隧道翼墙式洞门计算教程
第四章洞门设计
4.1洞门设计步骤
《规范》关于洞口的一般规定
1.洞口位置应根据地形、地质条件，同时结合环境保护、洞外有关工程及施工
条件、营运要求，通过经济、技术比较确定。
2.隧道应遵循“早进洞、晚出洞”的原则，不得大挖大刷，确保边坡及仰坡的
稳定。
3.洞口边坡、仰坡顶面及其周围，应根据情况设置排水沟及截水沟，并和路基
排水系统综合考虑布置。
4.洞门设计应与自然环境相协调。
4.1.1确定洞门位置洞口位置的确定应符合下列要求
1.洞口的边坡及仰坡必须保证稳定。
2.洞口位置应设于山坡稳定、地质条件较好处。
3.位于悬崖陡壁下的洞口，不宜切削原山坡；应避免在不稳定的悬崖陡壁下进洞。
4.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。
5.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。
6.洞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。
7.洞门宜与隧道轴线正交；地质条件较好；做好防护；设置明洞。
洞口地质条件
洞口入口端位于山体斜坡下部，斜坡自然坡度约45°左右，隧道轴线与地形等高线在右洞为大角度相交，位置较好，围岩上部为覆盖层为碎石质，厚度为0.6m-1.7m，下部为砂质板岩，全风化岩石厚为0-2.0m强风化岩厚为0-6.4m,砂质板岩与变质砂岩中风化厚度为8.1-15.8m;为软岩,薄层状结构,岩体破碎,软岩互层,主要结构面为层面及节理裂隙面,结构面的不利组合对围岩有影响;地下水以基岩裂隙水为主,围岩为弱透水,可产生点滴状出水,局部可产生线状出水;围岩稳定性差。
4.1.2确定洞门类型
洞门类型及适用条件
洞门的形式很多，从构造形式、建筑材料以及相对位置等可以划分许多类型。目前，我国公路隧道的洞门形式有:端墙式洞门翼墙式洞门环框式洞门台阶式洞门柱式洞门遮光棚式洞门等。
端墙式洞门
适用于岩质稳定的Ⅲ级以上围岩和地形开阔的地区，是最常使用的洞门型式翼墙式洞门
适用于地质较差的Ⅳ级以下围岩，以及需要开挖路堑的地方。翼墙式洞门由端墙及翼墙组成。翼墙是为了增加端墙的稳定性，同时对路堑边坡也起支撑作用。其顶面一般均设置水沟，将端墙背面排水沟汇集的地表水排至路堑边沟内
环框式洞门
当洞口岩层坚硬、整体性好（I级围岩）、节理不发育，路堑开挖后仰坡极为稳定，并且没有较大的排水要求时采用
台阶式洞门
当洞门傍山侧坡地区，洞门一侧边坡较高时，为减小仰坡高度及外露长度，可以将端墙顶部改为逐步升级的台阶形式，以适应地形的特点，减少仰坡土石方开挖量。
遮光棚式洞门
当洞外需要设置遮光棚时，其入口通常外伸很远。遮光构造物有开放式和封闭式之分，前者遮光板之间是透空的，后者则用透光材料将前者透空部分封闭。但由于透光材料上面容易沾染尘垢油污，养护困难，所以很少使用后者。形状上又有喇叭式与棚式之分
洞门形式的选择
按分类，隧道右线属长隧道，基本服从于路线走向，路线与地形等高线基本正交，洞门按受力结构设计。洞门形式结合实际地形、地质情况选定。根据洞门所处地段的地形地貌及工程地质条件，遵从“早进洞，晚出洞”的设计原则，并考虑洞门的实用、经济、美观等因素，因此本隧道使用翼墙式洞门（带挡土墙）,使用翼墙式洞门。
4.1.3洞门构造要求
按《公路隧道设计规范》（JTG-2004）,洞门构造要求为：
(1)洞门仰坡坡脚至洞门墙背的水平距离不宜小于1.5m，洞门端墙与仰坡之间水
沟的沟底至衬砌拱顶外缘的高度不小于1.0m，洞门墙顶高出仰坡脚不小于
0.5m。
(2)洞门墙应根据实际需要设置伸缩缝、沉降缝和泄水孔；洞门墙的厚度可按计
算或结合其他工程类比确定。
(3)洞门墙基础必须置于稳固地基上，应视地基及地形条件，埋置足够深度，保
证洞门的稳定。基底埋入土质地基的深度不小于1.0m，嵌入岩石地基的深度不小于0.5m；基底标高应在最大冻结线以下不小于0.25m。基底埋置深度应大于墙边各种沟、槽基底的埋置深度。
(4)松软地基上的基础，可采取加固基础措施。洞门结构应满足抗震要求。
4.1.4验算满足条件
采用挡墙式洞门时，洞门墙可视为挡土墙，按极限状态验算，并应验算绕墙趾倾覆及沿基底滑动的稳定性。验算时应符合表3.1和表3.2（《公路隧道设计规范》JTG-2004）的规定，并应符合《公路路基设计规范》、《公路砖石及混凝土桥涵设计规范》、《公路桥涵地基与基础设计规范》的有关规定。
表4.1洞门设计计算参数
仰坡坡率计算摩擦角δ
（o）
重度γ
（kN/m3）
基地摩擦系数
f
基底控制压应力
（Mpa）
1:0.570250.600.80 1:0.7560240.500.60 1:150200.400.40-0.35 1:1.2543-45180.400.30-0.25 1:1.538-40170.35-0.400.25
表4.2洞门墙主要验算规定
墙身界面荷载效应值Sd ≤结构抗力效应值Rd
（按极限状态计算）
墙身截面荷载
效应值Sd
≤结构抗力效应值Sd
（按极限状态计算）
墙身截面偏
心距e≤0.3倍截面厚度滑动稳定安全
系数Kc≥1.3
基底应力σ≤地基容许承载力倾覆稳定安全
系数Ko≥1.6
基底偏心距e 岩石地基≤B/5-B/4；土质地基≤B/6
4.2龙洞翼墙式洞门结构设计计算
4.2.1计算参数
计算参数如下：
(1)边、仰坡坡度1:1.25；
(2)仰坡坡脚ε=39°，tanε=0.8，α=9°；
(3)地层容重γ=18KN/m3;
(4)地层计算摩擦角φ=45°；
(5)基底摩擦系数0.4；
(6)基底控制应力【σ】=0.3Mpa
4.2.2建筑材料的容重和容许应力
（1）墙端的材料为水泥砂浆片石砌体，片石的强度等级为Mu100，水泥砂浆的强度等级为M10。
（2）容许压应力【σa】=2.2Mpa，重度γt=22KN/m3。
4.2.3洞门各部尺寸的拟定
根据《公路隧道设计规范》（JTG-2004），结合洞门所处地段的工程地质条件，拟定洞门翼墙的高度：H=13.35m；其中基底埋入地基的深度为1.59m，洞门翼墙与仰坡之间的水沟的沟底至衬砌拱顶外缘的高度1.8m，洞门翼墙与仰坡间的的水沟深度为0.5m，洞门墙顶高出仰坡坡脚1.05m，洞口仰坡坡脚至洞门墙背的水平距离为2.5m，墙厚2.48m，设计仰坡为1:1.25,具体见图纸。
4.3洞门验算
4.3.1洞门土压力计算
根据《公路隧道设计规范》（JTG-2004），洞门土压力计算图示具体见图3.2。
图3.2洞门土压力计算简图最危险滑裂面与垂直面之间的夹角：
222tan tan tan (1tan )(tan tan )(tan tan )(1tan tan )tan tan (1tan )tan (1tan tan )
w ?αε??ε?ααεε??αε+-+-+-=+--式中:?——围岩计算摩擦角;
ε——洞门后仰坡坡脚；
α——洞门墙面倾角
代入数值可得：
2222tan 45tan 9tan 39(1tan 45)(tan 45tan 39)(tan 45tan 9)(1tan 9tan tan 39)tan tan 39(1tan 45)tan 45(1tan 9tan 39)
0.6799
34.21o o o o o o o o o o o o o
ωω+-+-+-=+--==根据《公路隧道设计规范》（JTG—2004），土压力为；
2001[()]2
E H h h h b γλξ'=+-(tan tan )(1tan tan )
tan()(1tan tan )
ωααελω?ωε--=+-由三角关系得：tan tan a h ωα
'=-tan 1tan tan o a h ε
αε=-式中:E——土压力（KN）;γ——地层重度（KN/m 3）
λ——侧压力系数；
ω——墙背土体破裂角；
b——洞门墙计算条带宽度（m），取b=1.0m；
ξ——土压力计算模式不确定系数，可取ξ=0.6。把数据代入各式，得：
(tan 34.21tan 9)(1tan 9tan 39)0.1928tan(34.2139)(1tan 34.21tan 39)
o o o o o o o o λ--==+-2.5' 4.7937tan 34.21tan 9o o
h ==-m 2.5tan 39 2.32231tan 9tan 39o
o o o
h m ?==-洞门土压力E：
221[(')]2
1180.1928[13.35 2.3223(4.7937 2.3223)] 1.00.62
191.4783o o E H h h h b KN
γλξ=+-=???+?-??=kN
E E x 7604.178)921.34cos(4783.191)cos(=?-??=-?=αδkN
E E y 6197.68)921.34sin(4783.191)sin(=?-??=-?=αδ式中：δ——墙背摩擦角
22453033
O o δ?==?=4.3.2抗倾覆验算
翼墙计算图示如图3.3所示，挡土墙在荷载作用下应绕O 点产生倾覆时应满足下式：
00 1.6
y
M
k M =≥∑∑式中:K 0——倾覆稳定系数，0 1.6k ≥；
y M
∑——全部垂直力对墙趾O 点的稳定力矩；0
M ∑——全部水平力对墙趾O 点的稳定力矩；
图3.3墙身计算简图
由图3.3可知：
墙身重量G：13.35 2.4818 1.0595.9440G KN
=???=E x 对墙趾的力臂：13.35 4.4533
x H Z m ===E y 对墙趾的力臂：
(tan )/3 2.4813.35tan 9/3 3.1848o y Z B H m
α=+=+?=G 对墙趾的力臂：tan 2.4813.35tan 9 2.297222
o
G B H Z m α++?===595.940 2.297268.6197 3.18481587.5529y G y y M
G Z E Z KN M =?+?=?+?=?∑0
178.7604 4.45795.4837x x M E Z KN M
=?=?=?∑代入上式得：
001587.4837 1.9957 1.6795.4837
y M
K M ===>∑∑故抗倾覆稳定性满足要求。
4.3.3抗滑动验算对于水平基底，按如下公式验算滑动稳定性：
1.3
c N f K E ?=
≥∑∑式中:K c ——滑动稳定系数N ∑——作用于基底上的垂直力之和；
E ∑——墙后主动土压力之和，取E ∑=E x ；
f——基底摩擦系数，取f=0.4
由图3.3得：
()
(595.944068.6197) 1.4870 1.3178.7604
y c x G E K E ++===>故抗滑稳定性满足要求。
4.3.4基底合力偏心矩验算
设作用于基底的合力法向分力为N ∑，其对墙趾的力臂为Z N ，合力偏心矩为e，则：
1587.5529795.4837 1.1919595.944068.6197
y G y y x x
n y M M G Z E Z E Z Z G E N
m -?+?-?==+-==+∑∑∑2.48 1.19190.0481022
n B e Z =
-=-=>合力在中心线的右侧。
0.04810.41336
B e =<=计算结果满足要求。max 299.1767min 236.76176(595.944068.6197)60.0409(1)(1)2.48 2.48
Kpa Kpa N e B B σ+?=±=?±=∑max 299.1767[]0.3Kpa Mpa σσ=<=，计算结果满足要求。
4.3.5墙身截面偏心矩及强度验算
（1）墙身截面偏心矩e
0.3M e B N
=
<式中：M——计算截面以上各力对截面形心力矩的代数之后；N——作用于截面以上垂直力之后。
13.3513.35 2.48()178.7604()68.6197232232
312.6534x y H H B M E E KN m =?--?=?--?=?595.944068.6197664.5637y N G E KN
=+=+=将数据代入墙身偏心矩E 的公式，可得：
312.65340.47050.30.744664.5637
M e B N ===<=，计算结果满足要求。（2）应力σ
6(1)N e B B
σ=+∑
6664.563760.4705(1)(1)572.9771[] 2.22.48 2.48
a N e kpa Mpa B B σσ?=+=±=<=∑满足要求。
通过以上的验算，说明龙洞端翼墙式洞门的尺寸合理。详图见设计图纸。排水设计
隧道排水应根据防排堵截结合，因地制宜，综合治理的原则，采用切实可靠地设计和施工措施，达到防水可靠排水畅通经济合理的目的。
1.在洞口仰坡5m 以外，设置天沟，并加以铺砌。
2.对洞顶地表的陷穴，深穴加以回填，对裂缝进行堵塞。
3.对洞顶天然沟槽加以整治，是山洪宣泄畅通。
4.在地表水上游设截水导流沟。
5.在仰坡到洞顶处2m 左右设计排水沟。
6.边坡设计排水沟。
纵段剖面
纵剖面图
平面图
纵剖面图
隧道翼墙式洞门计算
第四章洞门设计 4.1洞门设计步骤 《规范》关于洞口的一般规定 1.洞口位置应根据地形、地质条件，同时结合环境保护、洞外有关工程 及施工条件、营运要求，通过经济、技术比较确定。 2.隧道应遵循“早进洞、晚出洞”的原则，不得大挖大刷，确保边坡及 仰坡的稳定。 3.洞口边坡、仰坡顶面及其周围，应根据情况设置排水沟及截水沟，并 和路基排水系统综合考虑布置。 4.洞门设计应与自然环境相协调。 4.1.1确定洞门位置洞口位置的确定应符合下列要求 1.洞口的边坡及仰坡必须保证稳定。 2.洞口位置应设于山坡稳定、地质条件较好处。 3.位于悬崖陡壁下的洞口，不宜切削原山坡；应避免在不稳定的悬崖陡壁下进洞。 4.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。 5.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。 6.洞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。 7.洞门宜与隧道轴线正交；地质条件较好；做好防护；设置明洞。 洞口地质条件 洞口入口端位于山体斜坡下部，斜坡自然坡度约45°左右，隧道轴线与地形等高线在右洞为大角度相交，位置较好，围岩上部为覆盖层为碎石质，厚度为0.6m-1.7m，下部为砂质板岩，全风化岩石厚为0-2.0m强风化岩厚为0-6.4m,砂质板岩与变质砂岩中风化厚度为8.1-15.8m;为软岩,薄层状结构,岩体破碎,软岩互层,主要结构面为层面及节理裂隙面,结构面的不利组合对围岩有影响;地下水以基岩裂隙水为主,围岩为弱透水,可产生点滴状出水,局部可产生线状出水;围岩稳定性差。 4.1.2确定洞门类型 洞门类型及适用条件 洞门的形式很多，从构造形式、建筑材料以及相对位置等可以划分许多类型。目前，我国公路隧道的洞门形式有: 端墙式洞门翼墙式洞门环框式洞门台阶式洞门柱式洞门遮光棚式洞门等。 端墙式洞门 适用于岩质稳定的Ⅲ级以上围岩和地形开阔的地区，是最常使用的洞门型式 翼墙式洞门 适用于地质较差的Ⅳ级以下围岩，以及需要开挖路堑的地方。翼墙式洞门由端墙及翼墙组成。翼墙是为了增加端墙的稳定性，同时对路堑边坡也起支撑作用。其顶面一般均设置水沟，将端墙背面排水沟汇集的地表水
隧道洞门类型.
完整隧道工程答案50 浏览次数：1280次悬赏分：10 |解决时间：2010-1-2 22:34 |提问者：okhao12345 谢谢 最佳答案 1. 隧道概念及作用；主体建筑物，附属建筑物《隧道通常是指用作地下通道的工程建筑物。一般可分为两大类，一类是修建在岩层中的，称为岩石隧道，一类是修建在土层中的，称为软土隧道。主体建筑物包括洞身衬砌和洞门，附属建筑物包括通风，照明，防排水，安全设备等。 2、道路隧道工程调查内容：地形调查、地质调查、气象调查、环境调查、施工条件调查以及与工程有关法令调查等。 3、道路隧道位置的定位，洞口位置的选择《定位：在决定隧道位置时，要考虑到路线的特性，与前后线形的衔接、地形地质条件对施工难易程度的影响、交通安全、行驶性能等，洞口附近应特别加以注意。洞口位置的选择：1洞口部分在地质上通常是不稳定的。应避免不稳定地区，设在山体稳定、地质条件好、排水有利的地方。2通口不应设在沟谷低洼处和汇水沟处。3隧道穿过悬崖陡壁时，要注意岩壁的稳定性。4洞口地形平缓时，一般也应早进洞玩出洞。5为使洞口段衬砌结构受力条件较好，应使隧道中线与地形等高线正交，正交洞口的边、仰坡开挖较小而且均衡。6长大隧道在洞门附近考虑施工场地、弃渣场以及便道的位置，对组织施工时的难易和进度有很大影响7洞口部分埋深较小，应考虑附近的地上构筑物、低下埋设物对隧道的影响和对策。8预先考虑运营后，通风设备排出的废气和噪声对周围环境的影响程度和解决办法。9研究雪崩、阵风、风吹雪等对安全行驶的影响，考虑设置防雪工程、防风工程和放路面冻害工程的必要性。10在城市隧道的进出路上，平交路口对隧道交通有无影响，如何解决等。 4、隧道工程概算应包括的费用：土建费、机电费、储备费、管理费。 5. 隧道线性确定的原则：1平面线形要求：原则上采用直线，避免曲线2纵面线形要求：以不妨碍排水的缓坡为宜，在变坡点上应放入足够的竖曲线3引线要求：引线的平面及纵断线形应当保证有足够的视距和行驶安全，洞口前的引线纵坡与隧道纵坡在必要的距离之内应保持一致4隧道净空断面要求：应给附属设备留有足够的空间，在长隧道里要设置加宽带，净高由汽车载货限制高度和富裕量决定。自然通风的隧道，断面应适当大些。 6 .隧道洞身衬砌的类型及适用条件：1直墙式衬砌：通常适用于岩石地层垂直围岩压力为主要计算荷载、水平围岩压力很小的情况。一般适用于IV 、V类围岩，有时也可用于III 类围岩；2曲墙式衬砌：通常在III 类以下围岩中，水平压力
隧道洞门检算参考
3. 洞门结构的设计及检算 3.1 洞门结构的设计 洞门是隧道洞口用圬工砌筑并加以建筑装饰的支档结构物。它联系衬砌和路堑，是整个隧道结构的主要组成部分，也是隧道进、出口的标志。 洞门的作用在于支挡洞口正面仰坡和路堑边坡，拦截仰坡上方的小量剥落、掉块，保持边、仰坡的稳定，并将坡面汇水引离隧道，保证洞口线路的安全。另外，洞门是隧道唯一的外露部分，对它进行适当的建筑艺术处理，可以起到美化环境的作用。 根据洞口地形、地质及衬砌类型等不同的情况和要求，洞门的结构形式主要有环框式、端墙式、柱式、翼墙式、耳墙式、台阶式及斜交式。 3.1.1设计原则 (1) 选用洞门结构形式时，应根据洞口的地形、地质条件及工程特点确定。 (2) 当线路中线与洞口地形等高线斜交，经技术经济比较不宜采用正交洞门，且围岩分类在III级以上时，可采用斜交式洞门，其端墙与线路中线的交角不应小于45°。 (3) 设置通风帘幕的洞门或通风道洞口与隧道洞门相连时，洞门的结构形式应结合通风设备和要求一并考虑。 (4) 位于城镇、风景区、车站附近的洞门，必要时应考虑与环境相协调和建筑美观的要求。 3.1.2洞门设计 根据陈家沟隧道沿线地形、地质状况，并结合隧道设计专业事前指导书，在确定进、出口洞门位置的基础上，拟定陈家沟隧道进口和出口均采用耳墙式洞门，边、仰坡坡度均为1:1.25，开挖方式为乙式，进、出口洞门各部分尺寸参照洞门图确定。 隧道进、出口洞门图分别见附录一中的图LCST-03。 3.2 洞门结构的检算 洞门是支挡洞口正面仰坡和路堑边坡的结构物，因此洞门的端墙和翼墙均可视为墙背承受土压力的挡土墙结构，根据挡土墙理论设计。 3.2.1计算原理及方法 根据《公路隧道设计规范》的规定，洞门墙计算时，应按照表3.1的要求，与挡土墙一样用容许应力法检算其强度，按极限状态验算其强度，并检算其绕墙趾倾覆及沿基
端墙式洞门计算
3.1 . 洞门结构设计计算 3.1 .1 计算参数 计算参数如下： (1)边、仰坡坡度 1:0.5； (2)仰坡坡脚& =63.5°, tan& =2,a =6°; (3)地层容重丫 =22kN/m3; (4)地层计算摩擦角? =70 °; ( 5) 基底摩擦系数 0.6； (6) 基底控制应力[(T ]=0.8Mpa 3.1 ．2建筑材料的容重和容许应力 (1)墙端的材料为水泥砂浆片石砌体，片石的强度等级为Mu100，水泥砂浆 的强度等级为 M10。 (2)容许压应力[(T a]=2.2MPa,重度丫 t=22KN/ m3。 3.1.3 洞门各部尺寸的拟定 根据《公路隧道设计规范》(JTJ026-90),结合洞门所处地段的工程地质条件，拟定洞门翼墙的高度：H=12m;其中基底埋入地基的深度为 1,0m，洞门翼墙与仰坡之间的水沟的沟底至衬砌拱顶外缘的高度 1.38m，洞门翼墙与仰坡间的的水沟深度为0.5m,洞门墙顶高出仰坡坡脚0.7m,洞口仰坡坡脚至洞门墙背的水平距离为1.5m,墙厚2.0m,设计仰坡为1:1,具体见图纸。 3.2. 洞门验算 3.2．1 洞门土压力计算
根据《公路隧道设计规范》(JTJ026-90),洞门土压力计算图示具体见图 3.2
图3-4洞门土压力计算简图 最危险滑裂面与垂直面之间的夹角: tan 2 tan tan (1 tan 2 )(tan tan )(tan tan )(1 tan tan ) 2 tan (1 tan ) tan (1 tan tan ) 式中： 一一围岩计算摩擦插脚 & ――洞门后仰坡坡脚； a ——洞门墙面倾角 代入数值可得： 2 I 2 tanw = ta 门7° tan6tan63.5 ^(1 tan 70 )(tan70 tan63.5)(tan70 tan6)(1 tan6 tan63.5) tan63.5(1 tan 70) tan70(1 tan6 tan63.5) =0.266 故：w=14.89° 根据《公路隧道设计规范》(JTG —2004), 土压力为; 1 2 E 2 [H 2 h °(h h °)]b (tan tan )(1 tan tan ) tan( )(1 tan tan ) 式中： E ――土压力（kN ）; h a tan tan tanw
端墙式洞门计算
3.1 .洞门结构设计计算 3.1 .1 计算参数 计算参数如下： （1）边、仰坡坡度1:0.5； （2）仰坡坡脚ε=63.5°，tanε=2，α=6°； （3）地层容重γ=22kN/m3; （4）地层计算摩擦角φ=70°； （5）基底摩擦系数0.6； （6）基底控制应力[σ]=0.8Mpa 3.1．2建筑材料的容重和容许应力 （1）墙端的材料为水泥砂浆片石砌体，片石的强度等级为Mu100，水泥砂浆的强度等级为M10。 （2）容许压应力[σa]=2.2MPa，重度γt=22KN/ m3。 3.1.3洞门各部尺寸的拟定 根据《公路隧道设计规范》（JTJ026-90），结合洞门所处地段的工程地质条件，拟定洞门翼墙的高度：H=12m；其中基底埋入地基的深度为1,0m，洞门翼墙与仰坡之间的水沟的沟底至衬砌拱顶外缘的高度1.38m，洞门翼墙与仰坡间的的水沟深度为0.5m，洞门墙顶高出仰坡坡脚0.7m，洞口仰坡坡脚至洞门墙背的水平距离为1.5m，墙厚2.0m，设计仰坡为1:1,具体见图纸。 3.2.洞门验算 3.2．1洞门土压力计算 根据《公路隧道设计规范》（JTJ026-90），洞门土压力计算图示具体见图3.2。
图3-4 洞门土压力计算简图 最危险滑裂面与垂直面之间的夹角： tan w =式中: ?——围岩计算摩擦插脚; ε——洞门后仰坡坡脚； α——洞门墙面倾角 代入数值可得： tan w =0.266 故：w=14.89° 根据《公路隧道设计规范》（JTG —2004），土压力为； 2001[()]2 E H h h h b γλξ'=+- (tan tan )(1tan tan )tan()(1tan tan )ωααελω?ωε--= +- tan tan a h ωα '=- 式中： E ——土压力（kN ）; γ——地层重度（kN/m 3） λ——侧压力系数；
隧道洞门设计完整版
隧道洞门设计 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】
**隧道端洞门设计 一，技术标准及执行规范 1.技术标准 设计行车速度：40km/h 隧道主洞建筑限界净宽：++2×++= 隧道建筑限界净高： 路基宽： 2.遵循规范 《公路工程技术标准》JTG B01-2003 《公路隧道设计规范》JTG D70-2004 《公路隧道通风照明设计规范》 《公路工程抗震设计规范》JTJ004-89 《锚杆喷射混凝土支护技术规范》GB50086-2001 《地下工程防水技术规范》GB50108-2001 二、工程概况 根据隧道需风量分析确定，本隧道采用自然通风。 隧道内的供电照明负荷和应急照明按一级负荷考虑。 1、地形、地貌 隧道区地貌属于丘陵低山地貌。隧道地处山体的左侧山坡地段，地形起伏较大，山高坡陡，山体走向近SN向，隧道走向与其基本平行。在隧道的进出口地段发育路线走向呈小角度相交的小冲沟，呈“U”字型沟谷。隧道轴线通过路段地面标高222～310m，相对高差约88m，隧道顶板上覆围岩最大厚度约。地形坡度25～
55°左右。山坡植被稀少，主要为灌木丛，坡面多出露基岩。隧道通城端洞口段地处冲沟附近的G106底下，地形较平缓，覆盖层较厚，洞口轴线与地形等高线呈小角度相交。黄泥界端洞口段地处SN向冲沟内的G106底下，地形较缓，基岩裸露，洞口轴线与地形等高线呈小角度相交。 2.围岩分级 根据野外地质调查结合岩块室内岩石试验成果可知，该隧道片岩和花岗岩均为强风化，饱和抗压极限强度Rb小于30Mpa，为软质岩，岩石抗风化能力弱。 根据计算结果，强风化片岩和花岗岩围岩分级均为Ⅴ级。 3.水文地质 根据调查，隧道区的山体上未发现地表水体，亦未发现地下水出露点。根据钻孔内抽水试验可知：其地下水量 隧道洞门设计及稳定性验算 一、概况 金鸡山隧道为分离式单向行车双线隧道，隧道右洞进口为Ⅳ级围岩，隧道右洞进口为Ⅲ级围岩，隧道区中部为分水岭，两侧沟谷切割较深，地表径流水水量较少，仅进口段处于冲沟交汇处（尤其右洞口）地表水较发育，出口段左右洞口均为Ⅴ级围岩。隧道入口洞门形式皆按照Ⅳ级设计，采用端墙式洞门，出口洞门形式皆采用翼墙式洞门。 洞门设计计算参数 洞门墙主要验算规定 二、进口段洞门结构设计计算（端墙式） （一）基本参数 1.计算参数 1)边、仰坡坡度 1：0.75 2)计算摩擦角ψ=53° 3)仰坡坡角 tanε=1.33 4)重度γ=24KN/m3 5)基底摩擦系数 f=0.5 6)墙身斜度 1:0.1 7)基底控制应力 [σ]=0.6MPa 2.建筑材料容重及容许应力 1)墙的材料为粗料石砌体，石料的强度等级为Mu100，水泥砂浆的强度 等级为M10。 2)容许压应力[σ]=5Mpa，重度γt=25KN/m3。 3.洞门各部尺寸拟定 根据《公路隧道设计规范》（JTG-2004），结合洞门所处地段的工程地质条件，拟定洞门的高度：H=12m；其中基底埋入地基的深度为1.5m，洞门与仰坡之间的水沟的沟底至衬砌拱顶外缘的高度1m，洞门与仰坡间的水沟深度为0.5m，洞门墙顶高出仰坡坡脚0.5m，洞口仰坡坡脚至洞门墙背的水平距离为2m，墙厚1.3m，设计仰坡为1:1,具体见图。 （二）洞门土压力计算 根据《公路隧道设计规范》（JTG-2004），洞门土压力计算图示具体见图1。 最危险滑裂面与垂直面之间的夹角： 式中：ε、α——地面坡角与墙面倾角（°）； ） —围岩计算摩擦角（ —? ? 图 1 课时授课计划 引入：上一节课主要讲了有关涵洞施工技术的概述及其施工准备工作。 知识目标：通过本单元学习，使学生能够： 1、了解现场预制 2、掌握现场浇筑 3、涵洞工程量计算 技能目标：懂涵洞设计、精通施工、会进行施工质量管理。 （在此点击课件 7） 涵洞洞口建筑工程数量计算 一、八字翼墙 1．八字翼墙的布置形式 （1） 涵洞与路线正交时，其平面形式如下图。 （2） 涵洞与路线斜交时，八字墙洞口可以正做，也可以斜做。正做洞口都用正翼墙，端墙一般做成台阶形．也有做成斜坡形，其平面布置如图4－13所示。斜做洞口的翼墙角度应根据斜角大小、地形和水文情况确定；其平面布置如图4－14所示。θ为水流扩散角，β为翼墙向外扩散角，α为涵洞的斜度，11,βθαβ=+为正值，翼墙是正翼墙；22,βθαβ=-是负值，翼墙是反翼墙。当20βθα=时，＝此时翼墙为最经济。 2．一个正翼墙的体积计算 （1） 墙身体积 单个翼墙体积为 2233000 1() ()26m V m H h C H h n =-+- （2） 墙基体积 单个翼墙基础平面尺寸如图4－15 所示，其体积为 22001202130()()()21[()]2m V m C e e H h d H h d n h e e e C ed n =++-+ -+++++ 斜交正做的八字翼墙 斜交斜做的八字翼墙 八字翼墙基础 二、 锥形护坡 1．一个正锥形护坡的体积计算 （1)锥形护坡体积 ① 片石砌体 单个锥形护坡外形如图4－所示，其体积为 33101()12 V V V mn H H π=-=-外内 （3－3） 式中：H 0 －内锥平均高度 0H H = 0α= 0β=t －片石厚度 ② 砂跞垫层 1212 t V V t ≈ 式中：t 1－砂跞垫层厚度 ③ 锥心填土： 312V V V V =--外 锥形护坡勾缝表面积（090θ＝） 2001()12 A mn H παβ= （2) 锥形体积 其值为椭圆周长的1/4和基础截面积的乘积。由图4－可知 ()()000011[2]444 s V b d a b Kb d K m n H e b b d ππ==+=++- （ 式中：K －周长系数（其值可从表3－1查得，见教材）。 第三节 涵洞施工 一、施工准备工作和施工放样 （一）准备工作 1．现场核对 2．施工详图 （在此点击施工放样动画） （二）施工放样 涵洞施工设计图是施工放样的依据，根据设计中心里程，在地面上标定位置并设置涵洞纵 5 隧道洞门设计 因为四个洞门附近的地质条件相差不大，再加上工作量的原因，只进行右线出口洞门的设计验算。其余三个洞门可参考右线出口洞门进行设计验算。 5.1 洞门受力计算 洞门附近为Ⅴ级围岩，地质条件较差，实际地段较平缓。根据规范上的建议，应尽量避免大刷大挖，所以采取贴壁修建洞门，且边坡坡度定为1:1.25，洞门与衬砌接触点上部采取回填修建排水沟（为了更好的防水，回填下部设黏土隔水层），并留出足够的距离，以满足规范上对洞门与仰坡坡脚的距离尺寸规定。 由于洞口开挖容易产生顺层滑坡和坍塌等，再综合考虑造价、施工难易度等方面的因素，在端墙式、翼墙式和削竹式洞门中进行比选，由于设有明洞设计采用端墙式洞门比较适宜，定为仰斜式墙身，坡度暂定为1:0.1。 地基摩擦系数f = 0.4，围岩容重r = 18KN/ m 3，围岩计算摩擦角为? = 45°，tan α= 0.1，tan ε= 0.8，根据规范，最危险破裂面与垂直面之间的夹角为： （5-1） = 0.653 则 ω= 33.145° 所以可以得到侧压力系数为： ) t a n t a n 1)(tan()tan tan 1)(tan (tan εω?ωωααωλ-+--= （5-2） ) 8.0653.01()45145.33tan()653.01.01()1.0653.0(?-?+?-?-= = 0.223 根据规范上提供的计算洞门土压力的计算公式： E = 0.5 ? r λ [H 2+h0 (h ?- h0)] b ε （5-3） 根据几何关系，可以计算得出： 洞门最高点距仰坡水平距离 a = 2.35m ，h0 = 3m （衬砌上部所需要的最小墙高） 则 = 4.249m （5-4） H = 9.45+3 = 12.45m 代入式（5-3）得： E = 0.5 ? r λ [H 2 +h0 (h ?- h0)] b ε =156.166 KN/m 隧道翼墙式洞门结构设计计算全解 4.1洞门设计步骤 《规范》关于洞口的一般规定 1.洞口位置应根据地形、地质条件,同时结合环境保护、洞外有关工程及施工条 件、营运要求,通过经济、技术比较确定. 2.隧道应遵循“早进洞、晚出洞”的原则,不得大挖大刷,确保边坡及仰坡 的稳定. 3.洞口边坡、仰坡顶面及其周围,应根据情况设置排水沟及截水沟,并和路基排 水系统综合考虑布置. 4.洞门设计应与自然环境相协调. 4.1.1确定洞门位置洞口位置的确定应符合下列要求 1.洞口的边坡及仰坡必须保证稳定. 2.洞口位置应设于山坡稳定、地质条件较好处. 3.位于悬崖陡壁下的洞口,不宜切削原山坡;应避免在不稳定的悬崖陡壁下进洞. 4.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. 5.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. 6.洞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. 7.洞门宜与隧道轴线正交;地质条件较好; 做好防护;设置明洞. 洞口地质条件 洞口入口端位于山体斜坡下部,斜坡自然坡度约45°左右,隧道轴线与地形等高线在右洞为大角度相交,位置较好,围岩上部为覆盖层为碎石质,厚度为0.6米-1.7米,下部为砂质板岩,全风化岩石厚为0-2.0米强风化岩厚为0-6.4米,砂质板岩与变质砂岩中风化厚度为8.1-15.8米;为软岩,薄层状结构,岩体破碎,软岩互层,主要结构面为层面及节理裂隙面,结构面的不利组合对围岩有影响;地下水以基岩裂隙水为主,围岩为弱透水,可产生点滴状出水,局部可产生线状出水;围岩稳定性差. 4.1.2确定洞门类型 洞门类型及适用条件 洞门的形式很多,从构造形式、建筑材料以及相对位置等可以划分许多类型.目前,我国公路隧道的洞门形式有: 端墙式洞门翼墙式洞门环框式洞门台阶式洞门柱式洞门遮光棚式洞门等. 1.1工程概况 川藏公路二郎山隧道位于四川省雅安天全县与甘孜泸定县交界的二郎山地段, 东距成都约260km , 西至康定约97 km , 这里山势险峻雄伟, 地质条件复杂, 气候环境恶劣, 自然灾害频繁, 原有公路坡陡弯急, 交通事故不断, 使其成为千里川藏线上的第一个咽喉险道, 严重影响了川藏线的运输能力, 制约了川藏少数民族地区的经济发展。 二郎山隧道工程自天全县龙胆溪川藏公路K2734+ 560 (K256+ 560)处回头, 沿龙胆溪两侧缓坡展线进洞, 穿越二郎山北支山脉——干海子山, 于泸定县别托村和平沟左岸出洞, 跨和平沟经别托村展线至K2768+ 600 (K265+ 216) 与原川藏公路相接, 总长8166km , 其中二郎山隧道长4176 m , 别托隧道长104 m ,改建后可缩短运营里程2514 km , 使该路段公路达到三级公路标准, 满足了川藏线二郎山段的全天候行车。 1.2工程地质条件 1.2.1 地形地貌 二郎山段山高坡陡,地形险要,在地貌上位于四川盆地向青藏高原过渡的盆地边缘山区分水岭地带,隶属于龙门山深切割高中地区。隧道中部地势较高。隧址区地形地貌与地层岩性及构造条件密切相关。由于区内地层为软硬相间的层状地层,构造为西倾的单斜构造,故地形呈现东陡西缓的单面山特征。隧道轴线穿越部位,山体浑厚,东西两侧发育的沟谷多受构造裂隙展布方向的控制。主沟龙胆溪、和平沟与支沟构成羽状或树枝状,横断面呈对称状和非对称状的“v ”型沟谷,纵坡顺直比降大,局部受岩性构造影响,形成陡崖跌水。 1.2.2 水文气象 二郎山位于四川盆地亚热带季风湿润气候区与青藏高原大陆性干冷气候区的交接地带。由于山系屏障,二郎山东西两侧气候有显著差异。东坡潮湿多雨,西坡干燥多风,故有“康风雅雨”之称。全年分早季和雨季。夏、秋两季受东进的太平洋季风和南来的印度洋季风的控制,降雨量特别集中；冬春季节,则受青藏高原寒冷气候影响,多风少雨,气候严寒。 据沪定、天全两县21年（1960-1980年）气候资料,多年平均气温分别为16.6℃和15.1℃,沪定略高于天全，多年平均降雨量分别为636.8 mm和1730.0mm，多 根据规范上提供的计算洞门土压力的计算公式： []ξγλb h h h H E )'(21002-+= （5-3） E —土压力（kN ）； r —地层重度（kN/m 3），参考资料取20 kN/m 3； λ—侧压力系数，根据上述计算为：0.297； b —洞门墙计算条带宽度（m ） ξ—土压力计算模式不确定性系数，可取ξ=0.6。 由图可知：0o h = 则'00tan tan 0 a h α===ω- 因此，可求得土压力如下： [][] 6.01055.629 7.02021)'(212002??+??=-+=E b h h h H E ξγλ （3-3） 故有E=76.45KN 重力为：kN G b H bB H G 85.2054.21231155.523' 21=??+???=+=砼砼γγ （3-4） B.稳定性及强度验算 a.倾覆稳定性的验算 ∑?=?+++??=m 59.3192.146)7.05.01.055.5(65.150kN M y （3-5） ∑?=? =m 163355.665.740kN M （3-6） 6.113.215059.31900>== =∑∑M M K y （3-7） ∴满足倾覆稳定的要求。 b.滑动稳定的验算 隧道怀化端洞门仰坡自然坡度约35～40°，通道端洞门仰坡 自然坡度约35～40 ° 怀化段左右洞洞口均处在陡立山坡上，自然坡度35～40°，左右洞洞口处隧道轴线与等高线大致呈70°角相交。边坡及仰坡的坡比采用1:1.0，并进行拱形骨架支护，仰坡后缘设置截水沟。 通道段左右洞洞口处隧道轴线与等高线大角度相交，但两洞外轮廓线均位于沟壁附近。洞口附近覆盖层厚度较小，建议边坡及仰坡的坡比采用1:1.0，并进行拱形骨架支护，仰坡后缘设置截水沟。 综上所述，根据规范边、仰坡比1：1.0采用翼墙式洞门。由于左右洞的进出口端地质情况差不多，所以洞门形式都采用翼墙式洞门。端墙厚度取1.5m，正面斜度为 1：0.1，翼墙斜度为1:0.75；翼墙厚度取1.0m。基础设置为宽2m，厚1m。 结合上述规定条件，可取下列值为： 洞口仰坡坡脚至洞门墙背的水平距离取 0.8+1=1.8m 洞门端墙与仰坡之间水沟的沟底至衬砌拱顶外缘的高度取 1.2m 洞门墙高出坡脚的高度取 0.974m 洞门厚度由工程类比法取 2.0m 洞门向土体倾覆的坡度取 1：0.1 基底埋置石质地基的深度取 1.318m 翼墙的坡度拟定为 1：1。 洞门高度：8.1+1.2+0.5+0.8=10.6m 采用套拱加长管棚进洞法洞门计算书
《涵洞翼墙计算》
隧道洞门设计-供参考
隧道翼墙式洞门结构设计计算全解(详细)
隧道设计衬砌计算范例(结构力学方法)
根据规范上提供的计算洞门土压力的计算公式