【正文】 ,，根據(jù)建筑限界組成可作出建筑限界圖。各尺寸如圖33所示。圖33隧道建筑界限 襯砌內(nèi)輪廓線及幾何尺寸擬定 襯砌斷面隧道的襯砌是一種超靜定結(jié)構(gòu)，因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該按照超靜定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。襯砌斷面的設(shè)計(jì)基本方法是，一般根據(jù)工程類比和設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)首先假定斷面尺寸，然后經(jīng)過(guò)分析計(jì)算、驗(yàn)算，修正假定尺寸，并且反復(fù)這個(gè)過(guò)程，直到得到合理的斷面形式和尺寸。襯砌的斷面設(shè)計(jì)包括內(nèi)輪廓線、軸線和厚度三項(xiàng)內(nèi)容。對(duì)于內(nèi)輪廓線，本著開(kāi)挖量最小和襯砌結(jié)構(gòu)最少的原則，應(yīng)該盡量貼近接近建筑限界。為使襯砌各截面承受的荷載為壓力，軸線應(yīng)盡量與斷面壓力曲線重合。由于隧道內(nèi)各種條件是變化的，襯砌厚度與多種因素有關(guān)，但是基本要求一般不應(yīng)小于規(guī)范規(guī)定的最小厚度，其值如下表34所示。表34 隧道截面最小厚度建筑材料種類隧道和明洞襯砌洞門端墻、翼墻和洞口擋土墻拱圈邊墻仰拱混凝土20202030片石混凝土505050漿砌粗料石或混凝土塊303030漿砌塊石3030漿砌片石5050 襯砌內(nèi)輪廓尺寸的擬定參考公式： （31）式中：b——公路建筑限界寬度，其值為行車道寬度加上兩側(cè)路緣帶與人行道寬度的總和，兩側(cè)還應(yīng)分別加上5～10cm的施工誤差； f——拱頂?shù)焦澳_的矢高，按通風(fēng)量所需要通風(fēng)道面積確定，并且保證拱軸線受力合理； 、——內(nèi)徑、畫出的圓曲線的終點(diǎn)截面和豎直面的夾角； a——內(nèi)徑、的圓心與之間的水平距離。 以上4個(gè)參數(shù)必須根據(jù)限界的要求預(yù)先給定，然后再代入上式中解得其余3個(gè)參數(shù)、和。而其中、是第一個(gè)內(nèi)徑和第二個(gè)內(nèi)徑；則是拱腳截面與豎直截面的夾角。曲墻式邊墻內(nèi)徑由參數(shù)和確定。 (32)在確定隧道的內(nèi)輪廓線時(shí)，結(jié)合本隧道的圍巖級(jí)別，設(shè)置有仰拱的二車道隧道，可先忽略仰拱和路面的橫向坡度，確定出二車道隧道內(nèi)輪廓線標(biāo)準(zhǔn)形狀如圖34示。圖34 二車道內(nèi)輪廓線標(biāo)準(zhǔn)圖圖中各參數(shù)含義如下： R1—拱部圓弧的半徑； R2—拱部與側(cè)墻連接段的圓弧半徑； R3—側(cè)墻圓弧的半徑； H1—路面至起拱線高度； H2—側(cè)墻結(jié)構(gòu)的高度； H3—路面至R1圓心的距離； θ1—起拱線與R3夾角； θ4—結(jié)構(gòu)中心線與R1夾角； θ5—起拱線與R1夾角； dddddddd8—建筑限界富余量； h—步高； h1—拱頂?shù)浇ㄖ藿珥敳康母叨龋? d0—車道中線與隧道中線距離；對(duì)于本隧道設(shè)計(jì)，查閱相關(guān)規(guī)范和借鑒有關(guān)工程事例，取： lh=40cm 40cm≤d0≤40cm 0≤H2≤200cm 100cm≤H3≤50cm 0＜θ1≤30176。 30176。≤θ5≤60176。 以上各變量取值區(qū)間，在具體設(shè)計(jì)中可以在既已確定的建筑限界的基礎(chǔ)上，用CAD找出合理的內(nèi)輪廓線形狀。經(jīng)過(guò)計(jì)算和多次取值，結(jié)合規(guī)范要求得到了符合上述條件的各尺寸數(shù)據(jù)，繪制內(nèi)輪廓線如下圖35所示：圖 35 隧道內(nèi)輪廓線隧道的斷面設(shè)計(jì)主要完成的內(nèi)容為隧道的建筑界限和隧道的內(nèi)輪廓線尺寸設(shè)計(jì)，其中隧道建筑界限采用的方法為參照規(guī)范，根據(jù)公路等級(jí)和設(shè)計(jì)速度取對(duì)應(yīng)的車道寬度、側(cè)向?qū)挾?、檢修道寬度，利用CAD繪圖軟件繪制隧道界限圖。隧道內(nèi)輪廓線的設(shè)計(jì)參照公式假定斷面尺寸，根據(jù)隧道內(nèi)輪廓線應(yīng)盡量貼近建筑界限的原則，反復(fù)修正尺寸，得到結(jié)果。第四章 隧道洞門設(shè)計(jì) 洞門的概念 洞門（即隧道門的簡(jiǎn)稱，通常也泛指隧道門及明洞門）是隧道兩端的外露部分，并且用圬工砌筑用以保護(hù)洞口、引離地表流水并加以建筑裝飾的支擋結(jié)構(gòu)物，同時(shí)也是聯(lián)系洞內(nèi)的襯砌和洞口外路的路塹的支護(hù)結(jié)構(gòu)，是整個(gè)隧道結(jié)構(gòu)的重要組成部分，也是隧道進(jìn)出口的標(biāo)志。所以，洞門應(yīng)該做到與隧道的規(guī)模、使用特性、以及隧道周圍建筑物、地形地址的天然條件互相協(xié)調(diào)。洞門的作用在于支擋洞口的正面仰坡，攔截仰坡上方的小量剝落掉塊物，保持邊坡和仰坡的穩(wěn)定，并將坡面的匯水引離隧道，以保證洞口線路的安全，所以，對(duì)于確定洞內(nèi)施工安全和隧道正常運(yùn)營(yíng)具有重要的作用。另外，洞門是隧道唯一的外露部分，對(duì)它進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕ㄖ囆g(shù)處理，可以起到美化環(huán)境的作用，尤其是在高速公路中的隧道更是如此。 洞門的分類從目前隧道采取的洞門形式來(lái)看，按其是否承受背后土壓力，大體上分為擋墻式和凸出式兩類。凸出式洞門有凸出式、削竹式和喇叭式三種形式。擋墻式洞門可分為環(huán)框式洞門、端墻式洞門、翼墻式洞門、柱式洞門、臺(tái)階式洞門、斜洞門和耳墻式洞門等。其中山嶺隧道通常使用的洞門形式為端墻式、翼墻式以及環(huán)框式，所以在采用列舉洞門形式進(jìn)行對(duì)比后選取最為合適的洞門形式。（1）翼墻式洞門翼墻式洞門是適用地質(zhì)條件比較差的Ⅳ級(jí)之下的圍巖的，而且還必需要開(kāi)挖路塹的部分。翼墻式洞門的組成部分是端墻以及翼墻。翼墻的目的是為了增加端墻的穩(wěn)定性而建設(shè)的，還對(duì)路塹的邊坡也起到支撐的效果。它的頂面常常是和仰坡坡面相同的，頂面上常常都要設(shè)置排水水溝，并且還要將端墻后面的排水溝匯集成的地表水排到路塹邊溝內(nèi)，以達(dá)到排水的效果。翼墻式洞門它的景觀效果是，他的墻壁面積比較大，兩側(cè)必須要降低高度，看起來(lái)有一種沉重感，會(huì)對(duì)人產(chǎn)生一種壓抑感。翼墻和端墻的作用，就是用來(lái)抵抗上方山體水平的推壓力，并且還增強(qiáng)了洞門的抗滑動(dòng)和抗傾覆的性能。翼墻的正面端墻通常是采用建設(shè)同樣厚度的直墻，也是微向后方傾斜，而且它的斜率比率是1:。翼墻前面和端墻都要相互垂直，洞門頂面坡度斜度和仰坡坡度要保持相同的。如果洞口路塹的開(kāi)挖坡度是緩于1:，圍巖巖層的穩(wěn)定性比較差時(shí)，就菜用端墻式洞門，因?yàn)樯襟w邊坡比較緩和時(shí)，洞門端墻的寬度就會(huì)增加許多，相對(duì)應(yīng)的就要增加大量工程量，就不經(jīng)濟(jì)，所以還不如就采用翼墻式洞門。這樣有翼墻作為門洞，因?yàn)橐韷投藟κ怯泻艽笠徊糠置娣e相互接觸的，設(shè)計(jì)的時(shí)候要考慮他們之間的相互作用，可以節(jié)省很多工期，并且還能更加增大洞門的抗滑與抗傾覆的性能。因此，如果圍巖巖層地質(zhì)條件較差，仰坡、邊坡比較緩和的時(shí)候，都是可以使用翼墻式洞門的。 （2）端墻式洞門端墻式洞門是比較適用于山坡比較陡峻，洞門的地形比較開(kāi)闊，圍巖巖層也比較為堅(jiān)硬且完整，山體巖層的壓力比較小，而且開(kāi)挖的坡度是1:～1:。另外洞門擋土墻作用，能夠支撐洞口正面上山體的仰坡，還必須要將從山體仰坡上匯流下來(lái)的地表水匯集到排水溝里面去，以保證排水的效果。它的景觀效果與翼墻式洞門相同。（3）柱式洞門 如果山體比較陡峭，仰坡坡度在1:~1:，山體地質(zhì)條件也比較差，但是要有受到山體地形或者巖體地質(zhì)條件約束的時(shí)候，且洞門處不能設(shè)置翼墻，這樣是可以在端墻兩側(cè)中設(shè)置兩個(gè)比較大的柱墩，這樣就可以用來(lái)增大隧道兩側(cè)端墻的穩(wěn)定性能。這樣的一種洞門在外部墻面上有較為突出的線條，所以看起來(lái)是比較有美觀，比較適合在城市附近或者風(fēng)景區(qū)使用，可以達(dá)到一種視覺(jué)效果。對(duì)于一些大型隧道的建設(shè)用柱式洞門是比較好的，比較雄壯。（4）臺(tái)階式洞門如果隧道的洞門是建設(shè)在山側(cè)坡的部位，山體橫坡也比較陡峭，仰坡坡度在1:~1:，設(shè)置臺(tái)階式洞門比較合適。洞門的一側(cè)山體邊坡要比另一側(cè)要高的時(shí)候，為了可以減小山體仰坡的高度和山體巖層外露坡過(guò)長(zhǎng)，是可以將端墻的一側(cè)頂部修建為逐步升級(jí)式的臺(tái)階形式，用來(lái)適應(yīng)比較特殊的地形特點(diǎn)，并且還可以減少對(duì)仰坡土石的開(kāi)挖，以達(dá)到減少工程量。（5）削竹式洞門 如果隧道洞門附近的山體地形比較緩和的時(shí)候，且山體巖層也比較穩(wěn)定的時(shí)候，是可以建設(shè)削竹式洞門的，他的主要特點(diǎn)就是，它的建設(shè)模型版和配筋比較麻煩，而且經(jīng)濟(jì)要求比較高。當(dāng)時(shí)如果把洞門周圍修飾與周圍山體景觀一致的話，這樣就可以使洞門與周圍環(huán)境相互協(xié)調(diào)。（6）喇叭口式洞門 如果隧道洞門周圍的地質(zhì)地形條件比較好的時(shí)候，且洞門附近比較開(kāi)闊，常年有可能產(chǎn)生積雪的地段，可以把洞門建設(shè)成喇叭口式洞門。它的主要特性與上述削竹式洞門一樣也是施工困難，經(jīng)濟(jì)消耗過(guò)大。他對(duì)建成后車倆行駛不怎么回產(chǎn)生影響，且可以很好的配合周圍地形。所以綜上所述，參考表41，同時(shí)考慮到本隧道的圍巖等級(jí)。本次九江溫泉隧道設(shè)計(jì)的洞門選擇采用翼墻式洞門的形式。表41 隧道洞門的形式與特征項(xiàng)目端墻式翼墻式臺(tái)階式柱式削竹式喇叭口式適用的圍巖條件軸線與坡面基本正交，邊、仰坡坡率為1：~邊、仰坡坡率為1：~1：邊、仰坡坡率為1：~1：邊、仰坡坡率為1：~1.：洞門周圍地形平緩地形、地質(zhì)條件較好，洞口周圍開(kāi)闊；積雪地帶易吹入雪特征易于施工抗滑、抗傾覆性能較好可減少靠山側(cè)仰坡開(kāi)挖高度，一般與偏壓襯砌配合使用洞口受地形限制，無(wú)法布置翼墻式洞門模型板、配筋較費(fèi)事，耗資大模型板、配筋較費(fèi)事，耗資大景觀壁面面積大，兩側(cè)需降低其亮度（修鑿打毛壁面）；有重量感，行車易感到壓抑壁面面積大，兩側(cè)需降低其亮度（修鑿打毛壁面）；有重量感，行車易感到壓抑壁面面積大，兩側(cè)需降低其亮度（修鑿打毛壁面）；有重量感，行車易感到壓抑較為雄偉修飾周圍的景觀，使洞門與之協(xié)調(diào)對(duì)車輛行駛的影響??；最適合洞口周圍大的地形 洞門設(shè)計(jì) 洞門設(shè)計(jì)方法由地質(zhì)資料可知，隧道場(chǎng)址區(qū)屬低山丘陵地貌,圍巖以Ⅴ、Ⅳ級(jí)為主。九江地區(qū)多為山區(qū)，綜合考慮，應(yīng)采用翼墻式洞門設(shè)計(jì)。由于設(shè)計(jì)資料和自身資源的限制，所以設(shè)計(jì)進(jìn)出都均采用翼墻式洞門的形式，通過(guò)通過(guò)參考已設(shè)計(jì)成功的隧道洞門進(jìn)行類比，結(jié)合本隧道的實(shí)際情況，對(duì)洞門設(shè)計(jì)進(jìn)行相應(yīng)的變通得到初步設(shè)計(jì)的尺寸，進(jìn)行工程驗(yàn)算，可以使用軟件進(jìn)行驗(yàn)算，多次修改直到得到安全穩(wěn)定，符合設(shè)計(jì)要求的數(shù)據(jù)為止。本隧道的洞門設(shè)計(jì)類比的是杵嶺隧道的洞門設(shè)計(jì)，吳家莊隧道采用的同樣是翼墻式洞門設(shè)計(jì)，并且與九江溫泉隧道相比地質(zhì)情況較為接近。結(jié)合本隧道的地質(zhì)情況，預(yù)先擬定的洞門設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)如圖41示：圖41 翼墻式洞門示意圖 洞門驗(yàn)算翼墻式洞門主要是由端墻和翼墻兩部分組成，結(jié)合本隧道可知，洞口處設(shè)置需進(jìn)行路塹的開(kāi)挖。因此，無(wú)論是端墻還是翼墻的設(shè)置，其作用均相當(dāng)于擋土墻，保持墻后巖土體的穩(wěn)定。通過(guò)上述類比得到了洞門的初步設(shè)計(jì)尺寸，運(yùn)用理正巖土擋土墻模塊進(jìn)行驗(yàn)算，驗(yàn)算該尺寸是否安全穩(wěn)定。驗(yàn)算如下：懸臂式擋土墻驗(yàn)算[執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：公路]計(jì)算項(xiàng)目： 懸臂式擋土墻 原始條件:墻身尺寸: 墻身高: (m)墻頂寬: (m)面坡傾斜坡度: 1: 背坡傾斜坡度: 1: 墻趾懸挑長(zhǎng)DL: (m)墻趾跟部高DH: (m)墻趾端部高DH0: (m)墻踵懸挑長(zhǎng)DL1: (m)墻踵跟部高DH1: (m)墻踵端部高DH2: (m)加腋類型:不加腋鋼筋合力點(diǎn)到外皮距離: 50(mm)墻趾埋深: (m)物理參數(shù):混凝土墻體容重: (kN/m3)混凝土強(qiáng)度等級(jí): C40縱筋級(jí)別: HRB400抗剪腹筋級(jí)別: HRB400裂縫計(jì)算鋼筋直徑: 20(mm) 擋土墻類型: 一般擋土墻墻后填土內(nèi)摩擦角: (度)墻后填土粘聚力: (kPa)墻后填土容重: (kN/m3)墻背與墻后填土摩擦角: (度)地基土容重: (kN/m3)地基承載力特征值提高系數(shù): 墻踵值提高系數(shù): 墻底摩擦系數(shù): 地基土類型: 土質(zhì)地基地基土內(nèi)摩擦角: (度)土壓力計(jì)算方法: 庫(kù)侖坡線土柱:坡面線段數(shù): 2折線序號(hào)水平投影長(zhǎng)(m)豎向投影長(zhǎng)(m)換算土柱數(shù)1020地面橫坡角度: (度)填土對(duì)橫坡面的摩擦角: (度)擋墻分段長(zhǎng)度: (m)鋼筋混凝土配筋計(jì)算依據(jù)：《公路鋼筋混凝土與預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D622004)=====================================================================第 1 種情況: 組合1=============================================組合系數(shù): 1. 擋土墻結(jié)構(gòu)重力 分項(xiàng)系數(shù) = √2. 填土重力 分項(xiàng)系數(shù) = √3. 填土側(cè)壓力 分項(xiàng)系數(shù) = √4. 車輛荷載引起的土側(cè)壓力 分項(xiàng)系數(shù) = √=============================================[土壓力計(jì)算] 計(jì)算高度為 (m)處的庫(kù)侖主動(dòng)土壓力無(wú)荷載時(shí)的破裂角 = (度)按假想墻背計(jì)算得到:第1破裂角： (度)Ea=(kN) Ex=(kN) Ey=(kN) 作用點(diǎn)高度 Zy=(m)因?yàn)楦┬眽Ρ常枧袛嗟诙屏衙媸欠翊嬖?，?jì)算后發(fā)現(xiàn)第二破裂面不存在墻身截面積 = (m2) 重量 = (kN)整個(gè)墻踵上的土重(不包括超載) = (kN) 重心坐標(biāo)(,)(相對(duì)于墻面坡上角點(diǎn))(一) 滑動(dòng)穩(wěn)定性驗(yàn)算基底摩擦系數(shù) = 滑移力= (kN) 抗滑力= (kN)滑移驗(yàn)算滿足: Kc = 滑動(dòng)穩(wěn)定方程滿足: 方程值 = (kN) (二) 傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算相對(duì)于墻趾點(diǎn)，墻身重力的力臂 Zw = (m)相對(duì)于墻趾點(diǎn)，墻踵上土重的力臂 Zw1 = (m)相對(duì)于墻趾點(diǎn)，Ey的力臂 Zx = (m)相對(duì)于墻趾點(diǎn)，Ex的力臂 Zy = (m)驗(yàn)算擋土墻繞墻趾的傾覆穩(wěn)定性傾覆力矩= (kNm) 抗傾覆力矩= (kNm)傾覆驗(yàn)算滿足: K