本阶段勘察的目的主要是为可行性研究提供所需的地质资料（2）初步勘查；一般通过调绘,查明具有控制隧道方案的主要工程地质问题,得出评价.主要包括①查明地形地貌,②查清地质构造与地下水的活动,③地层岩性:查明隧道通过区域的地层层序、岩性、成因、年代、产状、状态、分布规律及其接触关系、接触面特征，岩层风化破碎程度及抗风能力的强弱。

④特殊地质、不良地质区域，需查明发生发展的原因、类型、范围，并推断其今后发展趋势对隧道的影响，提出治理意见及初步设计所需的资料。

（3）详细勘查。

在初勘的基础上进一步展开深入细致的工作，着重查明和解决初勘时未能查明解决的地质问题，补充、核对初勘时的地质资料。

隧道勘察方法：（1）收集研究既有资料；（2）调查和测绘；（3）勘探。

钻探：是广泛采用的一种最重要的勘探手段，它可以获得深部地层的可靠地质资料。

根据钻进时破碎岩石的方法，钻探可分为冲击钻进、回转钻进、冲击回旋钻进以及振动钻进等几种。

物探：地球物理勘探简称物探，凡是以各种岩土物理性质的差别为基础，采用专门的仪器，观测天然或人工的物理场变化，来判断地下地质情况的方法，统称为物探。

其优点是效率高，成本低仪器和工具比较轻便。

3. 隧道总体设计越岭隧道选址原则：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--避免不良地质越岭隧道选址要求：1）越岭隧道应结合路线可能穿越的部位，以不同的限制纵坡、不同的进出口标高及不同的展线方式，综合分析找出合理的隧道位置及连接线方案。

2）隧道位置应尽量避免选在复杂工程地质、水文地质和严重不良地质地段沿河傍山隧道选址的原则：山隧道在埋深较浅的地段，一定要注意洞身覆盖厚度问题。

考虑河岸冲刷对山体和洞身稳定的影响。

考虑既有建筑物对洞身稳定的影响。

线路沿山嘴绕行应与直穿山嘴的隧道方案进行比较。

沿河傍山隧道选址的要求：1）沿河傍山隧道，应特别注意山体的稳定性，避开严重的滑坡、崩塌、错落、岩堆等不良地质，并应考虑河流冲刷及偏压的影响。

2）上下行分离的中、短隧道，视地形、地质情况可采用不同设计标高的路基连接线方案。

3）对洞顶覆盖薄难以修建隧道的地段，受坍方、落石、泥石流或雪害等威胁的洞口地段，以及公路、铁路、沟渠等必须通过隧道上方，又不宜做暗沟或立交桥时，可设置明洞。

4）对傍山的高陡边坡半路堑，路基工程艰巨且处理困难时，可将路线内移采用隧道或明洞方案；但滑坡地段不宜修建明洞。

隧道洞口位置选择原则和要求：应考虑开滑坡、崩塌、泥石流等不良地质地段，不宜设在股沟低洼处和汇水处，一般设在山体稳定,地质条件好,排水有理的地方,应早进洞晚出洞。

隧道纵坡要求：公路隧道纵坡设计从公路隧道通过车辆尽量少排出有害气体观点出发，限制纵坡不得大于3%，一般坝隧道纵坡控制在2%以下为好,从隧道在施工和建成后洞内排水的需要观点出发，不应小于0.3%曲线隧道要求：隧道平面线形，一般采用直线、避免曲线。

如必须设置曲线时，其半径不宜小于不设超高的平面曲线半径，应尽量采用大半径曲线，并确保视距要求。

当需设置超高曲线时，超高值不宜大于4％。

不设超高的圆曲线最小半径(m)为确保视距，应加宽断面，设置超高也会导致断面的加宽，断面加宽施工困难，曲线隧道对自然通风不利，所以从这些方面考虑希望不设曲线隧道；是否放入曲线，应根据隧道洞口部分的地形地质条件及引线的线型综合考虑。

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的空间界限隧道净空：是指隧道衬砌的内轮廓线所包围的空间,包括建筑限界、通风及其他所需的断面积。

越岭隧道：山岭地区，公路从一个水系进入另一个水系要翻越其间的分水岭。

为缩短里程，克服高度或地形障碍，往往要设置隧道，这种隧道称为越岭隧道。

傍山隧道：山区道路通常傍山沿河而行，山区河流的特点是河床狭窄、弯曲，经过常年的河水侵蚀和风化作用，地势往往变得陡峻。

为改善线形、提高车速、缩短里程、节省时间，常需修建隧道，这种隧道叫做傍山隧道，或称河谷线隧道。

早进洞晚出洞：适当延长洞口和隧道的长度,尽量避免对山体的大挖大刷，提倡零开挖洞口。

让隧道洞口周围的植被得到妥善保护, 维护原有的生态地貌。

即“未到山体之前先进洞，尽量远离山体后再出洞”设计衬砌断面主要解决的问题：主要解决内轮廓线、轴线和厚度三个问题。

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；(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。

衬砌外轮廓线：指为保持净空断面的形状,衬砌必须有足够的宽度的外缘线。

越岭隧道平面位置的选择：着重考虑在路线总方向上的垭口，地质条件和隧道长度以及两侧展线的难易程度。

标高的选择：考虑运营能力的改善和通过能力的提高，宜采用底标高方案，但必须进行地形、地质、施工运营、经济技术等多种因素综合比较。

傍山隧道位置的选择：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综合考虑。

（1）随到位置宜往山体内侧靠，有可能是最好没在稳定的岩石中；（2）“裁弯取直”以较长隧道方案通过，宁里勿外的原则。

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。

垭口是选定越岭隧道线路方案的控制点。

设置侧向宽度的目的：诱导驾驶员视线，增加行车安全；为行车道提供一部分必需的侧向净宽，保证行车道的充分利用。

设置余宽的目的：作为防止汽车驶出车道外的放冲设施;养护工作修时的通道。

4. 隧道围岩工程性质隧道围岩分级：各种围岩的物理性质之间存在一定的内在联系和规律，依照这些联系和规律，可将围岩划分为若干等级，就叫围岩分级（目前，它是设计，施工的基础）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。

围岩初始应力场：通常泛指隧道开挖前岩体的初始应力场,它的形成与岩体结构、性质、埋藏条件以及构造运动的历史等有密切关系。

隧道围岩：指隧道周围一定范围内,对隧道稳定性能产生影响的岩体,隧道周围的地层,不管是土体还是岩体,统称为围岩。

隧道围岩分级的因素指标及其选择：围岩分级的指标，主要考虑影响围岩稳定性的因素或其组合的因素。

（1）单一的岩性指标● 岩石的单轴饱和极限抗压强度作为基本的分级指标，具有试验简单，数据可靠的优点；● 岩石的抗压和抗拉强度、弹性模量、泊松比等物理力学参数 ；● 岩石的抗钻性、抗爆性等工程指标。

（2） 综合岩性指标● 岩体的弹性波传播速度：该指标反映了岩石的力学性质和岩体的破碎程度的综合因素，通常用岩体的完整性系数Kv 来评价,即 2岩石岩体⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=v v K v岩体完整程度划分为完整、较完整、较破碎、破碎和极破碎等5类(下表)。

●岩石质量指标(RQD)：是综合反映岩体的强度和岩体的破碎程度的指标。

岩石质量指标是指钻探时岩心复原率，或称为岩芯采取率:RQD（％）＝ 10cm以上岩芯累计长度×100单位钻孔长度●岩石质量指标(RQD)岩石质量指标分级认为：RQD > 90％为优质；75％ < RQD < 90％为良好；50％ < RQD < 75％为好；25％ < RQD < 50％为差；RQD < 25％为很差●围岩的自稳时间：从隧道开挖到顶部开始发生可察觉的移动、松弛所经历的时间，被认为是综合岩性指标。