3.5 隧道隧道设计方案应结合场地条件、设计标准、隧道规模以及施工方案等综合拟定，重点处理好不良地质的勘察与处治、寒冷地区隧道的防冻害与寒冷地区的防排水等问题，在确保工程质量与工程安全的前提下尽可能优化设计方案，以“安全、经济、适用、美观、便于施工及养护“为原则，以达到降低工程造价的目的。
1、隧道总体设计原则●隧道轴线选择尽量避免断裂构造等大的地质病害，以地质条件作为轴线选择的主控因素。
●隧道洞口选择以地质条件和线形几何条件作为首要控制因素，避免不良地质病害的影响，减少洞口开挖。
●隧道设计遵循全寿命周期成本理念，将动态跟踪设计引入本项目隧道工程设计中去，最终达到工程结构的耐久性，行驶的安全性，养护维修的可行性，防灾救援的有效性。
●注重水保、环保与洞口景观设计，尽量减少对环境的破坏，使洞门与自然景观融为一体。
●积极采用新技术、新工艺、新设备。
2、隧道主体工程设计（1）隧道平面及纵断面设计隧道平面布置原则采用上下行分离式断面，长隧道洞外左右线之间结合地形情况设置联络、救援道。
对于特殊条件（如路线走廊狭窄地段、受村落等既有构造物和地物的影响）下的特长、长隧道洞口段以及中短隧道则采取小净距或连拱隧道的形式通过，尽量降低高速公路走廊带对该区域的影响。
隧道纵坡根据隧道长度、行车安全以及通风、救灾、排水等综合因素确定，特长（长）隧道最大纵坡应小于3%，中短隧道最大纵坡应小于4%。
（2）隧道建筑限界与内轮廓方案设计隧道建筑限界根据《公路工程技术标准》（JTG B01-2003）及《公路隧道设计规范》（JTG D70-2004）确定。
隧道按照100km/h设计，隧道建筑限界净宽为：0.75+0.5+2×3.75+1.0+0.75＝10.5m，净高为5.0m。
主洞净空断面内轮廓线采用三心圆和单心圆拱两种，其中单心圆拱结构受力有利、方便施工，同时通过合理调整圆心和内轮廓中心线位置，使断面面积最小，断面经济合理。
三心圆拱设计理念先进，可以减少开挖，节约资金，但测量工作需控制好。
其它洞室如紧急停车带、风机房、控制设备房、行车横通道、行人横通道以及斜井与联络风道等等的建筑限界和断面尺寸根据实际需要确定。
隧道内轮廓必须满足隧道建筑限界要求。
隧道内轮廓还要考虑预留设置各类附属设施的安装和使用空间，建筑限界与边墙间留有足够的富余空间。
（3）洞口位置与洞门根据隧道进、出口地形及地质条件，结合开挖边坡稳定性及洞口防排水需要，本着“早进洞、晚出洞”，“零开挖、零埋深”，“不破坏就是最大的保护”的原则确定隧道洞口位置。
洞门型式的选择本着与自然和谐的原则，同时考虑隧址区的人文景观特点。
在地形条件容许时优先选择削竹式洞门，该种洞门形式具有线条流畅、行车条件好等特点，当地形陡峭且可能存在自然落石时应优先选择端墙式洞门，当洞口地质条件较差可选择翼墙式洞门。
做好洞口环境保护、绿化和景观设计，做到一洞一景，风光独特。
尽可能减少对自然坡体的破坏，洞口开挖仰坡除部分地段必须采用喷、锚、网防护外，均应考虑用三维网喷草绿化，并尽量恢复原始地貌及山体原状植被。
洞口除衬砌外还要适当装饰，增强美观效果。
（4）衬砌结构设计①一般区段衬砌结构设计除洞口段一定长度采用明洞结构外，其余地段各种洞室的支护结构均按照新奥法原理设计，采用柔性支护体系的复合式衬砌结构，即以锚杆、钢筋网、喷射混凝土、钢拱架等为初期支护，充分发挥围岩的自身承载能力，以钢筋混凝土或模筑混凝土为二次衬砌，提高结构的安全性。
在两次衬砌之间设复合防水板作为防水层。
隧道支护参数选择以工程类比为主，并通过数值计算分析进行校核。
施工过程中还需通过现场量测分析调整设计支护参数，实现动态设计，信息化施工。
②断层破碎带段衬砌结构设计初期支护加固：超前小导管预注浆，短进尺，弱爆破，强支护。
及时施工二衬：二次衬砌与仰拱应紧随开挖，尽快使隧道全断面成环。
4、防排水设计（1）洞口、洞身一般区段隧道防排水设计隧道防排水设计一般遵循“以排为主，防排结合，因地制宜，综合治理”的原则，争取隧道建成后达到洞内基本干燥的要求，以保证结构和设备的正常使用和行车安全。
隧道设纵向排水沟检查井及其中心沟检查井，以确保整个隧道排水系统的可维修性。
初期支护与二次衬砌之间满铺聚氯乙烯板或其它复合防水层，同时二次衬砌的模注混凝土采用防水混凝土浇筑。
施工缝和伸缩缝用止水条处理。
（2）断层破碎带段隧道防排水设计如断层带地下水是由地表水补给时，应在地表设置截排系统引排。
对断层承压水、岩溶水，应在每个掘进循环中，向巷道前进方向钻凿不小于2个超前钻孔，以探明地下水情况；坑壁或坑顶有水流出时，应凿眼安置套管集中引排，使其不漫流。
做好必要的超前预注浆堵水，防止涌水的产生, 富水断层遵循“以堵为主，限量排放”的原则，以防止植被用水流失。
5、隧道施工（1）施工工法隧道进出口明洞均采用明挖法，Ⅴ级围岩采用环形开挖中心留核心土法，Ⅳ级围岩采用正台阶法开挖。
连拱隧道Ⅴ级围岩采用三导洞先墙后拱法施工，Ⅳ级围岩采用分部开挖法施工。
小净距隧道施工一定要注意保护中间岩柱。
在施工中要坚持“弱爆破、短开挖、强支护、早封闭”的原则。
施工过程加强监测，及时处理分析数据，并根据分析结果调整支护参数。
（2）施工通风长、特长隧道施工通风设计拟采用单根直径130～150厘米密封通风管分级加压送入新鲜空气，必要时应考虑压入与吸出式组合通风排出烟尘满足洞内施工人员工作要求。
隧道施工通风要解决的主要问题是施工粉尘、洞内高温。
一般要求洞内作业温度小于30℃，考虑到机械作业和爆破等因素，必须加强隧道内施工通风。
（3）施工排水①顺坡施工：以自然排水为主，在平洞底两侧设置排水边沟，不要让水漫流。
②反坡施工：根据设计和施工中预测的最大可能涌水量及突然涌水量，配置排水机械，设置机械排水管路。
在反坡地段每隔300米设一个集水、排水泵站，泵站内配备2台流量为100m3/hour的水泵，将水分级提升排出洞外。
（4） TSP探测解译技术隧道施工中必须充分利用TSP—203探测解译技术，运用著名地质学家李四光创立的地质力学理论，全面系统地研究隧道施工阶段、地质工作的基本任务、工作内容和目标，将地质前兆定量预测法与超前地质预报系统的仪器探测有机结合在一起，TSP203系统探测距离为250～500m，有效解译距离为150m，可进行全方位空间三维探测，可对断层、断层破碎带、岩溶、溶洞、暗河等对隧道施工安全影响极大的不良地质现象进行准确的长短期预报，以指导隧道设计、施工和防止前方地质灾害的发生，及时调整支护参数和施工方法，从而提高隧道施工安全水平和达到降低工程造价的目的。
（5）围岩监控量测施工中通过地质超前预报、围岩监控量测，研究围岩的收敛变形量测，拱顶下沉量测，仰拱底鼓量测，围岩压力量测，钢拱、格栅拱架内力量测，地表变形量测等，了解各分步施工中隧道衬砌结构受力状态，结合对量测数据的科学分析和论证，为施工和优化设计参数提供科学依据，据此合理调整设计支护参数，达到降低隧道工程造价的目的。
6、隧道路面根据公路隧道设计规范（JTG D70-2004），各级公路隧道可采用水泥混凝土路面，有条件时可采用沥青砼路面。
从国内隧道运营情况看，为降低隧道的事故率，隧道路面按如下的方案设计：特长、长大隧道在隧道进出口一定范围段(100Km/h进口段长度范围为600m)采用阻燃沥青混凝土复合式路面，洞内其余段采用水泥混凝土路面；中、短隧道采用阻燃沥青混凝土复合式路面。
7、隧道安全设计隧道设计贯穿“以人为本，安全至上，全寿命整体安全”的设计理念。
综合考虑隧道的功能、行车安响，选择合适的洞口位置。
●加强交通管制与监控，对危险品、易燃易爆品进行严格监控，控制进入隧道的车辆及间距，设置足够的标志牌及疏散指示；●注重隧道工程的建筑布局设计，设全、自然环境等因素，对隧道设计、施工和营运的各阶段安全性进行综合评价，使隧道在全寿命过程中处于可控状态。
●隧道采用流畅的线型，避免不合理的线形组合。
●充分考虑自然环境对隧道及洞外行车的影响，合理确定洞口标高，特别是特长隧道洞口应综合考虑雨、雪、雾等因素的影置完善的疏散避难设施和定点急救避难场所，在发生火灾时汽车和乘客可以迅速通过车、人行横洞逃至另一隧道；●各种建筑材料应采用阻燃或不燃材料，设备和线缆应采用防火绝缘材料；●长、特长隧道两洞口外设置救援联络通道；●建立隧道工程火灾自动预警-消防系统。
8、隧道新技术应用①隧道防水采用宽幅防水板，通过实现无钉铺挂新工艺，板与板之间采用双焊缝热熔粘结新技术。
暗埋在初期支护喷射混凝土中的各种新型 排水管，直接将地下水排入墙脚特殊PVC排水管中，使洞内排水系统形成一个完善的排水网络系统，真正实现“动态无压排水”设计思想，可将隧道的水害问题得到彻底解决。
②对涌水量较大的地段，采用分区防水系统，防止串水现象。
12③喷射混凝土采用湿喷工艺，减少混凝土的回弹。
④施工缝采用带注浆管遇水膨胀止水条，增加施工缝防水的可靠性。
⑤隧道衬砌保温采用双层衬砌隔热处理法，确保衬砌混凝土不因冻融而劣化，和因围岩的冻胀压力造成隧道变异。
⑥隧道排水保温采用无压防寒泄水洞和椎体式保温出水口9、隧道附属洞室设计为了满足特长隧道运营需要，还应设置各种附属洞室：每约500m设置一处行车横通道及紧急停车带；在两行车道之间（间距约250m）设置行人横通道；风机控制洞室及联络通道、专用排烟通道、斜井或竖井等。
10、隧道通风、照明、消防、救援、监控系统等该部分属于交通工程设计范畴，但将与交通工程设计单位密切配合，预留该部分的位置及空间。
