隧道设计深度剖析，全部戳中设计师痛点

隧道和二级、三级、四级公路上的短隧道的线形及其与公路的衔接应符合路线布设的规定。二级、三级、四级公路上的特长及长、中隧道位置，原则上应服从路线走向，路、隧综合考虑。当隧道线形为曲线时，其各项技术指标应符合路线布设的规定。隧道洞口的连接线应与隧道线形相配合。隧道内的纵坡一般应大于0.3%并小于3%……看后面各设计前辈观点，点点戳中你心！

1.整体式模筑混凝土衬砌

特点：适应性强、易于按需成形、整体性好、抗渗性强

直墙拱形衬砌特点：

直墙开挖拱形孔洞

边墙形成带支墩的连拱

支墩纵向尺寸>2m

拱形孔洞纵向尺寸不大于5m

墙拱顶至拱圈起拱线的距离>100cm

适用：

地质条件尚好，侧压力不大，但又不宜采用半衬砌。

隧道设计深度剖析，全部戳中设计师痛点

墙拱形衬砌：

无仰拱结构不闭合！有仰拱结构闭合！

适用条件:

地质较差，岩体松散破碎 强度不高

有地下水

侧向水平压力也相当大

隧道设计深度剖析，全部戳中设计师痛点

2.装配式衬砌

特点：受力快、便于机械化施工、改善劳动

衬砌分成块－预制－运输－拼装成环（用于盾构法隧道）

3.锚喷支护

特点：围岩密贴、支护及时、柔性好、控制围岩变形

适用性：适用各种围岩地质条件，若作为永久衬砌，一般考虑在Ⅰ、Ⅱ级等围岩良好、完整、稳定的地段中采用。

不宜采用喷锚支护作为永久支护的情况：

■对衬砌有特殊要求的隧道或者地段，如洞口

■辅助坑道或其他隧道与主隧道的连接处及附近地段；

■围岩及覆盖层太薄，且其上已有建筑，不能沉落或者拆除的地段；

■有很高防水要求的隧道；

■围岩及覆盖层太薄，且其上已有建筑，不能沉落或者拆除的地段；

■地下水有侵蚀性，可能对喷射混凝土和锚杆材料造成腐蚀的地段；

■最冷月平均气温低于-5℃地区的冻害地段。

典型喷锚支护设计

钢格栅支撑

4.复合式衬砌

衬砌分两层或三层以上

常为外衬和内衬：“双层衬砌”

类型：

防水板铺设

隧道净空

优点：

◆ 改善受力条件，相对单层同厚度模筑衬砌，承载能力提高20％～30％

◆ 防止外层衬砌风化，使喷层内钢筋 和锚杆端部免于锈蚀

◆ 表面光洁平整，利于通风

◆ 防水效果好

缺点：

◆ 造价较高，施工较复杂

仰拱作用：

①解决基础承载力不够，减少下沉：防止底鼓隆起变形，调整衬砌应力作用；

② 封闭围岩，制止围岩过大松弛变形，将围岩塑性变形和形变压力控制在允许范围，提高结构整体承载力；

③ 增加底部和墙部的支护抵抗力，防止内挤而产生剪切破坏。

5.特殊情况衬砌

喇叭口隧道衬砌：在山区双线隧道，有时为绕过困难地形或避开复杂地质地段，减少工程量，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，（或车站隧道中的渡线部分），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。

偏压隧道衬砌：当山体地面坡陡于1:2.5，线路外侧山体覆盖较薄，或由于地质构造造成的偏压，不对称围岩压力, 衬砌不对称。

6 隧道衬砌的其他构造要求：

隧道洞口段加强衬砌长度：单线隧道不小于5m，双线和多线隧道适当加长。

围岩较差段衬砌应向围岩较好地段延伸5～10m。

偏压衬砌段应延伸至一般衬砌段内5m以上，

不设仰拱的隧道应做底板厚度：单线 不得小于20㎝，双线 不得小于25㎝。

对衬砌有不良影响的硬软地层分界处，应设置变形缝。运营通风洞、联络通道等与主隧道连接处衬砌设计应加强处理。

隧道衬砌横断面的一般选择：

隧道衬砌承受径向分布的压力，采用圆形。承受竖向压力为主，水平压力小，上部采用圆形或尖拱，下部直墙式。承受竖向压力和水平压力，上部采用圆形或平拱，下部曲墙式，必要设仰拱。

山岭隧道多采用三心圆或单心圆弧断面，较少采用四心圆或五心圆。暗挖法公路隧道多采用三心圆，包括山岭隧道、城市隧道、水底隧道。盾构和TBM隧道基本为单圆形断面。沉管隧道为矩形断面。

隧道设计各家观点

1、我们做设计的时候也是这样做的,先用同济曙光采用地层结构法模拟开挖过程,对喷锚支护及开挖方法进行分析,选择一个合适的开挖顺序,然后用荷载结构法计算初衬的变形,?和二衬的承载能力和裂缝宽度。在预设计阶段也就计算这么多了，地层结构法计算时也是根据规范取的参数，由于地质勘察 告比较简略没法参考，荷载结构法计算时依据规范的荷载计算方法，然后根据围岩类别初衬和二衬分别承担一部分计算。

2、隧道的设计计算过程：首先根据地质 告和地质纵断面以及平面图，确定隧道的路线走向，拟定洞门桩 ，其次根据具体地质情况划分围岩级别，长隧道还要考虑通风等情况，对于不良地质的特殊设计计算处理；隧道衬砌结构的类型和强度虽然大部分采用经验类比法确定，个人认为仅限于Ⅲ、Ⅳ级以上的围岩，对于隧道的Ⅴ、Ⅵ级别围岩，应根据具体情况计算确定设计支护参数是否合理，浅埋情况应采用荷载结构法计算，对于深埋情况，建议采用地层结构法计算，对于黄土隧道，由于大部分采用矿山法施工，因而其计算中应充分考虑开挖施工过程的顺序，两次衬砌的施作；?对于荷载的释放情况（地层结构法），应与施工开挖设计方案配合进行，尤其是前后开挖面的距离等，主要涉及到开挖释放荷载的比例分配。

3、隧道主体设计

（1?地质专业提供进出口横断面图，主要用于确定隧道的进出口里程，是否浅埋偏压等；

（2?按照地质专业提供的隧道纵断面图划分的围岩级别，套用相应级别的衬砌类型；在特殊地质段落，根据不同的地质情况，?考虑一些特殊的工程措施，如进出口一般采用一段大管棚，水量大的地段可以考虑注浆措施，断层破碎带考虑小导管超前支护等等；

（3?按照线路专业确定的线路纵曲线，确定一些关键点的内轨顶标高，再考虑一下隧道内综合洞室的布置等，对于铁路隧道，还要考虑四电、综合接地等（这些主要是附属设施，与隧道结构设计关系不大）。

（4?对于长大隧道，要做施工辅助通道的设计，如斜井、竖井、横洞、平导等。还需考虑施工运营通风，防火救灾救援等。

这些就是设计隧道的主体了。

4、对于做隧道设计的，我觉得有一点是要有比较清晰的认识的：?围岩特性曲线（围岩荷载特性分析）?分为：弹性区、屈服区、松动区?就设计的经济性来讲：应将支护时间控制在围岩有屈服向松动开始的时间内，此时，支护围岩所需要的支撑力为维护开挖面稳定的最小压力。全断面开挖又比部分断面开挖对支护结构产生的荷载要大。

5、隧道的计算目前还没有十分系统的理论，这主要是指岩体和在无法准确获得 目前的一些关于隧道设计的软件，包括什么曙光、3d西格玛，FLac3d、ANSYS等等，都是纯理论的东西，复杂岩体条件下时，其可信度不高。

6、对于地下工程，计算永远不可能与实际相符，因为计算工程本身就是一个虚拟的，首先对地层和结构做了很多理想假定条件，计算中很多参数的取值又大多是根据经验来确定，不同的人取值大都不一样，计算结果有很大的随机性。对于地下工程计算我的观点是对于重要的结构一定要进行计算，最好能用几种方法比较，虽然不能准确定量，但至少可以定性分析，做到心中有数。但也不能完全相信计算结果，还要结合实际类似工程类比，最终确定方案。

7、关于隧道计算之所以会出现理论计算与工程实际有脱节的现象我认为，虽然根本原因是计算理论、计算方法、计算手段无法真实反映极为复杂的围岩稳定与开挖状态，但是长期出现以工程类比法为主，甚至将工程类比法退化为照搬照抄的设计手段，重要的我国现行的建设管理体制严重制约的新奥法设计、施工理论在工程实际中的推广！！