毕业设计之隧道洞门

翠峰山洞门设计

3.1洞门位置选择

1、入口端

根据隧道洞门处地形和岩性确定入口为（上行线K256+200,下行线K258+254） 2、出口端

根据隧道洞门处地形和岩性确定出口为(上行线K258+270,下行线K256+212)

3.2洞门类型选择

翠峰公路隧道为分离式单向行车双线隧道。洞口进出口皆为Ⅳ级围岩，围岩为强弱风化硅化板岩，裂隙较发育，岩体被切割成块石状，自然边坡都较为稳定，围岩地质状况都较好。洞门形式皆采用翼墙式洞门。

3.3洞门构造要求

（1）洞门仰坡坡脚至洞门墙背后的水平距离不小于1.5m，水沟沟底与衬砌拱顶外缘的高度不应小于1.0 m，洞门墙顶应高出仰坡脚0.5m以上。

（2）洞门墙基基底埋入土质地基的深度不应小于1.0m，嵌入岩石地基的深度不应小于0.5m ，墙基底埋设的深度应大于墙边各种沟、槽基础底埋设的深度。 （3）松软地基上的基础，当地基强度不足时，可采用扩大，加固基础等措施。

3.4洞门建筑材料选择

洞门建筑材料的选择应该符合结构强度和耐久性的要求，同时满足抗冻、抗渗和抗侵蚀的需要。根据《公路隧道设计规范》（JTG D70-2004）的规定，洞门建筑材料选用如表3.1：

表3.1 洞门建筑材料

材料种类 工程部位 翼墙 顶帽 洞口挡土墙 侧沟、截水沟 护坡 C25 C25 C25 C20 C20 C30 C30 C30 — — C20 — C20 — — M15水泥砂浆砌片石、块石或混凝土砌块镶面 M15水泥砂浆粗料石 M10水泥砂浆砌片石 M7.5水泥砂浆砌片石 M7.5水泥砂浆砌片石 混凝土 钢筋混凝土 片石混凝土 砌体 3.5洞门强度和稳定性验算

该隧道翼墙式洞门采用等厚直墙，墙身微向后倾斜，斜度约为1:0.1，洞口仰坡坡脚至洞门墙背后的水平距离为2m，洞门端墙与仰坡之间水沟的沟底到衬砌拱顶外边缘的高度为2m，洞门墙顶高出仰坡坡脚0.8m，水沟底下填土夯实。洞门基底埋入土质地基的深度为1.5m。

表3.1 洞门设计计算参数

仰坡坡率 计算摩擦角ψ 重度γ/KN?m3 基底摩擦系数f 0.35 基地控制压应力/MPa 1.21.5 1:1.25 45 20 洞门设计参数见表3.1，洞门材料选用C25混凝土，重度?'?23KN/m3。 3.5.1 洞门验算图

洞门为翼墙式洞门，翼墙厚度为1.7m，翼墙长度为6.5m，如图3.1

Ii=3%隧道中线设计标高I 图3.1 翼墙式洞门横断面图

1、验算翼墙时取洞门端墙前之翼墙宽1延米处（条带Ⅰ宽1m），取其平均高度，按挡土墙验算其强度及稳定性，从而确定翼墙尺寸与截面厚度。

2、验算洞门主墙受力最大的A部分与翼墙共同作用部分（条带Ⅱ宽1m）作为验算条带的滑动稳定性。

3、验算端墙时取B部分（条带Ⅲ宽0.5m）作为验算条带，视其为基础落

在衬砌顶上，而与A部分无联系的挡土墙检算其强度和稳定性，验算其强度和稳定性。

3.5.2 洞门土压力计算

翼墙计算高度取距洞门前0.5m处高度H=8m，洞门后填土高度H'?7.2m,翼墙厚度B=1.7m，洞门墙背距仰坡坡脚a=2m,由图的h0?1.74m。

1 土压力计算

（1）侧压力系数λ的计算

已知：tan??0.1 tan??1 tan??0.364

tan2??tan?tan??(1?tan2?)(tan??tan?)(tan??tan?)(1?tan?tan?) tan??2tan?(1?tan?)?tan?(1?tan?tan?)

（3.21）

式中：??最危险破裂面与垂直面之间的夹角；

??围岩计算摩擦角； ??墙面倾角；

??地面坡角；

代入得：

1?0.08?2?0.2?1.1?0.72=0.6526

0.8?2?0.2则：??33.128o

(tan??tan?)(1?tan?tan?)??tan(???)(1?tan?tan?)

（3.22）

—墙背土体破裂角（°） 式中：? b—洞门墙计算条带宽度，取b=1m

?—土压力计算模式不确定性系数，可取?=0.6 a—仰坡坡角到墙背的距离 代入得：

0.5526?0.92tan(33.1280+450）?0.552=0.2236 （2）计算土压力：

h'? （3.23）

土压力E：

?(ta?n?t?an )

1E???H2?h0(h'?h0)b?2

（3.24）

??式中：E?土压力，kN；

??围岩重度kN/m3

b?洞门墙计算条带宽度，m，取1m；

??土压力计算模式不确定系数，取0.6。

代入得：

1?20?0.2236??64?1.74?3.629?1.74????1?0.6?73.94KN2

H'7.2C1???2.4m33土压力E距墙角点距离：

端墙自重G：

根据初步拟定的端墙洞门，墙高为12m，厚2m；采用浆砌片石回填墙身，其重度为?=23KN/ m。

3'G??Hsb

（3.25）

'?式中：—自身重度

H—墙的高度 s—墙的厚度

b—洞门墙计算条带宽度 代入数据得：

23?8?1?1.7?312.8kN

2 稳定性及强度的检算 （1）倾覆稳定性验算

?N?G?312.8kN,?E?E?73.9414kN

?My??N???B??1.7??0.1H?2???312.8???0.8?2???516.12kN?m

?M0??E?C1?73.9414?2.4?177.4592kN?m

K?My0?

?M0 式中：?My—竖直方向力作用在墙趾O点的力矩

?M0—水平方向作用力在墙趾O点的力矩

代入数据得：

512.12177.4592?2.91?1.6

满足倾覆稳定性要求。 （2）滑动稳定性验算

Kc??Nf

?E （3.27）

式中：E—土压力（KN） —端墙基底摩擦系数，取f=0.40 代入数据得：

312.8?0.3573.9414?1.48?1.3

满足滑动稳定性要求。 （3）合力的偏心距验算

C??My??M0

?N （3.28）

3.26） （

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