洞门位置选择

1、2.洞口位置的选择2.1选择方法隧道洞口位置的选择是隧道设计的重要环节之一，“洞口”指洞门所在位置 边、仰坡刷坡范围及洞口衬砌(非正常衬砌地段)和洞外附属工程地段的统称。一般应根据具体的工点地形、地质及水文等条件，结合工程施工安全、环境保护要求、洞口相关工程(洞口端衬砌形式、桥涵、路基支挡、坡面防护、排水工程、施工场地布置及便道引入、弃渣处理、施工干扰以及洞门结构形式等技术要求和工程大小)加以全面考虑，综合比较其经济、技术上的合理性和安全性，确定洞口的最佳位置。本设计中根据已有的资料，参考其纵断面的高程重新确定洞口位置及洞门形式。2.2选择原则根据多年的工程实践，隧道洞口位置的选择应遵循“早进

2、晚出”的指导思想， 就是在决定隧道洞口位置时，为了施工及运营的安全，宁可早一点进洞，晚一点出洞。这样做，虽然隧道长度稍稍长了一些，但却安全可靠得多。从全面观点出发，这样做是值得的、合理的。当然，所谓早和晚都是相对的，并不意味着进洞越早越好，出洞越晚越好。不应当盲目地把隧道定得很长，而是应当着重从安全方面来考虑问题。通过实践总结出以下几点经验：(1) 洞口应尽可能地设在山体稳定、地质较好及地下水不太丰富的地方。(2) 洞口不宜设在垭口沟谷的中心或沟底低洼处，不要与水争路。(3) 洞口应尽可能设在线路与地形等高线相垂直的地方，使隧道正面进入山体，洞门结构物不致受到偏侧压力。(4) 当线路位于有可能

3、被淹没的河滩上或水库回水影响范围以内时，隧道洞口标高应在洪水位以上，并加上波浪的高度，以防洪水倒灌到隧道中去。(5) 为了保证洞口的稳定和安全，边坡及仰坡均不宜开挖过高，不宜使山体扰动太甚，也不宜使新开出的暴露面太大。(6) 若洞口附近遇到水沟或水渠横跨线路时，应慎重处理，当线路横沟进洞时，设置桥涵净空不宜太小，以免后患。(7) 若洞口前方岩壁陡立，基岩裸露，此时，最好不刷动原生坡面，不开挖山体。(8) 洞口以外必须留有生产活动的场所。总体来说，选定隧道洞口位置时，首先要按照地质条件控制边坡和仰坡的高度和坡面长度，其次是避开不良地质区域和排水的影响，最后才谈得到从经济方面进行比较。2.3洞口边

4、、仰坡的拟定隧道洞口边、仰坡的控制高度及坡度，应根据工程地质和水文地质条件确定。当无不良地质现象时，各类围岩中隧道洞口上方的仰坡和路堑的边坡控制高度和坡度可参考表 2.1。围岩级别坡率贴壁10.310.510.510.7510.751111.2511.2511.5高度(m)<15<2025左右<2025左右<15<1820左右<15<18因本隧道出、入口位置处围岩级别都为级，故确定洞口边仰坡坡率均取 11.25。隧道洞口位置的确定洞口位置的选择应根据地形、地质条件，考虑边、仰坡的稳定，结合洞外有关工程及施工难易程度，本着“早进晚出”的原则，全面、综合地

5、分析确定。本次设计是为了确定兰渝铁路7号线的进出口位置。2.4.1 进口位置的确定根据兰渝铁路7号线进口段线路内轨顶面高程974.46m，以此为依据确定进洞里程。(1) 进洞里程的确定在洞口地形平面图上(1:100)用作图法确定进洞里程。1) 在洞口地形平面图上找出控制等高线(图 2.1)。选定仰坡的极限开挖高度H起 =H仰 =985.81m ，H =14.29m ，根据H值在隧道纵断面图上粗略地拟定进洞位置，并在进口地形平面图中将其大致标出(见附录一中的图 LCST-01)，然后定出进洞的路基标高H路 =973.71m ，则控制等高线标高为：H控 =H路 +H =973.71+14.29=9

6、88m图 2.1洞口里程的确定2) 在预先选定的洞口附近，以洞门墙宽度B为距离，作对称于线路中心线的平行线II和IIII，由洞门标准图得洞门墙宽度 B=11.36m 。3) 以仰坡坡脚至极限开挖高度控制点的水平距离d为半径，用分规沿II(或IIII)线移动，找出与控制等高线相切于a点(即控制点)的圆心o。其中d值可根据洞门构造图及仰坡坡率m(m =1.25)求出，即：d=（H - h）×m=（14.29-11.35）×1.25=3.68m其中h为内轨顶面至仰坡坡脚的高度，H为仰坡的极限开挖高度。4) 过o点作线路中心线的垂线 oo´ 。5) 以洞口里程至仰坡坡脚的

7、的水平距离b为间距(由洞门图查得)，其中b=2 m作 oo´ 线的平行线 pp´，则 pp´线为洞口里程位置，故本文所确定的隧道进口的洞口里程为 DK431+985.9。(2) 绘制洞口边、仰坡开挖线为了布置洞顶排水设施和洞口附近的其它建筑物，需确定洞口边、仰坡开挖范围，在洞口地形平面图上绘制边、仰坡开挖线(即路堑边坡坡面及洞门仰坡坡 面与地面的交线)。1) 绘制仰坡开挖线洞门位置确定后，可计算出仰坡坡脚标高H仰为：H仰 =H内+h=974.46+11.35=985.81m仰坡坡率为m=1.25，即可计算出各等高线距仰坡坡脚的水平投影距离为：对 987m 等高线：

8、d1 =(987-985.81)×1.25=1.488m对 986m 等高线：d2=(986-985.81)×1.25=0.2375m在洞门地形图上，作与洞门墙平行且相距为d1的平行线交666m等高线于1点，同理作与洞门墙相距为d2的平行线交相应的等高线于2点，连接 a 、1、2各点，即为仰坡开挖线。2) 绘制边坡开挖线先确定边坡坡脚标高 H边为：H边 =H路 =973.71m边坡坡率为 n=1.25 ，即可计算出不同标高位置的边坡顶至边坡坡脚的水平投影距离为：c1=(974-973.71)×1.25=0.363m c2=(975-973.71)×1.2

9、5=1.613mc3=(976-973.71)×1.25=2.863mc4=(977-973.71)×1.25=4.113mc5=(978-973.71)×1.25=5.363mc6=(979-973.71)×1.25=6.613mc7=(980-973.71)×1.25=7.863mc8=(981-973.71)×1.25=9.113mc9=(982-973.71)×1.25=10.363mc10=(983-973.71)×1.25=11.613m作与路堑坡脚线平行且相距为 c1 的平行线交974m等高线于1点，

10、同理作与路堑坡脚线相距为 c2 、c3 、c4 的平行线交相应的等高线于 2、3、4点，连接 a 、1、2、3、4各点，即为边坡开挖线。3) 绘制仰坡与边坡交角处开挖线以仰坡坡脚处为起坡点，采取乙式开挖，由此确定相应起坡点的标高H起为：H起 =H仰 =985.81m因边、仰坡坡率相同 m=n=1.25 ，所以坡率 K =1.25 ，则可计算不同标高位置的坡顶至起坡点的水平投影距离为：r1=(986-985.81)×K=0.238mr2=(987-985.81)×K=1.488mr3=(988-985.81)×K=2.738m以翼墙端点为圆心，以 r1 、r2 为半

11、径，分别交 986m、987m等高线于 a 、b 点，连接 a 、b 各点所形成的曲线交等份线OA (累积度数为 15°)于i 点(即为该等份线与开挖线的交点)。同理，可得其他等份线( OB 、OC ，累积度数分别为 30°、45°)与开挖线的交点 j 、k ，连接i 、j 、k 各点，即得交角处开挖线。(3) 绘制洞口开挖线 连接仰坡开挖线、仰坡与边坡交角处开挖线及边坡开挖线即可形成全部开挖线。绘制洞口开挖线，见附录一中的图 LCST-01。2.4.2 出口位置的确定根据兰渝铁路7号线出口段线路内轨顶面高程956.80m，以此为依据确定出洞里程。(1) 出洞里程

12、的确定在洞口地形平面图上(1:100)用作图法确定出洞里程。1) 在洞口地形平面图上找出控制等高线(图 2.1)。选定仰坡的极限开挖高度H =13.95m ，根据 H 值在隧道纵断面图上粗略地拟定进洞位置，并在出口地形平面图中将其大致标出(见附录一中的图 LCST-02)，然后定出进洞的路基标高H路 =956.05m ，则控制等高线标高为：H控 =H路+H=956.05+13.95=970m2) 在预先选定的洞口附近，以洞门墙宽度B为距离，作对称于线路中心线的平行线II和IIII，由洞门标准图得洞门墙宽度 B=11.36m 。3) 以仰坡坡脚至极限开挖高度控制点的水平距离d为半径，用分规沿II

13、(或 IIII)线移动，找出与控制等高线相切于a点(即控制点)的圆心o。其中d值可根据洞门构造图及仰坡坡率 m(m=1.25)求出，即：d=（H-h）× m=（13.95-11.35）×1.25=3.25m其中h为内轨顶面至仰坡坡脚的高度， H为仰坡的极限开挖高度。4) 过 o 点作线路中心线的垂线 oo´ 。5) 以洞口里程至仰坡坡脚的的水平距离b为间距(由洞门图查得)，其中b=2 m作 oo´ 线的平行线 pp´，则 pp´ 线为洞口里程位置，故本文所确定的隧道出口的洞口里程为 DK432+963.5。(2) 绘制洞口边、仰坡开挖

14、线为了布置洞顶排水设施和洞口附近的其它建筑物，需确定洞口边、仰坡开挖范围，在洞口地形平面图上绘制边、仰坡开挖线(即路堑边坡坡面及洞门仰坡坡面与地面的交线)。1) 绘制仰坡开挖线洞门位置确定后，可计算出仰坡坡脚标高H仰为:H仰=H内+h=956.80+11.35=968.15m仰坡坡率为m=l.25 ，即可计算各等高线距仰坡坡脚的水平投影距离为:对 969m 等高线: d1=（969-968.15）×1.25 =1.063m在洞门地形图上，作与洞门墙平行且相距为d1的平行线交969m等高线于1点，同理作与洞门墙相距为d2的平行线交相应的等高线于2点，连接a 、1、2 各点，即为仰坡开挖

15、线。2) 绘制边坡开挖线先确定边坡坡脚标高H边为:H边=H路=956.05m边坡坡率为 n=l.25 ，即可计算出不同标高位置的边坡顶至边坡坡脚的水平投影距离为: c1=(957-956.05)×1.25=0.275mc2=(958-956.05)×1.25=1.525m c3=(959-956.05)×1.25=2.775mc4=(960-956.05)×1.25=4.025mc5=(961-956.05)×1.25=5.275mc6=(962-956.05)×1.25=6.525mc7=(963-956.05)×1.25

16、=7.775mc8=(964-956.05)×1.25=9.025mc9=(965-956.05)×1.25=10.275mc10=(966-956.05)×1.25=11.525m3) 作与路堑坡脚线平行且相距为c1，的平行线交 957m 等高线于1 点，同理作与路堑坡脚线相距为c2 、c3 c9、c10的平行线交相应的等高线于 2、39、10点，连接a 、2、39、10 各点，即为边坡开挖线。3）绘制仰坡与边坡开挖线以仰坡坡脚处为起坡点，采取乙式开挖，由此确定相应起坡点的标高H起为:H起=H仰=968.15 m因边、仰坡坡率相同 m =n=1.25 ，所以坡率

17、 K=1.25 ，则可计算出不同标高位置的坡顶至起坡点的水平投影距离为：r1=(969-968.15)×K=1.063mr2=(970-968.15)×K=2.313m以翼墙端点为圆心，以 r1 、r2 为半径，分别交 969m、970m等高线于 a 、b 点，连接 a 、b 各点所形成的曲线交等份线OA (累积度数为 15°)于i 点(即 为该等份线与开挖线的交点)。同理，可得其他等份线( OB 、OC ，累积度数分别为 30°、45°)与开挖线的交点 j 、 k ，连接i 、 j 、 k 各点，即得交角处开挖线。(3) 绘制洞口开挖线 连接

18、仰坡开挖线、仰坡与边坡交角处开挖线及边坡开挖线即可形成全部开挖线。绘制洞口开挖线，见附录一中的图 LCST-02。2.5隧道长度及围岩分级由 2.4 可知，隧道进口里程为DK431+985.9，出口里程为DK432+963.5，故隧道全长为977.6m。根据隧道纵断面图，隧道进口19m范围内，卸荷节理发育，施工时应加强支护，及时衬砌，并相应加强抗震措施，以避免出现塌方、掉块或大的变形；隧道出口20m范围内为顺坡片理面，施工时应加强支护，及时衬砌，以避免出现塌方、掉块或大的变形。隧道洞身主要位于下元古界砂质板岩夹砂质绢云千枚岩中，工程地质条件较好。本阶段勘察是在以地面调查辅以钻探、物探相结合的手段进行勘察的，隧道洞身的岩体工程地质条件、围岩级别划分以及水文地质条件详述见下表：（1）隧道洞身1、根