第一章隧道勘测及隧道位置的选择 §1.1隧道勘测 、隧道勘测的一般规定 隧道勘测的一般规定如下: 1、制定勘测计划 2、勘测资料应完备 3、勘测的两个阶段 4、评价隧道工程对环境可能造成的影响 调查测绘 1、隧道工程调查的内容 通过调查所取的资料,应能充分的地说明隧道通过地段的地形,地质条件,自然条件和施工条 件等。实践证明这些资料是隧道设计和施工必备的基础资料,其内容及其深细度可根据各阶段的勘 测设计要求和隧道规模去确定,使其能满足各阶段的设计和施工需要,最后应形成系统的完整的资 料 (1)自然概况 (2)工程地质特征 (3)水文地质特征 (4)不良地质地段 (6)地震基本烈度等级 (7)气象资料 8)施工条件 2、隧道工程测绘遵守的规定 (1)按设计阶段要求搜集或测绘地形图,纵断面图、横断面图; (2)测绘资料的图纸内容需反映隧道所在地的工程地质及水文地质情 况 (3)在隧道洞口和辅助坑道口的附近,按规定设置必要的平面控制点 和水准点。 (4)测绘资料符合规定的精度要求。 3、长隧道、特长隧道和地质条件复杂的隧道的调査 4、设计阶段地质调查 5、施工阶段地质调查 施工阶段地质调查应完成下列任务: (1)核定地质构造、岩性、地下水等 (2)及时预测和解决施工中遇到的工程地质及水文地质问题 (3)为验证修改设计提供依据。 目前各国对隧道及地下工程十分重视施工阶段地质调查工作,其中开挖工作面直接观察是极其 重要的,在每次爆破后、应立即有专人进行开挖工作面观察并素描,其主要内容有 (1)地层、岩石分布、岩层走向、倾角 (2)固结程度风化及变质程度、软硬程度 (3)裂隙方向及频率、充填物及性质: (4)断层位置及走向、倾角、破碎程度; (5)涌水位置及涌水量 (6)坍塌位置及形态。 6、工程评价及处理措施 根据调査结果,应对下列各项内容作出工程评价并提出处理措施:
第一章 隧道勘测及隧道位置的选择 §1.1 隧道勘测 一、隧道勘测的一般规定 隧道勘测的一般规定如下： 1、 制定勘测计划 2、勘测资料应完备 3、勘测的两个阶段 4、评价隧道工程对环境可能造成的影响 二、调查测绘 1、隧道工程调查的内容 通过调查所取的资料，应能充分的地说明隧道通过地段的地形，地质条件，自然条件和施工条 件等。实践证明这些资料是隧道设计和施工必备的基础资料，其内容及其深细度可根据各阶段的勘 测设计要求和隧道规模去确定，使其能满足各阶段的设计和施工需要，最后应形成系统的完整的资 料。 （1）自然概况 （2）工程地质特征 （3）水文地质特征 （4）不良地质地段 （6）地震基本烈度等级 （7）气象资料 （8）施工条件 2、隧道工程测绘遵守的规定 （1）按设计阶段要求搜集或测绘地形图，纵断面图、横断面图； （2）测绘资料的图纸内容需反映隧道所在地的工程地质及水文地质情 况； （3）在隧道洞口和辅助坑道口的附近，按规定设置必要的平面控制点 和水准点。 （4）测绘资料符合规定的精度要求。 3、长隧道、特长隧道和地质条件复杂的隧道的调查 4、设计阶段地质调查 5、施工阶段地质调查 施工阶段地质调查应完成下列任务： （1）核定地质构造、岩性、地下水等； （2）及时预测和解决施工中遇到的工程地质及水文地质问题； （3）为验证修改设计提供依据。 目前各国对隧道及地下工程十分重视施工阶段地质调查工作，其中开挖工作面直接观察是极其 重要的，在每次爆破后、应立即有专人进行开挖工作面观察并素描，其主要内容有： （1）地层、岩石分布、岩层走向、倾角； （2）固结程度风化及变质程度、软硬程度； （3）裂隙方向及频率、充填物及性质； （4）断层位置及走向、倾角、破碎程度； （5）涌水位置及涌水量； （6）坍塌位置及形态。 6、工程评价及处理措施 根据调查结果，应对下列各项内容作出工程评价并提出处理措施：
(1)围岩自稳性 (2)隧道涌水量、涌水压力、突然涌水等: (3)岩土膨胀压力 (4)滑坡、偏压 (5)围岩状态和土压特性 (6)高地应力区应力场 (7)瓦斯、岩溶、及人为坑洞等 对开挖工作面围岩的自稳性、突然涌水,会产生偏压的地形、洞口附 近的边坡崩塌、滑坡及对相邻结构的影响、膨胀性围岩等的评价是很重要 的。这些围岩条件,一般来说,用围岩级别或物性值等准确的表达是很困 难的,不得不依靠以往的经验、资料、实例进行定性判定。 在进行隧道设计时,有时需设定围岩的工程模式、初始地应力场等,采用理论分析法和数值分析法来分析围岩的动态和 与喷锚衬砌或喷锚支护设计、施工有密切关系的围岩评价应着重阐明围岩的状态,其中隧道自 稳性和土压特性是最重要的 7、围岩级别的确定 判断围岩级别是决策隧道设计、施工中各种问题的基础。围岩级别的判定是按设计和施工两个 阶段进行。施工阶段可根据已暴露的围岩条件判定围岩级别,是对设计阶段的预判断进行修正,是 客观、可靠、可信的判断 §1.2隧道位置的选择 、按地形及地质条件进行选择 (一)按地形条件进行选择 隧道位置的选择在很大程度上受着地形的制约。当线路前进方向遇到地形障碍时,采用隧道来 克服地形障碍是一种有利的手段。地形障碍有高程障碍和平面障碍两方面 1.高程障碍 1)绕行方案 优点:工程容易,工期较短,工程费用也较少 缺点:绕行势必路线要延长,今后长期的运程必然増加:路线弯道増多,曲线半径也可能减小 使长期的运行条件变坏,行车速度和牵引定数都会有所降低。尤其是今后随着国民经济的发展,对 运输任务提出更高的要求时,就会给技术改造带来困难。此外,当绕行方案靠近山坡,地质条件复 杂时,工程困难程度也较大 所以,从长远的利益来看,这一方案是不甚可取的,只有具体条件相宜时,才好采用 (2)深堑方案 优点:展线比绕行方案略少。 缺点:急弯陡坡就不一定好多少,前述的缺点依然存在。但是,在山顶开挖深路堑,往往工程 量很大,施工困难,边坡切削太甚,易于引起坍方落石,防护需要加强。若地下水发育,还会引起 滑坡,给今后的运行和养护遗留下防不胜防的隐患。 这一方案在展线方面是改良性质的,而在劈山方面仍包含着不利因素。所以,这也不是太好的 方案 (3)隧道方案 优点:它能使线路平缓顺直,不需用较大的坡度,不需设置太多、太急的曲线。今后在长期的 运营中,由于技术条件好,可以牵引更大的重量,可以使行驶速度提高,缩短运程,还不受外界干 扰,战争时期将是良好的掩护所。 缺点:修建隧道可能工程要大一些,工期也会长一些 因此从全局和长期考虑,隧道方案往往是比较合理的。 2.平面障碍 沿河傍山绕行方案 沿着山体自然弯曲傍山绕行,如果地形条件尚能允许,则可采用。在不得已时,只得大劈坡, 或高层填土,上设御土墙,下设护坡护岸,有时还须跨谷建桥,有时为防滚石坠落,还需设置防护
（1）围岩自稳性； （2）隧道涌水量、涌水压力、突然涌水等； （3）岩土膨胀压力； （4）滑坡、偏压； （5）围岩状态和土压特性； （6）高地应力区应力场； （7）瓦斯、岩溶、及人为坑洞等。 对开挖工作面围岩的自稳性、突然涌水，会产生偏压的地形、洞口附 近的边坡崩塌、滑坡及对相邻结构的影响、膨胀性围岩等的评价是很重要 的。这些围岩条件，一般来说，用围岩级别或物性值等准确的表达是很困 难的，不得不依靠以往的经验、资料、实例进行定性判定。 在进行隧道设计时，有时需设定围岩的工程模式、初始地应力场等，采用理论分析法和数值分析法来分析围岩的动态和 稳定性。 与喷锚衬砌或喷锚支护设计、施工有密切关系的围岩评价应着重阐明围岩的状态，其中隧道自 稳性和土压特性是最重要的。 7、围岩级别的确定 判断围岩级别是决策隧道设计、施工中各种问题的基础。围岩级别的判定是按设计和施工两个 阶段进行。施工阶段可根据已暴露的围岩条件判定围岩级别，是对设计阶段的预判断进行修正，是 客观、可靠、可信的判断。 §1.2 隧道位置的选择 一、按地形及地质条件进行选择 （一）按地形条件进行选择 隧道位置的选择在很大程度上受着地形的制约。当线路前进方向遇到地形障碍时，采用隧道来 克服地形障碍是一种有利的手段。地形障碍有高程障碍和平面障碍两方面： 1．高程障碍 (1) 绕行方案 优点：工程容易，工期较短，工程费用也较少。 缺点：绕行势必路线要延长，今后长期的运程必然增加；路线弯道增多，曲线半径也可能减小， 使长期的运行条件变坏，行车速度和牵引定数都会有所降低。尤其是今后随着国民经济的发展，对 运输任务提出更高的要求时，就会给技术改造带来困难。此外，当绕行方案靠近山坡，地质条件复 杂时，工程困难程度也较大。 所以，从长远的利益来看，这一方案是不甚可取的，只有具体条件相宜时，才好采用。 (2) 深堑方案 优点：展线比绕行方案略少。 缺点：急弯陡坡就不一定好多少，前述的缺点依然存在。但是，在山顶开挖深路堑，往往工程 量很大，施工困难，边坡切削太甚，易于引起坍方落石，防护需要加强。若地下水发育，还会引起 滑坡，给今后的运行和养护遗留下防不胜防的隐患。 这一方案在展线方面是改良性质的，而在劈山方面仍包含着不利因素。所以，这也不是太好的 方案。 (3) 隧道方案 优点：它能使线路平缓顺直，不需用较大的坡度，不需设置太多、太急的曲线。今后在长期的 运营中，由于技术条件好，可以牵引更大的重量，可以使行驶速度提高，缩短运程，还不受外界干 扰，战争时期将是良好的掩护所。 缺点：修建隧道可能工程要大一些，工期也会长一些。 因此从全局和长期考虑，隧道方案往往是比较合理的。 2．平面障碍 (1) 沿河傍山绕行方案 沿着山体自然弯曲傍山绕行，如果地形条件尚能允许，则可采用。在不得已时，只得大劈坡， 或高层填土，上设御土墙，下设护坡护岸，有时还须跨谷建桥，有时为防滚石坠落，还需设置防护
明洞。往往线路增长,桥隧毗邻,工程量大,运营条件差,并常伴有一些不良地质病害工程的出现。 由于线路走行在山坡表层内,地质多为风化松散带,施工时极易坍方。行车后,也难保安全。至 遇急弯猛拐处,线路条件也较差,行车不能多拉、快跑。因此,这种方案只有在条件允许时,才能 采用 (2)隧道直穿方案 如果在平面障碍的前方,开凿隧道,穿山而过,虽然初期工程略大一些,但线路顺直平缓,工 程单一,可不设急弯,没有陡坡,路线行程缩短,运营条件改善,而且不受山坡坍方落石的威胁 如图1-1所示。从长远的利益来看,隧道方案往往是比较合理的 如衡广复线坪石至乐昌之间,于1987年5月通车的大瑶山双线隧道,全长143km,位于南岭 山脉南麓圆螺角至永济桥弓形河湾处,如图1-2所示 鱼两力牌 比较方案 双凤桥 采方刻 P金口阿 图1-1隧道直穿方案示意图 图1-2大瑶山隧道方案平面示意图 (二)按地质条件进行选择 隧道是埋置在地层内的结构物,受着地层岩体的包围。如何避开不良 地质区域,或是如何拟定克服不良地质的措施,是选择隧道位置时,必须 审慎考虑的问题。 1.单斜构造与隧道位置的选择 按岩层的倾角不同,可分为三种情况:
明洞。往往线路增长，桥隧毗邻，工程量大，运营条件差，并常伴有一些不良地质病害工程的出现。 由于线路走行在山坡表层内，地质多为风化松散带，施工时极易坍方。行车后，也难保安全。至于 遇急弯猛拐处，线路条件也较差，行车不能多拉、快跑。因此，这种方案只有在条件允许时，才能 采用。 (2) 隧道直穿方案 如果在平面障碍的前方，开凿隧道，穿山而过，虽然初期工程略大一些，但线路顺直平缓，工 程单一，可不设急弯，没有陡坡，路线行程缩短，运营条件改善，而且不受山坡坍方落石的威胁。 如图 1-1 所示。从长远的利益来看，隧道方案往往是比较合理的。 如衡广复线坪石至乐昌之间，于 1987 年 5 月通车的大瑶山双线隧道，全长 14.3km，位于南岭 山脉南麓圆螺角至永济桥弓形河湾处，如图 1-2 所示。 图 1-1 隧道直穿方案示意图 图 1-2 大瑶山隧道方案平面示意图 （二） 按地质条件进行选择 隧道是埋置在地层内的结构物，受着地层岩体的包围。如何避开不良 地质区域，或是如何拟定克服不良地质的措施，是选择隧道位置时，必须 审慎考虑的问题。 1．单斜构造与隧道位置的选择 按岩层的倾角不同，可分为三种情况：
(1)水平或缓倾角岩层 如图1-3所示,当隧道通过坚硬的厚层岩层时,较为稳 定。若通过很薄的岩层,则施工时顶部易产生掉块现象,此 时,以不透水的坚硬岩层作顶板为最好。 (2)陡倾角岩层 如图1-4所示。因此,在单斜构造的地质条件下,必须 事先把地层的构造和倾角大小调查清楚,一定要尽可能避开 软弱结构面。特别是不要把隧道中线设成与软弱结构面的走 向一致或平行,至少要成一定的交角。 图1-3缓倾角岩层隧道 位置的选择 图1-4软弱结构面地带隧道位置的选择 (3)直立岩层 隧道通过直立岩层时,其中线宜垂直于岩层的走向穿过,如图1-a)所示。如隧道中线与岩层走 向一致时,如前所述,仍应避开不同岩层接触带。尤应注意的是:当层状岩层较薄,并有软弱夹层 伴有微量地下水活动时,亦可产生不对称压力,在隧道开挖过程中,易产生坍塌(如图1-5(b所示), 甚至会导致大的坍力,致使地面形成“天窗”,在选择隧道位置时应予重视。 图1-5直立岩层中的隧道位置选择 2.褶皱构造与隧道位置的选择 褶皱构造有向斜和背斜两种基本类型,当隧 道通过褶皱构造时,应尽量避免将隧道置于向斜 或背斜的轴部。如图1-6(a)、(b),而应将隧道置 于翼部,如图1-6(c),则隧道所处的地质条件类 似单斜构造 3.断裂构造,接触带与隧道位置的选择 在选择隧道位置时,切忌沿着(或靠近平行) 行斜构造 断层带或破碎带修建隧道,如图1-7(a)所示,特 别是对于区域性大断裂,尤应注意绕避。当隧道 图1-6褶皱构造隧道 线路必须通过断层带时,应尽量使线路与断层走 位置的选择 向正交,如图1-7(b)所示,同时应避开严重破碎带,并应使通过断层的地段最短
(1) 水平或缓倾角岩层 如图 1-3 所示，当隧道通过坚硬的厚层岩层时，较为稳 定。若通过很薄的岩层，则施工时顶部易产生掉块现象，此 时，以不透水的坚硬岩层作顶板为最好。 (2) 陡倾角岩层 如图 1-4 所示。因此，在单斜构造的地质条件下，必须 事先把地层的构造和倾角大小调查清楚，一定要尽可能避开 软弱结构面。特别是不要把隧道中线设成与软弱结构面的走 向一致或平行，至少要成一定的交角。 图 1-4 软弱结构面地带隧道位置的选择 (3) 直立岩层 隧道通过直立岩层时，其中线宜垂直于岩层的走向穿过，如图 1-5(a)所示。如隧道中线与岩层走 向一致时，如前所述，仍应避开不同岩层接触带。尤应注意的是：当层状岩层较薄，并有软弱夹层， 伴有微量地下水活动时，亦可产生不对称压力，在隧道开挖过程中，易产生坍塌(如图 1-5(b)所示)， 甚至会导致大的坍力，致使地面形成“天窗”，在选择隧道位置时应予重视。 (a) (b) 图 1-5 直立岩层中的隧道位置选择 2．褶皱构造与隧道位置的选择 褶皱构造有向斜和背斜两种基本类型，当隧 道通过褶皱构造时，应尽量避免将隧道置于向斜 或背斜的轴部。如图 1-6(a)、(b)，而应将隧道置 于翼部，如图 1-6(c)，则隧道所处的地质条件类 似单斜构造。 3．断裂构造，接触带与隧道位置的选择 在选择隧道位置时，切忌沿着(或靠近平行) 断层带或破碎带修建隧道，如图 1-7(a)所示，特 别是对于区域性大断裂，尤应注意绕避。当隧道 线路必须通过断层带时，应尽量使线路与断层走 向正交，如图 1-7(b)所示，同时应避开严重破碎带，并应使通过断层的地段最短。 图 1-3 缓倾角岩层隧道 位置的选择 图 1-6 褶皱构造隧道 位置的选择
图1-7断裂构造地带隧道位置选择 4.不良地质的影响 (1)滑坡地区 (2)岩堆、崩坍、错落、堆积层以及危岩落石地区 (3)泥石流 (4)溶洞地区 (5)瓦斯地区 6)黄土地区 5.不良水文地质的影响 地下水 地温 二、按地形及地质条件进行选择 越岭线上隧道位置的选择 当铁路路线需要从一个水系过渡到另一个水系时,必须跨越高程很大的分水岭。这段线路称之 为越岭线 1.隧道平面位置的选择 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。一般的情况, 常常有若干个垭口可以通过。此时,就要分析比较,选定最为理想的垭口 垭口是选定越岭隧道线路方案的控制点。如图1-13所示为沙木拉打越岭长隧道的方案比选平、 纵断面示意。 2.隧道立面位置的选择 图1-14所示,系穿越娄山山脉分水岭的越岭隧道选线实例 西(乃托》喇包 lis 瓦古本 南星 沙木拉打方案:隧道长 阳幅蓄山方案 配口口t 线路 小相岭方案:道 口1x 沙子坝 图1-13(a)平面图
(a) (b) 图 1-7 断裂构造地带隧道位置选择 4．不良地质的影响 (1) 滑坡地区 (2) 岩堆、崩坍、错落、堆积层以及危岩落石地区 (3) 泥石流 (4) 溶洞地区 (5) 瓦斯地区 (6) 黄土地区 5．不良水文地质的影响 (1) 地下水 (2) 地温 二、按地形及地质条件进行选择 （一）越岭线上隧道位置的选择 当铁路路线需要从一个水系过渡到另一个水系时，必须跨越高程很大的分水岭。这段线路称之 为越岭线。 1．隧道平面位置的选择 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。一般的情况， 常常有若干个垭口可以通过。此时，就要分析比较，选定最为理想的垭口。 垭口是选定越岭隧道线路方案的控制点。如图 1-13 所示为沙木拉打越岭长隧道的方案比选平、 纵断面示意。 2．隧道立面位置的选择 图 1-14 所示，系穿越娄山山脉分水岭的越岭隧道选线实例。 图 1-13(a) 平面图