第2章4 隧道横断面设计

第二章交通隧道隧道是作为通道的一种地下建筑物。

按所在的岩层条件，隧道可分为岩石隧道和软土隧道两种。

作为地下通道的隧道有公路隧道、水底隧道、地下铁道、铁路隧道和航运隧道等。

隧道的作用，在城市可构成立体交叉、疏导交通，在江河、海峡、港湾地区可潜越水道，不影响通航，在山岭可克服高程或地形障碍，改善线形、缩短里程。

在交通线上修建隧道，既能保证路线平顺、行车安全，又可提高隐蔽性、增加防护能力和避免气候影响。

以交通为用途的隧道，两端将自地面引入。

隧道端部外露面，一般都修筑为保护洞口和排放流水的挡土墙式结构，称为“洞门”。

此外，为了保障隧道运营正常安全，还需设置有照明、通风、消防、通信、监控、供电、救援、危险品检查等系统和一些附属建筑物。

如为工作人员在隧道内进行维修或检查时，能及时避让驶来的车辆而在隧道两侧开辟的“避车洞”；为了排除隧道内渗入的地下水，而设置的防水及排水设备，为了净化隧道内车辆所排出的烟尘和有害气体而设置的通风系统等。

最古老的隧道是古巴比伦城连接皇宫与神庙间的人行隧道，建在公元前2180～2160年间。

该隧道长约lkm，断面为 3.6m×4.5m，施工期间将幼发拉底河水流改道，用明挖法建造。

1895～1906年修建的穿越阿尔卑斯山铁路隧道长19.23km。

目前世界最长的汽车专用隧道是瑞士中部的圣哥达(St.Gotthard)隧道，全长16.3km，隧道开凿时，第一次使用了硝化甘油炸药。

表2—l列出了世界上近年修建的长大公路隧道的基本情况。

世界若干公路隧道表2—l隧道名称国家长度，km大圣伯纳儿隧道瑞士 6.6别尔亨隧道瑞士 3.18巴雷格斯隧道瑞士 1.13圣哥达隧道瑞士16.32柴里斯伯尔隧道瑞士9.3费雷瑞斯隧道法国12.7勃朗峰隧道意大利11.6大萨瑟隧道法国－意大利10.3卡波－卡拉伐隧道意大利 3.0富士山隧道日本8.5奥林匹亚隧道希腊0.91华蓥山隧道中国 4.35我国最早的交通隧道是位于今陕西汉中县的“石门”隧道，建于公元56年。

隧道横断面设计的主要内容隧道的横断面设计是隧道工程中必不可少的一环，其设计涉及到隧道的稳定性、安全性、施工难度、经济性等多方面因素。

隧道横断面的设计需要考虑到交通需求、地质情况、施工条件等多种因素，下面我们就来详细了解一下隧道横断面设计的主要内容。

1.隧道横断面形式设计隧道横断面的形式设计是隧道设计的关键环节之一。

在设计中，需要考虑到隧道的通行能力、安全性、舒适性等因素。

通常情况下，隧道横断面的形式设计有两种：单洞式和双洞式。

单洞式隧道横断面适用于交通量较小的区域，主要用于城市道路和乡村道路的建设。

双洞式隧道横断面适用于交通量较大的区域，主要用于高速公路和铁路等交通工程的建设。

2.隧道横断面的几何尺寸设计隧道横断面的几何尺寸设计是指隧道横断面的宽度、高度、半径等尺寸的设计。

隧道横断面的几何尺寸设计直接影响到隧道的通行能力和安全性。

在设计中，需要考虑到车辆的尺寸、车速等因素，同时还要考虑到隧道内部的照明、通风等设施。

在设计中，需要根据实际情况，合理确定隧道横断面的几何尺寸。

3.隧道横断面的纵向曲率设计隧道横断面的纵向曲率设计是指隧道内部的纵向变化。

在设计中，需要考虑到隧道内部的地质情况、交通需求等因素。

在设计中，需要根据实际情况，合理确定隧道横断面的纵向曲率，以保证隧道内部的安全与稳定。

4.隧道横断面的横向曲率设计隧道横断面的横向曲率设计是指隧道内部的横向变化。

在设计中，需要考虑到隧道内部的地质情况、交通需求等因素。

在设计中，需要根据实际情况，合理确定隧道横断面的横向曲率，以保证隧道内部的安全与稳定。

5.隧道横断面的截面形状设计隧道横断面的截面形状设计是指隧道横断面的形状设计。

在设计中，需要考虑到隧道的通行能力、安全性、舒适性等因素。

通常情况下，隧道横断面的截面形状设计有两种：圆形和方形。

圆形隧道横断面适用于地质条件较好的区域，主要用于城市道路和乡村道路的建设。

方形隧道横断面适用于地质条件较差的区域，主要用于高速公路和铁路等交通工程的建设。

目录第1章设计目的 (1)第2章设计原始资料 (1)第3章隧道洞身设计 (1)3.1隧道横断面设计 (1)3.1.1隧道建筑限界的确定 (1)3.1.2隧道内轮廓线的确定 (2)3.2隧道衬砌设计 (3)3.2.1隧道深浅埋的确定及围岩压力计算 (3)3.2.2隧道衬砌方案的拟定 (4)3.2.3隧道衬砌截面强度验算 (5)3.3隧道洞室防排水设计 (5)3.4隧道开挖及施工方案 (6)3.4.1施工方案： (6)3.4.2施工顺序： (7)第4章隧道洞门设计 (8)4.1洞门的尺寸设计 (8)4.1.1洞门类型的确定 (8)4.1.2 洞门尺寸的确定 (8)4.2洞门检算 (9)4.2.1条带“I”的检算 (9)422条带“U”的检算 (11)423条带“川”的检算 (13)总结 (14)参考文献 (15)隧道工程课程设计第1章设计目的通过课程设计，使学生掌握公路隧道支护结构的基本计算设计方法，熟悉矿山法在公路隧道施工中的工艺，掌握公路隧道施工设计的基本方法，以及掌握隧道暗挖洞门的形式，洞门的结构要求，设计方法和洞门作为重力式挡土墙的各种验算。

第2章设计原始资料原始资料取之于“”。

围岩级别：1级围岩容重：26 KN / m3隧道埋深：18m隧道行车要求：三车道高速公路，时速100km/h隧道衬砌截面强度校核：N=18.588tM=-1.523t m隧道洞门验算：地基土摩擦系数f=0.8 p45地基土容重卢19 KN / m3地基容许承载力-J = 80(kPa第3章隧道洞身设计3.1隧道横断面设计3.1.1隧道建筑限界的确定该隧道横断面设计是针对三车道高速公路I级围岩的隧道。

根据《公路隧道设计规范》选取隧道建筑限界基本值如下：W——行车道宽度，取3.75 X3=11.25C ---- 余宽，本设计设置检修道，故C=0。

R――人行道宽度，R=0。

J――检修道宽度，左侧0.75m,右侧1.00m。

第二章横断面设计2.1 隧道建筑限界的确定2.1.1 隧道建筑限界的定义隧道建筑限界是为了保证隧道内各种交通的正常运行于安全，而规定在一定宽度和高度范围内不得有任何障碍物的空间限界。

在设计的时候，应充分研究各种车道与公路之间所处的空间关系，任何部件（包括隧道本身的通风、照明、安全、监控及内部装修等附属设施）均不得侵入隧道限界之内。

隧道建筑限界是决定隧道净空尺寸的依据，对设计、施工、运营来说都很重要，而且隧道是永久性的建筑，一旦建成，就很难改动。

因此，隧道建筑限界的确定，对隧道的设计来说至关重要。

2.1.2 隧道建筑限界的组成及规范规定[1]公路隧道建筑限界由行车道宽度（W），路缘带（S），侧向宽度（L），人行道（R）或检修道（J）等组成。

当设置人行道时，含余宽（C）。

其中检修道的功能如下：1.便于养护人员、司机处理紧急事故，而不影响交通；2.检修道的路缘石可以阻止车辆爬车道，是检修人员的安全界限；3.检修道路缘石可以作为驾驶员的行驶方向线，比车道边线更能吸引驾驶员的注意力，有利于行车安全；4.检修道下部空间可以用来安装管线等附属设施。

检修道或人行道的步高按表2-2-1取值：[1]在建筑限界内不得有任何部件入侵，隧道建筑限界的基本宽度按下表2-1取值，并符合以下规定[1]：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，可取双面坡。

坡度应根据隧道长度，平、纵线形等因素综合分析确定，一般可采取1.5%～2.0%。

4.当路面采用单面坡时，建筑限界底边线与路面重合；当采用双面坡时，建筑限界底边线应水平置于路面最高处。

[1]注：1）三车道隧道除增加车道数外，其它宽度同表；增加车道的宽度不得小于3.5m。

2）连拱隧道的左侧可不设检修道或人行道，但应设50cm（120km/h与100km/h时）或25cm（80km/h与60km/h时的余宽）。

隧道横断面设计的主要内容隧道横断面设计的主要内容隧道是一种长期存在的交通设施，其安全性和舒适性直接影响着人们的生命财产安全和出行体验。

而隧道横断面设计则是隧道工程中至关重要的一环，它不仅关系到车辆行驶的安全和顺畅，还涉及到排水、通风、照明等方面。

本文将从以下几个方面介绍隧道横断面设计的主要内容。

一、基本原则在进行隧道横断面设计时，需要遵循以下基本原则：1.按照规划要求进行设计，保证符合国家标准和技术规范。

2.考虑交通流量、车速等因素，确保车辆能够顺畅通过。

3.注意排水系统的设置，避免水淹。

4.考虑通风系统和照明系统的设置，确保空气流通和照明充足。

5.根据地质条件进行合理选择隧道形式，并考虑地震力等自然因素。

6.根据实际情况进行经济评估，并选择经济合理的设计方案。

二、基本参数在进行隧道横断面设计时，需要确定以下基本参数：1.隧道宽度：隧道宽度应根据车辆流量、车速和车型等因素进行确定。

一般来说，城市内的隧道宽度要比高速公路上的隧道宽度大。

2.净高：净高是指从路面到顶部的距离，也称为洞顶高。

净高应根据车辆类型、行驶方向和地质条件等因素进行确定。

3.路面坡度：路面坡度是指路面横向倾斜的程度。

对于长隧道而言，路面坡度应尽量小，以免对车辆行驶造成影响。

4.侧石块：侧石块是指设置在路肩两侧的石头或混凝土构件。

侧石块的作用是保护路肩，并防止车辆偏离道路。

5.排水系统：排水系统包括排水沟、泵站等设施，其作用是将雨水和地下水排出隧道内部。

6.通风系统：通风系统包括进风口、出风口、风机等设施，其作用是保证空气流通和新鲜空气的供应。

7.照明系统：照明系统包括灯具、电缆等设施，其作用是提供充足的照明，确保车辆行驶的安全。

三、设计要点在进行隧道横断面设计时，需要注意以下要点：1.考虑隧道的使用功能和地理环境，选择合适的隧道形式。

2.根据车辆类型、行驶方向和地质条件等因素确定净高、宽度和路面坡度等基本参数。

3.设置合理的侧石块和路肩，保护车辆和行人。

隧道横断面设计一、铁路隧道横断面设计（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，根据隧道建筑限界确定。

隧道建筑限界是为了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物的空间范围。

1.机车车辆限界机车车辆限界指机车车辆最外轮廓的限界尺寸。

该限界要求所有在线路上行驶的机车车辆停在平坡直线上时，车体所有部分都必须容纳在此限界范围内而不得超越。

“机车车辆限界”能满足各种型号的机车和车辆在横断面尺寸上的最大需要。

2.基本建筑限界基本建筑限界指线路上各种建筑物和设备均不得侵入的轮廓线，用以保证机车车辆的安全运行以及建筑物和设备不受损害。

3.隧道建筑限界（1）常速铁路隧道建筑限界。

它是指包围“基本建筑限界”外部的轮廓线，即在“基本建筑限界”的基础上，留出少许空间，用于安装通信信号、照明、电力等设备。

对于速度120 km/h的新建和改建的内燃机车牵引的单线和双线铁路隧道，采用“隧限-1A”和“隧限-1B”，如图2-17所示。

新建和改建的电力机车牵引的单线和双线铁路隧道，采用“隧限-2A”和“隧限-2B”，如图2-18所示。

图2-17 蒸汽及内燃牵引的单线、双线隧道限界（单位：mm）图2-18 电力牵引的单线、双线隧道限界（单位：mm）（2）高速铁路隧道建筑限界。

我国高速铁路隧道建筑限界分为200 km/h客货共线、200 km/h及以上客运专线、200 km/h客货共线双层集装箱运输三种，如图2-19～图2-21所示。

图2-19 200 km/h客货共线电力牵引铁路KH-200桥隧建筑限界（单位：mm）图2-20 200 km/h及以上客运专线铁路建筑接近限界（单位：mm）图2-21 200 km/h客货共线电力牵引铁路双层集装箱运输隧道建筑限界（单位：mm）4.直线隧道净空（1）常速铁路隧道净空。

“直线隧道净空”要比“隧道建筑限界”稍大一些，它除了满足限界要求外，还考虑避让等安全空间、救援通道及技术作业空间，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。

桥梁隧道施工中的横断面设计与施工方法随着城市化进程的加快和交通网络的不断完善，桥梁和隧道的建设变得越来越重要。

在桥梁和隧道的施工过程中，横断面设计和施工方法是至关重要的环节。

本文将探讨桥梁隧道施工中的横断面设计与施工方法，以期为相关领域的从业人员提供一定的参考。

一、设计横断面的目的和原则在桥梁隧道的设计过程中，横断面的设计是十分重要的环节。

设计横断面的主要目的是为了满足工程的使用要求和施工的技术要求。

设计横断面的原则包括：满足使用要求、保证安全可靠、便于施工和维护，以及经济合理等。

设计横断面时还需要考虑交通组织、排水、通风、照明等因素，以保证工程的正常运行和使用。

二、桥梁横断面设计与施工方法桥梁的横断面设计和施工方法是桥梁工程中的重要内容。

在桥梁的设计过程中，需要考虑桥梁的负荷、变形和抗震等因素。

根据实际情况，选择合适的横断面形式，如矩形横断面、T形横断面、Y形横断面等。

在桥梁的施工过程中，需要采取适当的工艺和方法，如预制构件的浇筑、拼装和安装等。

三、隧道横断面设计与施工方法隧道的横断面设计和施工方法也是隧道工程中不可或缺的一环。

在隧道的设计过程中，需要考虑隧道的通行要求、地质条件和光照等因素。

根据实际情况，选择合适的横断面形式，如圆形横断面、矩形横断面、马蹄形横断面等。

在隧道的施工过程中，需要采取适当的工艺和方法，如先进的掘进技术和合理的支护措施。

四、横断面设计中的材料选择在桥梁和隧道的横断面设计中，材料的选择是至关重要的。

对于桥梁来说，需要选择合适的钢材、混凝土等材料，以满足结构的强度和稳定性要求。

对于隧道来说，需要选择合适的岩石、土壤等材料，以满足地质条件的要求。

在材料选择的过程中，还需要考虑材料的耐久性、施工性能和经济性等因素。

五、横断面设计中的施工工艺在桥梁隧道的横断面设计中，施工工艺是十分重要的一环。

不同的施工工艺可以影响工程的质量、进度和安全等方面。

在桥梁的施工过程中，需要采取适当的浇筑、拼装和安装工艺，以确保结构的完整性和稳定性。

第二章平、纵、横三维断面设计第二章 平、纵、横三维断面设计2.1 道路等级的确定2.1.1交通量换算已知预算十年末交通量（年平均增长率Y=10％）为2500辆/日“公路工程技术标准—2.0.2”各种车型的折算系数为小客车1.0中型车1.5大型车2.0拖挂车3.0。

依据“国内外汽车参数”得知：东风EQ140载重5.21t 黄河,JN —150载重8.06t,解放CA10B 载重4.00t,跃进NJ130载重2.5t 。

十年末小客车标准车型交通量 表2-1 车型 交通组成量 实际交通量 折算系数 换成小客车交通量 解放CA10B 65％ 2500×65％=1625 1.5 2437.5 进NJ130 15％ 2500×15％=375 1.5 562.5 黄河JN150 10％ 2500×10％=250 2.0 500 东风EQ14010％ 2500×10％=2501.5 375∑=3875辆/日依据“道路勘察设计”交通辆换算公式为1d0(1)n NN r -=+式中：d N —规划交通量（辆/日）；0N —起始年平均日交通量（辆/日）；γ—年平均增长率（%）； n —预测年限（年） 换算十五年初平均日交通量：用式（2—1）计算3875)1(10=+=-n d r N N 辆/日据服务对象，假设本条公路为三级公路。

“公路沥青路面设计规范JTG D50—2006”选三级公路路面为沥青表面处治时设计年限为八年。

日辆/4.5673)1.01(3875)1(1510=+=+=--n d r N N2.1.2道路等级确定地区的地形为重丘山岭区，公路使用性质任务是为沿线工农业服务，是沟通县乡村的支线公路，并小客车标准车型交通量为“公路工程技术标准JTG B01—2003”规定的三级公路小客车年平均日交通量2000—6000辆中间。

该公路为三级公路。

假设成立。

2.1.3道路技术标准的确定（重丘区三级公路）依据“公路工程技术标准JTG B01—2003”该公路的各项设计值取如下：设计速度30（㎞/h）单车道宽度3.25m土路肩宽度0.5m路基宽度7.5m停车视距30m会车视距60m超车视距150m“公路工程技术标准JTG B01—2003”规定半径﹑坡度调整的范围如下：圆曲线最小半径（m）：一般值：65 极限值：30 不设超高最小半径：350 最大纵坡：8%当路拱≤2.00%时为350；当路拱＞2%时为45同向曲线曲线间最短直线长度满足v6≥≥反向曲线间最短线长度满足v2越岭路线连续上坡（或下坡）路段，相对高差为200—500m时，平均纵坡不应大于5.5%；相对高差大于500m时，平均纵坡不应大于5%，任意连续3km路段的平均纵坡不应大于5.5%，最小坡长：100m。

公路隧道横断面设计指导书设计步骤及要点（一）、隧道横断面设计1、隧道建筑限界确定根据公路等级进行隧道建筑限界设计，结合隧道设计规范确定各尺寸。

隧道建筑限界根据隧道长度等有四个：①、主洞建筑限界②、有紧急停车带的建筑限界③、行车横洞建筑限界④、行人横洞建筑限界。

在绘制建筑限界时各部分尺寸都要标注清楚。

2、隧道衬砌内轮廓线确定根据公路等级进行隧道衬砌内轮廓线设计，结合隧道设计规范确定各尺寸。

隧道衬砌内轮廓线根据隧道长度等有两个：①、主洞衬砌内轮廓线②、有紧急停车带的衬砌内轮廓线隧道衬砌内轮廓线的确定方法：①、按单心圆设计根据确定的建筑限界和隧道设计规范要求富余10cm，确定圆心和半径画出单心圆衬砌内轮廓线。

一般适用地铁、水工隧道或小断面隧道等。

②、按三心圆设计三心圆断面受力较好，在设计时常采用，设计时采用工程类比法确定三个圆心及半径画衬砌内轮廓线。

③、按五心圆设计五心圆断面受力也较好，但圆弧较多，较复杂。

设计时采用工程类比法确定五个圆心及半径画出衬砌内轮廓线。

3、作图法确定隧道衬砌内轮廓线①、圆形断面的作图确定隧道内轮廓线时，以公路建筑限界为基准，并附加上通风所需要的断面。

如果有侧压力则需要设置仰拱，设仰拱时应考虑水压力。

在膨胀性山体和受到大水压时，通常把圆形闭合断面作为基本形状。

圆形断面内轮廓线作图如图1(a)，假定公路建筑限界已确定，其控制点为a，b，c，d四个点，分别作ab，ac，ad的垂直平分线，在断面对称轴上得到三个交点O1，O2，O3，取其中最高（至路面）者作为圆心O2。

由于施工精度上要求a，b，c，d各点至少需要10cm以上的富余量，所以在oa连线的延长线上取aA≥，以oA为半径划圆即得内轮廓线的基本部分。

1.0m图1 内轮廓线作图例路面板下剩余的空间，可以用做通风和通路，除了膨胀性岩体及水压很大时需要设置仰拱外，一般可不设置，此时路面板下可用于埋设排水构造物。

排水构造物的敷设深度，除高寒地区设保暖水沟外，一般0.5m是足够的。

营盘路湘江隧道结构设计第一章设计原始资料1.1 技术标准及设计标准规范1.1.1 主要技术标准（1）隧道按规定的远期交通量设计，采用三车道隧道。

（2）隧道设计车速，隧道几何线形与净空按50km/h设计。

1.1.2 主要设计标准规范（1）《公路隧道设计规范》JTJ026-90；（2）《公路工程技术标准》JTJ001-97；（3）《公路工程抗震设计规范》JTJ004-89；（4）《锚杆喷射混凝土支护技术规范》GB50086-2001；1.2 工程概况长沙营盘路湘江隧道位于银盆岭大桥与橘子洲大桥间，东起营盘路，西接咸嘉湖路，下穿潇湘大道、傅家洲、橘子洲和湘江大道。

隧道左洞桩号：K16+115～K18+732，长2617m（其中明洞25m，暗洞2592m）；右洞桩号：K16+085～K18+725，长2640m（其中明洞25m，暗洞2615m）。

暗洞按新奥法施工，明洞按明挖法施工。

1.3 隧道工程地质概况营盘路隧道地貌以丘陵为主，各隧道段地表均为斜坡地形，坡度大致为10°～50°，坡面植被茂盛，局部陡坡地段基岩裸露。

隧道拟经过处山岭起伏变化较大，地形条件较为复杂。

主要地质以含碎石亚粘土地层、含粘性土地层、角砾凝灰岩、角砾岩地层为主，巨层厚状、块状构造较多，局部碎块石状。

地层整体上风化较为严重，节理发育，地层表面为全风化地带，在海拔较低的垭口位置有一定厚度的坡积层。

断裂带主要为F8和F9断层，F8断层与隧道走向基本垂直，倾角84°，宽度3～5m; F9断层与隧道走向交角很小，受断层影响，该处地质裂隙发育，岩体破碎，局部地段水量可能很大。

地下水类型主要为基岩裂隙水，水量贫乏。

经综合评定，隧道围岩大致为III级、IV级、V级。

第二章总体设计2.1 一般规定2.1.1隧道设计应满足公路交通规划的要求，其建筑限界、断面净空、隧道主体结构以及营运通风、照明等设施，应按《公路工程技术标准》(JTG B01)规定的预测交通量设计。