新奥法隧道结构设计隧道工程(3)总体设计.pptx
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《隧道工程结构设计》课件
地铁隧道
用于城市轨道交通，解决人口密集区的交通拥 堵问题。
铁路隧道
用于铁路线路，确保列车平稳运行，提高交通 运输效率。
水下隧道
用于连接两个陆地之间，跨越水域，实现交通 联通。
隧道工程设计的基本原则
1 安全性
确保隧道结构在各种情况 下能够保持稳定，防止塌 方和坍塌。
2 可靠性
设计需要考虑材料使用、 施工工艺和合理布局以确 保结构可靠性。
2 环境保护
设计需要符合环保要求，减少对自然环境的 影响。
3 施工限制
考虑施工过程中的限制条件，确保施工顺利 进行。
4 地震风险
隧道结构需要抵抗地震力，确保在地震发生 时能够安全运行。
隧道结构设计的实例
地铁隧道设计
展示了地铁隧道的设计原则和实 例，包括车站设计和隧道通风系 统。
水下隧道设计
介绍了水下隧道的设计挑战和解 决方案，包括防水设计和材料选 择。
《隧道工程结构设计》 PPT课件
这个PPT课件将介绍隧道工程结构设计的概述，包括隧道的类型和用途，设计 原则，设计步骤，考虑因素，实例以及总结和结论。
隧道工程结构设计的概述
隧道工程结构设计的概述，包括设计的重要性、与隧道工程其他阶段的关联 以及设计过程中需要考虑的因素。
隧道的类型和用途
公路隧道
用于道路交通，提供通行便利，减少路程，增 强交通流量。
3 经济性
在满足安全和可靠性的前 提下，尽量减少工程投入 和运营成本。
隧道结构设计的步骤
1
勘察和评估
对地质条件进行勘察，评估环境和土壤的影响。
2
结构设计
设计隧道的截面形状，墙体结构和支撑系统。
3
施工准备
确定施工方法，制定施工方案，并进行必要的准备工作。
用于城市轨道交通，解决人口密集区的交通拥 堵问题。
铁路隧道
用于铁路线路，确保列车平稳运行，提高交通 运输效率。
水下隧道
用于连接两个陆地之间，跨越水域，实现交通 联通。
隧道工程设计的基本原则
1 安全性
确保隧道结构在各种情况 下能够保持稳定，防止塌 方和坍塌。
2 可靠性
设计需要考虑材料使用、 施工工艺和合理布局以确 保结构可靠性。
2 环境保护
设计需要符合环保要求，减少对自然环境的 影响。
3 施工限制
考虑施工过程中的限制条件，确保施工顺利 进行。
4 地震风险
隧道结构需要抵抗地震力，确保在地震发生 时能够安全运行。
隧道结构设计的实例
地铁隧道设计
展示了地铁隧道的设计原则和实 例，包括车站设计和隧道通风系 统。
水下隧道设计
介绍了水下隧道的设计挑战和解 决方案，包括防水设计和材料选 择。
《隧道工程结构设计》 PPT课件
这个PPT课件将介绍隧道工程结构设计的概述，包括隧道的类型和用途，设计 原则，设计步骤，考虑因素，实例以及总结和结论。
隧道工程结构设计的概述
隧道工程结构设计的概述，包括设计的重要性、与隧道工程其他阶段的关联 以及设计过程中需要考虑的因素。
隧道的类型和用途
公路隧道
用于道路交通，提供通行便利，减少路程，增 强交通流量。
3 经济性
在满足安全和可靠性的前 提下，尽量减少工程投入 和运营成本。
隧道结构设计的步骤
1
勘察和评估
对地质条件进行勘察，评估环境和土壤的影响。
2
结构设计
设计隧道的截面形状，墙体结构和支撑系统。
3
施工准备
确定施工方法，制定施工方案，并进行必要的准备工作。
《隧道工程(第五版)》课件第3章 隧道总体设计
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隧道工程（第五版）
出版社 理工分社
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隧道工程（第五版）
出版社 理工分社
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隧道工程（第五版）
出版社 理工分社
3.2.2 隧道纵断面设计隧道纵断面是隧道中心线展 直后在垂直面上的投影。隧道内线路坡度可设置为单面 坡（即向隧道一端上坡或下坡）或人字坡（即从隧道中 间向洞口两端下坡）两种，如图3.13所示。
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隧道工程（第五版）
出版社 理工分社
22
隧道工程（第五版）
出版社 理工分社
⑤考虑洞口边仰坡不致开挖过高和洞口段衬砌结构 受力，洞口位置宜与地形等高线大体上正交，见图3.11 （a）。特别是在土质松软、岩层破碎、构造不利的傍 山隧道，更应注意。道路隧道一般不宜设计斜交洞门， 见图3.11（b）。若为斜交时，应尽可能加大斜交角度 （一般不小于45°），或采取工程措施，以降低垂直等 高线方向的开挖高度。
1
隧道工程（第五版）
出版社 理工分社
在1∶50000耀1∶25000地形图上比选时，为了明确 路线是否经济，技术上是否可行，是否符合工程实际， 可参考已有的地质等资料，在地形图上徒手描绘大概的 平面线形图，判断隧道位置和规模，对所有可能的路线 方案进行比较，估算建设费用，去掉一些明显没有进一 步比较价值的路线方案，选出下一步所需进一步比较的 路线方案。。然后在1∶5000地形图上研究路线控制点， 拟订几条比较路线的平面线形、纵坡，使其与交通安全、 地形地物协调，并确定出线形指标好、工程造价低的线 路。一般路线比较要点是：线形适当（平面顺适、纵坡 均衡、横面合理），顺应地形，路线延长对邻近地区的 影响；安全性、用地、建设投资、养护费、行驶性能， 施工的难易，与当地环境和景观相协调等。
隧道工程新奥法和新意法
16
2.2 围岩与支护结构平衡状态的建立
17
目录
1 新奥法的基本概率 2 隧道施工过程的力学分析 3 新意法的基本理论 4 新意法设计施工的主要程序 5 新奥法和新意法的对比
18
3 新意法的基本理论 本节主要内容： ➢新意法的基本原理 ➢新意法的基本术语 ➢地层变形反应的三个阶段
19
3 新意法的基本理论
7
1.3 新奥法原理的要点
7.进行有效的监控量测
在施工过程中，对隧道周边进行位移收敛量测是必不可
少的一个重要环节，以此作为合理选择支护结构的形式与尺 寸和指导下一阶段施工的依据。
8.通过“排堵措施”解决衬砌渗水
对外层衬砌周围岩体的渗水，要通过足够的“排堵措施” 予以解决，如在两层衬砌之间设置中间防成柔性的
以便与围岩紧密接触，共同变形和共同承载。因此，初 期支护大多采用喷射混凝土、锚杆和钢筋网的联合支护形式。 这种衬砌在力学上被视为易变形的壳体结构；
6.要尽可能使结构做得圆顺
隧道的几何形状必须满足在静力学上作为圆筒结构的计 算条件,因此,要尽可能使结构做得园顺(如做成圆形或椭圆 形的)，不产生突出的拐角，以避免产生应力集中现象。同 时,尽早时结构闭合(封底)，以形成承载环；
2 地层变形反应的控制方式不同
新奥法采用锚杆、喷射混凝土、钢拱架、施作仰拱等手段， 仅对掌子面后方的隧道施加约束；
新意法不仅要求隧道的支护措施要与掌子面保持适当距离， 不能落后掌子面太远，以对隧道提供连续的约束作用，而且要 求对超前核心土采取适当的防护和加固措施，提高其强度和变 形特性，以对隧道提供超前约束作用。对掌子面及掌子面前方 地层的变形反应进行分析，如图所示：
11
2.1 围岩稳定性判据
2.2 围岩与支护结构平衡状态的建立
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目录
1 新奥法的基本概率 2 隧道施工过程的力学分析 3 新意法的基本理论 4 新意法设计施工的主要程序 5 新奥法和新意法的对比
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3 新意法的基本理论 本节主要内容： ➢新意法的基本原理 ➢新意法的基本术语 ➢地层变形反应的三个阶段
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3 新意法的基本理论
7
1.3 新奥法原理的要点
7.进行有效的监控量测
在施工过程中，对隧道周边进行位移收敛量测是必不可
少的一个重要环节，以此作为合理选择支护结构的形式与尺 寸和指导下一阶段施工的依据。
8.通过“排堵措施”解决衬砌渗水
对外层衬砌周围岩体的渗水，要通过足够的“排堵措施” 予以解决，如在两层衬砌之间设置中间防成柔性的
以便与围岩紧密接触，共同变形和共同承载。因此，初 期支护大多采用喷射混凝土、锚杆和钢筋网的联合支护形式。 这种衬砌在力学上被视为易变形的壳体结构；
6.要尽可能使结构做得圆顺
隧道的几何形状必须满足在静力学上作为圆筒结构的计 算条件,因此,要尽可能使结构做得园顺(如做成圆形或椭圆 形的)，不产生突出的拐角，以避免产生应力集中现象。同 时,尽早时结构闭合(封底)，以形成承载环；
2 地层变形反应的控制方式不同
新奥法采用锚杆、喷射混凝土、钢拱架、施作仰拱等手段， 仅对掌子面后方的隧道施加约束；
新意法不仅要求隧道的支护措施要与掌子面保持适当距离， 不能落后掌子面太远，以对隧道提供连续的约束作用，而且要 求对超前核心土采取适当的防护和加固措施，提高其强度和变 形特性，以对隧道提供超前约束作用。对掌子面及掌子面前方 地层的变形反应进行分析，如图所示：
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2.1 围岩稳定性判据
隧道新奥法设计及施工监控量测PPT
基本的要求
隧道新奥法设计及施工监控量测
2、隧道监控量测
将现场测得的数据整理成：
•拱顶下沉时间-变形曲线图 •周边收敛时间-变形曲线图 •地表沉降观测时间-变形曲线图
（要求量测工点点曲线）
隧道新奥法设计及施工监控量测
隧道新奥法设计及施工监控量测
隧道新奥法设计及施工监控量测
2、隧道监控量测
隧道新奥法设计及施工监控量测
连拱必测项目测点断面布置图
连拱必测项目测点断面布置图
连拱必测项目测点断面布置图
测桩
测线1 测线2 路面
测线1 测线2 路面
测桩
不要焊接在钢拱架上
隧道新奥法设计及施工监控量测
2、隧道监控量测
2.5 选测量测项目
2.5.1量测内容
围岩内部位移量测、 锚杆轴力量测、 围岩与喷射混凝土间接触压力量测、 喷射混凝土与二次衬砌间接触压力量测、 喷射混凝土内应力量测、 二次衬砌内应力量测、 钢支撑内力量测、 衬砌裂缝及表面应力量测、 地质超前预报。
2、隧道监控量测
隧道新奥法设计及施工监控量测
地表沉降
隧道新奥法设计及施工监控量测
2、隧道监控量测
2.4.必测量测项目
–地表沉降观测
隧道洞口、浅埋地段。在选定的量测断面区域， 首先应设一个通视条件较好、测量方便、牢固的基准 点。地面测点布置在隧道轴线及其两侧,每个断面共 9～11个测点。测点应埋水泥桩，测量放线定位，用精 密水准仪量测。隧道开挖距测点前30m处开始量测，隧 道开挖超过测点30m、并待沉降稳定以后停止量测。作 为必测项目，承包人应加密沉降观测点，视施工需要 而定。
2.1 监控量测的目的： （1）掌握围岩动态，及围岩支护系统变形变化趋势： （2）验证支护结构型式、支护参数，确定二次支
新奥法施工3
20101120 Shangrao
• 环向中埋式橡胶止水带的仰拱及拱墙连接？通常的情况，由于二衬台 模及仰拱栈桥的设备原因，仰拱及拱墙的浇筑长度不一致，从而导致 其施工缝不落于同一断面，环向的直接连接不可能实现。
• 纵向施工缝设置了混凝土界面剂及遇水膨胀止水胶，并没设置中埋式 橡胶止水带，那么，通过纵向止水带来实现环向止水带的闭合也得不 到实现。
• 环向中埋式橡胶止水带的仰拱及拱墙连接？通常的情况，由于二衬台模及仰 拱栈桥的设备原因，仰拱及拱墙的浇筑长度不一致，从而导致其施工缝不落 于同一断面，环向的直接连接不可能实现。
• 纵向施工缝设置了混凝土界面剂及遇水膨胀止水胶，并没设置中埋式橡胶止 水带，那么，通过纵向止水带来实现环向止水带的闭合也得不到实现。
隧道防排水系统中几个 技术细节的讨论和确认 图号：杭长（隧）参04
1
PEC+S
1. 中埋式橡胶止水带（施工缝防水处理）
• 中铁四院“双线隧道预支护措施，防排水措施及施工方法”图号： 杭长（隧）参04中，在仰拱及拱墙设置了中埋式橡胶止水带； 这里存在两个需要解释的问题：
Tunnel Design
Waterproofing Drainage
• 排水管在360°范围内均匀分部其泄水孔；这是不合理的。通常泄水 孔只需要分布于上半圆近岩面与渗水体（无砂混凝土）接触的表面， 即约60°至180°的区域。排水管下方的泄水孔对排水毫无帮助，却 增加了水流体与管壁之间的阻力，从而助长并加速了水中沉淀物在管 中的积留，造成管道向施工缝设置了混凝土界面剂及遇水膨胀止水胶，并没设置中埋式橡胶止 水带，那么，通过纵向止水带来实现环向止水带的闭合也得不到实现。
Tunnel Design
Waterproofing Drainage
• 环向中埋式橡胶止水带的仰拱及拱墙连接？通常的情况，由于二衬台 模及仰拱栈桥的设备原因，仰拱及拱墙的浇筑长度不一致，从而导致 其施工缝不落于同一断面，环向的直接连接不可能实现。
• 纵向施工缝设置了混凝土界面剂及遇水膨胀止水胶，并没设置中埋式 橡胶止水带，那么，通过纵向止水带来实现环向止水带的闭合也得不 到实现。
• 环向中埋式橡胶止水带的仰拱及拱墙连接？通常的情况，由于二衬台模及仰 拱栈桥的设备原因，仰拱及拱墙的浇筑长度不一致，从而导致其施工缝不落 于同一断面，环向的直接连接不可能实现。
• 纵向施工缝设置了混凝土界面剂及遇水膨胀止水胶，并没设置中埋式橡胶止 水带，那么，通过纵向止水带来实现环向止水带的闭合也得不到实现。
隧道防排水系统中几个 技术细节的讨论和确认 图号：杭长（隧）参04
1
PEC+S
1. 中埋式橡胶止水带（施工缝防水处理）
• 中铁四院“双线隧道预支护措施，防排水措施及施工方法”图号： 杭长（隧）参04中，在仰拱及拱墙设置了中埋式橡胶止水带； 这里存在两个需要解释的问题：
Tunnel Design
Waterproofing Drainage
• 排水管在360°范围内均匀分部其泄水孔；这是不合理的。通常泄水 孔只需要分布于上半圆近岩面与渗水体（无砂混凝土）接触的表面， 即约60°至180°的区域。排水管下方的泄水孔对排水毫无帮助，却 增加了水流体与管壁之间的阻力，从而助长并加速了水中沉淀物在管 中的积留，造成管道向施工缝设置了混凝土界面剂及遇水膨胀止水胶，并没设置中埋式橡胶止 水带，那么，通过纵向止水带来实现环向止水带的闭合也得不到实现。
Tunnel Design
Waterproofing Drainage
隧道新奥法施工技术课件
5、对隧道周边进行位移收敛量测是施工过程中必不可少的一个重要环节，从 现场量测反馈信息及时修改设计和施工方案。同时应及时进行超前地质预 报，及时了解前方围岩情况，对地质变化做出预警。
6、对外层衬砌周围岩体的渗水，要通过“防、排、截、堵”予以解决，如在两 层衬砌之间设置中间防水层、加密环向盲管、掌子面封闭采用双液注浆等。
（二）新奥法基本概念
以控制爆破（光面支护手段
通过监测控制围岩变形，动态修正设计参数和变动 施工方法。
核心内容：充分发挥围岩的自承能力
（三）新奥法施工核心理念
管超前
严注浆
短进尺
弱爆破
勤量测
快封闭
预沉降 强支护 紧二衬
（四）对新奥法理解
锚喷支护是为了达到保护围岩强度、控制围岩变形 实现发挥围岩自承能力的目的。
可进行深孔爆破爆，爆破次数少，减少扰动
开挖面大，稳定性降低 单循环工作量大，对施工能力要求高 震动大，钻爆设计和控制爆破作业要求较高
六、新奥法的施工要点
1、在隧道的整个支护体系中，围岩是承载结构的一部分，施工中要合理 利用围岩的自承能力，保持围岩的稳定。
2、开挖时，应尽可能减轻对隧道围岩的扰动或尽可能不破坏围岩的强度。
主要工序
上台阶开挖（预留核心土）
上台阶初期支护
仰拱灌注回填 二衬施工
边墙及仰拱初期支护
核心土开挖 开挖下台阶
环形开挖留核心土法 的特点
台阶相当于短台阶法的台阶长度，减 少了上下台阶的施工干扰，施工速度
可加快。
较侧壁导坑法的机械化程度高。
保留核心土，有助于掌子面的稳定。
稳定性优于超短台阶法
适用于土质、易坍塌软弱围岩
当遇到软弱围岩时需慎重考 虑，必要时应采用辅助施工 措施稳定开挖工作面，以保
6、对外层衬砌周围岩体的渗水，要通过“防、排、截、堵”予以解决，如在两 层衬砌之间设置中间防水层、加密环向盲管、掌子面封闭采用双液注浆等。
（二）新奥法基本概念
以控制爆破（光面支护手段
通过监测控制围岩变形，动态修正设计参数和变动 施工方法。
核心内容：充分发挥围岩的自承能力
（三）新奥法施工核心理念
管超前
严注浆
短进尺
弱爆破
勤量测
快封闭
预沉降 强支护 紧二衬
（四）对新奥法理解
锚喷支护是为了达到保护围岩强度、控制围岩变形 实现发挥围岩自承能力的目的。
可进行深孔爆破爆，爆破次数少，减少扰动
开挖面大，稳定性降低 单循环工作量大，对施工能力要求高 震动大，钻爆设计和控制爆破作业要求较高
六、新奥法的施工要点
1、在隧道的整个支护体系中，围岩是承载结构的一部分，施工中要合理 利用围岩的自承能力，保持围岩的稳定。
2、开挖时，应尽可能减轻对隧道围岩的扰动或尽可能不破坏围岩的强度。
主要工序
上台阶开挖（预留核心土）
上台阶初期支护
仰拱灌注回填 二衬施工
边墙及仰拱初期支护
核心土开挖 开挖下台阶
环形开挖留核心土法 的特点
台阶相当于短台阶法的台阶长度，减 少了上下台阶的施工干扰，施工速度
可加快。
较侧壁导坑法的机械化程度高。
保留核心土，有助于掌子面的稳定。
稳定性优于超短台阶法
适用于土质、易坍塌软弱围岩
当遇到软弱围岩时需慎重考 虑，必要时应采用辅助施工 措施稳定开挖工作面，以保
高速公路隧道施工定.pptx
③增加作用。开挖后及时继进行喷锚护，一方面将围岩表面的凹凸不平处填平，消除因岩面不平引起的应力集中现象，避免过大的应力集中所造成的围岩破坏；另一方面，使隧道周边围岩成双方向受力状态，提高了围岩的粘结力和内摩擦角，也就是提高了围岩的强度。
第二章
新奥法简介
第16页/共72页
4、柔性 喷锚支护属于柔性薄性支护，能够和围岩紧粘在一起共同作用，由于喷锚支护具有一定柔性，可以和围岩共同产生变形，在围岩中形成一定范围的非弹性变形区，并能有效控制允许围岩塑性区有适度的发展，使围岩的自承能力得以充分发挥。另一方面，喷锚支护在与围岩共同变形中受到压缩，对围岩产生越来越大的支护反力，能够抑制围岩产生过大变形，防止围岩发生松动破坏。
新奥法工艺流程
钻爆开挖
初期支护
二次衬砌
第27页/共72页
开挖作业的内容依次包括：钻孔、装药、爆破、通风、出渣等。开挖作业与一次支护作业同时交叉进行，为保护围岩的自身支撑能力，初期支护工作应尽快进行。为了充分利用围岩的自身支撑能力,开挖应采用光面爆破（或预裂爆破）或机械开挖，并尽量采用全断面开挖，地质条件较差时可以采用分块多次开挖。一次开挖长度应根据岩质条件和开挖方式确定。岩质条件好时，长度可大一些，岩质条件差时长度可小一些，在同等岩质条件下，分块多次开挖长度可大一些，全断面开挖长度就要小一些。一般在中硬岩中长度约为2-2.5米，在软弱地层或膨胀性地层中大约为0.8-1.0米。
第4页/共72页
新奥法的基本要点可归纳如下：
1．岩体是隧道结构体系中的主要承载单元，在施工中必须充分保护岩体，尽量减少对它的扰动，避免过度破坏岩体的强度。为此，施工中断面分块不宜过多，开挖应当采用光面爆破、预裂爆破或机械掘进。
一、新奥法的基本要点
第二章
新奥法简介
第16页/共72页
4、柔性 喷锚支护属于柔性薄性支护，能够和围岩紧粘在一起共同作用，由于喷锚支护具有一定柔性，可以和围岩共同产生变形，在围岩中形成一定范围的非弹性变形区，并能有效控制允许围岩塑性区有适度的发展，使围岩的自承能力得以充分发挥。另一方面，喷锚支护在与围岩共同变形中受到压缩，对围岩产生越来越大的支护反力，能够抑制围岩产生过大变形，防止围岩发生松动破坏。
新奥法工艺流程
钻爆开挖
初期支护
二次衬砌
第27页/共72页
开挖作业的内容依次包括：钻孔、装药、爆破、通风、出渣等。开挖作业与一次支护作业同时交叉进行，为保护围岩的自身支撑能力，初期支护工作应尽快进行。为了充分利用围岩的自身支撑能力,开挖应采用光面爆破（或预裂爆破）或机械开挖，并尽量采用全断面开挖，地质条件较差时可以采用分块多次开挖。一次开挖长度应根据岩质条件和开挖方式确定。岩质条件好时，长度可大一些，岩质条件差时长度可小一些，在同等岩质条件下，分块多次开挖长度可大一些，全断面开挖长度就要小一些。一般在中硬岩中长度约为2-2.5米，在软弱地层或膨胀性地层中大约为0.8-1.0米。
第4页/共72页
新奥法的基本要点可归纳如下：
1．岩体是隧道结构体系中的主要承载单元，在施工中必须充分保护岩体，尽量减少对它的扰动，避免过度破坏岩体的强度。为此，施工中断面分块不宜过多，开挖应当采用光面爆破、预裂爆破或机械掘进。
一、新奥法的基本要点
公路隧道新奥法施工关键技术及管理要点PPT教案
公路隧道新奥法施工关键技术及管理要 点
会计学
1
一、新奥法的原理 New Austrian Tunnelling Method
隧道设计施工的两大理论 新奥法的基本原理 新奥法的基本要点
第1页/共100页
前言
在大量的地下工程实践中，人们普遍认识到，隧道及地下洞室工程， 其核心问题，都归结在开挖和支护两个关键工序上。
第2页/共100页
ห้องสมุดไป่ตู้
隧道设计施工的两大理论
松弛荷载理论其核心内容是：稳定的岩体有自稳能力，不产生荷载：不稳定的 岩体则可能产生坍塌，需要用支护结构予以支撑。这样，作用在支护结构上的 荷载就是围岩在一定范围内由于松弛并可能塌落的岩体重力。这是一种传统的 岩体理论。
岩承理论其核心内容是：围岩稳定显然是岩体自身有承载自稳能力：不稳定围 岩丧失稳定是有一个过程的，如果在这个过程中提供必要的帮助或限制，则围 岩仍然能够进入稳定状态。
两种方法的区别:由以上可以看出，前一种理论更注意结果和对结果的处理; 而 后一种理论则更注意过程和对过程的控制，即对围岩自承能力的充分利用。由 于有此区别，因而两种理论体系在过程和方法上各自表现出不同的特点。新奥 法是岩承理论在隧道工程实践中的代表方法。
第3页/共100页
围岩是受洞室开挖 影
响的那一部分岩（土） 体，
第19页/共100页
稳定掌子面的方法
第20页/共100页
稳定掌子面的方法
1-3注浆小导管
注浆小导管是向掌子面附近的围岩注浆，保证掌子面稳定的方法，沿隧道开 挖轮廓线外按一定角度打入直径为32~70mm，长度3~5m的带孔钢管，利用 钢管注浆，并与钢架连成一体进行围岩加固的超前支护方式。
第21页/共100页
会计学
1
一、新奥法的原理 New Austrian Tunnelling Method
隧道设计施工的两大理论 新奥法的基本原理 新奥法的基本要点
第1页/共100页
前言
在大量的地下工程实践中，人们普遍认识到，隧道及地下洞室工程， 其核心问题，都归结在开挖和支护两个关键工序上。
第2页/共100页
ห้องสมุดไป่ตู้
隧道设计施工的两大理论
松弛荷载理论其核心内容是：稳定的岩体有自稳能力，不产生荷载：不稳定的 岩体则可能产生坍塌，需要用支护结构予以支撑。这样，作用在支护结构上的 荷载就是围岩在一定范围内由于松弛并可能塌落的岩体重力。这是一种传统的 岩体理论。
岩承理论其核心内容是：围岩稳定显然是岩体自身有承载自稳能力：不稳定围 岩丧失稳定是有一个过程的，如果在这个过程中提供必要的帮助或限制，则围 岩仍然能够进入稳定状态。
两种方法的区别:由以上可以看出，前一种理论更注意结果和对结果的处理; 而 后一种理论则更注意过程和对过程的控制，即对围岩自承能力的充分利用。由 于有此区别，因而两种理论体系在过程和方法上各自表现出不同的特点。新奥 法是岩承理论在隧道工程实践中的代表方法。
第3页/共100页
围岩是受洞室开挖 影
响的那一部分岩（土） 体，
第19页/共100页
稳定掌子面的方法
第20页/共100页
稳定掌子面的方法
1-3注浆小导管
注浆小导管是向掌子面附近的围岩注浆，保证掌子面稳定的方法，沿隧道开 挖轮廓线外按一定角度打入直径为32~70mm，长度3~5m的带孔钢管，利用 钢管注浆，并与钢架连成一体进行围岩加固的超前支护方式。
第21页/共100页
山岭隧道常规施工方法—新奥法基本原理(隧道工程施工课件)
紧封闭——一方面指采取喷射混凝土等防护措施， 避免围岩因长时间暴露而致强度和稳定性的衰减。另 一方面指要适时对围岩施作封闭形支护。
第一节 概述
一、隧道设计施工的两大理论及其发展过程
隧道施工是指修建隧道及地下洞室的施工方 法、施工技术和施工管理的总称。
隧道施工过程通常包括：在地层中挖出土石， 形成符合设计轮廓尺寸的坑道；进行必要的初期支 护和砌筑最后的永久衬砌，以控制坑道围岩变形， 保证隧道长期地安全使用。
隧道施工方法可按以下方式分类：
实施方法：设计、施工和监测三位一体的动态模式。
修 改 施 工 方 案
法 和 顺 序
改 变 开 挖 方
确 施 定开 工施 准工 备 方挖
案
必要时须超前支
护修 参正 数支 初 期 支 护
量 测 监 控
否
是否符 合管理 基准？
防 是水
隔 离 层
二 次 支 护
竣 工
护或预先进行地
层改良
新奥法施工程序
隧道施工应遵循的基本精神和原则
✓支护结封闭时间 ✓1次掘进长度
•必须在施工中进行实地量测监控，及时提出可靠 的、足够数量的量测信息，以指导施工和设计；
•在施工过程中，必须建立设计－施工检验－地质 预报－量测反馈－修正设计的一体化的施工管理系 统，以不断的提高和完善隧道施工技术；
•选择支护手段，一般应选择大面积、牢固与围岩 紧密接触、能及时施设和应变能力强的支护手段；
✓多采用喷砼、并与锚杆、金属网联合使用 ✓要与钢支撑或格栅等配合使用 ✓临时仰拱也是重要的、不容忽视的支护手段
•在可能的条件下，应尽量采用全断面或大断面分 部的开挖方法；
•在任何情况下，使隧道断面能在较短时间内闭合 是极为重要的；
第一节 概述
一、隧道设计施工的两大理论及其发展过程
隧道施工是指修建隧道及地下洞室的施工方 法、施工技术和施工管理的总称。
隧道施工过程通常包括：在地层中挖出土石， 形成符合设计轮廓尺寸的坑道；进行必要的初期支 护和砌筑最后的永久衬砌，以控制坑道围岩变形， 保证隧道长期地安全使用。
隧道施工方法可按以下方式分类：
实施方法：设计、施工和监测三位一体的动态模式。
修 改 施 工 方 案
法 和 顺 序
改 变 开 挖 方
确 施 定开 工施 准工 备 方挖
案
必要时须超前支
护修 参正 数支 初 期 支 护
量 测 监 控
否
是否符 合管理 基准？
防 是水
隔 离 层
二 次 支 护
竣 工
护或预先进行地
层改良
新奥法施工程序
隧道施工应遵循的基本精神和原则
✓支护结封闭时间 ✓1次掘进长度
•必须在施工中进行实地量测监控，及时提出可靠 的、足够数量的量测信息，以指导施工和设计；
•在施工过程中，必须建立设计－施工检验－地质 预报－量测反馈－修正设计的一体化的施工管理系 统，以不断的提高和完善隧道施工技术；
•选择支护手段，一般应选择大面积、牢固与围岩 紧密接触、能及时施设和应变能力强的支护手段；
✓多采用喷砼、并与锚杆、金属网联合使用 ✓要与钢支撑或格栅等配合使用 ✓临时仰拱也是重要的、不容忽视的支护手段
•在可能的条件下，应尽量采用全断面或大断面分 部的开挖方法；
•在任何情况下，使隧道断面能在较短时间内闭合 是极为重要的；
隧道结构设计隧道工程结构构造设计课件PPT(共43页)
※ 设计方法：目前以工程类比为主，理论验算为辅。结合施 工，通过测量、监控取得数据，不断修改和完善设计；
※ Ⅳ级及以下围岩或可能出现偏压时，应设置仰拱。
※ 仰拱的重要性
① 解决基础承载力不够，减少下沉：防止底鼓的隆起变形，调 整衬砌应力的作用；
② 封闭围岩，制止围岩过大的松弛变形，将围岩塑性变形和形 变压力控制在允许范围，提高结构的整体承载力；
偏压衬砌示意图
6、喇叭口隧道衬砌
在山区双线隧道， 可将一条双幅公路隧道 分建为二个单线隧道或 二条单线并建为一条双 幅的情况，衬砌产生了 一个过渡区段，这部分 隧道衬砌的断面及线间 距均有变化，相应成了 一个喇叭型，称为喇叭 口隧道衬砌。
嗽叭口隧道衬砌示意图
二、支护结构
初期支护 (一次支护)
支护 结构 永久支护(二
※ 采用就地整体模注现浇砼，适用较广，截面可以是等截面或 是变截面。
※ IV级以上围岩，地基松软，往往侧压力较大，故宜采用 曲墙带仰拱的衬砌。
设置 作用 仰拱
使结构及时封闭，提高整体承载力和侧墙抵抗侧 压力的能力
抵御结构下沉变形，调整围岩和衬砌的应力状态
※ 严寒地区隧道，不管围岩等级如何，只要有地下水存在， 衬砌型式仍应采用曲墙式衬砌，并在施工中根据情况设置伸 缩缝
※ 在层状围岩中，采用喷锚支护效果较好；
※ 喷锚支护作为柔性支护，变形量较大，其外轮廓线宜预留稍 大的空间（20cm）；
※ 为了使开挖时外轮廓线圆顺，尽可能减少围岩中的应力集中 锚喷衬砌的内轮廓线，宜采用曲墙式的断面形式；
※ 锚喷衬砌内表面不太平整顺直，美观性差，影响司机在行车 中视觉感观，应根据需要考虑内装。
③ 具有防水效果，且可减少二次衬砌混凝土的收缩裂缝。
※ Ⅳ级及以下围岩或可能出现偏压时，应设置仰拱。
※ 仰拱的重要性
① 解决基础承载力不够，减少下沉：防止底鼓的隆起变形，调 整衬砌应力的作用；
② 封闭围岩，制止围岩过大的松弛变形，将围岩塑性变形和形 变压力控制在允许范围，提高结构的整体承载力；
偏压衬砌示意图
6、喇叭口隧道衬砌
在山区双线隧道， 可将一条双幅公路隧道 分建为二个单线隧道或 二条单线并建为一条双 幅的情况，衬砌产生了 一个过渡区段，这部分 隧道衬砌的断面及线间 距均有变化，相应成了 一个喇叭型，称为喇叭 口隧道衬砌。
嗽叭口隧道衬砌示意图
二、支护结构
初期支护 (一次支护)
支护 结构 永久支护(二
※ 采用就地整体模注现浇砼，适用较广，截面可以是等截面或 是变截面。
※ IV级以上围岩，地基松软，往往侧压力较大，故宜采用 曲墙带仰拱的衬砌。
设置 作用 仰拱
使结构及时封闭，提高整体承载力和侧墙抵抗侧 压力的能力
抵御结构下沉变形，调整围岩和衬砌的应力状态
※ 严寒地区隧道，不管围岩等级如何，只要有地下水存在， 衬砌型式仍应采用曲墙式衬砌，并在施工中根据情况设置伸 缩缝
※ 在层状围岩中，采用喷锚支护效果较好；
※ 喷锚支护作为柔性支护，变形量较大，其外轮廓线宜预留稍 大的空间（20cm）；
※ 为了使开挖时外轮廓线圆顺，尽可能减少围岩中的应力集中 锚喷衬砌的内轮廓线，宜采用曲墙式的断面形式；
※ 锚喷衬砌内表面不太平整顺直，美观性差，影响司机在行车 中视觉感观，应根据需要考虑内装。
③ 具有防水效果，且可减少二次衬砌混凝土的收缩裂缝。
隧道工程：隧道总体设计PPT文档共41页
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
隧道工程：隧道总体设计
1、战鼓一响，法律无声。——英国 2、任何法律的根本；不，不成文法本 身就是 讲道理 ……法 律，也 ----即 明示道 理。— —爱·科 克
3、法律是最保险的头盔。——爱·科 克 4、一个国家如果纲纪不正，其国风一 定颓败 。—— 塞内加 5、法律不能使人人平等，但是在法律 面前人 人是平 等的。 ——波 洛克
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(1) 坡面正交型；
(2) 坡面斜交型；
(3) 坡面平行型；
(4) 尾部进入型；
(5) 深入谷地型。
3、越岭隧道的选址
越岭隧道的位置主要以选择垭口和确定隧道高程为主 要依据。
(1) 越岭隧道平面位置的选择 ※ 采用直线或大半径曲线为好；
※ 优选考虑在路线总方向上或其附近的低垭口，展线好， 隧道较短； ※ 虽远离线路总方向，但垭口两侧有良好的展线条件； ※ 工程地质和水文地质条件良好的垭口。
（1）傍山隧道的洞身覆盖厚度问题。为保持山体稳定和避免偏压 产生，隧道位置宜往山体内侧靠--宁里勿外
傍山隧道最小覆盖层厚度 t(m)
围岩类别
Ⅳ Ⅲ Ⅱ
最小覆盖层厚度(m)
单线
双线
4~6
7~9
7~10
10~15
11~20
16~30
（2）要考虑河岸冲刷对山体和洞身稳定的影响，如图所示。 （3）应考虑施工便道设置和既有公路的位置，应注意既有公 路边坡的可能坍塌和施工便道对洞身稳定的影响。如图所示。 （4）线路沿山绕行应与直穿山体的隧道方案进行比较。
河岸受冲刷对洞身位置影响示意图
道路对洞身稳定的影响示意图
5、不良地质地段隧道位置的选择
● 研究地质条件的重要性：不论是沿河（溪）线还是越岭线，地 质条件对隧道位置的选择往往起决定性作用。好的地层，对施工和 营运均有利，亦可节省投资；对岩性不好的地层、断层破碎带、含 水层等不良地段应避免穿越。若不能绕避而必须通过时，应采取可 靠的工程处理措施，以确保隧道施工及营运安全。 ● 常见不良地质条件有滑坡、崩坍、松散堆积、泥石流、岩溶及含 盐、含煤、地下水发育等地质条件。 (1)、滑坡、错落
滑坡地区隧道位置选择示意图
松散堆积层中隧道位置选择示意图
(3)、泥石流 隧道通过泥石流地段时，应结合地质情况考虑泥石流沟的改
道和最大下切深度，确保洞口和洞身的安全。隧道洞顶距基岩面 或最大下切面要有一定的覆盖厚度，如图 (b)乙的位置，隧道洞 口应避开泥石流沟及泥石流可能扩展的范围。有困难时，可修建 一段明洞，使泥石流在明洞顶通过。
滑坡、错落对隧道的危害很大，在隧道通过滑坡地区时，必须查 明滑坡类型范围、深度、滑动方向等。一般应避开滑坡体或错动体， 或在可能滑动面以下一定深度通过。如图所示。
(2)、松散堆积层
堆积层常处在暂时稳定状态。一旦扰动，稳定即会丧失而造成 崩坍。在这种地质条件下隧道应避开不稳定、松散的堆积层，使 洞身处于基岩中，并具有足够的安全厚度。如图甲的位置上。
正交洞门平面示意图
斜交洞门平面示意图
(6)长大隧道在洞门附近应考虑施工场地、弃渣场等的位置。 (7)洞口附近有居民点时，考虑提前进洞，尽可能减少附近地上构 筑物，地下埋设物与隧道的相互影响，及减少对环境（农业、交通、 居民生活）的影响。 (8)洞口路肩应高出设计洪水位（包括浪高）以上0.5m，以免洪水 浸入隧道。 (9)考虑通风设备排出的废气和噪声对周围环境的影响程度和解决 办法。 (10)考虑设置防雪工程、防风工程和防路面冻害工程的必要性。 总之，隧道洞口和洞身是不可分的整体，在位置选择时不能顾此 失彼，应该同样的重视。
沟谷附近洞口平面位置示意图
贴壁进洞时洞口纵断面示意图
陡壁下接长明洞纵断面示意图
缓坡洞口纵断面示意图
(4)洞口地形平缓时，一般也应早进洞晚出洞。这时洞口位置选择余 地较大，应结合洞外路堑、填方、弃渣场地、工期等具体确定(见 图)。需要时可接长明洞，以确保施工和运营安全。 (5)考虑洞口边仰坡不致开挖过高和洞口段衬砌结构受力，洞口位 置宜与地形等高线大体上正交见图(a)。道路隧道一般不宜设计斜交 洞门，见图(b)。若为斜交时，应尽可能加大斜交角度（一般不小于 450），或采取工程措施，以降低垂直等高线方向的开挖高度。
(4)沿河傍山隧道，其位置宜向山侧内移，避免一侧洞壁 过薄产生偏压；
(5)选择隧道位置时，应注意洞口位置和有关工程的处理， 一般宜采取“早进洞，晚出洞”原则(多暗挖，少明挖， 在岩体内施工原则)。
2、隧道方案与自然条件的关系
当地的工程地质与水文地质条件、地形地貌条件、气象条件， 一般而言是隧道方案主要考虑的问题。另外，还有工程的难易程 度、经济、工期要求，甚至还有政治、经济、军事与地区发展都 有关。根据隧道轴线与地形的关系，主要有：
高降低一些。 越岭方案的选择以选择越岭垭口为重点，从而解决越岭垭口、
隧道高程和两侧展线这三个既相互联系又相互制约的问题。
4、傍山隧道选址
为改善线形，提高车速，缩短里程，节省时间，常修建傍山隧道。 傍山隧道一般埋藏较浅，容易造成各种病害；山坡亦常有滑坡，
松散堆积，泥石流等不良地质现象，地质情况较为复杂。 选择傍山隧道时应注意：
(2)越岭隧道标高的选择(在山体中何位置)
※ 尽可能把隧道埋于较好的地层中； ※ 洞口位置处于较好的水文地质、工程地质处，便于施工场地的布
设； ※ 寒冷地区，隧道宜设在多年冻土上限和多年积雪线标高以下，以
保持施工和运营安全； ※ 隧道条件应考虑施工期限和施工技术条件； ※ 考虑远景规划，在不多增加工程造价的情况下，宜尽可能的把标
隧道通过泥石流时的位置选择示意图
6、隧道洞口位置的选择
洞口位置选择好坏，将直接影响隧道施工、造价、工期和运营 安全。选择时要结合洞口的地形，地质条件、施工、运营条件以及 洞口的相关工程（桥涵、通风设施等）综合考虑。 （1）洞口部分在地质上通常是不稳定的。一般应设在山体稳定， 地质条件好，排水有利的地方。隧道宜长不宜短，应“早进洞，晚 出洞”，尽量避免大挖大刷，破坏山体稳定。 （2）洞口不宜设在沟谷低洼处和汇水沟处，一般宜将洞口移到沟 谷地质条件较好的一侧有足够宽度的山嘴处，如图中的B线。 （3）当洞口处为悬崖陡壁时，根据地质情况采用贴壁（见图）或 采用接长明洞的办法，将洞口堆到坍方范围以外3—5m处，见图
3 隧道体设计
3.1 隧道选址 3.2 隧道的几何设计 3.3 衬砌内轮廓线及几何尺寸拟定 3.4 道路隧道勘测设计文件的内容和组成
3.1 隧道选址
1、公路隧道选址的基本原则：
(1)必须与公路总体设计相协调适应(交通量、公路等级等)
(2)隧道位置应选择在稳定的地层中；
(3)越岭隧道应进行较大范围的方案选择，进行全面的技 术、经济比较，选择在地质条件较好的地段穿越；
(2) 坡面斜交型；
(3) 坡面平行型；
(4) 尾部进入型；
(5) 深入谷地型。
3、越岭隧道的选址
越岭隧道的位置主要以选择垭口和确定隧道高程为主 要依据。
(1) 越岭隧道平面位置的选择 ※ 采用直线或大半径曲线为好；
※ 优选考虑在路线总方向上或其附近的低垭口，展线好， 隧道较短； ※ 虽远离线路总方向，但垭口两侧有良好的展线条件； ※ 工程地质和水文地质条件良好的垭口。
（1）傍山隧道的洞身覆盖厚度问题。为保持山体稳定和避免偏压 产生，隧道位置宜往山体内侧靠--宁里勿外
傍山隧道最小覆盖层厚度 t(m)
围岩类别
Ⅳ Ⅲ Ⅱ
最小覆盖层厚度(m)
单线
双线
4~6
7~9
7~10
10~15
11~20
16~30
（2）要考虑河岸冲刷对山体和洞身稳定的影响，如图所示。 （3）应考虑施工便道设置和既有公路的位置，应注意既有公 路边坡的可能坍塌和施工便道对洞身稳定的影响。如图所示。 （4）线路沿山绕行应与直穿山体的隧道方案进行比较。
河岸受冲刷对洞身位置影响示意图
道路对洞身稳定的影响示意图
5、不良地质地段隧道位置的选择
● 研究地质条件的重要性：不论是沿河（溪）线还是越岭线，地 质条件对隧道位置的选择往往起决定性作用。好的地层，对施工和 营运均有利，亦可节省投资；对岩性不好的地层、断层破碎带、含 水层等不良地段应避免穿越。若不能绕避而必须通过时，应采取可 靠的工程处理措施，以确保隧道施工及营运安全。 ● 常见不良地质条件有滑坡、崩坍、松散堆积、泥石流、岩溶及含 盐、含煤、地下水发育等地质条件。 (1)、滑坡、错落
滑坡地区隧道位置选择示意图
松散堆积层中隧道位置选择示意图
(3)、泥石流 隧道通过泥石流地段时，应结合地质情况考虑泥石流沟的改
道和最大下切深度，确保洞口和洞身的安全。隧道洞顶距基岩面 或最大下切面要有一定的覆盖厚度，如图 (b)乙的位置，隧道洞 口应避开泥石流沟及泥石流可能扩展的范围。有困难时，可修建 一段明洞，使泥石流在明洞顶通过。
滑坡、错落对隧道的危害很大，在隧道通过滑坡地区时，必须查 明滑坡类型范围、深度、滑动方向等。一般应避开滑坡体或错动体， 或在可能滑动面以下一定深度通过。如图所示。
(2)、松散堆积层
堆积层常处在暂时稳定状态。一旦扰动，稳定即会丧失而造成 崩坍。在这种地质条件下隧道应避开不稳定、松散的堆积层，使 洞身处于基岩中，并具有足够的安全厚度。如图甲的位置上。
正交洞门平面示意图
斜交洞门平面示意图
(6)长大隧道在洞门附近应考虑施工场地、弃渣场等的位置。 (7)洞口附近有居民点时，考虑提前进洞，尽可能减少附近地上构 筑物，地下埋设物与隧道的相互影响，及减少对环境（农业、交通、 居民生活）的影响。 (8)洞口路肩应高出设计洪水位（包括浪高）以上0.5m，以免洪水 浸入隧道。 (9)考虑通风设备排出的废气和噪声对周围环境的影响程度和解决 办法。 (10)考虑设置防雪工程、防风工程和防路面冻害工程的必要性。 总之，隧道洞口和洞身是不可分的整体，在位置选择时不能顾此 失彼，应该同样的重视。
沟谷附近洞口平面位置示意图
贴壁进洞时洞口纵断面示意图
陡壁下接长明洞纵断面示意图
缓坡洞口纵断面示意图
(4)洞口地形平缓时，一般也应早进洞晚出洞。这时洞口位置选择余 地较大，应结合洞外路堑、填方、弃渣场地、工期等具体确定(见 图)。需要时可接长明洞，以确保施工和运营安全。 (5)考虑洞口边仰坡不致开挖过高和洞口段衬砌结构受力，洞口位 置宜与地形等高线大体上正交见图(a)。道路隧道一般不宜设计斜交 洞门，见图(b)。若为斜交时，应尽可能加大斜交角度（一般不小于 450），或采取工程措施，以降低垂直等高线方向的开挖高度。
(4)沿河傍山隧道，其位置宜向山侧内移，避免一侧洞壁 过薄产生偏压；
(5)选择隧道位置时，应注意洞口位置和有关工程的处理， 一般宜采取“早进洞，晚出洞”原则(多暗挖，少明挖， 在岩体内施工原则)。
2、隧道方案与自然条件的关系
当地的工程地质与水文地质条件、地形地貌条件、气象条件， 一般而言是隧道方案主要考虑的问题。另外，还有工程的难易程 度、经济、工期要求，甚至还有政治、经济、军事与地区发展都 有关。根据隧道轴线与地形的关系，主要有：
高降低一些。 越岭方案的选择以选择越岭垭口为重点，从而解决越岭垭口、
隧道高程和两侧展线这三个既相互联系又相互制约的问题。
4、傍山隧道选址
为改善线形，提高车速，缩短里程，节省时间，常修建傍山隧道。 傍山隧道一般埋藏较浅，容易造成各种病害；山坡亦常有滑坡，
松散堆积，泥石流等不良地质现象，地质情况较为复杂。 选择傍山隧道时应注意：
(2)越岭隧道标高的选择(在山体中何位置)
※ 尽可能把隧道埋于较好的地层中； ※ 洞口位置处于较好的水文地质、工程地质处，便于施工场地的布
设； ※ 寒冷地区，隧道宜设在多年冻土上限和多年积雪线标高以下，以
保持施工和运营安全； ※ 隧道条件应考虑施工期限和施工技术条件； ※ 考虑远景规划，在不多增加工程造价的情况下，宜尽可能的把标
隧道通过泥石流时的位置选择示意图
6、隧道洞口位置的选择
洞口位置选择好坏，将直接影响隧道施工、造价、工期和运营 安全。选择时要结合洞口的地形，地质条件、施工、运营条件以及 洞口的相关工程（桥涵、通风设施等）综合考虑。 （1）洞口部分在地质上通常是不稳定的。一般应设在山体稳定， 地质条件好，排水有利的地方。隧道宜长不宜短，应“早进洞，晚 出洞”，尽量避免大挖大刷，破坏山体稳定。 （2）洞口不宜设在沟谷低洼处和汇水沟处，一般宜将洞口移到沟 谷地质条件较好的一侧有足够宽度的山嘴处，如图中的B线。 （3）当洞口处为悬崖陡壁时，根据地质情况采用贴壁（见图）或 采用接长明洞的办法，将洞口堆到坍方范围以外3—5m处，见图
3 隧道体设计
3.1 隧道选址 3.2 隧道的几何设计 3.3 衬砌内轮廓线及几何尺寸拟定 3.4 道路隧道勘测设计文件的内容和组成
3.1 隧道选址
1、公路隧道选址的基本原则：
(1)必须与公路总体设计相协调适应(交通量、公路等级等)
(2)隧道位置应选择在稳定的地层中；
(3)越岭隧道应进行较大范围的方案选择，进行全面的技 术、经济比较，选择在地质条件较好的地段穿越；