05 第5章 桥隧线形设计

第5章 桥隧线形设计

内容提要

桥隧的分类与设计原则 桥梁的总体规划 桥梁线形设计 桥梁设计与建设程序 桥梁建筑美学的基本观点 隧道发展概述与优缺点 

隧道线形设计

5.1 桥隧的分类与设计原则 5.1.1 桥隧的分类 (2)隧道分类 按隧道的长度分类，分为特长隧道、长隧道、中隧道和短隧道。 隧道分类 隧道长度L(m) 特长隧道 L>3000 长隧道 10005.1.2 桥隧的设计原则



在拟定路线设计方案中，应论证采用桥梁或填充、隧道或深挖等不同方案给生态环境带来的影响。对生态环境脆弱的地带或可能因施工造成生态环境难以恢复的地段，应优先选择对环境影响小的方案，并辅以治理措施。



隧道进出口的设计要追求自然、与自然地形坡面平顺衔接，避免设在洞口形成高边坡和高仰坡。在实在难以避免的情况下，则应通过采用接长明洞等方法消除不良影响。



桥梁、隧道施工现场和施工便道的布置，也必须注意环境保护。避免在隧道正面山体的坡脚切坡修建便道和临时设施；施工的临时设施和施工便道在工程完工后要进行清理和恢复。

5.1 桥隧的分类与设计原则

5.1.1 桥隧的分类

(1)桥梁分类



按桥梁全长和跨径的不同，分为特殊大桥、大桥、中桥和小桥。

5.1 桥隧的分类与设计原则

5.1.2 桥隧的设计原则



桥梁、隧道应根据公路功能和发展的需求，遵照安全、经济、利于保护生态环境的原则，结合所处地区的地形、地质、施工、运营、管理等条件进行综合设计。



桥梁、隧道选址必须对该区域的自然地理、场地与生态环境、工程地质、水文地质、地震等进行勘察，取得完整勘察基础资料，经技术经济论证后确定。



桥梁、隧道的标高和平面位置应根据公路等级、路线总体设计方案确定，选在地层稳定，利于设置两端接线、防灾救助系统、管理养护等设施的地段。

5.2 桥梁的总体规划

5.2.1 桥梁设计的基本要求 强度（1）结构及构造上的要求

通畅 刚度（2）使用上的要求 稳定性材料 舒适 （3）经济上的要求 施工方便 耐久性工期 净空 纵坡、弯道 （4）施工上的要求 工程质量 造价 （5）景观上的要求

安全

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5.2 桥梁的总体规划

5.2.1 桥梁设计的基本要求

Utility实用、Safety安全、Economy经济、Beauty美观 所谓 “3E”： Efficiency（功效） Economy（经济） Elegance（优美）

5.3 桥梁线形设计

 Bridge site chosen 桥位选择

 Longitudinal alignment 桥梁纵断面设计  Section 桥梁横断面设计  Planning arrangement平面布置

5.3 桥梁线形设计

5.3.2 桥梁纵断面设计 （1）桥梁总跨径 （2）桥梁分孔 （3）桥梁各部分标高 （4）纵坡

5.2 桥梁的总体规划

5.2.2 桥梁设计前的准备——资料收集 （1）交通情况

（2）地形、地质和水文情况 （3）气象资料

（4）物质环境和人文环境

5.3 桥梁线形设计

5.3.1 桥位选择

（1）应从国民经济发展和国防需要出发，考虑铁路、水利、 航运和市政等方面的规划，尽可能协调配合； （2）一般应服从路线的总方向，并满足桥头接线的要求； （3）尽量少占用农田；

（4）要考虑施工场地、材料运输等要求。

5.3.2 桥梁纵断面设计 （1） 桥梁总跨径 桥梁的总跨径长度必须保证桥下有足够的排洪面积，由水文计算确定。 过水面积 跨径与冲刷的关系 L 2

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5.3.2 桥梁纵断面设计

(2) 桥梁分孔 

通航 通航孔按通航净宽来确定，其余的则选用经济跨径；但对于变迁 性河流，则需多设几个通航孔；

 地形地质 为避免过多水下施工和不良地质，可以特别加大跨径；  技术 施工技术和机械设备有时极大地限制了经济上合理的较大跨径；  经济 一般说来当上部结构造价与下部结构造价基本一样时，总的造价 最低；

 其它 受力的需要、美观的需要、战备的需要。

（3） 桥梁各标高 ≥0.25m i≤4% i≤5% 计算水位 设计洪水位 设计通航水位 通航要求 b H 设计通航水位 h B （3） 桥梁各标高 跨线桥： 桥面标高 =桥下路面标高+安全行驶高+建筑高度 注：安全行驶高 对于高等级公路H≥5.0m； 对于低等级公路H≥4.5m， 且h≥4.0m b 桥下路面标高 h H B （2）桥梁分孔 平原干枯河床地带 跨河地区 山区

（3） 桥梁各标高

跨河桥：  有通航要求时

桥面标高 =通航水位+通航净空高度+建筑高度

 无通航要求时

桥面标高 =计算水位+安全高+建筑高度

注：计算水位= 设计洪水位+壅水+2/3倍浪高

安全高：梁底高出计算水位50cm或高出流冰水位75cm,同时必须使 支座底面高出计算水位25cm或高出流冰水位50cm；

（4） 桥梁纵坡

 桥上纵坡不宜大于4%；  桥头引道纵坡不宜大于5%；

 位于市镇混合交通繁忙处，桥上纵坡和桥头引道纵 坡均不得大于3%。

 桥头两端引道线形应与桥上线形配合。

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5.3.3 桥梁横断面设计 桥面总宽=桥面行车道净宽+路肩宽+结构物宽+ (中央分隔带宽） 中央带 右侧路肩 中央分隔带 右侧路缘0.5m 左侧路缘带 带0.5m 防撞栏 车道净宽 车道净宽 桥梁总宽 典型公路双向整体式桥梁横断面 5.3.4 桥梁平面布置



一般原则：桥梁的线形及桥头引道要保持平顺，使车

辆能平顺通过，并符合线路布设的规定。

 若桥梁是直线线形，则要求引道有一最小直线长度：

一级公路 100m 二级公路 60~20m 三级公路 40~15m 四级公路 20~15m

 桥梁最好与水流方向正交。若不能正交，其斜交角度

通常不宜大于45°

5.4 桥梁设计与建设程序

5.4.1 基本程序

(1) 一般桥梁建设程序

审批项目建议书→可行性报告并确定设计任务书→工程立项→设计→招标→施工→竣工验收 大型桥梁设计工作可分为前期工作及设计两个阶段，前期工作包括编制预可行性研究报告和工程可行性研究报告，设计阶段按“三阶段设计”进行，即初步设计、技术设计和施工设计。

5.3.3 桥梁横断面设计 人行道宽中央带 0.75/1.0/1.5m 中央分隔带 右侧路肩 防护栏杆 车道 左侧路缘带 防撞路缘石 典型城市双向整体式桥梁横断面 5.3.4 桥梁平面布置  桥梁纵轴线宜与通航河道的主流正交，如有困难时，

其斜交角度不宜大于5°，这是从航行安全考虑的。

 如斜交角度超过5 °，应增大通航跨径，计算公式如下：

5.4.2 桥梁可行性研究

 前期工作有时也称为桥梁规划设计，包括预可行性研究和工程可行性研 究，重点在于论证建桥的必要性和合理性，并确定建桥的地点、规模、 标准、投资控制等一系列宏观和重大问题，为科学地进行项目决策提供 依据，避免盲目性及其带来的不良后果。

 预可行性研究与工程可行性研究：内容一致，深度不同  预可行性研究着重于工程的必要性和经济合理性

 工程可行性研究在预可行性研究之后，着重于工程上的可行性

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5.4.2 桥梁可行性研究

 桥梁的必要性主要论证是否需要建桥的问题，评估所建议修建的桥梁工程在国民经济和交通工程中的作用。

 铁路桥梁评估以规划和近、远期可能的运量为研究对象  干线公路桥梁评估以规划和交通量为研究对象  地方公路桥梁评估以交通量为研究对象  城市桥梁评估以规划和交通量为研究对象

 桥梁的可行性论证包括工程可行性和经济可行性。需要对建桥进行相关的勘测和调查工作。

5.4.2 桥梁可行性研究

（2）桥位选择

 桥位选择大方向上，应服从桥梁所在线路的走向；大范围内，应服从路网规划的要求；小范围内，桥位可作适当挪动以便比较；城市桥梁应满足城市总体规划的要求。  桥位选择要注意线与桥的辩证关系，重要桥梁应通过路桥综合比较后确定桥位；一般需提交2-3个桥位，以便进行多方面综合比选，选出合理桥位。

5.4.2 桥梁可行性研究

(4) 调查工作

桥梁前期调查工作包括：

1）地形测量：“草测”

2）地质勘探：以收集资料为主，辅以适当布置钻孔进行验证，对各桥位从地质角度做出初步评价；

3）水文资料：调查设计流量，历史最高、最低水位，百年一遇洪水位，常水位及流速等资料。考虑上游是否有水库或拟建水库。论证河道是否稳定以及建桥后对河段上下游的影响。

4）外部条件：其他有关建桥情况，如砂石料、水、电、运输、人力等。

5.4.2 桥梁可行性研究

工程可行性研究的主要问题： (1) 桥梁标准的制订

 首先预测交通量和今后可能发生的增长率，由此确定线 路等级、需要的车道数或行车道宽度，以及非机动车道 宽度等。

 其次要确定容许车速、桥梁纵坡和曲线半径等。  此外还要确定航运标准、航运水位、通航净空、船舶吨 位以及要求的航道数量及位置等。

5.4.2 桥梁可行性研究

(3) 桥式方案比较

 目的仅在于评估各方案的技术可行性，特别是基础工程的可行性，而不是为了提出某一推荐方案。

 同等深度比较各方案技术指标，并提供工程量，以工程量中适当偏高、技术先进并且可行的方案作为一个桥位的桥式参选方案。

5.4.3 桥梁初步设计

 在桥梁可行性研究报告的基础上，经建设主管部门审查通过，确定一座桥梁工程的建设项目并编制设计任务书。

 建设单位可采用招标或委托设计的方式进行桥梁的初步设计。  设计任务书是初步设计的依据。

 初步设计目的：在设计任务书的技术范围内提交一份供比选的建桥项目文件，达到：

 说明本桥梁工程的特点和要求；  提出若干可行的比较方案；  推荐准备采用的较好方案；

 估算实现推荐方案所需的费用、工期、技术措施等目的。

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5.4.3 桥梁初步设计

初步设计内容包括： 1、设计任务的来源和要求； 2、桥址处自然条件的基本资料； 3、技术条件的选定；

4、桥位方案的比选，上下部结构方案的研究、比较和确定； 5、推荐方案及其理由；

6、推荐方案的指导性施工组织，包括施工方法、进度安排、场地布置、主要机具、材料和劳动力配置等； 7、工程概算。

初步设计的重点在桥式方案和结构总体构思方面。

5.4.3 桥梁初步设计  桥式布置中首先要慎重确定桥梁跨度，特别是主跨的跨度。  大跨度对通航有利，且能减少基础工程量。但在桥长相同时大跨度比小跨度造价高、工期长。

5.4.3 桥梁初步设计

 根据工程量、施工组织设计以及标准定额编列工程概算。  各个桥式方案都要编列相应的概算，以便进行不同工程费用的比较。

 初步设计概算不宜大于前期工作已批准的“估算”的10%。 对概算适当调整作为“标底”。

 如果主管部门对初步设计提出修改意见，则需另外编制“修改初步设计”报送上级审批。

5.4.3 桥梁初步设计

在确定桥式方案时，需对桥梁平面、立面和断面的具体布置以及它们之间的关系进行反复、交互的研究和调整。  平面布置

试定正桥的桥轴线位置。在轴线上研究河岸及堤防情况，拟定两岸边墩（台）位置并布置其他桥墩。结合线路方向、两岸地形和立面布置，可以试选引桥轴线的走向、弯道和坡度。  立面布置

根据平面轴线布置，结合地形图、地质剖面图、水位高程、计算冲刷线和已确定的上下部结构，可以绘成沿轴线的桥梁立面图。  断面布置

沿桥轴线各关键处，结合选定的结构类型、地形、地质横断面、水位高程和冲淤计算等，可以做出桥梁的断面布置图。

 当三个面的布置都能互相配合，满足技术要求时，桥式方案就能成立。5.4.3 桥梁初步设计

 在初步设计阶段还要进一步开展水文和勘测工作，以提供基础设计、施工所需要的水文资料等。

 初步设计阶段进行的勘测工作称为“初勘”，在初勘中要求建立以桥位中心线为轴线的控制三角网，提供桥址范围内1：2000的地形图。

 勘测工作一般在桥轴线上的陆地及水上布置必要的钻孔，必要时在桥轴线的上下游也适当布置一些钻孔，以便能控制岩层构造情况及其变化。

 根据钻探取得的资料，确定岩性、强度及基岩风化程度，覆盖层的物理、化学指标以及地下水位情况等。

5.4.4 桥梁技术设计

 常规桥梁一般不需要进行技术设计。

 对于新型、复杂、重要、大型桥梁结构，往往需要对初步设计进行细化，以便发现可能存在的问题，进一步优化设计。  技术设计阶段主要内容：对选定的桥式方案中的各个结构总体的、细部的技术问题作进一步研究解决，对结构各部分设计详尽的设计图纸，包括结构断面、配筋、构造细节处理、材料清单及工程量等。

 技术设计阶段要进行补充勘探（简称“技勘”）。  技术设计的最后工作是调整概算（修正概算）。

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5.4.5 桥梁施工图设计

 施工图设计需按照已批准的技术设计（或初步设计）进行。  施工图设计一般由原编制技术设计（或初步设计）的单位继续进行，也可由中标的施工单位进行。

 施工图设计内容：结构设计计算，绘制施工详图等。

 施工图设计阶段还需进一步根据施工需要进行补充钻探（称“施工钻探”）。

 根据施工设计资料，施工单位编制施工组织设计和工程概算。  所有设计文件经主管部门审批后即可实施桥梁施工各项工作。  桥梁建成后，通常需进行成桥荷载试验、质量检查验收及办理交接手续，由接收部门负责今后的桥梁通车运营和养护维修。

悉尼海港桥

与环境协调的桥梁 5.5 桥梁建筑美学的基本观点

建筑艺术的基本原则在桥梁工程中的应用，可大致归纳为以下几个方面：

（1）桥梁需与周围环境融合，成为自然整体中的一个协调部分； （2）桥梁本身的造型需比例适当，匀称和谐； （3）桥梁造型应注意结构简单，线条明快、流畅； （4）桥梁建筑处理应当表现清新雅洁的风格

桥梁美学要兼顾使用和美观。

香港青马大桥：桥身部分涂上多种颜色,以达到更佳的视觉效果 一般时段系列 夏日系列 周年纪念 秋日系列 节日庆祝系列

与环境协调的桥梁

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与环境协调的桥梁

与环境协调的桥梁

桥梁对环境的破坏

与环境协调的桥梁

桥梁对环境的破坏

5.6 隧道发展概述与优缺点

5.6.1 隧道发展概述



最古老的隧道是古代巴比伦城连接皇宫与神庙间的人行隧道，建在公元前2160-2180年间。古代使用原始工具挖掘，速度最慢者是驱使3万奴隶挖掘，每周进度仅75mm。



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。 

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66年。

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古希腊萨摩斯隧道

5.6.1 隧道发展概述



现代地下工程发展迅速，世界已有数百个城市修建了地下铁路 ；英法海峡隧道，长50km，海底长度37km，历时7年建成；著名的公路隧道，如穿越阿尔卑斯山、连接法国和意大利的勃朗峰隧道和连通日本群马县和新泄县的关越隧道，它们的长度均超过10km。

5.7 隧道线形设计

5.7.1 隧道平面设计

 与其它路段相比，隧道段更易使驾驶员感受到心理压力，导致行车速度下降和交通容量降低。

 因此，隧道平面线形的确定，应综合考虑地形、地质状况、洞口接线、通风、车辆运行安全和施工条件等因素。

 而且，隧道平面线形需与隧道自身条件及前后连接区间的道路整体线形协调一致。

5.6.1 隧道发展概述



当今人类正在向地下、海洋和宇宙开发。向地下开发可归结为：地下资源开发、地下能源开发和地下空间开发三个方面。地下空间的利用也正由“线”的利用向大断面、大距离的“空间”利用进展。



20世纪80年代国际隧道协会（ITA）提出“大力开发地下空间，开始人类新的穴居时代”的口号。顺应于时代的潮流，许多国家将地下开发作为一种国策，如日本提出了向地下发展，将国土扩大十倍的设想。 我国地下空间的开发和利用始于60年代，1965年北京建设地下铁道。 

70年代，我国修建了大量地下人防工程；80年代上海建成延安东路水底公路隧道，1985年至1987年，上海建成黄浦江上游引水隧道一期工程。



90年代以来，上海地铁1号线，地铁2号线已相继开通。90年代后期至今，广州、深圳、南京等地相继地铁开通。 

南京、杭州、福州等正计划修建过江隧道。

5.6.2 隧道优缺点

优点：

缺点：

√ 恒温，能较好地绝热和蓄热； √ 见不到阳光、温差小、湿度大；√ 抗震性能强；

√ 空气封闭压抑，不易流通；

√ 隐蔽性好，能经受和抗御武器的破坏； √ 人员活动不自在； √ 气密性、遮蔽性、隔音性均良好； √ 环境噪音级增强； √ 节约用地；

√ 微生物繁殖快。

√ 空间开挖有很大的灵活性； √ 可综合利用。

5.7 隧道线形设计

5.7.1 隧道平面设计

 隧道平面线形一般希望设计成直线，这主要是基于两点理由：  取直线于通风有利，如果采用曲线尤其是小半径曲线，通风阻力增大，对自然通风不利，同时会增大机械通风量；

 其二，如果隧道取较小半径曲线，通常需设置超高和加宽，这使施工变得复杂，断面不统一及它们的相互过渡都给施工增加难度。  从这两点考虑，希望在隧道洞身不设置曲线。

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5.7 隧道线形设计 5.7.1 隧道平面设计  如果隧道正朝东西方向时，可将洞口设计成曲线，以避开阳光直射驾驶员视野，或者设置必要长度的遮阳棚。  当隧道设置为曲线时，不宜采用设超高和加宽的平曲线。 不设超高的圆曲线最小半径 设计速度(km/h) 120 100 80 60 40 30 20 路拱横坡 ≤2.0％ 5500 4000 2500 1500 600 350 150 ＞2.0％ 7500 5250 3350 1900 800 450 200 5.7 隧道线形设计

隧道纵断面设计

隧道纵坡

 隧道纵断面线形，应以行车安全、排水、通风、防灾为基础，同

时考虑施工期间的排水、出渣、材料运输等条件确定。为保证车辆运行安全，应尽量设置缓坡。

 隧道内纵坡的最小值应以隧道建成后洞内水(包括漏水、涌水、渗水等)能自然排泄为原则，要求不得小于0.3%，同时考虑到隧道施工误差，一般最好不要小于0.5%。

 隧道内纵坡的最大值应充分考虑施工出渣或材料运输的作业效率(纵坡太大则作业效率低下)、营运期车辆行驶的安全、舒适性及营运通风的要求等因素，一般要求不大于3%。

5.7.2 隧道纵断面设计

纵坡形式

 隧道纵坡是可采用单向坡和双向坡。

 从行驶舒适性和营运通风效率来看，采用单坡较好，只是施工时会出现逆坡排水问题。

 根据调查，近年来抽水泵性能和抽排水技术水平有较大提高，因此，逆排水不存在大的技术难题，是可以解决的。

 如果采用双向坡，为提高行驶安全性和舒适性，其竖曲线半径应尽量采用较大值。

 隧道内纵坡变换不宜过于频繁，变坡点数不宜多于3个，以保证行车安全视距和舒适性。

5.7 隧道线形设计 5.7.1 隧道平面设计  隧道的停车视距与会车视距应符合下表的规定： 隧道停车视距与会车视距 公路等级 高速公路、一级公路 二、三、四级公路 设计速度(km/h) 120 100 80 60 80 60 40 30 20 停车视距(m) 210 160 110 75 110 75 40 30 20 会车视距(m) — — — — 220 150 80 60 40 5.7.2 隧道纵断面设计

隧道纵坡

 受地形等条件限制时，高速公路、一级公路无需机械通风的中、短隧道可适当加大到4%； 短于100m的隧道，纵坡可与隧道外路线的纵坡相同。

 当采用较大纵坡时，必须对行车安全性、通风设备投入和营运费用的影响等作充分的技术经济综合论证。

 国外尤其是欧洲在修建水下隧道时，由于河(海)床较深，有时不得不加大纵坡，甚至达到7%。

 但对于大纵坡的隧道，往往会采取交通管制，禁止排污较大的货车、柴油车驶入，或者增大机械通风规模。

5.7.2 隧道纵断面设计 竖曲线  纵坡变更的竖曲线的最小半径和最小长度应符合下表的规定： 设计速度(km/h) 120 100 80 60 40 30 20 凸形竖一般值 17 000 10 000 4 500 2 000 700 400 200 曲线 半径 极限值 11 000 6 500 3 000 1 400 450 250 100 凹形竖一般值 6 000 4 500 3 000 1 500 700 400 200 曲线 半径 极限值 4 000 3 000 2 000 1 000 450 250 100 竖曲线长度 100 85 70 50 35 25 20 5.7.2 (1) (1) (2) (3) 10

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5.7.3 隧道横断面设计 (1) 建筑限界  公路隧道的建筑限界，不仅要提供汽车行驶的空间，还要考虑汽车行驶的安全、快捷、舒适和防灾等。  因此要求设计中应充分研究各种车道与公路设施之间所处的空间关系，任何部件(包括通风、照明、安全、监控和内装等附属设施)均不得浸入在建筑限界之内。 ELERH为建筑限界高度；W为行车道宽度；LL为左侧向宽度；LR为右侧向宽度；C为余宽；J为检修道宽度；R为人行道宽度；h为检修道或H人行道高度；EL为建筑限界左顶角宽度，400250CC250400EL=LL；ER为建筑限界右顶角宽度，当LR≤1mhi%WLR时，E或RR=LR，当LJ或RLLJR>1m时，ER=1m。 5.7.3 隧道横断面设计

(1) 建筑限界

 建筑限界高度，高速公路、一级公路、二级公路取4.0m；三、四级公路取4.5m。

 当设置检修道或人行道时，不设余宽；当不设置检修道或人行道时，应设置不小于25cm的余宽。

 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，一般可采用1.5%~2.0%。

 当路面采用单面坡时，建筑限界底线与路面重合；当采用双面坡时，建筑限界底线应平置于路面最高处。

5.7.3 隧道横断面设计 (2) 步道设计  根据上述功能，《公路隧道设计规范》条文规定：高速公路和一级公路隧道内应设置检修道。其它等级公路隧道，应根据隧道所在地区的行人密度、隧道长度、交通量及交通安全等因素确定人行道的设置。  检修道或人行道宜双侧设置，其宽度按公路隧道建筑限界横断面组成最小宽度规定选取，高度可按20~80cm取值，并综合考虑以下因素： ① 检修人员步行时的安全； ② 紧急情况时，驾乘人员拿取消防设备方便； ③ 满足其下放置电缆、给水管等的空间尺寸要求。 设计速度(km/h) 120 100 80 60 40~20 步道高度h(cm) 80~60 60~40 40~30 30~25 25或20 ELER (1) 建筑限界 0H000045502CC24hi%J或RLLWLRJ或R公路 设计速车道宽侧向余宽L 检修道J 隧道建筑限界净高 度 度 左侧 右侧 人行道 等级 余宽C (km/h) W L左侧 右侧 设检修设人行不设检修L LR R 道 道 道、人行道 高速公120 3.75×2 0.75 1.25 — — 0.75 0.75 11.00 — — 路 100 3.75×2 0.50 1.00 — — 0.75 0.75 10.50 — — 一级公80 3.75×2 0.50 0.75 — — 0.75 0.75 10.25 — — 路 60 3.5×2 0.50 0.75 — — 0.75 0.75 9.75 — — 二级公80 3.75×2 0.75 0.75 — 1.00 — — — 11.00 — 路 60 3.5×2 0.50 0.50 — 1.00 — — — 10.00 — 三级公40 3.5×2 0.25 0.25 — 0.75 — — — 9.00 — 路 30 3.25×2 0.25 0.25 0.25 — — — — — 7.50 四级公路 20 3.25×2 0.25 0.25 0.25 — — — — — 7.00 5.7.3 隧道横断面设计

步道设计

步道(检修道或人行道)的主要功能为：

 养护人员、隧道使用者可以在与交通相互不干扰的情况下处理紧急事件；

 步道路缘石可以阻止车辆爬上步道，是步行者的安全限界，同时，是保护隧道设备的安全限界；

 由于步道比较突出，它比车道边线更能吸引驾驶员的注意力，从交通管理和安全行走的观点出发，步道的路缘石可作为驾驶员的行驶方向线；

 步道除安全功能外，其下部空间还常被用来安装管道、缆线等。

5.7.3 隧道横断面设计

步道设计

 隧道洞内检修道宜延出洞外1.5~2.0m，方便洞内外电缆转接、检修人

员进出。

(2) (2) 11

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5.7.3 隧道横断面设计

(3) 紧急停车带设计

 长、特长隧道应在行车方向的右侧设置紧急停车带，双向行车隧道，其紧急停车带应双侧交错设置。

 紧急停车带的主要功能是用来停放故障车辆、紧急情况下疏散交通及救援车辆和救援小组用以紧急救援活动。

 一些发达国家在隧道内设置全长的紧急车道，当发生事故时，其应变能力当然更强，而且提高了行车的舒适性，但这样无疑加大了隧道横断面积，增大工程造价，目前不适合我国国情，而且隧道内事故一般要比洞外一般路段上少，故《公路隧道设计规范》采用按一定间距设置紧急停车带的做法。

5.7.3 隧道横断面设计

(4) 内轮廓设计

 我国公路隧道建设规模不断扩大，但各地在设计隧道横断面时标准不统一，甚至，同一条公路上出现几种不同的内轮廓断面，这既影响洞内设施的布置，又不利于施工时衬砌模板的制作。  在国外和我国铁路隧道中，已在推动断面标准化。

 因此，《公路隧道设计规范》在横断面轮廓设计方面推行了标准化，即拱部为单心半圆，侧墙为大半径圆弧，仰拱与侧墙间用小半径圆弧连接。

 公路等级和设计速度相同的一条公路上隧道断面宜采用相同的内轮廓。

5.7.3 隧道横断面设计 (4) 内轮廓设计 设计速度100km/h 一般部的标准断面 5.7.3 隧道横断面设计

(3) 紧急停车带设计

 紧急停车带的宽度，包含右侧向宽度应取3.5m，长度取40m，其中有效长度不得小于30m。

 紧急停车带的设计间距不宜大于750m。

 停车带的路面横坡，长隧道可取水平，特长隧道可取0.5%~1.0%。  不设置检修道、人行道的隧道，可不设置紧急停车带，但应按500m间距交错设置行人避车洞。

5.7.3 隧道横断面设计 (4) 内轮廓设计  根据各设计速度相应的建筑限界，可分别计算出内轮廓几何尺寸，一般两车道隧道计算实例的结果见下表： 公路 等级 设计速度(km/h) R1 R2 R3 R4 H1 H2 H’2 R5 一般部 612 862 100 1 500 160.4 200 144 — 120 紧急停车带 612 862 150 1 800 162.1 200 136 771 高速 一般部 570 820 100 1 500 160.6 200 164.5 — 100 公路 紧急停车带 570 820 100 1 800 162.4 200 151.5 747 一级 一般部 543 793 100 1 500 160.2 200 176.1 — 公路 80 紧急停车带 543 793 150 1 800 162.3 200 176.1 — 一般部 514 764 100 1 500 160.2 200 188.4 — 60 紧急停车带 514 764 150 1 800 160.3 200 184.1 708.5 5.7.3 隧道横断面设计 (4) 内轮廓设计 设计速度100km/h 紧急停车带的标准断面 12

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5.7.3 隧道横断面设计

(5) 横向通道设计

 上、下行分离式独立双洞的公路隧道之间应设置横向通道，其断面

建筑限界一般规定如下图所示：

 人行横向通道的设置间距可取250m，并且不应大于500m。车行横向通道的设置间距可取750m，并不得大于1000m；长1000~1500m的隧道宜设1处，中、短隧道可不设。

5.7.4 隧道洞外连接线设计

(1) 隧道前调整期

 车辆进入隧道前因隧道和公路其它路段构造的不同而会降低其运行速度，以便适应新的驾驶环境，速度降低的幅度基本上在7%~20%之间。  与此同时，驾驶员会因对隧道的恐惧感和灯光等因素的影响，将车辆的横向位置向路中心偏移，小型车辆的偏移幅度在0.5~1.0m的范围之内，大型车辆的偏移幅度在1.0m左右。

 总之，驾驶员在进入隧道前会根据隧道前视距、线形、隧道口情况和驾驶员对隧道的熟悉程度调整车辆的速度和横向位置，以最为安全的方式进入隧道。

 法国的一项调查研究发现：视距不足再加上速度过快是隧道事故发生的主要原因。挪威的一项研究也表明，隧道入口前50m和出口100m附件区域是最危险的。

5.7.4 隧道洞外连接线设计

(3) 隧道末调整期

 随着车辆即将驶出隧道，面临隧道内外环境的转换，对于速度较高的小型车辆来说，这时车辆速度的上升幅度将减小，其运行速度可能会出现一定的降低。

 由于车辆面对两种环境的又一次转换，受线形、视距、亮度等多方面因素的影响，车辆的安全性有所下降。

 综上，由于隧道外提供了足够的侧向净距，车辆可基本沿车道中心线行驶。在隧道内部，由于提供的侧向净距较小，驾驶员更喜欢离隧道墙(或步行道、防撞护栏等)有一定距离，在自由流条件下，车辆会向隧道中心靠拢，发生横向偏移。

5.7.4 隧道洞外连接线设计  通过调查发现，车辆穿越隧道时由于隧道内外环境的不同，驾驶员将会做出相应的调整，大致可分为三个阶段：隧道前调整期、隧道中适应期和隧道末调整期。 59 9057调整期适应期调整期55 调整期适应期调整期隧道入口85))hh//80m53 mk(51k(75隧道出口速度49速度70隧道入口47隧道出口654502004006008001000600246800112001100004610000002080000000距离(m)距离(m)ab5.7.4 隧道洞外连接线设计

(2) 隧道中适应期

 随着对隧道内部环境的逐渐适应，驾驶员会逐渐提高车辆的运行速度，提高的幅度与隧道横断面的组成及隧道长度有关。

 对于车辆的横向位置，由于在隧道内驾驶员的眼球转动角度较小，更喜欢离隧道墙(或步行道、防撞护栏等)有一定距离，随着车速提高，横向位移值会逐渐增大。

 由于隧道内的环境给驾驶员造成一定的压力，使得驾驶员在隧道内注意力高度集中，驾驶随意性小，速度相对较低，在一定程度上也提高了单一车辆在隧道内行驶的安全性。

 但车辆向内侧的横向偏移会使超车间距大为缩小，降低了车辆在超车过程中的安全性。

5.7.4 隧道洞外连接线设计

(4) 《规范》规定

由于隧道洞内、外车辆横向位置的差异，所以隧道洞外连接线应与隧道线形相协调，《公路隧道设计规范》规定：

 隧道洞口内外各3s设计速度行程长度范围的平面线形应一致。  隧道洞口内外各3s设计速度行程长度范围的纵断面线形应一致，有条件时宜取5s设计速度行程。

 当隧道建筑限界宽度大于所在公路的建筑限界宽度时，两端连接线应有不短于50m的、同隧道等宽的路基加宽段；当隧道限界宽度小于所在公路建筑限界宽度时，两端连接线的路基宽度仍按公路标准设计，其建筑限界宽度应设有4s设计速度行程的过渡段与隧道洞口衔接，以保持隧道洞口内外横断面顺适过渡。

 长、特长隧道的双洞隧道，宜在洞口外合适位置设置联络通道，以利车辆调头。

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5.7.4 隧道洞外连接线设计

(5) 过渡段设计

 一般情况下，路基与隧道的横向宽度和布置是不一致的，隧道宽度较路基宽度要窄。

 这种宽度和布置的突变，会影响交通的连续性，因此，应在隧道与洞外连接道路之间，设置一定长度的过渡段，使车辆能够顺利驶入隧道。  过渡段的长度，宜以前后路肩宽度差不超过1/25的坡度接顺，也可设2s设计速度行程长度过渡段与隧道洞口衔接，以保持隧道洞口内外横断面顺适过渡。

 连接线的路基宽度一般仍按公路标准设计，通过护栏实现过渡。  洞口路基防撞护栏不能直接连接隧道洞口端墙，否则会存在安全隐患；应渐变过渡，连接并深入洞口。

5.7.6 隧道洞口

(1) 洞口位置

 在选择隧道位置时，洞口选择不当会造成洞口塌方，长期不能进洞或病害整治工程大，不易根治而留下隐患。洞口位置选择的基本要求是：地质条件好、隧道轴线尽量垂直或接近垂直地形等高线。

 从地形、地质和围岩等条件来看，隧道洞口一般是不稳定的。主要是由于施工开挖，改变了地表形态，诱发滑坡等地质病害。

 处理这些病害困难、费用高，而且投入运营后，也极易受塌方、滚石、雪崩、泥石流等自然灾害的威胁。

 合理选择洞口位置，是保护环境、保护营运安全、节省工程造价和顺利施工的重要条件。

5.7.6 隧道洞口

(2) 洞口线形

双洞隧道平面的分线方式应灵活。双洞隧道平面分线应在保证出洞方向线形较顺畅的前提下，灵活选择进洞方向的平面分离点，进洞方向的平面指标不必过高，分离式断面长度不宜过长。

长隧道和特长隧道的出洞方向应避免在洞口接小半径曲线。

5.7.5 隧道群线形

 近年来，在山区高等级公路建设中，遇到一些距离很近的短隧道群。  当隧道群进出口间距较近时，驾驶人需要在很短时间内经历“暗—明—暗”的视觉环境变化，对于这种情况，可视为长隧道，其平、纵线形指标按长隧道考虑，也应保持平、纵线形的一致。

 具体的范围可按“本隧道洞内3s(5s)行程+两隧道间路基+下一隧道洞内3s(5s)行程”控制。

5.7.6 隧道洞口

(1) 洞口位置

洞口位置的确定应符合下列规定：

 洞口位置应设于山川稳定、地质条件较好处；避免选择在岩层松散、风化较为严重、滑坡或岩层破碎、容易产生坍塌、落石及受洪水、泥石流威胁的位置。

 应避免在不稳定的悬崖陡壁下进洞。

 跨沟或沿沟进洞时，应考虑水文情况，结合防排水工程，充分比选后确定。

 漫坡地段的洞口位置，应结合洞外路堑地质、弃渣、排水及施工等因素综合分析确定。

 洞口设计应考虑与附近的地面建筑及地下埋设物的相互影响，必要时采取防范措施。

5.7.6 隧道洞口

(3) 隧道洞门

隧道洞门是隧道两端的外露部分，也是联系洞内衬砌与洞口外路堑的支护结构，是保证隧道施工安全和运营安全的重要构造。

洞门也是标志隧道的建筑物，与隧道规模、使用特性及周围建筑物、地形条件等要协调。 隧道洞门的作用包括：

支挡洞口正面仰坡和路堑边坡，保持仰坡和边坡稳定；

防止仰坡上方少量的滚石、碎落和雪崩、风吹雪等自然灾害对路面产

生危害；

将坡面水引离隧道； 改善和美化洞口环境。

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5.7.6 隧道洞口

(3) 隧道洞门

我国公路隧道的门洞形式主要有端墙式、翼墙式、台阶式、柱式及削竹式和喇叭口式 。

隧道洞门形式不是提倡宏大、雄伟、醒目，应提倡简洁、隐蔽、淡化洞口处理，营造“悄悄进洞”气氛，使车辆自然驶入隧道。

端墙式、翼墙式、台阶式和柱式洞门，形式变化较多，设计人员有着较宽广的创作空间。采用这些形式的洞门，应注意洞口端墙对驾驶人视线的影响。

端墙的色调应采用冷色调，不宜采用暖色调；墙面装饰不应采用光面，应采用亚光或反光弱的装饰面；端墙面不宜设置细腻的图案、雕塑、广告牌等，应采用粗犷、简洁的造型，以免影响驾驶人的视线，分散其注意力。

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