【文章內容簡介】 位置應依據地形、地質、水文條件，結合環(huán)境保護要求、洞口相關工程及施工條件、運營要求，通過經濟、技術比較確定。 （ 1） 洞口仰邊坡必須保證穩(wěn)定，有條件適應貼壁進洞；條件限制時也盡量避免大挖大刷邊坡。 （ 2） 隧道進出口線路中線應力求與地形等高線相垂直，以避免產生偏壓，同時減 少工程量，有利于施工。當斜交角較大時，且?guī)r層整體性較好、無不良地質現(xiàn)象時，可采用斜交進洞，松散地層中不宜采用斜交洞口。 （ 3） 洞口位置應設于山坡穩(wěn)定、 地質條件較好處。 （ 4) 洞口標高應在洪水位安全線以上，以防水倒灌到隧道中去，在河谷線 中 尤其如此。 綜合以上原則， 小林子沖 1號 隧道三穗端洞門選擇樁號為 B1zK72+160，黎平端洞門 選擇樁號為 B1zK73+175。 洞門確定 為保證營運安全，并與環(huán)境協(xié)調，根據隧道進出口地形和工程地質條件，結合開挖邊仰坡的穩(wěn)定性和路塹支擋及排水條件，進口設置端墻式洞門，出口設置削竹式洞門并修飾周圍景觀使洞門與之協(xié)調，洞門與隧道軸線正交，洞門結構應該滿足抗震要求。 進口 洞門附近為Ⅴ級圍巖，地質條件 較差，設計采用端墻式洞門，定為仰斜式墻身，坡度為 1:。 根據規(guī)范上的要求，應盡量避免較大的開挖，所以采取貼壁修建洞門，且邊坡坡度為 1:， 洞門與襯砌接觸點上部采取回填修建排水溝，并留出足夠的距離，以滿足規(guī)范上對洞門與仰坡坡腳的距離尺寸規(guī)定 根據設計規(guī)范及隧道洞口的地質、地形情況 。 小林子沖 1號隧道工程設計 第 9 頁 共 82 頁 ah0ωαh39。εδ39。 hHδ H當a≠0時δ H當a＝0時 洞門設計參數(shù) 洞門尺寸設計如下： 洞口仰坡坡腳至洞門墻背的水平距離 1+=。 洞門端墻與仰坡之間水溝的溝底至襯砌拱頂外緣的高度取 。 洞門墻頂高出仰坡坡腳高度取 1+=。 洞門墻厚度由工程類比法取 ，基底埋置石質地基的深度為 。 圖 計算樣圖 (1) 各項物理學指標 由設計參數(shù)和計算得下列數(shù)據： 根據規(guī)范可知，對于 Ⅴ 級圍巖，仰坡坡率為 1:，洞門傾角為 1:，則可以通過上表可得：計算摩擦角設計為 ? = 45176。，重度設計為 ? =18kN/m3 ，基底摩擦系數(shù)設計為 f= ，基底 控制壓力 取 ，則 ?????tan ， ?????tan 。墻背摩 擦角?? ???? ?? 最危險破裂面與垂直面之間的夾角為： )t a nt a n1(t a n)t a n1(t a n)t a nt a n1)(t a n) ( t a nt a nt a nt a nt a nt a nt a nt a n222?????????????????????????????? （ 31） 將數(shù)據代入公式可得 。????????????? ?? 。tan 所以主動壓力系數(shù)為： )() a n( )()()tantan1)(t a n( )tantan1)(tan(t a n ????? ?????? ??? ??εωω εααωλ ? ； （ 32） 所以主動壓力為： 小林子沖 1號隧道工程設計 第 10 頁 共 82 頁 mahmh , 39。0 ???? ?? ? ?? ?kNξbhhhHλγE)]([21202 0???????????????????? ； （ 33） kNEE x 2 8 8 4) o s (5 0 9 2)c o s ( ??????? ???? ； （ 34） kNEE y ) i n()s i n( ??????? ???? ； （ 35） 洞門墻 采用漿砌 塊 石回填墻身，容重根據規(guī)范查得 3/23 mkN?? ， 所以墻身自重mkNG /5 1 4 ) 6 ( ????????????? 進口洞門驗算 根據《公路隧道設計細則》 JTG D702021 里面提供的檢算公式： ??? 00 MMK y； （ 36） ? ???? yyGy ZEZGM ； （ 37） xx ZEM ??? 0 ； （ 38） 式中： 0K 傾覆穩(wěn)定系數(shù)； ?yM 全部垂直力對墻趾 O 點的穩(wěn)定力矩； ?0M 全部水平力對墻趾 O 點的穩(wěn)定力矩； 將數(shù)據代入得： xE 對墻趾力臂 mHZ x ??? ； yE 對墻趾力臂mHlBZ y )()tan( ??????????? ?； G 對墻趾力臂 mZG ? ； ? ????? mkNM y / ； mkNM /9 8 7 11 8 8 8 40 ?? ?? 所以 ?????? MMK y 故抗傾覆穩(wěn)定性滿足要求 小林子沖 1號隧道工程設計 第 11 頁 共 82 頁 根據土力學里面提供的驗 算公式： ???? ENfKc （ 39） 式中： cK 滑動穩(wěn)定系數(shù)； ?N 作用于基底上的垂直力只和； ?E 墻后主動土壓力之和，取 xEE?? 代入數(shù)據得： )()( ??????????? xyc E fEGENfK 故抗滑動穩(wěn)定性滿足要求 基底應力及力偏心距驗算 （ 1） 基底偏心距 e 驗算 設作用于基底的合力法向分力為 N ZN，合力偏心矩為 e,則： ?? ???N MMc y 0 ； cBe ??2 （ 310） 代入數(shù)據得： mc ???? ； me 41 ??? ，由于為巖質地基所以 mBme ???? 滿足基底合力偏心距的驗算 （ 2） 基底應力 ? 驗算 )61(m axm in BeBN ?? ?? （ 311） mBme ???? 代入數(shù)據得：KP aKP a ) ( a x ??????? KP aKP a ) ( i n ??????? 滿足基底應力偏心距的驗算 小林子沖 1號隧道工程設計 第 12 頁 共 82 頁 墻身截面 偏心距及 強度驗算 （ 1）墻身截面偏心距 e 驗算 BNMe ?? （ 312） 式中： M 計算截面以上各力對截面形心力矩的代數(shù)之和， HEM ???? )3121( ； N 作用于截面以上垂直力之和； 代入數(shù)據得： mkNBEHEM yx / )3121( ??????????? ； ?????? Be 滿足 墻身截面 偏心距的驗算 （ 2）墻身截面強度驗算 )61(m axm in BeBN b?? ?? （ 313） 代入數(shù)據得：KP ) ( a x ?????? KP ) ( i n ??????? 因為產生負值所以應力重分布： 0)2(32m inm a x ??? ? ?? ；leBN （ 314） 式中： l 為墻體長，此處取單位長度 所以代入數(shù)據得： K P aK P a 07 6 1 0 91) (3 1 5 9 92 m i nm a x ????? ?? ?? ； 所以 max? 、 min? 均遠小于混凝土容許拉應力、容許壓應力最小值，滿足要求。 綜上，洞門設計 參數(shù)滿足要求 。 小林子沖 1號隧道工程設計 第 13 頁 共 82 頁 1 8 0端墻石帽大樣2 0 01:12030501:1.25501 0 05065651003 3 01 8 0設計標高1456.61:1:1:1:隧頂截水溝2%2%1:格構梁護坡O 3O 339。行車道中線隧道中線 進口洞門 成果圖 圖 隧道洞門正視圖 圖 隧道洞門俯視圖 圖 隧道洞門側視圖 小林子沖 1號隧道工程設計 第 14 頁 共 82 頁 行車道中線隧道中線1:1:150洞門擋塊 漿砌片石 出口 洞門受力計算 資料準備 由于出口段采用的是削竹式洞門，受力及驗算部分重點為明洞襯砌的襯砌強度驗算，出口明洞段與暗洞段相接段為Ⅴ級圍巖段，所以明洞襯砌采用Ⅴ級圍巖淺埋段襯 砌加厚處理，原Ⅴ級圍巖段總襯砌厚度為 80cm（二襯厚度 55cm，初襯 25cm），明洞襯砌為 65cm。明洞長度約為 。 右 線 出 口洞門 成果圖 圖 隧道洞門正視圖 圖 隧道洞門俯視圖 小林子沖 1號隧道工程設計 第 15 頁 共 82 頁 )]5(1[ 1 ????? ? Bih s10 %1:0.565150設計標高開挖線仰拱回填5 0 c m 厚粘土隔水層夯填土回填長管棚1069 1 6 4 4 . 2明洞襯砌洞門結構1:0.1φ2 2 砂漿錨桿L=, 仰拱回填仰拱回填4 2 . 5 c m 厚耕植土保護層白色瓷磚貼面 圖 隧道洞門側視圖 公路隧道作為道路工程永久性構筑物，其建成后需要能適應長期營運。為了承受圍巖壓力、地下水壓力和支護結構自身重力，阻止圍巖向隧道內變形及為避免隧道圍巖日久風化和水的侵蝕，產生松弛、掉塊、坍塌甚至圍巖失穩(wěn)，危 及行車安全。隧道需要作襯砌。隧道支護襯砌形式主要有：噴錨襯砌、整體式襯砌、復合式襯砌。根據規(guī)范規(guī)定本隧道屬于高速公路隧道，其應采用復合式襯砌，并采用受力更合理、穩(wěn)定性較好曲墻式襯砌形式。復合式襯砌具有較高的結構承載能力、耐久性和防水性能，是由內外兩層襯砌組合而成，第一層稱為初期支護，第二層為二次襯砌，初期支護與二次襯砌之間夾防水層。初期支護采用噴錨支護，即由噴射混凝土、錨桿、鋼筋網和鋼架等支護形式單獨或組合使用，錨桿支護宜采用全長粘結錨桿。二次襯砌采用模筑混凝土襯砌，襯砌截面宜采用連接圓順的等厚襯砌斷面，仰 拱厚度宜與拱墻厚度相同。其優(yōu)點是能充分發(fā)揮噴錨支護快速、及時、與圍巖密貼的特點，充分發(fā)揮圍巖的自承能力，使二次襯砌所受的力減到最小。本隧道復合式襯砌的設計，采用目前國內比較廣泛的設計方法：以工程類比為主，理論驗算為輔。先根據隧道使用要求、圍巖級別、工程地質和水文地質條件、隧道埋置深度、結構受力特點，并結合工程施工條件、環(huán)境條件初步確定襯砌尺寸，然后通過驗算最終確定最終襯砌形式及尺寸。 公式準備 （ 1） 計算各級圍巖坍塌高度的經驗公式 （ 41）