隧道洞門設(shè)計(jì)與計(jì)算分析案例目錄TOC\o"1-3"\h\u23030隧道洞門設(shè)計(jì)與計(jì)算分析案例 159361.1洞口地質(zhì)條件 1181411.2洞門設(shè)計(jì)方案 1310961.3洞門穩(wěn)定性驗(yàn)算 31.1洞口地質(zhì)條件洞口位于斜坡帶，自然坡角在32~36°左右，植被較發(fā)育，基巖埋藏較淺，坡面零星覆蓋第四系殘坡積碎石塊，一般層厚為1.0~2.0m，最大層厚為4.3m。地下水位低，自然穩(wěn)定性好，但開挖時(shí)易發(fā)生巖土界面局部塌陷。隧道左幅出口位于陡坎，坡角約70°，局部陡直，基巖裸露，節(jié)理裂隙發(fā)育，坡面參差不齊，偶有掉塊跡象。右幅出口位于陡坎右側(cè)斜坡沖溝地帶，坡度約25°～30°之間，植被發(fā)育，表層覆蓋著第四系殘坡積碎石，厚約2.0m。巖體節(jié)理發(fā)育，風(fēng)化強(qiáng)烈，淺部以全～強(qiáng)風(fēng)化狀態(tài)出露，巖體破碎，結(jié)構(gòu)松散。1.2洞門設(shè)計(jì)方案1.2.1洞門類型的選擇結(jié)合防排水要求與隧道勘察報(bào)告結(jié)果，根據(jù)隧道地形與周圍地質(zhì)條件的好壞等相關(guān)因素，以“早進(jìn)洞，晚出洞”為原則，確定洞口放置的最有利位置。綜合考慮隧道周圍斜向坡的穩(wěn)定性、安全性，在保證建筑時(shí)洞門不破壞隧道的周圍自然景觀的前提下，要使洞門結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，在實(shí)際施工過程中易于施工，所以在洞口段均設(shè)一段明洞，進(jìn)、出口端均采用臺(tái)階式洞門，以保證洞口地形協(xié)調(diào)一致。1.2.2洞門各部的尺寸擬定根據(jù)《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，結(jié)合洞門所在地段的工程地質(zhì)條件，為了保證洞門的排水要求和穩(wěn)定性，應(yīng)對(duì)洞門進(jìn)行以下設(shè)計(jì)：1.洞門高（中軸線高）為12.0m，墻厚2.0m，臺(tái)階式洞門正墻墻面坡度?。?.洞口仰坡坡率為，出于安全考慮，仰坡坡腳至洞門墻背的水平距離為2.0m，以防仰坡土石掉落到路面上，也便于洞門端墻與仰坡之間排水溝設(shè)置；3.洞門墻嵌進(jìn)地基；4.洞門墻頂高出拱頂回填土面0.75m，一是為了抵擋洞門后部斜坡掉落的巖石或者土塊，保證隧道行人及車輛的安全。同時(shí)隧道洞門地勢(shì)較危險(xiǎn)，這樣也可以為在拱頂檢查維護(hù)的隧道養(yǎng)護(hù)維修人員提供安全護(hù)欄；1.洞門頂排水溝的溝底與拱頂襯砌外緣的高度1.5m，以免落石破壞拱圈。洞門立面圖詳細(xì)尺寸見圖1.1。圖1.1隧道右幅洞門（十堰端）立面圖1.2.3計(jì)算參數(shù)1.擋土墻的仰坡坡率1：1.25；2.仰坡坡角，，；3.地層容重；4.地層計(jì)算摩擦角；1.洞門土壓力計(jì)算高度，墻厚；2.洞門墻背至仰坡坡腳的水平距離；7.洞門墻計(jì)算寬度；8.基底摩擦系數(shù)；9.基底控制應(yīng)力；10.墻身材料為C15片石混凝土，容許壓應(yīng)力為，容許拉應(yīng)力。11.洞門設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)見表1.1。12.洞門墻的主要驗(yàn)算規(guī)定見表1.2。表1.1洞門設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)仰坡坡率計(jì)算摩擦角容重(kN/m3)基底摩擦系數(shù)基底控制壓應(yīng)力(MPa)1：0.570250.600.801：0.7560240.500.601：150200.400.40~0.351：1.2543~45180.400.30~0.251：1.538~40170.35~0.400.25表1.2洞門墻主要驗(yàn)算規(guī)定墻身截面荷載效應(yīng)值Sd結(jié)構(gòu)抗力效應(yīng)值Rd（按極限狀態(tài)算）墻身截面偏心距e≤0.3倍截面厚度基底應(yīng)力σ≤地基容許承載力基底偏心距e≤B/4（B墻底厚度）滑動(dòng)穩(wěn)定安全系數(shù)Kc≥1.3傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)K0≥1.61.3洞門穩(wěn)定性驗(yàn)算1.3.1土壓力計(jì)算要對(duì)洞門進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算，首先要計(jì)算出洞門所受的土壓力，計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖1.1所示。圖1.2洞門土壓力荷載計(jì)算簡(jiǎn)圖最危險(xiǎn)滑裂面與垂直面之間的夾角：(1.1)式中：——最危險(xiǎn)滑裂面與垂直面之間的夾角（）；——圍巖計(jì)算摩擦角（）；——地面坡角與墻面傾角（）。土壓力：(1.2)式中：E——（kN）；——（kN）；——（kN）；——（），取值見表1.3；H——（m）；b——（m），取b=1.0m進(jìn)行計(jì)算；——（kN/m3）；——；——（）；——（m）；——，取=0.6。表1.3土對(duì)擋土墻墻背的摩擦角擋土墻情況摩擦角墻背平滑，排水不良（0.00～0.33）墻背粗糙，排水良好（0.33～0.50）墻背很粗糙，排水良好（0.50～0.67）墻背與填土間不可能滑動(dòng)（0.67～1.00）所以有：1.3.2洞門結(jié)構(gòu)驗(yàn)算（1）抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算(1.3)式中：——，；——（）；——（）；G——，墻高H=12.0m，厚B=2.0m，采砌塊石回填墻身，其重度為23kN/m；——；——；——。有：所以，洞門滿足抗傾覆穩(wěn)定性要求。（2）抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算(1.4)式中：——。所以，洞門滿足抗滑穩(wěn)定性要求。（3）墻身偏心距及截面強(qiáng)度驗(yàn)算(1.5)所以，洞門墻身偏心距滿足要求。由于，即墻身截面內(nèi)產(chǎn)生拉應(yīng)力。(1.6)所以，洞門墻身截面強(qiáng)度滿足要求。（4）基底合力偏心距及基底壓力驗(yàn)算(1.6)所以，洞門基底合力偏心距滿足要求。由于，即產(chǎn)生拉應(yīng)力，但洞門基礎(chǔ)是相當(dāng)于直接放在基底之上，根據(jù)兩者的連接特點(diǎn)表明洞門基礎(chǔ)與土之