本章提要：本章主要介紹隧道勘察的目的、內容以及方法；圍巖的分級方法（著重介紹了公路隧道圍巖的分級方法）和圍巖分級的影響因素；隧道路線的選址的方法和原則；隧道洞口位置的選擇方法以及隧道的幾何設計要求（隧道平面的設計、縱斷面設計、橫斷面設計）。隧道圍巖分級是本章學習的重點及難點，重點掌握圍巖分級、圍巖分級的影響因素。第3章隧道總體設計3.1

隧道勘察3.2隧道圍巖分級的影響因素和指標3.3公路隧道圍巖分級3.4隧道方案比較3.5隧道及洞口位置選擇3.6隧道的幾何設計第3章隧道總體設計3.1隧道勘察

隧道勘察的目的是查明隧道所處位置的工程地質條件和水文地質條件，以及隧道施工和運營對環境保護的影響。為規劃、設計、施工提供所需的勘察資料，并對存在的巖土工程問題、環境問題進行分析評價提出合理的設計方法和施工措施，從而使隧道工程經濟合理和安全可靠。為預可行性研究階段工程地質勘察（簡稱預可勘察）工程可行性研究階段工程地質勘察（簡稱工可勘察）施工圖設計階段工程地質勘察（簡稱詳細勘察）初步設計階段工程地質勘察（簡稱初步勘察）3.1.1隧道勘察的階段劃分1.資料收集2.地形與地質調查3.勘探3.1.2隧道勘察主要方法

1.資料收集

應全面收集隧址區下列資料：1）地形地貌資料，以及有關的遙感與觀測資料；2）工程地質、水文地質、地表水，特別是自然地質災害的種類、性質、規模、危害程度等資料；3）氣溫、降水、風速和風向等氣象資料；4）地震歷史、地震動參數等資料；5）沿線交通情況、施工條件等；6）沿線礦產資源、周邊既有工程等資料。

2.地形與地質調查

隧道各階段調查的目標、內容及范圍見下表。

3.勘探在隧道工程勘察中，當需要查明巖土的性質和分布，從地下采取巖土樣供室內試驗測定，巖土的物理力學性質可采用挖探、鉆探、地球物理勘探等勘探方法進行。工程地質勘探點、測試點和觀測點的布置應該目的明確，具有代表性，能判明重要的地質界線和查明工程地質狀況，其密度、深度應根據勘察階段、成圖比例、露頭情況和工程結構特點確定。工程地質調繪應與路線及沿線工程結構設置相結合，為路線方案比選、工程場地選擇以及勘探、測試工作量的擬定等提供依據。3.2

隧道圍巖分級的影響因素和指標

●圍巖：隧道周圍一定范圍內，對其穩定性產生影響的巖（土）體。

一定范圍：應力變化忽略不計或位移為零，橫斷面上約為6～10倍洞徑。●最關心問題:開挖形成隧道后圍巖的穩定性。根據洞室開挖實踐，洞室開挖后的穩定性大體上可分為以下幾類：4.不穩定1.充分穩定3.2.1

地下洞室穩定性分類2.基本穩定3.暫時穩定地質因素（客觀）工程活動中的人為因素（主觀）3.2.2影響圍巖穩定性的因素巖體結構類型、巖石的力學性質、地下水狀況、結構面性質和空間的組合、圍巖的初始應力場等。地下洞室尺寸和形狀、施工中采用的開挖方法等。國外圍巖分級概述：1、日本國鐵土石分類，主要根據開挖巖（土）體的難易程度（強度）來劃分。

2、前蘇聯巖石堅固性分類，采用巖石堅固性系數。3、英國和美國太沙基分級法、巖石質量指標（RQD）、穩定時間。3.2.3

圍巖分級的因素指標我國圍巖分級概述：1）20世紀50年代：鐵路隧道圍巖分級，巖石抗壓強度和巖石天然重度，分為堅石、次堅石、松石及土質四類。2）

以后，借用前蘇聯的巖石堅固系數。3）1975年，鐵路隧道規范，分為六類。4）1990年，公路隧道圍巖分級，分為六類。5）2004年，公路隧道圍巖分級，分為六級。3.2.3

圍巖分級的因素指標●人們對圍巖的認識是不斷深入的土石方工程分類法(開挖難易程度)巖石的堅固性來分類:如堅固性系數f巖石質量指標（RQD）從圍巖穩定性出發分類來代替多年沿用的堅固性為基礎的分類從分級指標方面：大多數從定性描述經驗判斷定量描述●以隧道圍巖的穩定性為基礎進行分級是隧道圍巖分類的總趨勢。1、單一的巖性指標：

巖石的抗壓、抗拉強度、彈性模量;

單軸飽和極限抗壓強度；試驗簡單，數據可靠。

2、單一的綜合性指標以單一的指標，反映巖體的綜合因素。3.2.3

圍巖分級的因素指標(1)彈性波傳播速度彈性波傳播速度與巖體的強度和完整性成正比。反映巖石的力學性質和巖體的破碎程度。（2）巖石質量指標（RQD）RQD=單位鉆孔長度指鉆探時巖心復原率或巖芯采取率，綜合反映巖體的強度和巖體的破碎程度的指標。

3.2.3

圍巖分級的因素指標（3）圍巖的自穩時間從隧道開挖到頂部開始發生可察覺的移動、松弛所經歷的時間。

（4）巖體的堅固系數巖體的堅固系數是反映巖石強度和巖體構造特征的綜合性指標。單位鉆孔長度下10cm以上巖芯累計長度X100%3、復合指標：用兩個或兩個以上的巖性指標或綜合巖性指標所表示的復合性指標。

（1）國標《工程巖體分級標準》(GB50218-94)采用兩個復合指標—巖體基本質量指標BQ和修正的巖體基本質量指標[BQ]，對工程巖體進行分級。

（2）《水工隧洞設計規范(SL279-2002)圍巖工程地質分類和國際《描桿噴射混凝土支護技術規范》(GB50086-2001)所采用的圍巖/巖體強度應力比S綜合考慮了巖石強度巖體完整性和地應力的因素。

（3）巴頓等人提出的巖體質量Q指標，Q綜合表達了巖體質量的六個地質參數。根據不同的Q值，巖體質量評為九級。3.2.3

圍巖分級的因素指標

（4）我國總參謀部工程兵坑道工程圍巖分類中采用巖體質量指標Rm和應力比S。1.公路隧道圍巖分級的出發點

●

強調巖體的地質特征的完整性和穩定性，避免單一的巖石強度指標分級的方法；●

分級指標應采用定性和定量指標相結合的方式；●

明確工程目的和內容，并提出相應的措施；●

分級應簡明，便于使用；●

考慮吸收其它圍巖分級優點，并盡量和我國其它工程分級一致。3.3公路隧道圍巖分級

2.考慮分級的指標和因素●巖體的結構特征與完整狀態巖體的結構特征與完整狀態是評價圍巖穩定程度最直接、最重要的指標●巖石強度

將巖漿巖、沉積巖、變質巖按巖性、物理力學參數、耐風化能力和作為建筑材料的要求劃分為硬質巖石及軟質巖石二級，依飽和抗壓極限強度Rb與工程的關系分為四種，其標準及代表性巖石見表●地下水在公路隧道圍巖的分級中，遇有地下水時，一般的處理采用降級的方法①整體的硬質巖石中，一般的地下水對其穩定性影響不大，不考慮降級；②塊狀硬質巖和整體軟質巖中，地下水將影響其穩定性，產生局部坍塌，或軟化軟弱結構面，圍巖分級時一般可酌情降低1級；③碎石狀松散結構的巖體中，裂隙中有泥質充填物，地下水對穩定性影響很大，可根據地下水的性質、水量、滲流條件、動水和靜水壓力等情況，判斷其對圍巖的危害程度，可降低1～2級；④強烈的斷裂帶，或軟塑性粘土和潮濕的粉細砂，分類時已考慮了一般含水地質情況的影響，不再降級。對于特殊含水地層如已達到飽和狀態或具有較大的承壓水時，需另作處理。

隧道圍巖分級的綜合評判方法采用兩步分級，并按以下順序進行：

1.根據巖石的堅硬程度和巖體的完整程度兩個基本因素的定性特征和定量的巖體基本質量指標BQ，綜合進行初步分級。

2.對圍巖進行詳細定級時，應在巖體基本質量分級基礎上考慮修正因素的影響，修正巖體基本質量指標值。

3.按修正后的巖體質量指標[BQ]，結合巖體的定性特征綜合評判、確定圍巖的詳細分級。3.3

公路隧道圍巖分級

3.3.1

巖石的堅硬性圍巖分級中巖石堅硬程度、巖體完整程度兩個基本因素的定性劃分和定量指標及其對應關系應符合下列規定：1.巖石堅硬程度定性劃分2.巖石風化程度確定3.巖石堅硬程度定量指標用巖石單軸飽和抗壓強度Rc表達4.Rc與巖石堅硬程度定性劃分的關系巖石堅硬程度可按下表定性劃分。名稱定性鑒定代表性巖石硬質巖堅硬巖錘擊聲清脆，有回彈，震手，難擊碎；浸水后大多無吸水反應未風化-微風化的花崗巖、正長巖、閃長巖、輝綠巖、玄武巖、安山巖、片麻巖、石英片巖、硅質板巖、石英巖、硅質膠結的礫巖、石英砂巖、硅質石灰巖等較堅硬巖錘擊聲較清脆，有輕微回彈，稍震手，較難擊碎；浸水后大多有輕微吸水反應1、弱風化的堅硬巖2、未風化-微風化的熔結凝灰巖、大理巖、板巖、白云巖、石灰巖、鈣質膠結的砂頁巖軟質巖較軟巖錘擊聲不清脆，無回彈，較易擊碎；浸水后指甲可刻出印痕1、弱風化的堅硬巖2、弱風化的較堅硬巖3、未風化-微風化的凝灰巖、千枚巖、砂質泥巖、泥灰巖、泥質砂巖、粉砂巖、頁巖等軟巖錘擊聲啞脆，無回彈，有凹痕，易擊碎；浸水后手可掰開1、強風化的堅硬巖2、弱風化-強風化的較堅硬巖3、弱風化的較軟巖4、未風化的泥巖等極軟巖錘擊聲啞脆，無回彈，有較深凹痕，手可捏碎；浸水后可捏成團1、全風化的各種巖石2、各種半成巖巖石風化程度可按下表確定名稱野外特征

風化系數k?波速比kv未風化巖質新鮮，偶見風化痕跡0.9～1.00.9～1.0微風化結構構造基本未變，僅節理面有渲染或略微變色，有少量風化裂隙0.8～0.90.8～0.9中等（弱）風化結構構造部分破壞，礦物色澤較明顯變化，裂隙面出現風化礦物或存在風化夾層0.6～0.80.6～0.8強風化結構構造大部分破壞，礦物色澤明顯變化，長石、云母等多風化成次生礦物0.4～0.60.4～0.6全風化結構構造全部破壞，礦物成分除石英外，大部分風化成土狀——0.2～0.4Rc與巖石堅硬程度定性劃分的關系可按下表堅硬程度堅硬巖較堅硬巖較軟巖軟巖極軟巖注：平均間距指主要結構面間距的平均值3.3.2

巖石的完整程度名稱結構面發育程度主要結構面的結合程度主要結構面類型相應結構類型組數平均間距（m）完整1～2>1.0好或一般節理、裂隙、層面整體狀或巨厚層結構較完整1～2>1.0差節理、裂隙、層面塊狀或厚層結構2～31.0～4.0好或一般塊狀結構

較破碎2～31.0～4.0差節理、裂隙、層面、小斷層裂隙塊狀或中厚層結構0.2～0.4好鑲嵌碎裂結構一般中、薄層狀結構破碎0.2～0.4差各種類型結構面裂隙塊狀結構一般或差裂隙狀結構極破碎無序——很差

——散體狀結構巖體完整程度的定性劃分巖體完整程度的定量指標用巖體完整性系數Kv表達式中：Vpm—巖體彈性縱波速度（km/s）；

Vpr—巖石彈性縱波速度（km/s）

Jv與Kv對照表Jv(條/m3)<33-1010-2020-35>35Kv>0.750.75-0.550.55-0.350.35-0.15<0.15Kv與定量劃分的巖體完整程度的對應關系Kv>0.750.75-0.550.55-0.350.35-0.15<0.15完整程度完整較完整較破碎破碎極破碎

Kv一般用彈性波探測值，若無探測值時，可用巖體體積節理數JV

確定Kv值

巖體基本質量指標BQ應根據分級因素的定量指標Rc值和Kv值按下式計算。

當

時，

當

時，3.3.3

圍巖分級綜合評判。公路隧道圍巖分級注：本表不適用于特殊條件的圍巖分級，如膨脹性圍巖、多年凍土等。

圍巖詳細分級時，如遇下列情況之一，應對巖體基本質量指標BQ進行修正：

1有地下水

2圍巖穩定性受軟弱結構面影響，且由一組起控制作用。

3存在高初始應力

圍巖基本質量指標修正值[BQ]可按下式算：

式中：

[BQ]-圍巖基本質量指標修正值；

BQ-圍巖基本質量指標；

K1-地下水影響修正系數；

K2-主要軟弱結構面產狀影響修正系數；

K3-初始應力狀態影響修正系數

3.3.3

圍巖分級綜合評判。3.3.3

圍巖分級綜合評判。

在工程可行性研究和初步勘測階段，可采用定性劃分的方法或工程類比的方法進行圍巖級別劃分巖質圍巖級別土質圍巖級別ⅠⅡⅢⅣⅤⅣⅤⅥⅠⅡⅢ1Ⅲ1Ⅳ1Ⅳ2Ⅳ2Ⅴ1Ⅴ2Ⅳ3Ⅴ1Ⅴ2Ⅵ

亞級劃分公路隧道巖質圍巖的基本質量分級3.4隧道方案比較

隧道方案與其他方案的比較具體有以下幾點

（1）隧道與繞行及深路塹比較（2）短隧道群與長隧道比較（3）兩座單線隧道方案和一座雙線隧道方案比較（4）分離隧道與小凈距隧道及連拱隧道的比較一般說來，隧道造價比明塹要貴一些，施工技術也復雜一些，明塹方案常常是比較省錢、省事、又快速的。但在比較隧道方案與明塹方案時，忽略了安全條件，就會造成錯誤。例如，為了避免修建工程較難的隧道，有意識地將線路向靠河一側移動，把本該用隧道穿過的地方，硬以明塹通過。由于明塹劈坡太深開挖后，邊坡不穩，施工時墜石掉塊，運營后塌坡坍方，給長期的運營帶來安全上的威脅和防護上的困難。從長期運營條件來看，隧道方案優于明塹。2.與路塹方案的比較3.4.1隧道與繞行及深路塹比較繞行方案技術要求低、投資省、工期短。但線路延長、彎道增多，尤其是小半徑彎道，極不利于以后的運營。此外，沿線可能形成高大邊坡，將會留下塌方落石等嚴重影響交通運營的隱患。1.與繞行方案的比較與路塹方案比較舉例經驗山體可穿而不宜大挖，大挖必塌！

寶成線秦嶺盤山道，本應以隧道通過，但為了趕工期，圖省錢，改用明塹方案。深挖邊坡為1：0.75和1：0.5，邊坡的高度達60m，個別邊坡高達90m，巖層為強風化破碎花崗巖。開挖后，巖石風化很快，邊坡站立不住。以后多次刷方，但終不能穩定，最后不得不采用明洞，但以造成不應有的損失，并且致使施工非常混亂。無展線余地—隧道穿山方案可展線—反復跨河“避難就易”方案3.4.2短隧道群與長隧道比較短隧道群方案的優點一般說來，短隧道是比較容易施工的。有時可以只用簡單的設備就可以進行施工，技術上困難也不多；一群短隧道并不相連，中間以明線相連。這樣，它們各自有自己的出口和入口，可以開辟較多的工作面，容納較多的人同時工作，施工進度較快；建成后，由于隧道短，多半可以只靠自然通風，不必另配機械通風系統；運營成本低，車上旅客長時間處于地下的不舒服感覺可以減輕。短隧道群方案的缺點河谷邊坡的地質多是比較復雜的，尤其是地表覆蓋層更是風化地帶，巖體松散破碎，節理切割嚴重。短隧道在此通過，坑道多不穩定，圍巖壓力很大，開挖時易坍方；隧道外側覆土太薄，形成偏側壓力，使隧道的支護結構處于不利的受力狀態中。若是巖體的，層理是向外下傾的，更易發生剪切破壞，對隧道的穩定形成威脅；多個隧道相距不遠，有時前一座隧道的出口，隔不了多遠就是另一座隧道的進口，施工時互相干擾，洞口場地不利布置；多條隧道要多建多座洞門建筑物，在工程造價上不經濟。3.4.2短隧道群與長隧道比較長隧道方案的優點它將位于巖體深處堅固穩定的地層中，圍巖壓力小，坑道穩定，無偏壓受力的情況；支護可以簡單，施工比較安全；工程單一，施工不受干擾；洞門建筑物只有兩個，比多座短隧道為少。隧道長，技術上要復雜一些，工程造價可能要貴一些。多年實踐指出，線路還是傾向于向里靠一些，寧愿隧道長一些，但只是一座為好。長隧道方案的缺點短隧道群：

多、雜、碎、塌長隧道：少、簡、整、穩3.4.2短隧道群與長隧道比較3.4.3兩座單線隧道方案和雙線隧道方案比較一座雙線隧道的優點一座雙線隧道所需的地位寬度比兩座單線隧道的位置寬度要小，選線時易于安排布置；一座雙線隧道的開挖面面積比兩座單線隧道的開挖總面積為小。也就是工程量要小，而施工的相互干擾也少些；雙線隧道的凈空較大，坑道寬敞，有條件使用大型機械施工；雙線隧道的通風條件好，維修養護都較方便。雙線隧道斷面跨度大，所受圍巖壓力也就大。因此需要更為有力的支護結構；隧道施工時，因為壓力大，臨時支護困難，發生坍方事故的威脅較大；雙線隧道的一次工程投資比兩座單線隧道先后修建的初期投資大；雙線隧道斷面積大，不能充分利用列車活塞風。一座雙線隧道的缺點3.4.3兩座單線隧道方案和雙線隧道方案比較斷面小，壓力小，坑道的穩定性好，施工容易，支護簡單而且安全；對于近期尚不準備修第二線的新建隧道來說，可以先修第一線的單線隧道，預留第二線，待需要時才修。如此則初期一次投資較少；若第一線隧道施工時采用了平行導坑，則平導即可作為第二線隧道的前進導坑。兩座單線隧道的優點3.4.3兩座單線隧道方案和雙線隧道方案比較兩座單線隧道的缺點兩座單線隧道必須橫向相隔一定的安全距離，才能保證兩隧道間的圍巖土柱有足夠的支承能力，以避免在修筑第二線隧道的施工中，對第一線隧道有影響；兩座單線隧道無論是同時施工還是先后施工，施工時總會有些相互干擾。尤其是在修第二線隧道時，多半是在已成第一線不間斷行車的條件下進行的，這就增加了施工的困難。3.4.3兩座單線隧道方案和雙線隧道方案比較當復線本身相距一定的橫向距離時，自然要各自修建單線隧道。但要保證兩座隧道之間有足夠的安全距離。在實踐的基礎上，歸納出最小間距的數值，如下表所列，僅供參考。

復線兩隧道間的橫向最小距離圍巖級別最小安全距離(m)Ⅰ(1.5～2.0)BⅡ—Ⅲ(2.0～2.5)BⅣ(2.5～3.0)BⅤ(3.0～5.0)BⅥ>5.0B

注：表中B為隧道開挖斷面的寬度(m)3.4.3兩座單線隧道方案和雙線隧道方案比較公路分離隧道、小凈距隧道及連拱隧道的比較如下表3.4.4分離隧道與小凈距隧道及連拱隧道的比較比較項目分離隧道小凈距隧道連拱隧道雙洞邊墻間距/m大于153～150結構與受力簡單、穩定較簡單、較穩定結構復雜、受力不穩定工序、工期和難度少、短、小較少、較短、較小工序多、工期長、難度大圍巖受擾動次數少較少多地質條件好差都有較好差、淺埋、偏壓隧道長度不限，長隧道更顯優越性中、短型為主中、短型，很少有長隧道與線路連接差較好線形較好可容交通量較小較小大，可用多連拱隧道適用范圍山區較廣城市和山丘占地面積多較少最少地下空間利用差較好最好人文景觀與環保不利較有利最有利經濟評估每米造價低，連接線高有利每米造價高、總價經濟合理高跨比─＞0.5＜0.5隧道選址應考慮以下原則：※逢山穿洞，寧長勿短，早進晚出—避免洞口深挖；※寧里勿外，寧深勿淺，避軟就硬—避免不良地質；小結：3.5隧道及洞口位置的選擇

隧道具體位置的選擇與區域工程地質條件、水文地質條件、地形地貌條件、工程難易程度、投資數額、工期要求，以及現有的施工技術水平和今后運營條件等因素有關

隧道洞口位置的選擇是隧道勘測設計的重要環節之一。結合洞口的地形、地質條件、施工、運營條件以及洞口的相關工程（橋涵、通風設施等）綜合考慮。

要避免用單純的經濟觀點來選定隧道洞口。3.5.1越嶺隧道選址

穿越分水嶺的隧道稱為越嶺隧道。分水嶺是水系的分界線。越嶺地段通常地形陡峻，山巒起伏，地質及水文條件復雜，地形變化較大。什么是埡口？兩山間的狹窄地方。地理意義指的是山脊上呈馬鞍狀的明顯下凹處。

埡口的概念：當線路必須跨越分水嶺時，分水嶺的山脊線上高程較低處，即稱埡口。3.5.1越嶺隧道位置的選擇1.越嶺隧道平面位置選擇

◆然后進行可能通過的埡口、溝谷的比選。3.5.1越嶺隧道位置的選擇

選擇埡口的方法◆利用小比例尺地形圖(如軍用地圖)、航空照片、衛星照片等；◆根據線路的航空線方向和克服越嶺高程的不同要求進行大面積選線，錄求可供越嶺的幾個埡口位置；

◆隧道位置高，隧道長度短，施工工期短，但兩端展線長，

線路拔起高度大，通過能力小，運營條件差；

◆隧道位置低，則與前者相反，但施工難度增加。

◆宜采用低位置方案，但必須進行多種因素綜合比選。3.5.1越嶺隧道位置的選擇2.越嶺隧道高程選擇

越嶺隧道立面位置的選擇是指隧道越嶺標高的選擇。

埡口不同，越嶺標高，就會出現不同長度的隧道方案。埋藏較淺，地層受風化影響較大，施工中容易破壞山體平衡，造成各種病害。山坡常有滑坡、松散堆積、泥石流現象。洞身里側厚，外側薄，易產生偏壓。3.5.2傍山隧道的選址

山區鐵路（或公路）除越嶺地段以外，線路大多是沿河傍山而行，在地勢陡峻的峽谷地段，常需修建的隧道即為傍山隧道，也有稱之為河谷線隧道。1.傍山隧道的概念(4)河道狹窄，水流湍急沖刷力強，對山坡穩定和隧道安全威脅較大。2.傍山隧道的特點(1)依山傍水修建時，施工中容易破壞山體平衡，造成各種病害；(2)因為是在山體表層范圍內修建隧道，常常遇到崩塌、滑坡、錯落、松散堆積及泥石流等不良地質現象，地質情況較為復雜；(3)一般埋深較淺，屬淺埋隧道和短隧道群，洞身覆蓋薄、易產生不對稱的偏壓情況；

傍山隧道在淺埋地段，要注意洞身覆蓋厚度問題。為保持山體穩定和避免沖刷偏壓、隧道位置宜往山體內側靠，一般要求隧道外側最小覆蓋厚度應不小于規范規定的數值。3.傍山隧道的位置選擇要點(1)洞身覆蓋層厚

河岸存在中沖刷現象或河道窄、水流急，沖刷力強的地段，要考慮河岸受沖刷對山體和洞身穩定的影響，隧道位置宜往山體內側靠一些，有可能時，最好設在穩定的巖層中。3.傍山隧道的位置選擇要點(2)寧里勿外

線路沿山嘴繞行應與直穿山嘴的隧道方案進行比較。如山嘴地段地形陡峻、地質復雜，河岸沖刷嚴重，以路塹或短隧道通過難以長期保證運營安全時，應盡可能用“裁彎取直”，以較長隧道方案通過。3.傍山隧道的位置選擇要點(4)“裁彎取直”

傍山隧道位置應考慮施工便道設置和既有公路的位置，應注意既有公路邊坡年可能坍塌和便道施工對洞身穩定的影響。3.傍山隧道的位置選擇要點(4)注意周圍既有建筑對隧道穩定的影響

不良地質系指滑坡、錯落、崩塌、松散堆積、泥石流、巖溶、含鹽、含煤、地下水發育等，還有巖堆、危巖、落石、陷穴、流砂、斷層及第四紀堆積層等不良地段。如線路難以繞避或繞避而有損于線路的總體性時，在技術經濟合理的條件下，亦可因地制宜地采取相應工程措施通過。3.5.3地質條件與隧道位置選擇

◆常見的不良地質條件主要是指：

滑坡、崩坍、松散堆積、泥石流、巖溶及含鹽、含煤地層、地下水發育等地質現象。3.5.3不良地質地段隧道位置的選擇

◆大量工程實踐表明：不論是河谷線還是越嶺線。在具體選定隧道位置時都必須詳細研究地質條件的影響，力求使隧道在較好的地質條件下通過，盡量減少不良地質條件的影響是極力重要的。（2）層狀傾斜巖層沿某個軟弱面滑動1.滑坡（1）山體可能沿某軟弱面滑動3.5.3不良地質地段隧道位置的選擇

巖石經風化作用，分解和剝離成為大小不一的塊體，從山坡上方滾下，或沖刷夾持而堆積在山坡坡腳處，形成松散堆積體。隧道通過這類地區，開挖時極易發生坍方，給施工帶來困難。這時宜把隧道位置放在巖堆以下的穩定巖體之中。2.松散堆積層3.5.3不良地質地段隧道位置的選擇3.泥石流當線路通過泥石流地區時，首先應充分預計和判明泥石流的成因、規模、發展趨勢和沖、淤變化規律，論證以路基、橋梁通過或者以隧道等方式繞道的合理性，并判定工程安全度，以決定隧道方案的可行性。當隧道(明洞)洞口位置毗鄰泥石流溝時，應注意適當延長以避免泥石流可能擴散范圍的影響。3.5.3不良地質地段隧道位置的選擇4.巖溶地區盡量避免或要有足夠的安全距離。力求避免穿越巖溶嚴重發育的網狀洞穴區、巨大空洞區及有利于巖溶發育的構造帶。盡量避開洞身置于碳酸鹽巖與非碳酸鹽巖(可溶巖與非可溶巖)的接觸帶。當不可能時，應選擇在較狹窄地段，以垂直或大角度穿過，使通過巖溶地段為最短。注意足夠的巖壁厚度注意突水的可能性3.5.3不良地質地段隧道位置的選擇4.巖溶地區側蝕或下切對隧道的危害溶洞地區隧道位置的選擇溶洞的危害3.5.3不良地質地段隧道位置的選擇5.瓦斯地區

隧道在通過煤層時會遇到甲烷(CH4)、二氧化碳(CO2)等有害氣體，容易引起火災、爆炸、最好避開，不得已時作好通風稀釋措施。火苗氣樣采集3.5.3不良地質地段隧道位置的選擇瓦斯測量值3.5.5隧道洞口位置的選擇

隧道洞口位置的選擇是隧道勘測設計的重要環節之一。結合洞口的地形、地質條件、施工、運營條件以及洞口的相關工程（橋涵、通風設施等）綜合考慮。

要避免用單純的經濟觀點來選定隧道洞口。隧道長度是由隧道兩端的洞口位置決定的，即隧道長度為其進出口洞門墻外表面與線路中線交點之間的距離。洞口是進出隧道的咽喉，又是隧道施工的主要通道。洞口位置選擇是否合理，將對隧道的施工工期、造價、運營安全等產生重大的影響，所以在隧道設計中，洞口位置的選擇是一項非常重要工作。隧道的進出口也是隧道唯一暴露的部分，也是隧道最為薄弱的環節、由于隧道洞口處地質條件差，多為嚴重風化的堆積體；受地表水沖刷，加上隧道開挖山體擾動等容易失穩，產生滑動和坍塌，如果隧道洞口位置選擇不對，導致坍塌將無法進洞。1.隧道洞口的作用及特點3.5.5隧道洞口位置的選定2.隧道洞口位置選擇誤區

要避免單純經濟觀點(所謂“等價點”)來選定隧道洞口。

等價點的概念：每米路塹的造價是隨著路塹的挖深增大而顯著增大的，當路塹挖深達到某一程度時，其每米造價就會與每米隧道的造價相等，甚至超過。因此認為在二者造價相等的點就是路塹轉入隧道最經濟合理的地方。選定洞口：根據地形、地質、施工、運營及洞口相關工程（如橋涵、通風設施都能夠）綜合考慮。3.5.5隧道洞口位置的選定

隧道施工中，洞口段圍巖一般比較破碎、地質條件較差，應遵循盡量減少對巖體擾動的原則，以提高洞口段巖體和邊、仰坡的穩定性。3.隧道洞口應“早進晚出”“早進、晚出”：

《設計規范》及《施工規范》均作了洞口位置規范性要求，強調“早進洞、晚出洞”，即適當延長洞口和隧道的長度,盡量避免對山體的大挖大刷，提倡零開挖洞口.讓隧道洞口周圍的植被得到妥善保護,維護原有的生態地貌。洞門力求與自然環境、人文景觀相協調。在保持邊、仰坡穩定的前提下，及時施作洞口，并在進洞之前，結合洞口的實際情況，先作好洞口地表的防排水措施。在大斷面、淺埋和地質條件差的情況下通常采用地表預注漿、超前長管棚注漿等預加固措施。3.5.5隧道洞口位置的選定（1）處穩定、避不良：洞口應盡可能地設在山體穩定、地質較好地下水不太豐富的地方。避開不良地質現象。如遇到不良地質，應早進洞或加接明洞，還可以設置柔性鋼絲網防護，對大型危石或集中落石區，可根據情況采用清除、支護等措施。（2）不與水爭路：洞口不宜設在埡口溝谷的中心或溝底低洼處，不要與水爭路。一般情況下，埡口溝谷是地質構造上最薄弱的一環，常會遇到斷層帶或者褶皺、古塌方或者沖擊土等松散地層；此外溝底也是地表水的匯集場所，所以，洞口最好放在溝谷的一側，讓出溝心，流出泄水的通道。4洞口位置選擇原則3.5.5隧道洞口位置的選定（3）盡可能正交入山：洞口應盡可能設在線路與地形等高線相垂直的地方，使隧道正面進入山體，洞門結構物不致受到偏側壓力。傍山隧道，只能斜交進洞時，也應使夾角不要太小，而且要有相應的補救措施，如采用斜洞門或臺階式洞門，切忌隧道中線與地形等高線平行。4.選擇洞口位置的原則3.5.5隧道洞口位置的選定（4）洞口高于洪水位：當線路位于有可能被淹沒的河灘上或水庫回水影響范圍以內時，隧道洞口標高應在洪水位以上，并加上波浪的高度，以防洪水倒灌到隧道中去。（5）不宜大開挖邊坡及仰坡：為了保證洞口的穩定和安全，邊坡及仰坡均不宜開挖過高，不使山體擾動太大，也不使新開出的暴露面太大。一般情況下，設計各類圍巖中隧道洞口上方的仰坡和路塹的邊坡控制高度和坡度可參考下表：4.選擇洞口位置的原則圍巖級別Ⅰ～ⅡⅢⅣⅤ～Ⅵ坡率貼壁1:0.31:0.51:0.51:0.751:0.751:11:1.251:1.251:1.5高度(m)<15<2025左右<2025左右<15<1820左右<15<18公路隧道：洞口路肩設計標高=洪水設計標高＋0.5m3.5.5隧道洞口位置的選定（6）洞口外留場地：洞口以外必須留有生產活動的場所。隧道洞口一般都在山谷中，地勢狹窄，而施工中的許多工序都是在洞外進行的，需要一定的場地。要有目的的使用洞外的場地，以便于運輸、材料堆放、生產設施用地以及生產生活用地等。4、選擇洞口位置的原則（7）注重環境保護：洞口施工應減少破壞天然植被、保護和利于自然景觀；還要注意爆破噪聲、水污染等。3.5.5隧道洞口位置的選定4、選擇洞口位置的原則（8）洞口遇陡壁：若洞口前方巖壁陡立，基巖裸露。此時，最好不刷動原生坡面，不挖開山體，保持原有的穩定性。巖壁穩定：貼壁進洞巖壁不穩、有落石：延伸洞口，接長明洞，至塌落影響范圍以外3－5m3.5.5隧道洞口位置的選定3.6隧道的幾何設計隧道由主體建筑物和附屬建筑物兩部分組成。

主體建筑物包括洞門和洞身襯砌，以及由于地形地質情況而需要在洞口地段接長的明洞。附屬建筑物包括通風、照明、防排水、安全設備、電力、通信設備等。主體設計是從幾何和結構兩方面進行研究

幾何設計：研究范圍主要是汽車行駛與隧道各個元素的關系，以保證在設計速度、預計交通量以及滿足通風、照明、安全設施等條件下，行駛安全、經濟、旅客舒適以及隧道美觀等。

在結構方面,對洞門和洞身襯砌這些結構物總的要求是：用最小的投資，盡可能少的外來材料以及合理的養護力量，使它們能在圍巖一壓力和汽車行駛所產生的各種力的作用下，在設計年限內保持使用質量。

3.6.1隧道平面設計3.6.2隧道縱斷面設計曲線上隧道缺點曲線隧道設計要點坡道形式坡度大小坡段長度坡段間的銜接公路隧道平面線形設計要點公路隧道縱斷面線形公路隧道引線的平、縱斷面線形設計要素3.6隧道的幾何設計3.6.1隧道的平面設計

公路隧道的平面線形和普通道路一樣，根據公路規范要求進行設計。隧道平面指隧道中心線在水平面上的投影。

隧道平面線形，一般采用直線、避免曲線。如必須設置曲線時，應盡量采用大半徑曲線，并確保視距要求。一、平縱斷面設計的基本概念隧道長度:

鐵路：洞門外表面與內軌頂面的交點

公路：洞門外表面與路線中線的交點隧道平面：中心線在水平面的投影隧道縱斷面：中心線展直后在垂直面的投影3.空氣阻力大，機車牽引力損失大；1.列車傾斜和平移，建筑限界加寬，坑道尺寸加大，增大開挖量，增加襯砌圬工量；2.不同曲率，建筑限界加寬不同，隧道斷面變化，施工時，支護和襯砌尺寸均不一致，技術上復雜；4.產生離心力，洞內空氣潮濕，鋼軌磨損加速，洞內養護工作量大；二、鐵路曲線隧道缺點5.洞壁對氣流阻力加大，通風條件變壞；6.增加了運營檢查線路平面和水平的作業量和難度；7.洞內施工測量操作復雜，精度降低。1.盡量：短曲線、直線、大半徑曲線，或將曲線置洞口附近避免設反向曲線或復曲線，以利于運營曲線：受地形、地質（不良、避開）影響三、鐵路隧道線路平面設計要點復曲線：兩個或兩個以上半徑不同，轉向相同的圓曲線相連接或插入緩和曲線相連接而成的平面曲線。2.曲線兩端設緩曲，緩曲設洞外，緩直點(或直緩點)距洞口一定距離(如公路隧道應保證停車視距)。3.隧道內圓曲線長度不應短于一節車廂長度。4.必須設兩條曲線時，其間應有足夠長的夾直線，一般是3倍車輛長度以上。直緩點夾直線三、鐵路隧道線路平面設計要點四、公路隧道線路平面設計要點3.半徑不宜小于不設超高的最小曲線半徑，并符合視距要求1.要求與鐵路隧道大同小異執行《公路工程技術標準》，并考慮隧道特點2.兩個關系：曲線半徑與視距的關系

超高與隧道斷面關系5.洞口應采用大半徑曲線的引線與隧道銜接。6.設置曲線有利于司機的“亮適應”。出隧道由暗到明4.根據停車視距換算不加寬的最小曲線半徑。進隧道由明到暗

隧道縱斷面是隧道中心線展直后在垂直面上的投影。3.6.2隧道縱斷面設計隧道內線可設置單面坡（向隧道一端上坡或下坡）或人字坡（從中間向洞口兩端下坡）。1.鐵路隧道線路縱斷面設計(1)坡度大小鐵路隧道線路縱斷面設計主要考慮的因素是排水、施工、通風、越嶺高程等，對于車輛的行駛，線路的坡度以平坡最好，但為了滿足自然排水的需要，最小坡度不宜小于0.3%。對于鐵路而言，還應考慮洞內濕度影響和洞內空氣阻力影響對限坡作進一步的折減。(2)坡段長度

對于鐵路隧道，隧道內的坡段宜設計長些，或不短于列車長度。(3)坡段連接為了列車行車平順，兩個相鄰坡段坡度的代數差值不宜太大，當兩相鄰破段代數差太大時可以在兩個坡段之間插入一段緩和坡段或者在變坡點處設置豎曲線來連接兩坡段。2.公路隧道線路縱斷面設計隧道內縱斷面線形應考慮行車