隧道设计-计算书

1贵开高速都溪隧道右线施工图设计摘 要：贵阳至开阳都溪隧道是一座上下行分离的双向四车道长隧道，全线位于贵阳市白云区都拉营镇都溪村境内，本隧道是贵阳至开阳的重要交通路线。严格按照现行公路隧道设计规范和设计任务书的要求，本设计只进行贵阳至开阳都溪隧道右线的施工图设计，公路设计等级为高速公路，设计时速为 80km/h,隧道全长 1215m。衬砌结构计算方面，洞身段主要采用复合式衬砌，初次支护采用弹塑性理论（地层结构法） ，考虑地层与围岩之间的相互作用，进行锚喷支护的设计与计算；二次衬砌运用有限元软件进行结构内力分析并根据分析结果进行配筋和验算。洞门设计方面，充分考虑洞口位置的地形、地质情况，贵阳端采用端墙式洞门，开阳端采用翼墙式洞门。隧道通风采用射流式纵向通风；照明采用钠光灯照明。排水方面，遵照“截、堵、排”相结合的设计原则处理地下水的问题。施工方面，采用新奥地利隧道施工法，从两端洞门同时进行开挖,根据不同围岩级别分段施工，主要采用全断面法，单向侧壁导坑开挖法和台阶法，以及光面爆破，并进行合理的施工组织设计。关键词：隧道；复合式衬砌；洞门；新奥地利隧道施工法The construction drawing design of the right line in gui kai highway du xi tunnelAbstract: The Duxi tunnel from Guiyang to Kaiyang is an ascending-descending separation bidirectional four vehicle traffic lanes priest tunnel, which locates at Duxi village Dulayin town in the Guiyang Baiyun District ,this tunnel is important transportation route from Guiyang to Kaiyang. According to the request of present highway tunnel design standard and the design project description, this design only carries on tunnel right line construction drawing design from Guiyang to Kaiyang, whose highway design rank is the highway, the design speed is 80km/h, and the tunnel span 1215m. In the term of lining work structure computation, the hole figure mainly uses composite lining, the primary supports and protections use the elasto-plasticity theory (stratal configuration law) , conside the nteraction between stratum and country rock, and adopt the design and cayulation of shotcrete-anchorage support; Secondary lining carries on the 2structure endogenic force analysis using the finite element software and carrIes on the reinforcing bars and the checking calculation based on the analysis results. In the tunnel portal design aspect, having fully considered the terrain of tunnel openning , the geological situation, the end of Guiyang section tunnel uses the end wall type portal, the Kaiyangs end uses the wing wall type portal. The tunnel ventilation uses longitudinal ventilation of the jet flow type; The illumination uses the sodium lamp illumination. In the draining water aspect, the design deals with the question of the underground water following the principle of the truncation, stops up, the platoon. In the construction aspect, the design uses NATM tunnel technology,excavates from the both sides of portal .carries on partition construction basied on the different adjacent formation rank, the construction function mainly adopts the excavation method of unidirectional sidewall guiding hole, benching tunnelling method, as well as perimeter blasting, and carries on the reasonable construction organization plan.keyword：tunnel；composite lining；tunnel portal；NATM 3第一章 绪论1.1 隧道简介1.1.1 隧道及其分类隧道通常指作用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，埋深较浅的隧道，一般采用明挖法施工，埋置较深的隧道则多采用暗挖法施工。隧道按其所处的位置不同可分为山岭隧道、水下隧道(河底和海底)以及城市隧道等。隧道按其横断面形状分为圆形、椭圆形、马蹄形、眼镜形(孪生形)等。隧道按其用途可分为交通隧道(包括公路隧道、铁路隧道、城市地铁、人行隧道等)和运输隧道(包括输水隧道、输气隧道、输液隧道等)。公路隧道按其长度的不同又分为四类,见表 1-1 所示：表 1.1 公路隧道分类隧道分类 特长隧道 长隧道 中隧道 短隧道隧道长度(m) L3000 3000L1000 1000L500 L500隧道长度，是指进出口洞门端墙之间的水平距离，即两端端墙面与路面的交线同路线中线交点间的距离，并以此作为计量支付的依据。尽管隧道有各种用途、不同长度及横断面形状，但其构造组成大体相同，均由主体建筑物和附属建筑物两大部分组成。1.1.2 隧道的作用及其优点隧道在山岭地区可用做克服地形或高程障碍，改善线形，提高车速，缩短里程，节约燃料，节省时间，减少对植被的破坏，保护生态环境；还可用做克服落石、坍方、雪崩、雪堆等危害。在城市可减少用地，构成立体交叉，解决交叉路口的拥挤阻塞，疏导交通，保护环境，提高社会综合效益。在江河、海峡、港湾地区，可不影响水路通航。修建隧道既能保证路线平顺、行车安全、4提高舒适性和节约运费，又能增加隐蔽性、提高防护能力和不受气候影响。1.1.3 隧道工程及其发展隧道工程从原始的洞室开挖（明挖法，盖挖法） ，经历了钻爆开挖，发展到现在的盾构法，沉管法，顶管法和沉箱法。计算理论也经历也一发展阶段，依次经历了刚性理论，弹性理论，弹塑性理论，连续介质理论和数值分析和反馈理论。隧道施工的应用范围也不断地扩大，由岩质隧道扩展到现在的土质隧道和水工隧道，由铁路隧道扩展到公路隧道，地铁隧道，水工隧道，地下管线隧道，观光隧道，相应的施工方法也由单一的木支撑开始，经历了钢支撑，发展到现在的柔性支付（复合式支护） 。对于开挖的隧道柔性支护应用越来频繁，设计理论由荷载结构法发展到现在的地层结构法。荷载结构法计算比较简单，但没有考虑围岩和结构之间的相互作用，与工程实际相比误差较大。目前，地层结构法还处于发展阶段，国内外诸多学者提出许多计算模型，例如，同济大学孙军院士提出隧道网络神经分析法，侯学渊教授提出的同济大学模型，PECK.R.B教授提出PECK公式等，对地层结构法的发展和完善起着极大的推动作用。随着隧道向软土等复杂地质条件下的应用，盾构技术也越来越受到重视，作为一种非开挖技术，盾构法能够有效地控制地面沉降，提高施工效率等，盾构机机型也不断增加，主要有泥土静压平衡盾构，泥水静压平衡盾构，网格挤压盾构，网格水力机械出土盾构等，能够适应不同的地质情况，大大地扩展了施工范围。随着计算理论的发展，数值分析的应用，施工监测和信息反馈不断发展，施工经验的积累，隧道工程技术不断也不断地向前迈进1.1.4 新奥法施工新奥法是本世纪四十年代开始发展起来的，它是以喷混凝土和锚杆为主要支护手段的一种方法。这种方法把坑道的衬砌支护与围岩看作是互相作用的一个整体，既发挥围岩的自承能力，又使支护起到加固围岩的作用。在确保坑道稳定的基础上，使设计更加合理、经济。目前这种方法还处于经验设计阶段，需在实施过程中根据现场测量数据加以修正。新奥法与传统的矿山法相比，更能结合实际地质条件。随着理论上的日益完善，将会在地下工程中得到更加广5泛的应用。1.2 目的和意义1.2.1 立题的目的:毕业设计是对大学四年学习知识的检验和考察，通过这次毕业设计使学生对本专业的知识有更深一步的了解，和更深一步的掌握，以便在以后的学习工作中能灵活的运用所学专业的知识。1.2.2 立题的意义：本项设计是贵阳至开阳高速公路都溪隧道右线施工图设计，公路等级高，技术标准高，将其作为毕业设计课题，是把所学的基础理论、专业知识、基本技能综合运用于实际工程设计中的一次完美组合，本项毕业设计有针对性地在隧道选线、隧道衬切、支护设计、隧道洞门设计、隧道防排水设计、隧道通风照明设计、隧道爆破设计、隧道施工组织设计等方面进行了深入研究，通过比较的研究方法，能够使我掌握各分项设计中的重难点，掌握计算的方法及计算要点，满足我以后工作和继续深造的需要。6第二章 设计要求2.1 技术要求2.1.1 主要的技术标准1、隧道设计按实际交通量设计2、设计速度与净空（1）设计速度隧道几何线形，断面净空按 80km/h 设计。隧道照明设计速度按 80km/h 设计。隧道通风设计速度按 80km/h 设计。（2）隧道净空：根据公路隧道设计规范 （JTGD702004）确定a、建筑限界基本宽度：行车道宽度：W23.75m侧向宽度：L 左0.50mL 右0.75m检修道宽度：J0.75m总基本宽度为：10.25mb、隧道建筑限界净高：5.0m（检修道净高 2.5m） 。c、洞内紧急停车带宽 3.5m，长 30m，过渡段 25m，净高 5m。3、洞内环境控制标准（1）隧道内一氧化碳 CO 允许浓度：a、隧道内工作人员休息室和控制人员长期停留的工作间为 24ppm。b、正常营运时为 150ppm。c、发生交通阻塞时，短时间（20min）以内为 300ppm。（2）隧道内烟尘允许浓度：a、正常营运时：计算行车速度 80km/h 时为 0.0070m-1；b、交通阻塞时为 0.012m-172.1.2 材料1、混凝土： 、 、 混凝土；25C3402、钢筋；3、锚杆；4、管棚；5、土工布。2.2 设计基本资料贵阳至开阳都溪隧道是一座上下行分离的双向四车道长隧道。隧道左线起讫桩号为 ZK121+420ZK122+665,全长 1227m，右线起讫桩号为YK121+400YK122+615,全长 1215m。左线隧道贵阳端 372.415m 位于R=1500m、A=547.723 的缓和曲线内，开阳端位于直线内；右线隧道贵阳端386.04m 位于 R=1250m、A=500 的缓和曲线内，开阳端位于直线内，最大超高2%。隧道纵面位于 2.5%的上坡段。左线贵阳端 190.5m 位于半径为 25000m 的凸型竖曲线中，开阳端 225m 位于半径为 40000m 的凸型竖曲线中。右线贵阳端204.5m 位于半径为 25000m 的凸型竖曲线中，开阳端 180.641m 位于半径为40000m 的凸型竖曲线中。8第三章 初步设计3.1 围岩分类1、YK122+560615 段围岩主要为强弱风化薄层状炭质硅质板岩，少量强弱风化泥质砂岩，岩石强度低；炭质硅质板岩呈土夹石状，岩体呈角碎状松散结构，围岩类别为类，围岩易坍塌，浅埋时易出现地表下沉或坍至地表。岩层渗透性差，可能产生浸润状渗水、局部滴状渗水或线状滴水，衬砌不及时易产生塌方。2、YK121+400555、YK122+449560 段围岩为弱微风化薄层状硅质岩、夹炭质硅质板岩，节理裂隙发育，岩石坚硬，岩体呈块碎石镶嵌结构。贵阳端洞口处岩层走向与隧道轴线近直交，围岩稳定性较好；开阳端洞口处岩层走向与隧道轴线呈小角度相交，倾角4050，对围岩稳定性影响不大。围岩类别为类，拱顶未支护时可产生小坍塌，侧壁基本稳定，其中 YK122+449560 段右侧山体较薄，存在一定的的偏压。围岩为弱透水层可能产生浸润状渗水、局部滴状漏水。3、YK121+555658、YK122+399449 段围岩为弱微风化薄中厚层状炭质硅质板岩、炭质砂岩，节理裂隙发育，岩性较坚硬较软弱，岩体破碎呈碎石状压碎结构，围岩稳定性较差。围岩类别为类，拱部无支护时可产生大的坍塌，侧壁可能失稳。围岩为弱透水层，可能产生浸润状渗水、局部滴状漏水。4、YK121+658YK122+399 段围岩为微风化未风化厚层状变质砂岩、夹中厚层状砂质板岩，岩性坚硬，岩体完整呈大块状砌体结构。围岩类别为类；YK171+950YK172+399 段岩层走向与洞身轴线小角度相交且倾角平缓，顶板可能产生塌落。围岩为弱透水层，可能产生浸润状渗水、局部滴状漏水，节理裂隙发育段可能产生线状滴水。3.2 横断面设计要点隧道净空断面除应符合建筑限界的规定以外，还应考虑通风设备及排水、9照明、消防、监控、管线电缆等设施所需的空间，并考虑土压影响，施工方法等必要的富余量。经综合考虑该隧道采用曲墙式断面构造。1、净空经过断面优化分析后确定隧道净空断面为单心圆。内空考虑了侧墙预留装修层 5cm，拱部考虑了施工误差 5cm，净高 5.0m，并预留 20cm，拱顶部可安装一组（两台）直径 1120mm 的射流风机，通讯、消防、配电洞室等在侧墙部位另留空间。2、横断面构造（1）隧道横断面采用锚喷支护复合模筑混凝土衬砌，内夹防排水层。（2）路面采用双面横坡，坡度 2%，路面双侧设排水沟，路基中心设中心排水沟。（3）横断面右侧沟槽设弱电缆及消防配水管，左侧沟槽设强电电缆。（4）紧急停车带净空断面增加紧急停车带宽 3.5m，其它同标准断面3.2.1 隧道净空与限界的基本概念 隧道净空：隧道衬砌内轮廓线所包围的空间，根据“隧道建筑限界”确定的。 隧道建筑限界：为了保证隧道内各种交通的正常运行与安全，而规定在一定宽度和高度范围内不得有任何障碍物的空间范围。 i%图 3.1 公路隧道建筑限界（单位：cm）H-建筑限界高度；W-行车道宽度；L L-左侧向宽度；L R-右侧向宽度；C-余宽；J-检修道宽10度；R-人行道宽度；h-检修道或人行道的高度；E L-建筑限界左顶角宽度，E L=LL；E R-建筑限界右顶角宽度，当 LR1m 时，E R=LR, 当 LR1m 时,E R=1m 建筑限界高度，高速公路、一级公路、二级公路取 5.0m；三、四级公路取 4.5m。当设置检修道或人行道时，不设余宽；当不设置检修道或人行道时，应设不小于 25cm 的余宽。3.2.2 检修道和人行道的设计高速公路和一级公路隧道内应设置检修道。其它等级公路隧道，应根据隧道所在地区的行人密度、隧道长度、交通量及交通安全等因素确定人行道的设置。检修道或人行道宜双侧设置；检修道或人行道的宽度按表 3.1 规定选取；检修道或人行道的高度可按 2080cm 取值，并综合考虑以下因素： 1、检修人员步行时的安全；2、紧急情况时，驾乘人员拿取消防设备方便；3、满足其下放置电缆、给水管等的空间尺寸要求。表 3.1 公路隧道建筑限界横断面组成最小宽度（m）侧向宽度 检修道 J 隧道建筑净宽公路等级设计速度（km/h）车道宽度（W）左侧LL右侧LR余宽C人行道 R 左侧 右侧 设检修道 设人行 道不设人行道、检修道120 3.752 0.75 1.25 0.75 0.75 11100 3.752 0.5 1 0.75 0.75 10.580 3.752 0.5 0.75 0.75 0.75 10.25高速公路一级公路60 3.502 0.5 0.75 0.75 0.75 9.7580 3.752 0.75 0.75 1 1160 3.502 0.5 0.5 1 1040 3.502 0.25 0.25 0.75 930 3.252 0.25 0.25 0.25 7.5二级公路三级公路四级公路20 3.002 0.25 0.25 0.25 711注：三车道隧道除增加车道数外，其它宽度同表；增加车道的宽度不得小于 3.5m。连拱隧道的左侧可不设检修道或人行道，但应设 50cm（120km/h 与 100km/h 时）或25cm（80km/h 与 60km/h 时）的余宽。设计速度 120km/h 时，两侧检修道宽度均不宜小于 1.0m；设计速度 100km/h 时，右侧检修道宽度不宜小于 1.0m。隧道路面横坡，当隧道为单向交通时，应取单面坡；当隧道为双向交通时，可取双面坡。坡度应根据隧道长度，平、纵线形等因素综合分析确定，采用2.0。当路面采用单面坡时，建筑限界底边线与路面重合；当采用双面坡时，建筑限界底边线应水平置于路面最高处。隧道内轮廓设计除应符合隧道建筑限界的规定外，还应满足洞内路面、排水设施、装饰的需要，并为通风、照明、消防、监控、营运管理等设施提供安装空间，同时考虑围岩变形、施工方法影响的预留富裕量，使确定的断面形式及尺寸符合安全、经济、合理的原则。隧道内路侧边沟应结合检修道、侧向宽度、余宽等布置，其宽度应小于侧向宽度，并布置于车道两侧。3.2.3 隧道衬砌标准内轮廓设计根据公路隧道设计规范(JTG D70-2004)规定，隧道的内轮廓标准拱部为单心半圆 R1=543cm,侧墙为大半径圆弧 R2=615.8cm,仰拱圆弧半径R4=1415cm，仰拱与侧墙间用一个小半径圆弧连接 R3=100cm。如图 3.2 所示：12图 3.2 隧道内轮廓线3.2.4 紧急停车带设计长、特长隧道应在行车方向的右侧设置紧急停车带。双向行车隧道，其紧急停车带应双侧交错设置。紧急停车带的宽度，包含右侧向宽度应取 3.5m，长度应取 40m，其中有效长度不得小于 30m。紧急停车带的设置间距不宜大于750m。停车带的路面横坡，长隧道可取水平，特长隧道可取 0.51.0或水平。13a）b)图 3.3 紧急停车带的建筑限界、宽度和长度（单位：cm）a）宽度构成及建筑限界；b）长度14图 3.4 紧急停车带的内轮廓线15第四章 洞门设计4.1 洞门设计步骤公路隧道设计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4.1.1.1 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 4.1.1.2 洞口地质条件贵阳至开阳高速公路隧道右线洞口入口端位于山体斜坡下部，斜坡自然坡16度约为 35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，覆盖层为碎石质土等残坡积物，厚度约 0.503.0m，下伏基岩为弱风化硅质岩，强度高，岩体破碎呈块碎石镶嵌结构。岩层表层裂隙较发育，在浅部略有张开，往下闭合；岩层走向与线路近正交，倾向与坡向相近，倾角 2535，自然边坡较稳定，开挖后易产生崩塌及顺层滑动。出口端洞门位于侧冲沟中，沟底地形较缓，地形坡度约 8。覆盖层为可塑状亚粘土，厚度 3m 左右，下伏强弱风化炭质硅质板岩、灰岩、泥质砂岩，岩体破碎，开挖后稳定性差。进出口均位于山体斜坡下部及冲沟中，洞门以上汇水面积较大，易形成短暂性小洪流，对洞口易产生不利影响，应采取截水措施。4.1.2 确定洞门类型4.1.2.1 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、端墙式洞门适用于岩质稳定的级以上围岩和地形开阔的地区，是最常使用的洞门型式2、翼墙式洞门适用于地质较差的级以下围岩，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。3、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可采用环框式洞门。4、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17方开挖量。5、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。4.1.2.2 洞门形式的选择按分类，贵阳至开阳都溪隧道右线属长隧道，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，因此本隧道使用贵阳端洞口采用端墙式洞门，开阳端洞口采用翼墙式洞门（带挡土墙） 。洞门简图见图 4.1。图 4.1 翼墙式洞门正面18图 4.2 翼墙式洞门侧面图 4.3 端墙式洞门正面19图 4.4 端墙式洞门侧面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 4.1 和表 4.2（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20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 洞门墙设计参数仰坡坡率 计算摩擦角 （度）容重（kN/m 3）基底摩擦系数 f 基底控制压应力(MPa)1:0.5 70 25 0.6 0.81:0.75 60 24 0.5 0.61:1 50 20 0.4 0.40-0.351:1.25 43-45 18 0.4 0.30-0.251:1.5 38-40 17 0.35-0.4 0.25表 4.2 洞门主要验算规定墙身截面荷载效应值 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 Rd(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 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（B 为墙底厚度）4.2 洞门结构设计计算4.2.1 端墙式洞门设计计算4.2.1.1 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，=0；3、地层容重 =20KN/m 3;4、地层计算摩擦角 =70；5、基底摩擦系数 0.6；216、基底控制应力【】=0.8Mpa4.2.1.2 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【a】=2.2Mpa，重度 t=22KN/ m 3。4.2.1.3 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=11m；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 1.4m，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 1.5m，设计仰坡为 1:0.5,具体见图纸。4.2.2 翼墙式洞门设计计算4.2.2.1 计算参数计算参数如下：1、边、仰坡坡度 1:1.25；2、仰坡坡脚 =39，tan=0.8098，=9；3、地层容重 =18KN/m 3;4、地层计算摩擦角 =45；5、基底摩擦系数 0.4；6、基底控制应力【】=0.3Mpa4.2.2.2 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【a】=2.2Mpa，重度 t=22KN/ m3。224.2.2.3 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=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 1.4m，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 2.2m，设计仰坡为 1:1.25,具体见设计图纸。4.3 洞门验算4.3.1 端墙式洞门验算4.3.1.1 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4.2。图 4.5 洞门土压力计算简图最危险滑裂面与垂直面之间的夹角：2 2tantan(1ta)(tna)(tna)(1tna)t 1w23（4.1）式中: 围岩计算摩擦角;洞门后仰坡坡脚；洞门墙面倾角将数值代入式（4-1）可得： 2 2tan70+tan63.5+ta70tn-a63.5tn70+a-tn0a63.5=(1)(1.)(1) .34故：=13.19根据公路隧道设计规范 （JTG2004） ，土压力为；（4.2）201()EHhb(tant1tan)()（4.3）tanth（4.4）式中: E土压力（KN）;地层重度（KN/m 3）侧压力系数；墙背土体破裂角；b洞门墙计算条带宽度（m） ，取 b=1.0m；土压力计算模式不确定系数，可取 =0.6。把数据分别代入式（4-2） 、 （4-3） 、 （4-4） ，得：=0.052813(tan13.9-t0)(1-tan63.5)=65.9t=6.400048.ht-t24由三角关系可得：h 0 =3m洞门土压力 E：201()Hhb（4.5）2=5.31(6.43)1.0621.97cos().97cos(.)5.xE KNy51460378式中： 墙背摩擦角 = 2.4.3.1.2 抗倾覆验算端墙计算图示如图 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：（4.6）001.6yMk式中: K 0倾覆稳定系数， ；01.6k全部垂直力对墙趾 O 点的稳定力矩；y全部水平力对墙趾 O 点的稳定力矩；0M由图 4.3 可知：墙身重量 G：G=818.125kN Ex对墙趾的力臂： ；13.67xHZmy对墙趾的力臂：(tan)tan01.61.33ZBG 对墙趾的力臂： 6tan0.822GBHZm81.5.371.4.9yyMEKN25035.6130.7xXMEZKNm代入上式得：1.60714.98.3K故抗倾覆稳定性满足要求4.3.1.3 抗滑动验算对于水平基底，按如下公式验算滑动稳定性：1.3cNfKE（4.7）式中: K c滑动稳定系数作用于基底上的垂直力之和；N墙后主动土压力之和，取 =Ex；EEF基底摩擦系数，取 f=0.4由图 3.3 得：1.3()0.4(81.2537.8)041.6ycxGKE故抗滑稳定性满足要求4.3.1.4 基底合力偏心矩验算设作用于基底的合力法向分力为 ，其对墙趾的力臂为 ZN，合力偏心矩N为 e，则： 0yGyXxNMZEZZ81.250.3781.6573601.6083.72e26合力在中心线的右侧。 0.17.26Be计算结果满足要求 max 70.56in 29381.537.86.1()()KpaNeB基底控制压应力 ，计算结果满足要求。ax70.56Kpa.M4.3.1.5 墙身截面偏心矩及强度验算1、墙身截面偏心矩 e0.3MeBN（4.8）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。()35.67183.05.14232xyHBE KNm81.9YGKNm将数据代入墙身偏心矩 E 的公式，可得：，计算结果满足要求。35.4030.16.488926MeBN2、应力 ()Neb（满足要求通过以上的验85.9260.