隧道建筑限界及内轮廓设计要点探讨

刘 林

（华设设计集团股份有限公司，南京 210000）

随着国家经济的发展和环保意识的提高，隧道在工程建设中的应用越来越多，尤其在高等级道路中，可以充分发挥避免山体开挖，减少施工及运营期病害，提高道路整体通行效率等优点。隧道设计是隧道建设的重中之重，其中隧道建筑限界及内轮廓设计又是隧道设计的重要环节，隧道建筑限界是隧道内轮廓的关键，隧道内轮廓设计是隧道设计的基础。隧道建筑限界是根据隧道功能、用途而确定的，可以满足隧道内机动车（非机动车）行驶、行人通行所需要的特定空间；隧道内轮廓既需要满足隧道建筑限界旋转后的空间包络需求，又要满足洞内路面、排水设施、装饰及附属设施安装的需求，在满足相关要求的前提下，拟定的较为经济、合理的包络曲线。关于隧道建筑限界与内轮廓的拟定，现行的规范要求各不尽相同。尤其是超高段（横坡）隧道建筑限界的旋转问题，各规范并未明确严格统一的做法，导致各家设计单位的做法也是各不相同。往往对于同一技术标准的项目，各地、各设计单位的隧道建筑限界旋转及内轮廓设计也各不相同，甚至出现同一项目的不同设计标段隧道建筑限界旋转及内轮廓并不一致的现象，造成极大的资源浪费，不利于标准化施工与后期运营管养工作。本文试图通过基于对近百条隧道建筑限界及内轮廓设计归纳总结、深入研究，并结合各规范条文相关要求的基础上，以公路隧道为例，提出一种简单、高效而明确的隧道建筑限界分步旋转方法。考虑道路技术标准、超高值及抗震设防措施等级等因素，即可确定隧道建筑限界旋转及内轮廓拟定的定量要求，促成隧道标准化设计，为标准化施工提供设计基础，提高隧道施工效率，降低隧道运营管养成本，避免不必要的资源浪费。

1 隧道建筑限界要求

隧道建筑限界的确定应基于道路技术标准或隧道的功能需求，对于公路隧道建筑限界而言，隧道的建筑限界高度和宽度应严格按照现行JTG B01—2014《公路工程技术标准》和现行JTG 3370.1—2018《公路隧道设计规范（第一册）土建工程》的要求执行。

根据公路相关规范要求，对于高速公路、一级公路、二级公路上的隧道建筑限界高度应为5.0 m；对于三级公路、四级公路上的隧道建筑限界高度取为4.5 m。

隧道建筑限界宽度应按照公路相关规范拟定。包括检修道宽度（人行道宽度）、余宽、侧向宽度及车道宽度，如图1所示。

图1 隧道建筑限界图（单位：cm）

图1中W 表示行车道宽度；d 表示检修道或人行道的高度；EL表示建筑限界左顶角宽度，包含余宽C；ER表示建筑限界右顶角宽度，包含余宽C。

当LL≤1 时，EL=LL；当LL＞1 m 时，EL=1 m。当LR≤1时，ER=LR；当LR＞1 m 时，ER=1 m。

特长隧道、长隧道一般不设硬路肩，需设置港湾式紧急停车带，纵向间距一般不大于750 m。隧道紧急停车带宽度为向行车方向右侧加宽不小于3.0 m，且紧急停车带宽度与右侧侧向宽度之和不应小于3.5 m。隧道紧急停车带有效长度不小于40 m，加宽段的道路横坡一般取0%～1%，所以隧道紧急停车带建筑限界旋转时要注意不同道路横坡带来的影响，不能采用整体旋转或同角度旋转的方法来拟定隧道内轮廓。

2 隧道建筑限界旋转方法

隧道建筑限界旋转首先根据隧道等级确定路面是单面坡或双面坡及对应的路拱横坡值。其次根据隧道段最大超高值确定建筑限界旋转角度的上限、下限值。

表1 两车道公路隧道建筑限界横断面组成及基本宽度m

一般高等级道路（如高速公路、一级公路等）隧道为单洞单项交通，隧道路面采用单面坡，此时隧道建筑限界底边线与路面重合，确定设计高程点及超高旋转轴（若有）的位置，根据道路横坡及超高值来旋转隧道建筑限界。当低等级道路隧道为单洞双向交通时，隧道路面采用双面坡，此时隧道建筑限界底边线应水平置于路面最高处，该处一般为设计高程点及超高旋转轴（若有）所在位置，根据道路横坡及超高值来旋转隧道建筑限界。下面以单洞单项交通隧道为例，根据相关规范要求，阐述隧道建筑限界旋转方法。

（1）以隧道设计高程点为基准点，竖直向上做铅垂线，高度为检修道或人行道高度，规范可取范围为25～80 cm，低等级道路隧道一般取30 cm 左右，高等级道路隧道一般取40 cm 左右。完成垂线后向左做水平线，该段宽度即为根据规范确定的左侧检修道或人行道宽度。

（2）设计高程点向右做水平直线，该段水平直线宽度为行车方向左侧向水沟宽度（不超过左侧侧向宽度LL值），以左侧向水沟右侧外边缘为起点，向右以设计横坡或超高值（隧道超高值不超过4%）旋转，向右侧延伸至右侧向水沟左侧外边缘，该段（路面）长度的水平投影距离为：左侧向宽度LL+车道宽度W+右侧向宽度LR-左侧向水沟宽度-右侧向水沟宽度。以右侧向水沟左侧外边缘为起点做水平直线，该段水平直线宽度为右侧向水沟宽度。如果未设置左侧向水沟，则直接以设计高程点为起点向右以设计横坡或超高值为角度向右旋转，延伸至右侧向水沟左侧外边缘。这里需要注意的是旋转过程中要考虑路侧水沟的宽度，本方法可以确保水沟水平安装，并使隧道路面与水沟边缘平顺过渡，没有高差。

（3）以右侧向水沟右侧外边缘为起点，竖直向上做铅垂线，高度为检修道或人行道高度，一般与左侧高度一致。完成垂线后向右做水平线，该段宽度即为根据规范确定的右侧检修道或人行道宽度。

（4）分别以左右侧检修道或人行道外边缘为起点，竖直向上做铅垂线，高度为2.5 m，然后分别向内侧（行车道方向）做水平线。

（5）分别以左右侧检修道或人行道内侧边缘为起点，向外侧取余宽C 宽度确定余宽外端点，并以此端点为起点做路面垂线，该垂线向上延伸，与检修道或人行道顶部水平线相交，路面线垂线继续向上延伸至与左右侧水沟顶部相距4 m 高处。此处需要注意余宽是指人行道顶部垂直于路面的侧墙边线延伸性与水平检修道交点至检修道起点之间的长度。

（6）为确保行车空间的实际净高，旋转后的建筑限界顶面应平行于路面，平行线间距等于限界高度。以余宽的路面垂线上部顶点做铅垂线，向内侧分别平移EL、ER的距离，然后连接该顶点和该线与路面平行线交点。最终完成隧道建筑限界的超高旋转，如图2所示。

图2 隧道建筑限界分步旋转（单位：cm）

在隧道建筑限界旋转时应考虑侧向水沟尺寸及布设位置，否则会使路面与水沟有L侧向水沟×i%的高差，造成路边积水或路面覆盖水沟盖板等问题，影响排水效果。这也是目前建筑限界旋转时容易被忽略的问题。

3 隧道建筑限界与内轮廓关系

隧道内轮廓应能包络旋转后的建筑限界，并且满足路面、水沟、电缆沟及附属设施的安装空间，在建筑限界内不得有任何土建工程部件侵入。

公路隧道一般要求隧道内轮廓与建筑限界最小距离为5～10 cm，城市道路隧道为满足装饰需要一般要求隧道内轮廓与建筑限界最小距离为10～25 cm。根据JTG 2332—2019《公路隧道抗震设计规范》规定：隧道抗震设防段建筑限界和内轮廓最小间距在抗震设防措施等级为三级时宜大于15 cm；抗震设防措施等级为四级时，最小间距宜大于25 cm；隧道穿越发震断层时，最小间距宜大于35 cm。在实际工程应用中，应结合项目的具体情况确定隧道内轮廓与建筑限界间的最小距离，左右侧最小间距要基本相当，并以此拟定受力合理且经济的隧道内轮廓，如图3所示。

图3 隧道建筑限界与内轮廓

4 结束语

（1）本文在基于对相关隧道建筑限界及内轮廓设计规范条文的总结、归纳基础上，并结合近百条隧道设计案例，提出了一种简单、高效的隧道建筑限界分步旋转方法，对该方法的设计要点做出了明确交代，可应用推广至不同等级的隧道设计。对于提高隧道设计精细化、标准化具有实用意义，为标准化施工提供设计基础，从而间接地提高施工效率，降低隧道运营管养成本。

（2）隧道建筑限界旋转时应注意水沟尺寸及布设位置，注意余宽在旋转状态下定义等设计要点。根据隧道等级、抗震设防措施等级及装饰方案确定隧道建筑限界及内轮廓的最小距离，结合旋转后建筑限界空间尺寸拟定隧道内轮廓。

（3）本文主要以公路隧道为例详细阐述了隧道建筑限界及内轮廓的拟定方法，市政道路隧道也可以参照该方法执行，具有一定的借鉴意义。