第一節(jié) 隧道的基本概念及分類

一、隧道的基本概念及組成

進(jìn)入21世紀(jì)，地下工程建設(shè)任重道遠(yuǎn)，如何樹立正確的建設(shè)理念，開展經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、高效、環(huán)保的隧道與地下工程建設(shè)，還有很多問題需要研究，還有許多技術(shù)與方法需要開拓。

1996年4月在美國華盛頓召開的“國際隧道協(xié)會第22屆年會和學(xué)術(shù)討論會”，會議重點(diǎn)討論了隧道及地下工程在可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中的重要性。會議確定21世紀(jì)將是把地下工程作為資源開發(fā)的時代，地下空間是人類生存活動的第二個空間。一些有識之士預(yù)測21世紀(jì)末將有1/3的世界人口工作、生活在地下空間中。

1970年，國際經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織（OECD）召開的隧道會議綜合了各種因素，對隧道所下的定義為：“以某種用途、在地面下以任何方法按規(guī)定形狀和尺寸修筑的斷面面積大于2m²的洞室均為隧道。”

隧道是埋藏于地面以下的條形建筑物，被巖土體圍繞。在隧道周圍一定范圍內(nèi)，對洞身的穩(wěn)定有影響的巖（土）體，即由于受開挖影響而發(fā)生應(yīng)力狀態(tài)改變的巖（土）體我們稱為圍巖。

隧道在巖土體開挖后，自身很難保持穩(wěn)定，為了達(dá)到洞室穩(wěn)定及施工安全的目的，而在洞室開完后對洞室圍巖采取的支撐、加強(qiáng)作用的構(gòu)件和其他處理措施總稱為支護(hù)。

現(xiàn)代隧道施工技術(shù)采取的支護(hù)手段按支護(hù)作用效果可分臨時支護(hù)和永久支護(hù)兩類，包括噴錨支護(hù)、鋼木支撐、模筑混凝土襯砌、錨桿加固，超前管棚、注漿支護(hù)等多種類型。

隧道結(jié)構(gòu)是由主體結(jié)構(gòu)和附屬結(jié)構(gòu)組成的。其中主體結(jié)構(gòu)包括隧道洞門及洞身襯砌部分。為了滿足隧道的使用功能，隧道除應(yīng)有主體結(jié)構(gòu)外，還應(yīng)具有其他的一些設(shè)施，包括（鐵路隧道）大小避車洞、（公路隧道）緊急停車帶、人行橫道、洞內(nèi)排水系統(tǒng)、電力電纜系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)等。

二、隧道的分類

隧道包括的范圍廣，根據(jù)不同的作用角度，可以把隧道分為不同的種類，下面介紹幾種工程中常見的隧道分類方法。

（1）按照隧道埋深分類：可分為深埋隧道和淺埋隧道。深埋隧道和淺埋隧道的臨界深度是以隧道頂部覆蓋層能否形成壓力拱（自然拱）為原則確定。因此，不同類別圍巖的分界深度也是不一樣的，一般采用塌方平均高度h_q的2～2.5倍為深淺埋的臨界高度。

（2）按照隧道所處地理位置分類：可分為山嶺隧道、淺埋及軟土隧道、水底隧道等。

（3）按照隧道所處的地層情況分類：可分為巖石隧道或巖質(zhì)隧道、土質(zhì)隧道或軟土隧道。

（4）按照隧道用途分類：可分為交通隧道、市政隧道、水工隧道和礦山隧道等。

交通隧道是目前隧道種類中應(yīng)用得最多的一類隧道，主要是用于公路、鐵路交通運(yùn)輸，其作用是為公路、鐵路運(yùn)輸提供通道。交通隧道又分為鐵路隧道、公路隧道、水底隧道、地下鐵道、航運(yùn)隧道、地下人行通道等。

市政隧道是修建在城市地下，用作敷設(shè)各種市政設(shè)施、地下管線的隧道。由于城市中供市政設(shè)施用的地下管線越來越多，如自來水、污水、暖氣、煤氣、通信、供電等。管線系統(tǒng)的發(fā)展，需要大量建造市政隧道，以便從根本上解決各種市政設(shè)施的地下管線系統(tǒng)的經(jīng)營水平問題。在布置地下通道、管線、電纜時，應(yīng)有嚴(yán)格的次序和系統(tǒng)，以免在進(jìn)行檢修和重建時要開挖街道和廣場。

水工隧道又稱水工隧洞，是在山體中或地下開鑿的過水隧洞。水工隧道可用于灌溉、發(fā)電、供水、泄水、輸水、施工導(dǎo)流和通航等。水流在洞內(nèi)具有自由水面的，稱為無壓隧洞；水流充滿整個斷面，使洞壁承受一定水壓力的，稱為有壓隧洞。

礦山隧道是在礦山開采中，在地表與礦體之間鉆鑿出各種通路，用來運(yùn)礦、通風(fēng)、排水、行人以及為冶金設(shè)備采出礦石新開鑿的各種必要準(zhǔn)備工程等。這些通路，統(tǒng)稱為礦山隧道。

（5）按隧道斷面形式分類：主要有圓形斷面隧道、多心圓斷面隧道、馬蹄形斷面隧道、矩形斷面隧道等斷面形式。

（6）按隧道的長度分類：隧道長度是指進(jìn)出口洞門端墻面之間的距離，以端墻面或斜切式洞門的斜切面與設(shè)計(jì)內(nèi)軌頂面的交線同線路中線的交點(diǎn)計(jì)算。雙線隧道按下行線長度計(jì)算，位于車站上的隧道以正線長度計(jì)算，設(shè)有緩沖結(jié)構(gòu)的隧道長度應(yīng)從緩沖結(jié)構(gòu)的起點(diǎn)計(jì)算。

1）根據(jù)《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB 10003—2005），鐵路隧道按其長度分為四類。

特長隧道 全長10000m以上；

長隧道 全長3000m以上至10000m；

中長隧道 全長500m以上至3000m；

短隧道 全長500m以下。

2）根據(jù)《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D70—2004），公路隧道按其長度可分為四類。

特長隧道 全長3000m以上；

長隧道 全長1000m以上至3000m；

中隧道 全長500m以上至1000m；

短隧道 全長500m以下。