【正文】 d+e=+++=式中： r1—拱部圓弧半徑； d—； e—； H1—路面至起拱線的高度。由于該隧道為高速公路隧道，隧道洞口圍巖級(jí)別為Ⅴ級(jí)，隧道洞身圍巖為Ⅴ、Ⅳ級(jí)圍巖，其中Ⅴ級(jí)圍巖分布在隧道進(jìn)出口22m，Ⅳ級(jí)圍巖長(zhǎng)度為143m，Ⅴ、Ⅳ級(jí)圍巖一般無(wú)自穩(wěn)能力成洞條件差易發(fā)生中大塌方。具體到不同的隧道埋深和明暗洞情況下，計(jì)算又不同：深埋隧道在開(kāi)挖過(guò)程中，圍巖可以形成自然拱，圍巖本身分擔(dān)部分荷載；淺埋隧道由于覆土層小，不能形成自然拱，在沒(méi)有支護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)，上覆土?xí)ぢ浔容^大的高度，圍巖壓力相對(duì)較大；明洞拱圈為回填土，側(cè)壓力比較大。確定圍巖壓力常用的方法有：現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地測(cè)量法、理論公式計(jì)算法和統(tǒng)計(jì)法。4）沖擊壓力：當(dāng)圍巖中積累了大量的彈性變形能后，在開(kāi)挖時(shí)，隧道由于圍巖的約束被解除，被積累的彈性變形能回突然釋放，引起巖塊拋射產(chǎn)生壓力。除了與圍巖應(yīng)力狀態(tài)有關(guān)外，還與支護(hù)時(shí)間和支護(hù)剛度有關(guān)。 圍巖壓力的含義及分類圍巖壓力是指引起地下開(kāi)挖空間巖體和支護(hù)變形或破壞的作用力。在本設(shè)計(jì)中，只計(jì)算圍巖壓力和結(jié)構(gòu)自重，在襯砌內(nèi)力計(jì)算與分析中按“永久荷載+基本可變荷載”取安全系數(shù)，來(lái)考慮其他荷載因素對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力產(chǎn)生的影響。其中主動(dòng)荷載包括（1）主要荷載，如圍巖壓力、支護(hù)結(jié)構(gòu)自重、回填土荷載、地下靜水壓力等；（2）附加荷載，如溫度壓力、灌漿壓力、凍脹壓力、混凝土收縮應(yīng)力以及地震力等。根據(jù)規(guī)范的規(guī)定，初步選定Ⅳ級(jí)圍巖的模筑混凝土襯砌厚度為45cm，Ⅴ級(jí)圍巖的模筑混凝土襯砌厚度為60cm。在進(jìn)行力學(xué)檢算之前，首先確定模筑混凝土襯砌的厚度。為了使圍巖穩(wěn)定，確保安全，隧道必須有足夠強(qiáng)度的支護(hù)結(jié)構(gòu)，即隧道襯砌。2）應(yīng)力σ （滿足要求）通過(guò)以上的驗(yàn)算，說(shuō)明洞門(mén)的尺寸合理。墻身截面偏心矩及強(qiáng)度驗(yàn)算 1）墻身截面偏心矩e 式中： M—計(jì)算截面以上各力對(duì)截面形心力矩的代數(shù)之后； N—作用于截面以上垂直力之后。把數(shù)據(jù)代入各式，得：=由三角關(guān)系可得：洞門(mén)土壓力E： 式中： δ—墻背摩擦角 δ=抗傾覆驗(yàn)算翼墻計(jì)算時(shí)，擋土墻在荷載作用下應(yīng)繞O點(diǎn)產(chǎn)生傾覆時(shí)應(yīng)滿足下式： 式中： K0—傾覆穩(wěn)定系數(shù)，； —全部垂直力對(duì)墻趾O點(diǎn)的穩(wěn)定力矩； —全部水平力對(duì)墻趾O點(diǎn)的穩(wěn)定力矩；墻身重量G：Ex對(duì)墻趾的力臂：；Ey對(duì)墻趾的力臂：G對(duì)墻趾的力臂：代入上式得：故抗傾覆穩(wěn)定性滿足要求抗滑動(dòng)驗(yàn)算對(duì)于水平基底，按如下公式驗(yàn)算滑動(dòng)穩(wěn)定性： 式中： Kc—滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù) —作用于基底上的垂直力之和； —墻后主動(dòng)土壓力之和，取=Ex； F—基底摩擦系數(shù)，取f=：故抗滑穩(wěn)定性滿足要求基底合力偏心矩驗(yàn)算設(shè)作用于基底的合力法向分力為，其對(duì)墻趾的力臂為ZN，合力偏心矩為e，則： 0合力在中心線的右側(cè)。根據(jù)《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG—2004），土壓力為；式中： E—土壓力（kN）。洞門(mén)各部尺寸的擬定根據(jù)《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG2004），結(jié)合洞門(mén)所處地段的工程地質(zhì)條件，擬定洞門(mén)翼墻的高度：H=12m；，設(shè)計(jì)仰坡為1:1,具體見(jiàn)圖紙。；5) ；6) 基底控制應(yīng)力【σ】= 建筑材料的容重和容許應(yīng)力1）墻端的材料為水泥砂漿片石砌體，片石的強(qiáng)度等級(jí)為Mu100，水泥砂漿的強(qiáng)度等級(jí)為M10。tanε=1，α=6176。）容重γ（kn/m3）基底摩擦系數(shù)f基底控制壓力（MPa）1：70251：60241。（《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》JTG2004）的規(guī)定，并應(yīng)符合《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》、《公路磚石及混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》、《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定。洞門(mén)結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足抗震要求?；茁裰蒙疃葢?yīng)大于墻邊各種溝、槽基底的埋置深度。（3）洞門(mén)墻基礎(chǔ)必須置于穩(wěn)固地基上，應(yīng)視地基及地形條件，埋置足夠的深度，保證洞門(mén)的穩(wěn)定。；A、側(cè) 面B、正 面 翼墻式洞門(mén)簡(jiǎn)圖按《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG2004），洞門(mén)的構(gòu)造要求為：（1）。根據(jù)洞門(mén)所處地段的地形地貌及工程地質(zhì)條件。本隧道總長(zhǎng)為165米屬于短隧道，基本服從于路線走向，路線與地形等高線基本正交，洞門(mén)按受力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 隧道洞門(mén)的特征項(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，邊仰坡率為1:～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(mén)周?chē)匦纹骄彽匦?、地質(zhì)條件較好，洞口周?chē)_(kāi)闊；積雪地帶易吹入雪特征易于施工抗滑抗傾覆性好可減少靠山側(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(mén)模型板、配筋較費(fèi)事，耗資較大模型板、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(chē)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(chē)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(chē)易感到壓抑較為雄偉修飾周邊的景觀，使洞門(mén)與之協(xié)調(diào)對(duì)車(chē)輛行駛的影響小；最適合洞口周?chē)匦味撮T(mén)形式應(yīng)美觀醒目，這是因?yàn)槎撮T(mén)的造價(jià)只占隧道總造價(jià)的較小部分，隧道的標(biāo)志在洞門(mén)，洞門(mén)美觀合理與否直接影響對(duì)隧道工程的評(píng)價(jià)。從行車(chē)安全方面，車(chē)輛進(jìn)入隧道前，仰坡正面反射光較弱，光的反差小，給駕駛員的心理壓抑減少、駕駛員適應(yīng)光的變化的時(shí)間短，有利于行車(chē)安全。 端墻的色調(diào)要采用冷色調(diào)、不宜采用暖色調(diào)；墻面裝飾不應(yīng)采用光面，而應(yīng)采用壓光或反光弱的裝飾面；端墻面不宜設(shè)置細(xì)膩的圖案、雕塑、 廣告牌等，而應(yīng)采用粗獷、簡(jiǎn)潔的造型，以免過(guò)多吸引駕駛員的視線、分散駕駛員的注意。 端墻式洞門(mén)，形式變化較多、設(shè)計(jì)人員有較寬廣的創(chuàng)作空間。隧道洞門(mén)設(shè)計(jì)不應(yīng)強(qiáng)調(diào)人工化的洞門(mén)結(jié)構(gòu)，應(yīng)與周?chē)坝^協(xié)調(diào)。 仰坡坡面按自然穩(wěn)定坡率回填、或按護(hù)坡構(gòu)筑物防護(hù)和植物防護(hù)。明洞式洞門(mén)，適用于地形開(kāi)闊、邊仰坡不高、仰坡較平緩、隧道軸線與地形等高線正交或接近正交的地帶：1) 地形開(kāi)闊地帶，采用明洞式洞門(mén)；2) 洞口邊坡較平緩、洞口路塹邊坡不高的地帶可采用明洞式洞門(mén)；3) 保護(hù)山體植被，恢復(fù)自然景觀；4) 在城市中的公路隧道，周邊建筑密集，用地緊張，并與周邊建筑協(xié)調(diào)可以 采用框架式洞門(mén)或棚洞式洞門(mén)。洞門(mén)端墻和翼墻是具有抵抗來(lái)自邊坡，仰坡土壓力的支擋 結(jié)構(gòu)， 須按承受主動(dòng)土壓力的擋土墻進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)地基承載力要求較高：1) 當(dāng)仰坡陡峻，且仰坡較高時(shí)，可采用端墻式洞門(mén)。公路隧道的洞門(mén)形式主要有兩類，即：端墻式洞和明洞式洞門(mén)： 1) 端墻式洞門(mén)包括：端墻式洞門(mén)、翼墻式洞門(mén)、臺(tái)階式洞門(mén)、柱式洞門(mén)、拱翼式洞門(mén) ；2) 明洞式洞門(mén)包括：直削式洞門(mén)、削竹式洞門(mén)、倒削竹式洞門(mén)、喇叭口式洞門(mén)、棚洞式洞門(mén)、框架式洞門(mén)。 隧道洞門(mén)形式設(shè)計(jì)洞門(mén)的形式很多，從構(gòu)造形式、建筑材料以及相對(duì)位置可以劃分許多類型。洞口位置應(yīng)根據(jù)地形、地質(zhì)條件，同時(shí)結(jié)合環(huán)境保護(hù)、洞外有關(guān)工程及施工條件、運(yùn)營(yíng)要求，通過(guò)經(jīng)濟(jì)、技術(shù)比較確定。隧道洞門(mén)具有支擋洞口正面仰坡和路塹邊坡、保持仰坡和邊坡穩(wěn)定的作用；具有防止仰坡上方小量的滾石、滑坍、碎落，雪崩、風(fēng)吹雪等自然災(zāi)害對(duì)路面危害的作用；將坡面水引離隧道的作用；具有改善洞口環(huán)境、美化洞口環(huán)境的作用。湖南城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 洞門(mén)位置確定與洞門(mén)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第三章 洞門(mén)位置確定與洞門(mén)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 概述洞門(mén)是隧道兩端的外露部分，也是聯(lián)系洞內(nèi)襯砌和洞外路塹的支護(hù)結(jié)構(gòu)，應(yīng)保證洞內(nèi)附近的邊坡和仰坡的穩(wěn)定。根據(jù)設(shè)計(jì)原始資料，清山?jīng)_左線隧道為公路山嶺隧道，高速公路標(biāo)準(zhǔn)，雙向四車(chē)道，設(shè)計(jì)行車(chē)速度為80km/h，根據(jù)《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》，：本設(shè)計(jì)為分離式隧道，為兩車(chē)道隧道，取其建筑限界為：車(chē)道寬度：W=2側(cè)向?qū)挾龋篖L＝，LR＝檢修道寬：J＝步道高度：hL＝，hR＝頂角寬度：EL＝LL＝，ER＝LR＝余寬：C=0隧道內(nèi)橫向采用單面坡，%。2． 本設(shè)計(jì)中隧道設(shè)計(jì)要求為高速公路，一側(cè)設(shè)計(jì)檢修道或人行道，一側(cè)設(shè)余寬。2）連拱隧道的左側(cè)可不設(shè)檢修道或人行道，但應(yīng)設(shè)50cm（120km/h與100km/h時(shí)）或25cm（80km/h與60km/h時(shí)的余寬）。檢修道或人行道宜雙側(cè)設(shè)置；；檢修道或人行到的高度可按20～80cm取值，并綜合考慮以下因素：1） 檢修人員步行時(shí)的安全；2） 緊急情況時(shí)，駕車(chē)人員拿取消防設(shè)備方便；3） 滿足其下放置電纜、給水管等的空間尺寸要求。 公路隧道建筑限界示意圖其中：H建筑限界高度；W行車(chē)道高度；LL左側(cè)向?qū)挾?；LR右側(cè)向?qū)挾龋籆余寬；J檢修道；R人行道寬度；h檢修道或人行道高度；EL建筑限界左頂角寬度，EL= LL；E R建筑限界右頂角寬度，當(dāng)LR≤1m時(shí)，ER= LR，當(dāng)LR〈1m時(shí)，ER=1m高速公路及一級(jí)公路隧道內(nèi)應(yīng)設(shè)檢修道。坡度應(yīng)根據(jù)隧道長(zhǎng)度，平、縱線形等因素綜合分析確定，%～%。2）當(dāng)設(shè)置檢修道或人行道時(shí)，不設(shè)余寬；當(dāng)不設(shè)檢修道或人行道時(shí)，應(yīng)設(shè)不小于25cm的余寬。： 步道高度h[1]設(shè)計(jì)速度（km/h）120100806040～20h（cm）80～6060～4040～3030～2525或20注：在設(shè)計(jì)速度一定的條件下，可按隧道長(zhǎng)短等因素取值,在建筑限界內(nèi)不得有任何部件侵入。當(dāng)設(shè)置人行道時(shí)，含余寬（C）。因此，隧道建筑限界的確定，對(duì)隧道的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。在設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)充分研究各種車(chē)道與公路之間所處的空間關(guān)系，任何部件（包括隧道本身的通風(fēng)、照明、安全、監(jiān)控及內(nèi)部裝修等附屬設(shè)施）均不得侵入隧道限界之內(nèi)。 豎曲線最小半徑和最小長(zhǎng)度（m）設(shè)計(jì)速度（km/h）1201008060403020凸曲線半徑一般值170001000045002008700400200極限值11000650030001400450250100凹曲線半徑一般值6000450030001500700400200極限值4000300020081000450250100豎曲線長(zhǎng)度100857050352520 綜合考慮清山?jīng)_隧道地質(zhì)、地形情況，隧道采用2%的單行縱坡，豎曲線長(zhǎng)度為70m。當(dāng)采用較大縱坡時(shí)，必須對(duì)行車(chē)安全性、通風(fēng)設(shè)備和營(yíng)運(yùn)費(fèi)用、施工效率的影響作充分的技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合論證。 不設(shè)超高的圓曲線最小半徑（m）設(shè)計(jì)速度(km/h) 路拱120 10080604030 20≤%5500400025001500600 350150 ＞ % 75005250 33501900800450200 公路停車(chē)視距與會(huì)車(chē)視距公路等級(jí) 高速公路、一級(jí)公路二、三、四級(jí)公路設(shè)計(jì)速度（km/h） 12010080608060403020停車(chē)視距（m）2101601107511075403020會(huì)車(chē)視距（m）________________220150806040由于該隧道為曲線隧道，設(shè)計(jì)車(chē)速為80km/h,，根據(jù)規(guī)范要求，不設(shè)置超高，停車(chē)視距定位110m。當(dāng)設(shè)為曲線時(shí)，不宜采用設(shè)加寬的平曲線。左右。隧道穿過(guò)一山脊，山頂高程250M，兩側(cè)斜坡高程195～250M，常德端洞口高程約192～193M，吉首端洞口高程約194～196M，隧道兩端洞口處等高線與路線近正交。距319國(guó)道較近，交通較便利。隧道位置應(yīng)選擇在穩(wěn)定的地層中，盡量避免穿越工程地質(zhì)和水文地質(zhì)極為復(fù)雜以及嚴(yán)重不良地質(zhì)地段；當(dāng)必須通過(guò)時(shí)，應(yīng)有切實(shí)可靠的工程措施。應(yīng)結(jié)合公路等級(jí)、隧道長(zhǎng)度、施工方法、工期和營(yíng)運(yùn)要求，對(duì)隧道內(nèi)外防排水系統(tǒng)、消防給水系統(tǒng)、輔助通道、棄渣處理、管理設(shè)施、交通工程設(shè)施、環(huán)境保護(hù)等作綜合考慮。根據(jù)隧道長(zhǎng)度、交通量及其構(gòu)成、交通方向以及環(huán)保要求等，選擇合理的通風(fēng)方式，確定通風(fēng)、照明、交通監(jiān)控等機(jī)電設(shè)施的設(shè)置規(guī)模。在滿足隧道功能和結(jié)構(gòu)受力良好的前提下，確定經(jīng)濟(jì)合理的斷面內(nèi)輪廓。地質(zhì)條件很差時(shí)，特長(zhǎng)隧道的位置應(yīng)控制路線走向，以避開(kāi)不良地質(zhì)地段；長(zhǎng)隧道的位置亦應(yīng)盡可能避開(kāi)不良地質(zhì)地段，并與路線走向綜合考慮；中、短隧道可服從路線走向。計(jì)算說(shuō)明部分： ㈠、洞門(mén)設(shè)計(jì)的計(jì)算與說(shuō)明；㈡、一次襯砌的計(jì)算與說(shuō)明；㈢、二次襯砌的計(jì)算與說(shuō)明；㈣、隧道爆破的計(jì)算與說(shuō)明；㈤、營(yíng)運(yùn)通風(fēng)的計(jì)算與說(shuō)明；圖紙（表）部分：㈠、隧道設(shè)計(jì)說(shuō)明；㈡、隧道平面設(shè)計(jì)圖（含用地形圖）,直線曲線及轉(zhuǎn)角一覽表；㈢、隧道縱斷面設(shè)計(jì)圖；㈣工程數(shù)量一覽表；㈤支護(hù)形式結(jié)構(gòu)圖；㈥、洞門(mén)形式結(jié)構(gòu)圖；㈦、營(yíng)運(yùn)通風(fēng)設(shè)計(jì)圖；㈧、施工進(jìn)度橫道圖與網(wǎng)絡(luò)圖；㈨、爆破計(jì)算圖表；㈩、施工方案比選圖；開(kāi)題和調(diào)研報(bào)告、熟悉畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)，收集資料，做好畢業(yè)設(shè)計(jì)