隧道工程的勘测设计一般分为两阶段进行，即初测阶段和定测阶段。对于长大隧道或地形、地质条件复杂的隧道，应采用两阶段勘测；对于地形及地质条件较简单的中、短隧道可以考虑采用一阶段勘测。勘测设计的基本内容有：
(1) 隧道工程调查：调查隧道穿越地段的地质、地貌、环境生态等自然条件，它们与隧道工程有着密切的关系；
(2) 隧道线路确定：通过多种方案的比选，确定隧道的平面、纵断面线形；
(3) 洞口位置选择。
初测为初步设计提供资料，应完成的勘测工作有：隧道所在地区自然条件的调查、隧道工程对周围环境影响的调查、工程地质及水文地质的勘查、地形测量、导线测量等。
定测是根据有关单位批准的初步设计文件及审核意见，在初测基础上进一步核对、落实、深化相关勘测资料，对复杂地质问题给出可靠性结论，为施工图设计提供资料。
由于各类地质问题的复杂程度、自然地理条件的不同，以及隧道的规模差异，很难完全分开初测和定测的内容，实际工作中常互有穿插。因此不必太拘泥于阶段的划分，宜视工作的方便来进行工作。
第一节 隧道工程勘测
一、自然地理概况调查
自然地理概况主要指隧道所在地区的地形、地貌、气象、水文、用地、灾害及区域性地质等，目的是为规划线路与隧道的关系及进行勘察工作提供条件。一般通过收集当地既有资料的方式进行。相关资料有：
1. 地形资料
指地形图。一般情况下应从国家测绘系统收集到1/50000～1/25000及1/5000～1/1000两种比例尺的地形图，前者主要用于线路规划，后者主要用于隧道方案的比选。地形资料是进行线路选择、隧道方案、用地以及自然环境、地质判断的基本资料。
2. 地质资料
指地质图和说明书。一般应从地质部门收集1/200000～1/50000比例尺的地质图。
3. 工程资料
在隧道附近的土建工程住住可以提供不少资料，如道路边坡的岩石露头和其它土木工程所记录的工程地质与水文地质资料。这些资料可以由施工记录和工程报告总结等文件中得到。
4. 气象资料
包括气温、气压、降水、水温、地温等。可由气象台站和各种资料期刊、汇编、年鉴等处获得。
5. 用地及环境资料
用地包括工程用地和施工用地，一旦确定了需要的范围后，就应调查在该范围内是否有既有建筑，包括居民住宅、通讯设施、排水设施、交通设施等，必须和有关部门处理协商好相关事宜。环境资料包括自然环境(动植物的生态、地形、地质、水文等)，文物古迹、自然保护区、居民环境等，一定要按照国家相关加以对待，否则将对隧道工程造成负面影响，甚至形成旷日持久的社会矛盾。
6. 灾害资料
隧道所在地区历史上的暴雨、台风、地震、滑坡等发生的规模、频度，可通过查阅资料、地方志和对居民访向等方法获得。
将收集到的资料进行汇总和分析，研究其对隧道规划设计、施工与维护管理的影响，并为进一步的调查提供依据。
二、地质调查
隧道是一种特殊的土木工程，它的最大特点是自始至终与地质有着密不可分的关系，因此彻底弄清地质情况对于隧道施工的顺利进行及结构的合理设计有着极其重要的作用。地质调查的主要内容有：
(1)工程地质特征，指地质构造及地层、岩性的状况，着重查清地质构造变动的性质、类型、规模、断层、节理、软弱结构面特征及其与隧道的组合关系，围岩的基本物理力学性质等；
(2)水文地质特征，指地下水类型，含水层的分布范围、水量、补给关系、水质及其对混凝土的侵蚀性等；
(3)不良地质和特殊地质现象，如崩塌、岩堆、滑坡、岩溶、泥石流、湿陷性黄土、盐渍土、盐岩、多年冻土、雪崩、冰川等，查明其发生的原因及其类型和规模，根据其发展的趋势，判明其对隧道的影响程度；
(4)地震裂度，按《中国地震裂度区划图》的规定，划分隧道经过地区的地震裂度，必要时应经地震部门鉴定。在地震裂度≥7度的地震区，搜集调查断裂构造时，应特别注意全新活动断裂和发震断裂。全新活动断裂指在近代地质时期内(约一万年)有过较强烈的地震活动，或在近期正在活动，在将来(今后一百年)可能继续活动的断层。
(5)有害气体和放射性物质，当测区存在这类物质时，应按劳动保护、环境保护的相关条例查明含量，预测释放程度，当可能超出规定的容许值时，须采取必要的防护措施。具体按以下阶段进行。
(一) 地形与地质的初步调查
在收集资料的基础上，进行初步调查。其目的是初步查明地形条件、地质状况，为分析线路线形和隧道的走向、洞口位置、长度提供依据，同时还籍以对施工的难易程度，投资的大致规模作出判断。在文献资料的基础上，基本分析出隧道线路的有利走向，勘测沿这一走向进行。
地形地质初步调查应由有经验的地质工程师以现场踏勘的方式进行，主要由具有相应资格的地质部门进行。调查应查明陡壁、滑坡、崩塌、断层、破碎带、地下水以及其它地质特征。踏勘时结合文献资料和露头情况查明地质概况。调查的范围取决于隧道的规模，一般可在线路中线两侧各约500～2000m左右的范围内进行。调查时可以使用1/25000～1/10000的地形图。
通过调查应掌握所在地区的地形地质的全貌。调查的实际倩况应随时标记在地形图上和记入野外记录本。调查完毕后进行归纳整理和分析研究，写出调查报告书，井附上调查线路图、地质平面图和地质剖面图。
(二) 地质详查
在初步调查的基础上，进一步用钻探和物探等方法作地质详查。茌完成地形地质等的初步调查之后，一般可以大致决定出隧道的初步走向，但对于隧道结构设计的与施工，这些资料的完善程度是远不够的，还需要作进一步的地质详查。详查的项目有岩性、地质构造、地下水状态以及地下资源等。
岩性调查包括岩石的种类和岩石特征，松散堆积物，岩石的物理、力学性质，风化以及变质情况等。地质构造包括地层、褶皱、断层与破碎带、节理及围岩结构完整状态。地下水状态包括地下水的发育程度、水质、地层含水层与隔水层的分布、水的补给来源等。地下资源包括矿物资源、天然气、温泉、地热等。对上述事项应逐个研究和说明，着重考虑对隧道的设计与施工的影响，而不必作理论上的详细讨论。详查一般按踏勘、物探、钻探等手段进行。为了克服主观性以增加客观性，可采取多种比较和综合的方法。调查在中线两侧各200～500m、和洞口外延长线上100m范围内进行。通常使用1/5000～1/1000比例的地质图。
调查的详细程度与地质复杂性、露头的多少、调查费用、调查时间的长短等有直接的关系。应强调的是，对于地质调查，经验和分析能力是十分关键的，第一手资料获得后，正确的结论往往取决于调查者本身的水平。
应该指出，对于花岗岩、玢岩和斑岩、受温泉变质作用的安山岩和凝灰岩、泥岩和粉砂岩、片岩类和千枚岩、崖锥堆积物等，都应特别加以注意。例如花岗岩往往有深部风化，有的变成花岗岩风化砂土，沿断层易风化，花岗岩中的断层难以发现，风化带和变质带的宽度不同，涉及范围大。膨胀性岩石(如硬石膏盐岩及某些以蒙脱石为主的粘土岩类等)往往绐工程带来很大的危害。
另外，从调查时起就应当对岩石的流变现象给以充分的注意，岩石的流变从坑道开挖时 刻起直到以后漫长的时间里都会对工程产生影响。
目前在我国，地质详查手段仍以传统的钻探方法为主。钻探的设备种类很多，其中以合金钻性能最好，可探测地层内部很大深度处的情况，并可取得较佳岩芯，岩芯回收率也较高，即使小孔也能取得岩芯，钻孔璧光滑平整，能钻探坚硬岩石，钻机本身也轻便和易于转移，成本也比较低。此外还有简易钻探法，如蜾旋钻、冲击钻等。随着科技的发展，一些成熟的技术也移植到了地质钻探中来，如将微型摄影仪放人钴孔内，能将孔内的全部情况反映在电视屏幕上等。
在物理探测方面最常用的有电阻法与弹性波法，这俩种方法均可用来探测土与石的分界，前者是根据各种物质中电阻的不同，而后者是根据波速(纵波)的不同，来判断物质的属性。它们是测定断层、软弱带、地质构造的好方法，但应与钻探配合与对照。此外，电阻法在土质隧道中可在一定范围内探明砂砾层(含水层)。还可以在钻孔内对透水层的分布、以及地下各含水层情况给出明确的结果。在人烟稠密区用电阻法为宜，以免动用炸药。
除了以上勘察手段外，对于重要的长大隧道的地质调查，还可以采用其它一些高科技技术。如遥感技术在工程地质测绘中可以更客观更全面地看到在地球上观测时看不到或看不清楚的现象。由于是在同一时间、同一条件下观察到广大面积的资料，资料获得的条件唯一和客观，有利于对大面积资料进行相同条件下的分析对比。还有地质雷达、水平超前钻等都是行之有效的方法。
地下水可使岩质软化，使软岩山体松弛，并使其强度降低，促使围岩中软弱夹层泥化，减少层间阻力，导致岩体滑动。还可使某些岩类溶解和膨胀，使山体出现附加压力。在厚含水层出现大量涌水时，将产生动水压力，出现流砂及渗透压力。当地下水含有害物质(硫酸、二氧化碳等)时，将对村砌结构将产生侵蚀作用。涌水是造成坍方和使围岩丧失稳定的重要原因之一，枯水则可能影响隧道上方和使四周的井泉干涸。因此，弄清楚地下水的发育状况对隧道工程至关重要。
判断地下水的发育状况时，应对涌水和枯水分别加以注意。涌水可分为集中涌水和稳定涌水。集中涌水有时以突然发生大量涌水的形式出现，往往对施工造成重大影响。在岩溶地段发生的突然大量涌水，尤其是当遇到地下暗河时，涌水量往往可达几百～几千吨/小时；穿过厚含水砂砾石层时，涌水量可达几百吨/小时，遇有大的断层破碎带，尤其是与地表水有连通关系时，涌水量一般也可达到几十～几百吨/小时。集中涌水很难定量预测，但可根据地质踏勘、弹性波探测及钻探等分析地质构造，了解含水层的位置、规模和透水性等，大致判断对隧道工程有影响的涌水位置、涌水压力及涌水量。稳定涌水受隧道长度、埋深、位置、含水层规模和透水性等影响，并与流域的枯水流量有密切的关系，所以预测是可能的。
枯水调查的目的是事先了解因隧道的开挖可能引起附近的枯水问题，并制定相应措施。调查时应针对附近水源的类型(井、泉、溪水、河流等)、用途与用量(饮用、农业、工业、渔业等)、大气降水量、地下水位及流量等的季节性变化作出观查。
(三) 地质勘测应提供的资料
1. 概述:调查的场所、范围、内容、方法。并说明调查时间及参加人员。
2. 地形地质说明：阐述地形概况、区城地质概况、气象、环境、隧道走向等勘测的具体内容。着重说明围岩生成的地质时代、岩相、风化及变质情况、物理力学性质及对工程的影响；地层分布，成层状态、槽曲、断层、破碎带、层理、片理、节理等及其对工程的影响。
3. 应交付的图：
(1)线路地形图(比例1/2000～1/5000)，沿隧道全长绘制，标明线路走向及里程；
(2)洞口附近地形图(比例1/500)，在可能的洞口位置附近一定范围内绘制，沿线路中线每侧各100米的范围进行，用以确定洞口位置；
(3)地质平面图，用地质符号在地形平面图上反映地质的分布情况，可以结合地形图一起表示；
(4)地质纵断面图(比例1/500～1/2000)，沿隧道中线纵断面绘制，反映围岩种类、地质构造、岩性、产状、涌水等，标明隧道线路标高、里程等；
(5)洞口附近地质纵断面图(比例1/200)以及洞口附近地质横断面图若干，用于进一步正确地选择洞口位置及反映洞口的工程情况。
以前地形图的绘制需要测工进行人工跑点，往往费时费工，且易出现错误，现在多采用航测绘制的地形图，节省了大量的人力、物力，而且精度高。对于重要的长大隧道或隧道群，还可考虑采用卫星照片。
4. 说明隧道选线、设计及施工时应注意的问题及对进一步调查的建议。
三、环境调查
通过对施工场地、生态环境的调查，评价隧道修建和营运交通对周边环境的影响程度，提出必要的环境保护措施。
(一) 自然环境调查
调查动物、植物的生态状况：包括种类、密度、分布、季节性变化等。调查地表水、地下水状况(前已述)。
(二) 地物调查
调查土地利用状况，包括土地的用途、面积范围等。调查文物古迹、风景区等。调查已有构建物，包括通讯设施、民房、地下管网(主要指城市交通隧道)等。
(三) 生活环境调查
在工程中和完工后出现的废气、噪声、振动、地表下沉等，是对居住环境、自然资源和已有地物影响的主要问题。
排出的废气和噪声受气象条件和通车情况影响而随时变化，宜进行全年测定，并作出隧道建成前后的比较。从洞口和通风井排出的废气扩散后会对周围的环境产生一定的影响，隧道施工造成的对动植物有害的成分主要是CO、HC、NO和粉尘，影响程度受隧道长度和交通流量的影响，因隧道不同而有差异。必要时应作废气扩散状况的风洞实验，推算其影响范围。对环境的污染情况一般以一氧化碳的计量为标准。
隧道噪声主要是由车辆和通风机产生。没有吸音设备的隧道，在隧道内噪声几乎不衰减，与洞外相比，噪声大得多，其持续时间也长，不过一离开洞口就很快衰减。通常应在距洞口和通风口150m范围内进行噪声测定，如果对洞外环境形成的噪声污染超标，应按国家有关环境保护条例进行处理。
隧道施工将产生大量的弃碴，它们的堆放需要认真对待，否则将对周围环境造成重大污染。在环境调查时，应切实研究弃碴的地点，与有关单位商量堆放的可能性，并应对碴石的性质进行必要的试验，如放射性等，根据其性质采取相应的工程措施，如掩埋、挡墙堆放等，还要注意雨水冲刷使得碴石流失对环境造成的二次污染。
四、气象调查
在隧道选线时，应充分考虑当地的气象条件，因为气象条件会直接影响到隧道选线、结构设计、洞外场地布置、设施安排、进度计划与施工管理。例如洞口附近的崩塌、洪水、阵风、风吹雪、雪崩、路面冻结、挂冰、雾、洞外亮度、海岸或山顶的阵风等对汽车的安全行驶有一定的影响；在设计中，必须依据气象资料考虑混凝土结构的防冻、混凝土骨料及用水的保温、施工道路的选择等。在这方面，青藏铁路上的隧道工程就是最好的实例。还有洞口附近的风向、风速对隧道通风的影响，洞口附近的防风挡墙、预防风吹雪构造物、植树带的位置、洞口排出废气的流动方向等。上述问题都受气象条件的影响。气象调查一般有下列内容：
降雨:年降雨量、月平均降雨量、日最大降雨量、小时最大降雨量。
降雪:最大降雪日、最大积雪量、积雪期、最大日降雪量、雪密度、雪温。
气温、地温：年平均气温、绝对最高最低气温、日温差；冻结期、冻结深度、多年冻土深度、水温。
风向、风速：频率分布(年间、月间、日间)。
雾：发生日数(频度、滞留时间及其能见度)。
雪崩、风吹雪：场所、规模、频度、时期、种类。
洪水：洪水量、水位、时期。
一般而言，当地都有气象资料，如果不能满足工程需要，则应进行气象观测以作补充。制定气象观测计划时，应根据目的和用途选择观测项目、场所、时间、精度和仪器。观测场所应具有代表性，按适当的时间间隔进行。
第二节 隧道位置选择
在公路、铁路等道路工程中，隧道是重要的交通建筑物，由于隧道施工的特点，使得它往往成为整条线路的控制工程。当一条新线方案确定以后，能否选择合理的隧道位置往往成为线路设计的关键，它直接涉及到施工的难易程度，对工期和造价有着至关重要的影响。
隧道工程有大小之分，对于一般的中、短隧道，原则上应依从于线路的位置，但可以根据具体的地质、地形等条件作些小幅度的调整，以利于隧道的顺利施工。在这种调整过程中，必须密切注意与洞外线型的相互关系，不能与相关线路规定有所冲突。而长大隧道是线路的重点控制工程，它工程规模大、投资高、工期长，能否顺利施工是整条线路的重中之重，因此，在进行线路方案比选时，线路就得依从于隧道最优方案。这就是隧道与线路相互位置的辩证关系，在一定条件下二者的依从关系发生转化。
影响隧道位置选择的因素较多，如地质条件、水文地质条件、地形和地貌条件、投资条件、工期要求，甚至于当地环境控制要求等。在众多因素中，根本性的因素是地质条件和地形条件。
一、按地形条件选择隧道位置
(一) 隧道方案和其它方案的比较
首先要明确的是，只有当线路处于一定的地形条件下时，才需要修建隧道。按照地形条件分类有：
● 平原微丘：指微小起伏的地形。
● 重丘：起伏较多，但高差不太大的地形，相对高差一般小于200m。
● 山岭：相对高度大于200m的地形。
原则上来说，这三种地形条件都将形成线路方向的高程障碍，只是程度不同而已，都可以修建隧道，这类隧道统称为“山岭隧道”。但是否隧道方案最为合理，还应与其它可行的方案进行比较，比较的内容主要为技术和造价。一般而言，要克服地形条件带来的高程障碍，有绕行方案、路堑方案和隧道方案。
1. 绕行方案
绕行方案可以避开山岭地形，不修隧道或将长大隧道改为傍山的短小隧道。它的技术要求小、投资省、工期短，曾经是我国很长一段历史时期修建隧道的指导方针。但是，由于线路绕山而行，造成的后果是线路延长、弯道增多，尤其是小半径弯道，极不利于以后的运营。特别是沿线可能形成的高大边坡，将会留下坍方落石等严重影响交通运营的隐患。随着我国国力的增强、隧道施工技术的进步，修建长大隧道已不是什么难题，因此采用绕行方案应慎重，只有在确认对运营不会造成不良影响时才考虑采用。
2. 路堑方案
路堑方案最忌讳的是形成高大边坡，当地形为平原微丘时，由于相对高差不大，可以考虑采用这种方案。在重丘和山岭地区，如果要避免高大边坡，就需要提高线路高程，因而展线要长，要求路堑的两端比较开阔以利展线。从技术上来说，一般路堑没有问题，但如果是高深路堑，在边坡稳定上尚存在一定的难度，往往是采用取了许多工程措施，还是不能阻止坍方落石，甚至滑坡，最后仍只得以明洞方式穿越。从造价上来说，路堑投资一般比隧道少，在我国过去的铁路建设中，在隧道与路堑的方案比选时，往往侧重于造价，只有当实在不适宜路堑方案时，才考虑采用隧道方案，结果大量应修隧道的地段改为路堑穿越，形成了许多高大边坡。后来的事实证明，凡是这样的地段都成了“卡脖子”地段，严重地影响了正常的运营。此外要说明的是，虽然路堑比隧道一次性投资少，但随着时间的推移，路堑的病害不断地出现，为稳定边坡而投入的资金完全可能超过隧道。还有一点是必须注意到的，这就是环境保护，路堑方案开挖范围大，破坏掉了大面积的自然植被，这是人们所极不愿意看到的后果，它与越来越受重视的自然生态保护意识是不相符的。
3. 隧道方案
与上述方案相比，隧道能使线路平缓顺直，病害少，维修养护简单，从而提供了良好的运营条件。它缩短线路、节省运输时间，使得出行更为快捷和便利，为现代社会中激烈的交通市场竞争创造了有利条件。它还能最大限度地减少道路修建对自然植被的破坏，产生积极的社会效益和自然效益。
经过上述的比较，可以作一个简单的结论：从现代的观点出发，当线路遇到地形高程障碍时，应该优先考虑隧道方案，只有在不具备修建隧道的条件时(主要是投资条件)，才考虑采用其它方案。
就隧道方案而言，还有长隧道方案与短隧道群方案的比较，当需要修建两条平行隧道时，还有两座单线隧道方案和一座双线隧道方案的比较。
(1) 长隧道与短隧道群方案的比较
当线路顺着河谷傍山行走时，地形起伏不定，如果线路靠近河流一侧，则可以修若干座短隧道穿越，而当线路往山体内偏移，则成为一座长隧道，图1-1反映了长隧道与短隧道群的关系。
短隧道比较容易施工，技术难度较低。与一座长隧道相比，短隧道群进出口的总数多，因而工作面多，施工进度快。此外，从运营来看，短隧道群可以采用自然通风，而不必设置运营机械通风设施，而长隧道一般需要机械通风。
但是，关键在于短隧道群所处的地质条件一般都比较复杂，施工过程中易塌方，而且由于多为绕山傍河，易形成地层对隧道结构的偏压，使结构处于不利的受力状态，导致留下病害隐患。特别是洞口路堑多半形成高大边坡，在雨水冲刷下，经常发生落石、坍方等事故，危及运营。因此从安全运营的眼光来看，应该选择长隧道，尽量避免短隧道群。衡广线原坪石至乐昌段，全长53.2km，绕武水河傍大瑶山而行，有130多个弯道，其总长度占线路总长的.7%，曲线半径小于400m的达65处，最小半径只有229m，沿线除了数座短隧道和明洞外，有1/3的地段为上支下挡或上挡下支，一遇雨季，塌方落石阻止行车是经常的事情，是京广线上出了名的“卡脖子”地段，南北交通不畅曾经成为广东发展的一个大问题。后通过修建长达14.295km的大瑶山隧道才彻底解决问题，长隧道的优越性由此可见一斑。
(2) 两座单线隧道方案和一座双线隧道方案的比较
这主要是针对铁路复线隧道而言，因公路隧道是以车道的数目来决定隧道的断面，而车道数目又由交通流量来决定，一般按双车道设计，当多于双车道时，宜分设成两座平行隧道，以避免过大的断面跨度，故不能作这样的比较。
| 表1-1 两座平行隧道间的横向最小净距 | |
| 围岩类别 | 最小安全距离(m) |
| Ⅵ | (1.5～2.0)B |
| Ⅳ～Ⅴ | (2.0～2.5)B |
| Ⅲ | (2.5～3.0)B |
| Ⅱ | (3.0～5.0)B |
| Ⅰ | ＞5.0B |
| 注：B为隧道的开挖宽度。 | |
当采用常规钻爆法修建两座平行的隧道时，应该保证它们之间有足够的安全距离，参见表1-1。如果由于种种原因不能保证必要的距离，则应考虑或者设计为连拱隧道，或者按小间距隧道设计。
(二) 地形条件对隧道位置的影响
就地形条件而言，山岭隧道可分为越岭隧道和河谷傍山隧道两大类。当然也有既不属于越岭也不属于河谷傍山的交通隧道，如城市附近的交通隧道等，但那都是局部地区的道路系统，而对于铁路和公路这样的大交通系统而言，涉及到选线的隧道主要是这两大类。
1.越岭隧道
当线路从一个水系进入另一个水系时，必须要翻越其间的分水岭。为缩短线路里程，克服高度障碍，必须设置越岭隧道，这段线路就称为越岭线。从什么地点穿越分水岭是十分重要的。从地形上考虑，隧道宜选在山体比较狭窄的鞍部(垭口)附近的底部通过，因为垭口处的山体相对较薄，从垭口穿越，隧道的长度较短，有利于降低工程投资。但从地质角度考虑，垭口地段的地质条件往往较差，遇到断层破碎带和软弱岩层的概率增大。因此，除了地形条件比选外，还必须对可能穿越的垭口，进行地质条件的比较，优先选择地质相对较好的垭口。应该注意到，较短的隧道也可能由于地质条件差而导致工程造价比地质条件较好的较长隧道还要高。
在选定了垭口位置后，就应确定隧道的高程。不同高程的隧道，有不同的纵坡、不同的隧道长度和不同的展线长度。将隧道选在较高的高程，可以缩短隧道长度，减少施工工期,降低投资，但会形成较大的纵坡和较长的展线，纵坡大会使车辆产生较多的废气，需要更有力的通风设施，展线长势必弯道多，不利于行车，降低了通过能力。降低隧道高程则正好相反。因此，隧道高程比选时，应综合工程造价和运营效率等要素，给出最佳方案。
越岭线上，地形起伏陡峻，在展线时还可能需要修建专门的展线隧道，图1-2所示的螺旋线隧道和套线隧道是展线上常用的隧道类型。由于越岭隧道工程地质和水文地质条件复杂、隧道长、工作面少、交通运输条件困难，难以实现较快的施工进度，因此往往成为控制全线工期的关键工程。
2. 河谷线隧道
山区道路通常傍山沿河而行，称为河谷线。山区河流的特点是河床狭窄、弯曲，经过常年的河水侵蚀和风化作用，地势往往变得陡峻。为改善线形，提高车速、缩短里程，常需修建傍山隧道，又称为河谷线隧道。这种隧道一般埋深较浅，地质条件复杂，通过地段常有山体崩塌、滑坡、松散堆积等不良地质现象发生。施工开挖容易破坏山体平衡，造成各种病害。受河谷地形。
| 表1-2 傍山浅埋隧道最小覆盖层厚度参考值 | ||
| 围岩类别 | 最小覆盖厚度t(m) | |
| 单线 | 双线 | |
| Ⅳ | 4～6 | 7～9 |
| Ⅲ | 7～10 | 10～15 |
| Ⅱ | 12～20 | 15～30 |
| 注： 表列数值不适用于有显著不利结构面的情况。 | ||
二、按地质条件选择隧道位置
隧道方案确定下来之后，剩下的问题的就是如何根据地质条件选择合理的隧道位置，这是隧道工程能否顺利完成的最为关键的一步。隧道是埋置在地层内的构建物，从开挖的第一天起，直至最后的贯通，它都一直受到地质条件的制约。在地层的包围中，隧道的结构形式、施工方法、支护手段都必须遵从于地质条件，否则就会受到地质的惩罚，这样的教训是很多的。
在按地质条件选择隧道位置时，首先要准确弄清楚地质情况，对于隧道工程而言，所需要的地质情况主要有：(1)地质构造。它包括岩层的构造特征、节理裂隙发育程度、结构面的性状、岩石的块状大小与完整状态；(2) 岩体强度；(3) 水文地质条件；(4)不良地质。
(一) 地质构造影响
地质构造对隧道的影响是多方面的，下面仅说明几种比较典型的影响。
1. 单斜构造
单斜构造是指成层的岩层向一个方向倾斜的地质构造。在这样的地层中，地层各层间，有的是紧密粘结的，有的是出现裂缝又为一些细碎物质所充填了的，不管是哪一种情况，层间接触面比之岩层实体总是较为薄弱的。当层间接触面是由软弱物质充填时，称之为软弱结构面。从岩体力学观点来看，一种岩体的强度不是由岩石本身的强度来控制，而是由它的软弱结构面的强度来控制的。当层间的抗剪强度不足时，地层在外力作用下将会发生层间相对错动，这种错动的程度与结构面倾向密切相关。图1-3反映了有利和不利的两种结构面倾向。
因此，在单斜构造的地质条件下，必须事先把地层的构造和结构面的状态调查清楚。总的来说，视结构面倾角的大小，可分为三种情况：
(1) 较平缓的倾角
层间下滑力小，但若上复岩层很薄，施工时顶部也容易产生掉块现象。以不透水的坚硬岩层作顶板为最好。
(2) 陡倾角岩层
层间下滑力大，如果隧道的位置恰好在层间软弱面上(两种岩层的交界面)，地层滑动将使隧道结构受到很大的剪力，以致损坏结构物，如图1-4(a)中的B位置。而比较合理的应该是A位置，因为它已完全置身于稳定围岩之中。如果隧道有某一段位于软弱地段中，当地层产生顺层滑动时，可能压迫该段发生相对于隧道主体的错动，而与邻段断开，如图1-2(b)。
(3)垂直岩层
当岩层垂直时，应该选择隧道的走向与岩面正交的方式穿过，切忌与岩层面平行，否则层间的垂直错动可能使隧道产生沿线路纵向的裂缝，这对结构的危害是很大的。同样，也一定要尽可能避开软弱结构面。
总之，在单斜构造地层中，应注意两点，一是要尽量避开层间软弱结构面，二是不要把隧道纵轴线设计成与层理面平行，特别是不要与软弱结构面的走向一致，至少要形成一定的交角。
2. 褶曲构造
如图1-5所示，在褶曲构造地区，地层一部分翘起成为背斜，另一部分下挠成为向斜。背斜的地层受弯而在上面出现开裂，切割岩体成为上大下小的楔块。楔块受到两侧邻块的挟持，使得楔块的重量由邻块分担，因而只产生小于原重的压力。与此相反，向斜地层受弯而在下面开裂，切割岩体成为上小下大的楔块。这种楔块在重力作用下，极易脱离母岩而坠落，从而给隧道结构物以较大的荷载，而且在施工时，容易发生掉块或坍方，对工程产生不利影响。此外，在向斜地层中，地下水积聚凹底，也将增加施工的困难。所以，隧道穿过褶曲构造时，选在背斜中比较有利。如果隧道不是在褶曲的中部，而是靠近褶曲的侧翼，则将受到偏压，隧道应按偏压结构予以加强。
3. 断层
在断层构造地区，断层带中的岩体呈破碎状态，称为断层泥，它的强度很低，而且往往是地下水的通道，一旦打穿，就可能形成冒泥和涌水，遇到这种地质条件，施工是十分困难的。选择隧道位置时，应尽可能避开。不得已时，也要与断层带隔开足够的安全距离，切忌使隧道沿着或平行靠近断层，实在避不开时，也应正交穿越，或尽量加大隧道走向与断层走向的交角。施工时，还应作好各种应急支护措施并准备好紧急排水设备以应付突变情况。
(二)不良地质影响
不良地质是指滑坡、崩塌、岩堆、泥石流、岩溶、危岩、落石、瓦斯地区等而言。它们对隧道工程十分不利，一旦遇到这样的地质，将给施工造成很大的困难，也将使投资方付出很高的代价。
1. 滑坡地区
在山区修建道路时，经常遇到滑坡。滑坡是由于地下水的活动，或是河流冲刷坡脚，以及人为切坡等原因，山坡土体在重力作用下，沿某一软弱面有整体下滑的趋势而形成的。隧道通过这种地段时，如果土体滑床(可能的滑动面)的摩阻力小于下滑临界力，就会受到突然的土体推力，结构物受到挤压，使得隧道可能发生纵向裂缝，甚至于将一段隧道结构横向剪切断开。下滑土体有时还可能带动整座隧道建筑物下移，所以，选择隧道位置时，应尽可能避开滑坡地段。如果对滑坡的位置已经了解潸楚，应将隧道置于滑坡面以下的稳定岩体中。如果确知滑坡是多年静止的死滑坡或古滑坡，则在不得已时，也可以把隧道置于滑坡体之内，但要进行上部减载、下部支挡，并加强地表和地层排水，同时加强衬砌结构等工程措施，只有在确保滑坡体稳定的前提下，才允许隧道通过。
2. 岩堆、崩塌地区
岩堆是指岩石经过风化作用，分解和剥离成为大小不一的块体，从山坡上方滚落，堆积在山坡较平缓处或坡脚处，形成无粘结力的堆积体。岩堆表面的坡度一般与该堆积物的安息角接近相等，常处在极限平衡状态，一旦在外因(如暴雨、开挖放炮)的刺激下，就会丧失平衡而向下滑移。崩塌是指在山坡陡峻的地段，山体裂隙受风化而崩解，脱离母岩，成块地从斜坡翻滚坠落。它的出现是突然的，规模大者达万方以上，冲击力很大，不易防范。前者是静止的，后者是动态的，它们都会给隧道施工带来极大的困难。根本的解决办法是选择隧道位置时，不要沿这类山坡通过，不得已时，也不要把隧道置于地表不厚的傍山位置，而应当尽可能地移入山体稳定岩层之中。如果岩堆和崩塌的情形不太严重，且正好是在洞口地段，则可设置一段明洞来解决。
4. 泥石流地区
山顶积聚的土壤和各种砾石、岩块受到水的浸融成为流体，顺山沟或狭谷流淌而下、来势凶猛，破坏力极大。因此，在可能形成泥石流的地区，应充分预计和判明泥石流的成因、规模、发展趋势和冲、淤变化规律，在选择隧道位置时，务必躲开泥石流泛滥区。如躲避不开，也应选在泥石流下切深度以下的基岩中。要查明泥石流冲积扇范围，不可把洞口放在冲积扇范围以内。当隧道的洞口位置毗邻泥石流沟时，应注意将隧道适当延长以避免泥石流可能扩散范围的影响。
5. 岩溶地区
在石灰岩质地区，岩石受流水的化学作用，溶蚀而形成溶洞。洞穴中有的充满积水，有的虽被自然填充，但填充物一般为承载力很低的软弱物质，如粘土、淤泥等。选择隧道位置时，应力求避免穿越岩溶严重发育的巨大空洞区、网状洞穴区及有利于岩溶发育的构造带，尽量避开洞身置于碳酸盐岩与非碳酸盐岩(可溶岩与非可溶岩)的接触带,否则将可能给施工造成很大的困难，如位于衡广复线上的南岭隧道穿过岩溶地区，在施工过程中，共发生地面塌陷40处之多。1984年11月26日，在导洞放炮后，打穿了溶洞，发生大规模的涌泥，仅仅几分钟就淹没导洞177m，泥量高达8000m3，事后处理长达三年之久。当不可能避开时，应选择在较狭窄的地段，以垂直或大角度穿过，使通过岩溶地段为最短。在隧道穿越岩溶区时，可供采用的工程措施较多，如对结构基础的岩溶填充物予以换填或注浆加固，当溶洞很深时，可考虑在隧道内建桥跨过,隧道拱圈以上的空洞采用浆砌片石等方式回填密实等。
6. 瓦斯地区
在含煤地层中，蕴藏着有害气体，如甲烷(CH4)和二氧化碳(CO2)。隧道被挖开后，有害气体逸出。轻则致人窒息，重则引起爆炸，危害甚大。选择隧道位置时，最好能避开。不得已时，应切实加强通风系统，以强有力的通风来稀释有害气体。
南昆线(南宁至昆明)家竹箐高瓦斯隧道位于贵州省盘县境内,是国内著名的瓦斯隧道，全长4990m。地层含主要煤层15层 ,煤厚为0.54～4.38m,瓦斯含量6.92～14.17m3 / t,瓦斯压力0.54～1.34MPa。该隧道先后揭煤78次 ,瓦斯涌出量达100多万m3,使用雷管150万发 ,没有发生过一次瓦斯突出事故。采取的主要措施是：设置瓦斯自动报警装置、采用安全防爆器材爆破，利用平行导坑形成巷道式通风并采用大型通风机，通过强有力的通风使得瓦斯含量降到允许值以下。
7. 危岩、落石
对于洞口地段的安全性，路堑边坡的临界高度往往是注意的重点，却容易忽视堑坡外自然坡面的危岩和落石。事实上，由于落石引起的交通受阻占的比重更大，而且为防止落石，不得不接长明洞的事例非常之多。以宝成线略阳至广元132km为例，有70处隧道洞口先后接长或增加明洞，总长为6km，其中由危岩和落石引起的占到了80%，可见它们形成了对洞口安全的主要危害。为此，应高度重视对危岩、落石的治理。由于危岩、落石的影响程度与短隧道群、高边坡密切相关，因此在选择隧道位置时，应尽可能地避免短隧道群，而宜采用长大隧道。对已成路堑，如采用“支、顶、锚、拦”，把握性不大时，应以明洞方案彻底解决。
(三) 不良水文地质的影响
地下水多是由地表水的渗透或地下水源补给的。例如岩层裂隙中的裂隙水，或溶洞中储藏的溶洞水。它们有时是流动的，有时是静止的，有时还有压力水头。它们的存在，使岩石软化、强度降低，层间夹层软化或稀释，促成了层间的滑动。裂隙中的水在开挖时涌入坑道，给施工造成很大困难。地下水还是引起隧道病害的主要罪魁祸首。我国西北地区的一座隧道断层水曾达10，000t/d。贵昆线上一座隧道，在大雨之后，所有溶洞同时出水达50,000t/d,其危害之烈，可见一斑。所以，在选择隧道位置时，最好不从富水区中经过，不得已时，也要尽可能地将隧道置于地下水位以上，或在不透水层中穿过。有的隧道在修成之后，又因地下水而出现病害，如著名的大瑶山隧道于1988年建成通车，1990年夏，在F9断层处，隧道右边墙和拱部先后发生股状涌水，威胁行车安全，列车经过隧道时必须以低速通过，后经精心治理，才得以解决。
再强调一下，大规模断层和不良地质对隧道施工的危害最大，当确认有这类地质时，应首先选择避开，一旦避开了，就可以节省大量的资金，大大加快施工进度，施工也就变得比较简单。如果受各种条件的制约，无法避开，则应慎重拟定切实可行的工程措施。
第三节 隧道洞口位置的选定
隧道的位置选定以后，就可以开始考虑洞口位置的选择。如何合理地确定洞口位置是设计中头等重要的问题，洞口位置定得合理将有益于施工进洞，特别是对于今后的运营有着极其重要的意义。隧道的长度由洞口的位置决定，以铁路隧道而言，隧道长度系指洞门外表面与内轨顶面的交点之间的长度。洞口位置的选择与工程造价有着密切的关系。
一、“早进晚出”的原则
一般情况下，隧道进洞以前有一段引线路堑，当路堑深度达到一定程度时开始进洞。因此，决定洞口位置实质上就是决定从引线路堑转为隧道最适宜的转换点。隧道洞口位置定得适当，隧道和路堑的安全稳定程度就高，总的造价也最合理。反之，选择得不合理，就会导致产生路堑边坡落石、坍塌；隧道上方的仰坡滚石掉块，危及行车安全。一旦出现这样的情形，就得花费加倍的费用接修明洞。可见，洞口位置的合理选择是非常重要的。
确定隧道洞口位置时，应当结合地形特征、地质和水文地质条件、施工技术、运营条件以及附近相关工程，全面考虑来决定。而其中最主要的是考虑边仰坡的稳定，其次才是经济的因素。
过去，为了节省工程投资，从经济方面考虑得多一些，往往把隧道洞口位置选定在所谓隧道与路堑的造价等价点上。其理由是每米路堑的造价是随着路堑的挖深增大而显著增大的，当路堑挖深达到某一程度时，其每米造价就会与每米隧道的造价相等，甚至超过。因此认为在二者造价相等的点就是路堑转入隧道最经济合理的地方。这种单纯从经济观点来判断的方法，定出的隧道往往偏短，洞口缩在山体以内很深，路堑挖深很大，边坡及仰坡很高。施工时，常易发生坍方，行车后，又常滚石掉块，危及行车。最后不得不再修明洞来接长隧道。效果与最初的愿望相反，不但节省不了工程费用反加剧了投资，还对施工和运营造成后患。建国以来，这一教训是十分深刻的。例如，宝成线1956年洞口坍方占全线坍方的22.6%，中断行车占全线中断行车时间的59.6%。119座隧道洞口位置都有不同程度的接长，接长的洞身和加建明洞的总长度达到4000m以上，不但工程费用增加很多，而且因为是在维持运营的状态下接长明洞，给施工和运营来了很大的麻烦。
多年实践的体会，对于合理确定隧道洞口位置总结出一个指导思想，叫做“早进晚出”。意思是在决定隧道洞口位置时，为了施工及运营的安全，宁可早一点进洞，晚一点出洞。这样做，虽然隧道稍稍长了一些，但却安全可靠得多。从全局观点出发，这样做是值得的、合理的。当然，所谓早和晚都是相对的，并不意味着进洞越早越好，出洞越晚越好，不应当盲目地把隧道定得很长，而是应当从科学合理的角度选择洞口位置。如何才能算得上是科学合理，有一个“度”的把握，衡量的尺度主要是边仰坡的坡率和刷坡高度，我国隧道工作者从理论分析和长期的实践中总结出了合理的边仰坡刷坡坡率和刷坡高度(见表1-3)，较好地解决了这个问题。
二、对地形和地质条件的考虑
“早进晚出”的原则在实践中已经得到了证明，在贯彻这一原则时应结合下列具体的地形和地质条件来进行：
1. 洞口应尽可能地设在山体稳定、地质较好、地下水不太丰富的地方。尽量避开崩塌、滑坡、岩堆、岩溶、流砂、泥石流、盐岩、多年冻土、雪崩、冰川等对结构物会造成危害的地方。
2. 洞口不宜设在垭口沟谷的中心或沟底低洼处，不要与水争路。因为，在一般情况下，垭口沟谷在地质构造上是最薄弱的一环，常会遇到断层带或摺曲带、古坍方、冲积土等松散地质。此外，地面流水都汇集在沟底，再加上洞口路堑的开挖，破坏了山体原有的平衡，更容易引起坍方，甚至不能进洞。所以，洞口最好放在沟谷一侧，让出沟心，留出泄水的通路。
3. 洞口应尽可能设在线路与地形等高线相垂直的地方，使洞门结构物不致受到偏压力作用。傍山隧道限于地形，有时无法做到上述要求，只能斜交进洞时，也应使交角不太小，而且要有相应的补救措施，如采用斜洞门或台阶式洞门。切忌隧道中线与地形等高线平行。
4. 当隧道附近有河流、湖泊、溪水等水源时，洞口标高应在洪水位安全线以上，以防洪水倒灌到隧道中去
5. 为了保证洞口的稳定和安全，边坡及仰坡均不宜开挖过高，不使山体开挖太甚，也不使新开出的暴露面太大。一般情况下，各类围岩中隧道洞口边仰坡的坡率可参照表1-3。
| 表1-3 隧道洞口边仰坡的允许开挖高度及坡率 | |||||
| 围岩分类 | 边仰坡坡率 | 边仰坡开挖最大高度（m） | 说明 | ||
| Ⅵ | ≤0.3 | 20 | 1.边仰坡的最大开挖高度，指洞口的垂直等高线的控制断面 2。.软岩坡面宜加设防护 3.本表未考虑地下水对坡面稳定的影响因素 4.本表不包括其它特种土类. | ||
| Ⅴ | 硬岩 | 1:0.3～1:0.5 | 18～20 | ||
| 软岩 | 1:0.5～1:0.75 | 16～18 | |||
| Ⅳ | 硬岩 | 1:0.5～1:0.75 | 16 | ||
| 软岩 | 1:0.75～1:1 | 14～16 | |||
| Ⅲ | 硬岩 | 1:0.75～1:1 | 12～14 | ||
| 软岩 | 1:1～1:1.25 | 12 | |||
| 土质 | 1:1～1:1.25 | 10～12 | |||
| Ⅱ | 1:1.25～1:1.5 | 10 | |||
| Ⅰ | ＜1:1.5 | <10 | |||
6. 若进洞处岩壁陡立，基岩裸露，则最好不刷动原生坡面，不挖开山体。因为山体经过若干年的地质构造运动，内力已经自行达到了稳定的平衡。如不扰动，它是稳定的，一旦挖开，尤其是刷方太甚，原有的平衡遭到破坏，反而会产生移动，出现坍方。所以，天然平衡不宜破坏，此时，可以贴壁进洞，但为了挡截可能的的剥落碎块，最好做一小段明洞。
7. 洞口位置确定以后，还要考虑施工场地的布置。隧道洞口多在山地沟谷之中，地势狭窄，而施工有许多工序是在洞外进行的，需要一定的场地。尤其是隧道不断深入，就不断地出碴，堆卸以后，洞外就更显得狭小。因此，在选定洞口位置时，要考虑到场地的布置，例如，运输便通的位置、弃碴的地点、材料堆放的位置、机械设备的保养、生产管理及生活用房等，都要预先估计到。
8. 环境保护是隧道洞口选择时应着重考虑的因素，过去多有所忽视，随着对环境保护的要求越来越高，在确定洞口位置时，必须认真考虑如何尽量少破坏天然植被，以便最大限度地保护自然景观。当洞口附近有居民点时，还应考虑施工爆破、噪音、水质污染对环境的影响，切实做好相应的工程措施。
第四节 隧道线路设计
隧道内的线路是整条线路中的一个区段，设计时，首先要满足露天线路规定的各种技术指标。而隧道内的环境比露天要差，无论是汽车、列车运行，还是维修养护，都处于不利的条件下，所以，在设计隧道内的线路时，除了遵照露天线路所规定的技术指际以外，还要附加为适应隧道特点的一些技术要求。附加的技术要求可以从平面设计和纵断面设计两个方面来阐述。
一、隧道线路平面设计
很明显，线路是越直越好。线路顺直，则距离短，行车速度快，在隧道内，就更是这样。隧道如果位于曲线上，将有下列的缺点：
(1) 曲线隧道的建筑限界需要加宽，开挖尺寸相应地加大，不但增大了开挖土石方数量，也增加了衬砌的圬工量； ，
(2) 曲线上，隧道的断面是变化的，不同断面上的支护和衬砌的尺寸不一致，因而施工时，技术较直线地段复杂；
(3) 因为洞身弯曲，洞壁对气流的阻力加大、使通风条件变差；
(4) 由于曲线关系，洞内进行施工测量时，操做变得复杂，精度也有所降低；
(5) 曲线隧道的维修养护工作条件不如直线隧道，而反向曲线隧道的条件比同向曲线隧道更差。
鉴于上述缺点，隧道内的线路最好采用直线。但当受到地形的，或是地质的原因，特别是线路走向的需要时，往往不得不采用曲线。
隧道中曲线设置总的原则是应采用较大的曲线半径和较短的曲线长度，并尽量设在洞口附近，以减小其不利影响。
(一) 铁路隧道线路平面设计
除了上述缺点外，列车在洞内运行时，因有曲线而空气阻力加大，抵消了一部分机车牵引力；由于列车产生离心力，再加上洞内空气潮湿，使得钢轨加速磨损，从而使洞内的养护工作量增大。
铁路隧道中的曲线地段，必须设置加宽和超高。铁路隧道内不宜设置反向曲线，因其维修养护比同向曲线复杂，列车运行亦不如同向曲线平稳。
(二) 公路隧道线路平面设计
公路隧道与铁路隧道的平曲线设计要求有所不同，因为它们的车辆不同。如必须设置曲线时，则最好是采用不设超高的、且能满足视距要求的平曲线半径。这就要求曲线半径不能太小，因为小半径曲线会产生视距问题，即司机的通视不好，容易出交通事故。当曲线较小时，就不能保证视距，势必要加宽隧道断面。而设置超高时，也会导致断面加宽。断面加宽将会增加工程造价，也增加了施工的难度。由于隧道内一般是禁止超车的，所以不能采用超车视距，而应采用停车视距。根据停车视距可以换算出不设超高的最小平曲线半径，见表1-4，采用表中的数值就不需要设置断面加宽。
| 表1-4 公路隧道不设超高最小平曲线半径 | ||||||||||||||
| 公路 等级 | 汽车专用公路 | 一般公路 | ||||||||||||
| 高 速 | 一 | 二 | 二 | 三 | 四 | |||||||||
| 地形 | 平原 微丘 | 重丘 | 山岭 | 平原 微丘 | 山岭 重丘 | 平原 微丘 | 山岭 重丘 | 平原 微丘 | 山岭 重丘 | 平原 微丘 | 山岭 重丘 | 平原 微丘 | 山岭 重丘 | |
| 半径(m) | 5500 | 4000 | 2500 | 1500 | 4000 | 1500 | 2500 | 600 | 2500 | 600 | 1500 | 350 | 600 | 150 |
二、隧道线路纵断面设计
(一) 铁路隧道线路纵断面设计
铁路隧道纵断面的设计，必须满足行车安全和平稳的要求，并应考虑施工和养护的方便，设计主要考虑的因素是排水、施工、通风、越岭高程等，主要内容有：
1. 坡道型式
(1) 单坡
见图1-6(a),单坡多用于线路的紧坡(指需要在较短的距离内拔高较大的高程)地段或是展线的地区，因为单坡可以争取高程。当隧道处于单坡上时，两洞口的高差较大，由此产生的气压差和热位差就能促进洞内的自然通风。在施工过程中，低位洞口有利，因它是往上坡方向掘进，重车下坡，空车上坡，运输动力消耗低，产生的废气少，水也自然顺着坡道排出；而高位洞口不利，因其是往下坡方向掘进，出碴、排水不便，车辆排放废气多。
(2) 人字坡
见图1-6(b),人字坡多用于长大隧道,尤其是越岭隧道。在满足排水的同时，人字坡不必抬高洞口高程，它与山坡的自然坡形正好一致，这对于不需要争取高程的越岭隧道是十分合适的。由于隧道两端都是往上坡施工，因而掘进、排水都有利，但施工废气将自然集聚于工作面，不利于通风。 运营时，废气也会聚集在坡顶，虽然用较强的机械通风，有时也排除不干净，长期积累，浓度渐渐重大，因而对于长大隧道，往往在坡顶设置通风竖井，以利运营通风。
简而言之，当线路要争取高程时，应考虑采用单坡隧道，对于可以单口掘进的短隧道，也可以采用单坡。而对于长大隧道，特别是越岭隧道宜采用人字坡。此外，在设计时，还宜综合考虑施工的条件，如地下水的发育程度、出碴量的大小等，在允许的前提下，尽量照顾施工的方便。
此外，铁路隧道在人字坡的顶部，允许设置不长于200m的平坡，这是因为当列车通过这种地段时，车钩为拉紧状态，附加力及附加加速度的变化较小，可以用较短的分坡平坡段。又因为这是分坡平道，两侧都是下坡，排水不会有问题。
2. 坡度大小
仅就车辆行驶来说，线路的坡度以平坡最好，既不要冲坡也不要带制动行驶，产生的废气最少，这对于封闭的隧道是最有利的。但是，除了必须满足排水的需要不能设置平坡外(最小坡度不宜小于3‰)，从工程量的角度考虑，也不应该都是平坡，因为随着地势的起伏，有一定的坡度，有利于缩短隧道长度。
对于铁路而言，不同的线路等级有不同的限坡(见铁路选线有关书籍)。在隧道中还必须对限坡作进一步的折减。更具体点说，隧道内线路的最大允许坡度应在明线最大坡度上乘以一个折减系数，原因是：
(1) 洞内湿度影响
隧道内空气的相对湿度较露天为大，因而在钢轨踏面上凝成一层水分子薄膜，使轮轨之间的粘着系数降低，导致机车的牵引力降低。
(2) 洞内空气阻力影响
列车在隧道内行驶，其作用犹如一个活塞，洞内空气给前进的列车以空气阻力，从而削弱列车的牵引力。
按现行铁路隧道设计规范，位于长大坡道上长于400m的隧道，其坡度应予以折减；位于曲线地段的隧道，应先进行隧道内线路最大坡度折减，再进行曲线折减。折减的方法按下式进行：
(1-1)
式中，——隧道内线路的坡度折减系数，它与隧道的长度有关，规范中列出了经验数值，可参照使用，见表1-5；
——设计中允许采用的最大坡度(‰)；
——按照线路等级规定的最大坡度(‰)；
——曲线阻力折算的坡度当量(‰)。
3. 坡段长度
对于铁路隧道，当列车经过变坡点时会产生附加力及附加速度，如果隧道内变坡点过多，就容易使旅客感到不适。同时，过多的变坡点也会给运营维修养护增加困难。因此隧道内的坡度宜设计长些，或不短于列车长度。
| 表1-5 电力、内燃牵引的隧道内线路最大坡度系数m | ||
| 隧道长度(m) | 电力牵引 | 内燃牵引 |
| 401～1000 | 0.95 | 0.90 |
| 1001～4000 | 0.90 | 0.80 |
| ＞4000 | 0.85 | 0.75 |
| 注：最大坡度不分单、双机牵引，也不分单、双线隧道。 | ||
为了行车平顺，两个相邻坡段坡度的代数差值不宜太大，因为坡差太大会引起车辆之间仰俯不一，车钩受到扭力，容易发生断钩。因此，在设计坡度时，坡间的代数差要有一定的。从安全的观点出发，坡段间的代数差值△p不应大于重车方向的限坡值，否则就应在两个坡段之间插入一段缓和坡段。而当相邻坡度差大于一定限值时，设置缓和坡段已不解决问题，而应在变坡点处设置竖曲线，还要注意竖曲线不应与缓和曲线重叠。这些规定与洞外明线的要求是一样的。具体方法见铁路选线知识相关内容。
5. 隧道内列车最小行车速度
隧道内线路坡度不但要按上述情况考虑，还要检算列车在坡段上的行车速度。列车上坡需要一定的速度，才能将动能转为势能。列车开始上坡时，一般都有足够的前进能力，行至中途机车的效能就会有所降低，逐渐衰减以至趋近于不能前进而出现打滑、停车以致倒退等危险情况。即便能勉强爬上，缓缓而过，洞内行车时间过长，产生的污浊空气也会使机车工作人员以及旅客感到不适，甚至酿成窒息晕倒等事故。因电力机车一般不会产生如内燃机车那样的有害气体，其动力也有有效保障，故不须作最低速度检算，而对于内燃机车应检算通过隧道的速度，见表1-6所示，当低于表中规定值时，应在洞外设置加速缓坡。
| 表1-6 内燃牵引列车通过隧道的最低速度(km/h) | ||||
| 隧道长度(m) | ≤400 | 401～1000 | 1001～4000 | ＞4000 |
| 内燃牵引 | 不小于计算速度 | 不小于计算速度 | 25 | 25 |
公路隧道的基本坡道形式也是单坡和人字坡两种，这与铁路隧道相同(见图1-6)。纵坡最小坡度不应小于0.3%，以利排水。最大坡度不应大于3%，且以控制在2%以下为好，这是因为当坡度大于2%时，汽车上坡行驶时排放的有害物质会急剧增加，为通风效果考虑，宜将坡度控制在2%以内。原则上，应尽量避免采用平坡。
对单向通行的隧道，设计成单坡(下坡)对通风是非常有利的，因汽车都是下坡，发动机处于低功率状态，产生的有害气体少，但坡度不要大于3%，否则施工时，高位洞口的施工会有困难(如前所述)。对采用自然通风的隧道，因为两端洞口的高差是决定通风效果的重要因素之一，所以坡度可尽量采用上限值，但也不能大于3%。
采用人字坡的隧道，施工时隧道两端的出碴与排水都有利，但通风较差，所以一般将坡度控制在1%以下为宜。
隧道内的纵坡变更处均应设置竖曲线，并尽量选用大值，以利于通视和通风。
Copyright © 2019-2025 51dongshi.net 版权所有
违法及侵权请联系：TEL:177 7030 7066 E-MAIL:11247931@qq.com 本站由北京市万商天勤律师事务所王兴未律师提供法律服务
