毕业设计之隧道洞门.docx

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
混凝土
钢筋混凝土
片石混凝土
砌体
翼墙
C25
C30
C20
M15水泥砂浆砌片石、块石或混凝土砌块镶面
顶帽
C25
C30
—
M15水泥砂浆粗料石
洞口挡土墙
C25
C30
C20
M10水泥砂浆砌片石
侧沟、截水沟
C20
—
—
M7.5水泥砂浆砌片石
护坡
C20
—
—
M7.5水泥砂浆砌片石
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/
基底摩擦系数f
基地控制压应力/MPa
1:1.25
45
20
0.35
1.21.5
洞门设计参数见表3.1，洞门材料选用C25混凝土，重度。
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

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,翼墙厚度B=1.7m，洞门墙背距仰坡坡脚a=2m,由图的。
1 土压力计算
（1）侧压力系数λ的计算
已知：

（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：
=0.6526
则：
（3.22）
式中：—墙背土体破裂角（°）
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：
=0.2236
（2）计算土压力：
（3.23）
土压力E：
（3.24）
式中：土压力，kN；
围岩重度kN/
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：

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。
（3.25）
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：

2 稳定性及强度的检算
（1）倾覆稳定性验算

（3.26）
式中：—竖直方向力作用在墙趾O点的力矩
—水平方向作用力在墙趾O点的力矩
代入数据得：

满足倾覆稳定性要求。
（2）滑动稳定性验算
（3.27）
式中：—土压力（KN）
—端墙基底摩擦系数，取=0.40
代入数据得：

满足滑动稳定性要求。
（3）合力的偏心距验算
（3.28）
代入数据得：

满足基底合力偏心距。
基底压应力验算
对于

满足基底压应力要求。
5）墙身截面偏心验算
合力距距形心距离C：

因为σ出现负值，故尚因检算不考虑圬工承受拉力时受压区应力分布的最大压应力。通过应力从分布，受压区的最大压应力。

满足墙身截面强度要求。
3.6本章小结
本章对洞门位置,类型，建筑材料进行选择并对洞门的强度及稳定性进行了验算。入口端上行线桩点K256+200,下行线桩点K258+261；出口端上行线桩点K258+252,下行线桩点K256+203。两端洞门形式均采用翼墙式洞门，根据规范要求对材料进行选择且最终满足强度及稳定性的要求。