崇溪河隧道设计毕业论文.doc

第一章 设计资料
第一节 隧道概况
夏家庙隧道位于崇遵高速公路第十七标段（K117+215.869～K127+960.0006），为一般公路上的双洞室汽车单向行驶隧道，左洞长675m（K121+885～K122+560），右洞长675.1m（K121+882.66～K122+557.76），为直线隧道。
设计纵坡坡度为－2.4%，控制在—2.1%～－2.5%之间。左线隧道最大埋深130.03米，右线隧道最大埋深117.41米。而根据设计资料有下表：
线路与高程之间关系表 表1-1
线路
左（K121+885～K122+560）
右线（K121+882.66～K122+557.76）
进口
出口
进口
出口
地面高程（m）
904.65
887.01
906.23
884.95
设计高程（m）
893.02
876.82
893.19
877.29
其中，893.19－893.02＝0.17m，877.29－876.82＝0.47m。即：崇溪河方向两洞口高差0.17米，遵义方向两洞口高差0.47米。
依靠不同地质条件，隧道围岩可分为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ三种不同类别，并依据围岩差的衬砌向围岩好的地段延伸5m的要求，作为衬砌段划分的依据。其中有：
左线隧道：
由进口桩号K121+885—K121+915段为Ⅱ类围岩，长30m，顶板以上围岩处于强风化层，节理发育，所以采用浅埋衬砌，并注意辅助施工方法。
K122+370—K122+425段为Ⅱ类围岩，长55m，因为埋深较大，采用Ⅱ类围岩衬砌。
K121+915—K121+950段，K122+120—K122+180段，K122+315—K122+370段，K122+425—K122+445段，K122+475—K122+552.36段，皆为Ⅲ类围岩，总长247.36m，采用Ⅲ类围岩衬砌。
K121+950—K122+120段，K122+180—K122+315段，K122+445—K122+475段，为Ⅳ类围岩，全长335m，采用Ⅳ类围岩衬砌。
右线隧道：
由进口桩号K121+882.66—K121+915段为Ⅱ类围岩，长32.34m，和左线相同；K122+365—K122+400段也是Ⅱ类围岩，长35m，虽然位于隧道中段，但顶板以上围岩也处于强风化层，节理发育，并有岩溶，要加强处理。
K122+400—K122+445段为Ⅱ类围岩，长45m，采用Ⅱ类围岩衬砌即可。
K121+915—K121+950段，K122+110—K122+180段，K122+325—K122+365段，K122+515—K122+550.12段，皆为Ⅲ类围岩，总长180.12m，采用Ⅲ类围岩衬砌。
K121+950—K122+110段，K122+180—K122+325段，K122+445—K122+515段，为Ⅳ类围岩，全长375m，采用Ⅳ类围岩衬砌。
第二节 技术标准与规范
公路等级：山岭重丘一般二级公路
行车时速：40公里/小时
交通量：1700辆/小时
隧道建筑界限：8.5m×5m（宽×高）
纵坡：上行2% ，下行2%
环境卫生标准：δco=150ppm ， K=0.0090m-1
规范：《公路隧道设计规范》JTJ026--90
《公路隧道施工技术规范》JTJ-042-94
《公路隧道通风照明设计规范》 JTJ026.1―1999
《锚喷混凝土支护技术规范》GBJ86-85
隧道设计标准按《公路工程技术标准》山岭重丘区一般二等级公路隧道标准进行设计。
第三节 地质调查要点
洞体范围内多有溶洞出现，且岩溶发育，有地下隐伏流，甚至有地表天窗。节理裂隙发育，岩体较为破碎，局部地段岩体破碎完整性差，隧道内有少量地下水渗漏，所以易受大气降水及地表水影响。所处山中有矿泉水，并部分被开采。
围岩地质情况表 表1-2
岩石类别
地质条件
开挖情况
Ⅱ类
紫红色—中层泥岩，偶夹灰绿色泥质粉砂岩
白岩山向斜核部，节理裂隙发育，岩体破碎，呈碎石状
洞身浅埋，易引起洞顶岩体坍塌
灰色薄中层状白云质灰岩
小褶曲发育，产状局部变化大，节理裂隙发育，为岩溶发育带，其中K122+370～440岩溶剧烈发育，并有空间超过2米的充填型溶洞串珠状发育并与地表天窗和塌坑相通
开挖会产生洞穴充填物垮塌并影响至地表
Ⅲ类
灰色中层状石英砂岩，偶夹灰绿色泥岩
白岩山向斜核部
节理裂隙发育，岩体破碎，呈碎石状态
洞身浅埋，易引起局部岩体坍塌
黑色薄中层状泥岩
白岩山向斜南翼与忠庄背斜倾伏端相接带上，节理裂隙发育，呈块状镶嵌结构
洞身浅埋，易引起局部岩体坍塌
深灰色薄灰色中层状白云质岩
忠庄背斜倾伏端上，发育小褶曲及小溶洞，地表水变为地下隐伏流，岩石产状局部变化较大，节理裂隙发育，呈块状镶嵌结构
洞身浅埋
Ⅳ类
灰白色中厚层石英砂岩，偶夹白色薄层泥质砂岩
白岩山向斜南翼
节理裂隙较发育，岩体完整，呈大块状砌体结构
围岩相对较为稳定，洞身多处于深埋段
黑色、灰褐色薄层状（偶夹中层状）泥质白云岩，与灰褐色角砾状白云岩，含泥量较高
白岩山向斜南翼与忠庄背斜倾伏端相接带上
小褶曲发育，岩石产状局部变化大，节理裂隙发育，呈碎块状镶嵌结构
深灰色薄灰色中层状白云质岩
白岩山向斜南翼与忠庄背斜倾伏端相接带上，发育小褶曲，局部发育小溶洞，地表水变为地下隐伏流，岩石产状变化大，节理裂隙发育，呈块状镶嵌结构

第二章 总体设计
第一节 隧道选址
一、多方案比选及总则
1、隧道路线方案
由设计任务书的规定可知，不需要考虑与公路的搭接问题，仅仅只要设计独立的隧道，所以可以制定新的隧道方案，进行多方案比选。比选方案罗列如下：
方案A：原资料中的设计方案。
方案B：原隧道下移，左右线皆从K121+880（地面高程为926m）～K122+580（地面高程为919m），隧道总长均为700m，中间岩柱最小间距为6m。
方案C：进口桩号为K121+940，地面高程左线为930m，右线931m。出口桩号为K122+570，地面高程为920m，长度为630m，中间岩柱最小间距为6m。
2、比选总则
因为山岭地区山峦起伏、地形崎岖、地质复杂、自然条件变化差异很大，在此修建隧道可用于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；还可用作克服落石、塌方、雪崩、雪堆等危害。
由此，路线方案是根据地形图和各种调查资料，进行技术、经济比较得来。
方案比较要点是：线形适当（平面顺适、纵坡均衡、横面合理）顺应地形、路线延长、对附近地区的影响、安全性、用地、建设投资、养护费、行驶性能、施工的难易、与当地环境和景观的协调等。
二、地形条件与隧道位置选择
越岭路线的隧道，应进行较大面积的方案选择，拟定不同的越岭标高进行全面的技术、经济比较，选择工程地质条件较好的地段穿越。
因为大面积方案已大致确定，所以只需要对标高，和施工地段优劣情况进行选择。例如：当隧道口标高低时，则隧道长，但展线短、线路拔起高度小、运营条件好，如方案B；
当隧道口标高高时，隧道短，但展线长、线路拔起高度大、运营条件差，如方案C。
需注意的是平面位置的选择，主要是穿越分水岭的不同高度垭口的选择。所以具体选择时，应着重考虑垭口地质条件的好坏和隧道的长短，一般忌讳穿越垭口。其中，分水岭垭口的高低、垭口两面的沟谷地势、山梁的厚薄、山坡的陡缓以及山前主、支台地分布情况等，与隧道平面位置及立面位置的选择密切相关。由此，隧道选址时，应对可能穿越的垭口，以不同的限坡、不同的进出口标高及不同的展线方式，找出线路方案，并结合两端引线工程综合比选。
三、地质条件与隧道位置选择
一般情况下，隧道位置应尽可能选择在地质构造简单、节理裂隙不发育、岩性较好的稳固的地层中通过，尽量避免穿越偏压大，地下水丰富和排水困难的沟谷低洼处等不良地质地段，以及地质构造极为复杂，含有有害气体、高温等地层。
若必须通过时，应有切实可靠的工程措施。由此依地质条件可以想见，方案A中对设计、施工要求及辅助施工等标准较高。
1、单斜构造
单斜构造常见的工程地质问题为不均匀的地层压力或偏压，或者有顺层滑动等现象。隧道中线以垂直岩层走向穿越最为有利。若隧道与倾斜的岩层走向一致，则要注意岩层层理、片理、结构面、软弱夹层或不同岩层的接触带层间结合情况，节理裂隙发育程度，地下水活动等对隧道的影响，可能产生的不均匀压力、偏压和顺层滑动等对隧道的影响，特别是岩层倾角较大，岩间结合差，伴随以节理裂隙的有害切割时，施工中容易产生坍方和顺层滑动，需要予以足够的重视。
其中根据顺层滑动的设计研究资料说明，当被切割的岩层中的软弱面走向与线路中线夹角α＜45°，岩层的倾角β视＞10°时，开挖路堑边坡可能产生顺层滑动；另外如果开挖临空时，倾向洞壁的一侧有两组及以上结构软弱面或节理裂隙为有害组合时候，如果施工、设计不当，亦将引起较大的偏压或顺层滑动，招致已成衬砌被剪断，坍滑堵塞或摧跨导坑等危害。
2、褶曲构造
褶曲构造一般特点是节理裂隙发育，大都有地下水，隧道开挖易坍方、掉块，并有突然涌水的可能其中向斜构造较背斜构造更为严重。
（1）、所以隧道洞身不宜沿褶曲构造轴部通过，对于向斜构造要设法避开。若必须通过，则以垂直或大角度穿越构造轴部为宜。
（2）、为避免地下水危害的可能，宜将隧道置于不透水层中，或争取隧道顶板为隔水层，对于褶曲构造来说尤其重要。
（3）、将隧道置于褶曲构造的翼缘，较之顺沿轴部通过有利。此时，隧道所处的地质条件类似于单斜构造，但仍需要注意褶曲构造的特点以及地下水的可能影响。
四、洞门与隧道位置选择
隧道洞口地质条件较差，岩层多破碎、松散、风化严重，当开挖进洞时破坏了山体原有的平衡，极易产生坍方、顺层滑动，古滑坡复活等现象。故规定“一般情况，隧道宜早进洞，晚出洞”。尽量根据地形、地质，考虑隧道仰坡和路堑边坡的稳定性，避开不良地质段。
1、地形条件
隧道进出口中线力求与地形等高线正交或接近正交穿越最为有利。若不能满足，则要尽量要以大角度斜交进洞，保证地形等高线与线路中线斜交角度大于45°为上，但松软地层中，不宜采用斜交洞口。
2、开挖进洞
对于倾斜岩层，层理、片理结合很差或存在软弱结构面（夹层）不宜大挖，以免斩断岩脚过多，引起顺层滑动或坍方的危害，宜早进洞。
3、隧道选择
方案比较表 表2-1
方案
优
劣
A
高程最低，线路长度适中
洞口Ⅱ类围岩，开挖较难稳定；洞门中线与地形等高线斜交，角度偏小；溶洞、暗流等施工条件复杂；
B
洞门中线与地形等高线正交
展线短，运营条件相对较好；
线路长；洞口余留施工面积较小
C
线路短；
洞门中线与地形等高线正交
展线长
高程最高，运营相对较困难
所以，最终选择方案B。
此一方案的隧道位置选取图详见隧道平面图（大图1）。左右线皆从K121+880～K122+580，隧道总长均为700m，中间岩柱最小间距为6m。其进出口的地面高程分别约为926m、914m，设计高程为919m、905m，纵坡设计坡度为2% ，长度700m。
第二节 隧道平曲线
隧道内应避免设置平曲线，因为隧道位于曲线上，通常需要设置超高和加宽，使得施工变得复杂，而且断面不统一，它们的相互过渡也给施工增加了难度。
所以本设计未设置平曲线，比较用的三个方案及最终方案都是直线隧道。
第三节 隧道断面
一、隧道纵断面
隧道的纵坡应考虑施工和建成后的洞内排水需要，坡度不小于0.3%，并不大于3%。如果考虑通风及施工出渣和运进材料方便，则在2%以下为佳。且作为单向通行隧道，设计成下坡对通风非常有利。
因此将隧道坡度设计为2%，设置成为单面坡，但在施工中允许坡度有一定的变动。
二、隧道横断面
1、隧道限界

图2-1 山岭重丘一般二级公路的隧道建筑限界（m）
在建筑限界内，不得有任何部件侵入。
W——行车道宽度，取7.0m；
C——余宽，行车速度40km/h＜100km/h，由此余宽选择0.25m；
H——净高，一般公路取5m；
L——侧向宽度，L=C=0.25m；
E——建筑限界顶角宽度，0.25m＜1m，所以取0.25m；
R——人行道宽度，取0.75；检修道宽度可与人行道合并。
由此，隧道路面净宽：B=W＋2×R=7.0＋2×0.75=8.5m。
其中，人行道的设计，应结合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而定。
依据平面图可见，隧道虽然位于山区，但周围有一定数量的人居住，因此在隧道两侧都设置了人行道。
而且因为隧道防排水要求较高，所以设置人行道后，隧道内排水边沟设计也可与之结合，并与检修道或余宽一起考虑。
三、净空断面
公路隧道横断面设计除要符合隧道建筑界限的规定外，还应考虑洞内排水、通风、照明、防火、监控、营运管理等附属设施所需要的空间，并考虑土压影响、施工方法等必要的富裕量，使得确定的断面形式及尺寸，达到安全、经济、合理。
由此，横断面设计时，应尽力选择净断面利用率高、结构受力合理的衬砌形式。
根据地质条件可知，进口段为Ⅱ类围岩，出口段为Ⅲ类围岩，洞身夹杂着Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类围岩，且都节理裂隙发育。故采用受力较好，断面相对更经济合理的三心圆曲墙式衬砌。其中Ⅱ、Ⅲ类衬砌段为避免基础沉陷，设置了带仰拱的封闭形式。
1、曲墙式衬砌断面（顶板上设置小断面通风道）
一般通风道设置在顶板以上，即要使得其断面积小，又要使内轮廓线与建筑限界的侧墙部分的剩余空间最小，还要使拱部和侧墙的内轮廓线过度圆滑，适合受力特点。
设置通风面积为8—9m2；
若=1/2×dd′×GH=8.5m2，则有GH =8.5×2÷7=2.4m。
取a、b两点为控制点，求ab的垂直平分线，在线上找O1 ，取O1A为半径（R1）作弧AB。在AB 的延长线上取点P，O1P与对称轴的交点O2作为圆心，划O2P时要试作，使之在H点附近通过。所得到的弧段ABPH即为内轮廓线。需要设置仰拱时，取O3E（=R3）近似等于2倍的O2P。
其中，a、b、c、d各点因施工精度的要求，至少需要10cm以上的富裕量，所以dD之间保留了10cm，aA之间保留了15cm。
2、横断面基本设置：
设置中高两侧低的路面，以便于路面排水。所以，横断面采用2%的人字坡。

第三章 隧道围岩及其计算荷载
第一节 围岩压力
围岩压力的性质大小和分布规律系是正确进行坑道支护、结构设计和选择施工措施的重要条件。其应根据施工方法、围岩变形情况以及衬砌修筑时间对围岩压力的影响等因素确定。但在设计中无法准确的预料，只能在施工中通过施工量测的信息反馈，修正荷载调整衬砌结构参数，这是新奥法施工的重要环节。
第二节 荷载计算
一、深埋隧道围岩压力
1、垂直压力
深埋公路隧道往往是直接采用铁路隧道规范的围岩压力计算公式。这经过可行性分析，结论是肯定的。但也应看到这个公式用于公路隧道围岩压力的计算有其明显不足之处，因为公路隧道与铁路隧道相比，在限界、跨度、高跨比等方面有其自身的特点。
用于公路隧道围岩压力计算方面比采用采用铁路规范要优越、合理，但目前缺乏足够的公路隧道坍方调查资料对以上两式进行验证评估，因此规范中仍采用前式。但在使用过程中，对两式进行对比分析，能更加完善。由此以规范规定的公式为主，但对两式进行对比分析的结果如下：
（1）、铁路隧道规范：
围岩压力按松弛荷载考虑，其垂直均布压力可按下式计算：
q = 0.45×26—Sγω （3-1）
式中 q ——垂直均布压力（kN/m2）；
S ——围岩类别；
γ ——围岩容重（kN/m3）；
ω —— 宽度影响系数，ω＝1＋i（B―5）；
其中，B为坑道宽度（m）；i系B 每增减1m时的围岩压力增减率，以B＝5m的围岩垂直均布压力为准，当B＜5m时，取i＝0.2 ；B＝5～15m时，取i＝0.1。
所以，根据B＝9m，取i＝0.1，得ω=1.4。
计算表格 表3-1
围岩类别（S）
Ⅱ类
Ⅲ类
Ⅳ类
范围值
容重γ（kN/m3）
17～20
19～22
23～25
垂直均布压力q（kN/m2）
171.36～201.6
95.76～110.88
57.96～63
特定取值
容重γ（kN/m3）
20
22
24
垂直均布压力q（kN/m2）
201.6
110.9
60.5
（2）、公路隧道规范：
因为缺乏足够的公路隧道坍方情况，为此仍以铁路塌方调查资料为基础，经多方面的论证，找出的更适合于公路隧道围岩压力的计算公式是：
P＝0.8γ×KB×e0.62（6—S） （3-2）
其中， P——深埋隧道垂直均布围岩压力；
KB——跨度影响系数，计算公式为：KB＝B/8＝1.125
B——隧道开挖跨度（m）；
e——自然对数底；
计算表格 表3-2
围岩类别（S）
Ⅱ类
Ⅲ类
Ⅳ类
范围值
容重γ（kN/m3）
17～20
19～22
23～25
垂直均布压力q（kN/m2）
182.70～214.94
109.85～127.19
71.53～77.75
特定取值
容重γ（kN/m3）
20
22
24
垂直均布压力q（kN/m2）
214.9
127.2
74.6
由此可见，公路隧道的围岩压力计算结果较大，设计上可能要求相对保守，增大安全系数一些。但设计中仍采用规范要求，某些数值使用特定取值计算。
2、水平压力
水平均布压力，即主动侧压力e是随围岩类别而定，但必须满足的条件是：H/B＜1.7，H为坑道开挖高度（m），B 为坑道开挖宽度（m）；不产生膨胀力的围岩及偏压不显著的隧道；采用钻爆法施工的隧道。
水平压力与围岩对应表 表3-3
围岩类别
Ⅱ类
Ⅲ类
Ⅳ类
水平均布压力e
（0.3～0.5）q
（0.15～0.3）q
＜0.15q
数值
60.48～100.8
16.64～33.27
＜9.08
在确定围岩水平压力值时，要考虑下列情况：
Ⅳ、Ⅲ类围岩，主要产生垂直压力，因坑道侧壁较稳定，水平压力一般不大。但围岩的不均匀性和不连续性较突出，故可能局部出现较大的水平压力，必须注意；Ⅱ类围岩水平压力较大，对衬砌设计有很大影响，有条件宜进行实测。
二、深埋、浅埋隧道分界
正确判断浅埋和深埋隧道的分界深度，对选择浅埋段（包括洞口段）加强衬砌的类型、长度、施工方法以及是否需对地面建筑物施加防护等有着实际意义。目前分界深度多以坑道开挖对地表不产生影响，即引起应力重分布不涉及地表的原则，按荷载等效高度值，并结合地质条件、施工方法等因素综合判定。
按荷载等效高度的判定为：
HP =（2～2.5）hq （3-3）
式中： HP ——深浅埋隧道分界深度；
hq ——荷载等效高度，计算式为： ；
q ——计算出的深埋隧道垂直均布压力（kN/m2）；
γ ——围岩容重（kN/m2）；
并且Ⅰ～Ⅲ类围岩取 HP =2.5hq ；Ⅳ～Ⅴ类围岩取 HP =2hq 。
计算表格 表3-4
围岩类别（S）
Ⅱ类
Ⅲ类
Ⅳ类
注：Ⅳ类围岩位于隧道中间段，所以只需考虑进出口Ⅱ、Ⅲ类围岩的深浅埋分界线。
荷载等效高度hq（m）
10.08
5.04
2.52
深浅埋隧道分界深度HP（m）
27
12.6
5.04
三、浅埋隧道围岩压力
　　浅埋隧道围岩压力分下列两种情况分别计算：
1、埋深（H）小于或等于等效荷载高度hq
　　此时的荷载视为均布垂直压力：q ＝γH　，
式中：γ——坑道上覆围岩容重；　
Ｈ——隧道埋深，即坑顶至地面的距离；
侧向压力e，按均布考虑时，其值为：
e＝γ（H＋Ht）tg２（45°－） （3-4）
式中：Ht　——坑道高度，7.4m；
　　　Φ——围岩计算摩擦角，见下表。
图3-1 围岩压力图
摩擦角取值表 表3-5
围岩类别
Ⅱ
Ⅲ类
Ⅳ类
Φ值（°）
31～42
43～54
55～66
2、埋深大于hq、小于Hp
为便于计算，作如下假定：
图3-2 围岩压力图
（1）、假定土体中形成的破裂面是一条与水平成β角的斜直线，如图所示；
　　（2）、EFHG岩（土）体下沉，带动两侧三棱土体（如FDB及ECA）下沉，整个土体ABDC下沉时，又要受到未扰动岩（土）体的阻力；
　　（3）、斜直线AC或BD是假定的破裂面，分析时要考虑内聚力C并采用计算摩擦角Φ；另一滑动面FH或EG则并非破裂面，因此，滑面阻力要小于破裂滑面的阻力，若该滑面的摩擦角为θ，则θ值小于Φ值，无实测资料时，按表3-6选取。
θ的选取表 表3-6
围岩类别
≥Ⅳ
Ⅲ
Ⅱ
θ值
０.９Φ
（０.７～０.９）Φ
（０.５～０.７）Φ
选定θ值（°）
54
40
24
　　设坑道上覆岩体EFHG的重力为W，两侧三棱岩体FDB或ECA的重量为W１，未扰动岩体对整个滑动土体的阻力为F，当EFHG下沉，两侧受到的阻力为T或T′，由图可知，作用于HG面上的垂直压力总值为：
(3-5)
　　三棱体自重为：
(3-6)
其中：h为坑道底部到地面的距离；β为破裂面与水平面的夹角。
　　依正弦定律，可得：
(3-7)
　　而代入三棱体自重后可得：
(3-8)
其中，λ——侧压力系数
λ＝ （3-9）
（3-10）
至此，极限最大阻力T值可求得。得到T值后，代入求得作用在HG面上的总垂直压力Ｑ浅：
（3-11）
　　由于GC、HD与EG、FH相比往往较小，而且衬砌与土之间的摩擦角也不同，前面分析时均按θ计，当中间土块下滑时，由ＦＨ及ＥＧ面传递，考虑压力稍大些对设计的结构也偏于安全，因此，摩阻力不计隧道部分而只计洞顶部分，即：在计算中用埋深H代替h。
　　这样：，由于W＝BtHγ，得：
（3-12）
其中，Bt——坑道宽度。
　　换算为作用在支护结构上的均布荷载，即
（3-13）
　　作用在支护结构两侧的水平侧压力为：
e1＝γHλ，e2＝γhλ （3-14）
侧压力被视为均布压力时，
e＝（e1＋e2） （3-15）
3、计算及单点算例：
计算表格 表3-7
围岩类别
Ⅱ类
Ⅲ类
Φ的取值（°）
40
50
容重γ（kN/m3）
20
22
单点的隧道埋深H（m）
① 7
② 9
垂直均布压力q（kN/m2）
140
163.11
水平均布压力e（kN/m2）
46.53
58.68
其中，计算的第①点位于Ⅱ类围岩的进口洞门，根据埋深H＝7m＜10.08，可确定采用方法1计算；而计算的第②点位于Ⅲ类围岩的出口洞门处，根据埋深H＝9m＞5.04可知，采用方法2，且计算得：
λ＝0.21；
e1＝22×9×0.21＝41.58 kN/m2 ；
e2＝22×（9＋7.4）×0.21＝75.77 kN/m2 。

第四章 洞口及洞门设计
洞口位置应根据地形、地质、水文条件和衬砌结构类型，并考虑边坡及仰坡的稳定，从保证施工和营运安全出发，通过经济、技术比较，综合研究确定。
因为隧道的进口段为Ⅱ类围岩，出口段为Ⅲ类围岩，所以进出口全部采用翼墙式洞门——翼墙较长大，除支撑端防止滑动或倾倒外，还可支撑边坡，少挖土方。其中，端墙拱圈与洞身衬砌应为整体。
又因为洞口的边坡及仰坡必须保证稳定，避免大挖大刷，所以根据设计开挖高度、坡度确定进口Ⅱ类围岩处的坡度为1：1.25，出口Ⅲ类围岩处的坡度为1：0.75。
隧道位于遵义市区边，要兼顾美观、实用，且需要注意与环境相协调。洞门周围应绿化、美化。
第一节 洞门设计
一、洞门设计规定及数据
1、洞门仰坡坡脚至洞门墙背的水平距离＞1.5m，取1.5m ；
2、洞门端墙与仰坡之间的水沟沟底至衬砌拱顶外缘的高度＞1.0m，取1.0 ；
3、洞门墙顶应高出仰坡坡脚0.5m以上，取0.5m ；
4、水沟底下采用填土时，应夯填密实。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。此次，出于安全考虑取1.5m；
5、挡墙式翼墙需在地质情况有变化处，设置沉降缝，缝宽2～3cm，缝内填塞沥青。
6、为防止泄水孔堵塞，在泄水孔洞口处需要设置反滤层，并在最底排泄水孔下部设置隔水层。
二、建筑材料及施工要求
端墙、顶帽、翼墙和洞口挡土墙：C20的混凝土构件。
侧沟、截水沟、护坡等：5号水泥砂浆砌片石。
洞门端墙厚度部分的拱、墙应与洞口环节衬砌用同一材料整体建筑，以使其连接良好。翼墙式洞门的端墙与翼墙应同时建筑，尽量使用统一材料。当洞顶仰坡土石有剥落可能时，坡面应清理加固。洞门应尽早修建，并尽可能避免在雨季施工。洞门修建前应做好洞口及仰坡周围的排水、截水设施，以保护仰、边坡的稳定，并与路基排水系统整体考虑。
三、洞门计算
洞门可视为挡土墙，按极限状态计算其强度，并应验算绕墙趾倾覆及沿基底滑动的稳定。洞门主要验算规定如下：
洞门墙验算规定 表4-1
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
基底应力σ
≤地基容许承载力
基底偏心距e
岩石地基≤B/4～B/5（B为墙底地基厚度）
滑动稳定系数KC
≥1.3
倾覆稳定系数KO
≥1.5
洞门计算可包括端墙和翼墙（挡墙）两大部分，其承受的土压力，基本上是按库伦理论计算，其设计计算方法和要求同挡土墙，并假定不论墙背倾斜和直立，土压力按水平方向作用考虑。
根据任务书，以出口Ⅲ类围岩处的洞门为算例，参照《铁路工程设计技术手册——隧道》计算如下。
1、原始资料
仰坡率1：0.75，岩体内摩擦角φ＝60°，容重γ＝24kN/m3，ε＝53°08′；
建筑材料采用混凝土，但洞门外墙面上为了美观，使用了天然石料镶面并勾缝，所以材料容重γ0＝24 kN/m3。基底容许压应力[σ]＝0.6MPa，墙身仰角tgα＝0.1，基底摩擦系数f＝0.5，tgε＝1.33。
查表洞门土压力系数表得：λ端＝0.0803；ω/tgω＝21°55′/0.4023；λ翼＝0.0483。
2、洞门尺寸拟定
（1）、依据所选用的洞口衬砌断面，按规范要求做出洞门尺寸图（图样附后）。
（2）、按工程类比法初选洞门主墙厚b＝1.0m，翼墙厚1m。
3、翼墙稳定性和强度验算
翼墙计算条为取洞门端墙墙趾前的翼墙宽1m的条带。
计算高度H平均＝（6.4＋1.5）－（7.9×0.1＋0.5）×tgε－1.5＝4.68m
（1）、翼墙墙身偏心距验算
①、墙背主动土压力：
E＝×γH2λ＝×24×4.68 2×0.0483＝12.69kN/m 2
②、倾覆力矩（对B点）：
MB＝×H平均×E＝×4.68×12.69＝19.80kN·m
③、稳定力矩：
自重∑N＝4.68×1×24－×0.5×24＝112.32－12.6＝99.72kN
稳定力矩：MY＝（0.5+×4.68×0.1）×112.32－（4.68×0.1＋0.5）×12.6
＝82.44－12.19＝70.25kN·m
④、偏心计算：
＝（70.25－19.80）/99.72＝0.506m
＝0.5－0.506＝－0.006m＜0.3×1＝0.3m （可）
⑤、墙身应力计算：
=×（1±6×）
＝＝ kN·m＜[σ]＝600kN·m （可）
（2）、翼墙基底的计算（按墙高H＝4.68+1.5＝6.18m计算）
①、主动土压力：
E′＝×γH2λ＝×24×6.18 2×0.0483＝22.14kN/m 2
②、倾覆力矩：
MB′＝×H×E′＝×6.18×22.14＝45.61kN·m
③、稳定力矩：
自重∑N′＝99.72＋×1.0×24＝136.92kN
稳定力矩：∑MY′＝（0.5+×6.18×0.1）×136.92＋1.5×24×
＋×0.1×24×（×0.1＋1.5）－12.19（0.6＋0.5＋0.468）
＝110.77＋27＋1.84－19.11＝120.5kN·m
④、稳定计算：
倾覆稳定安全系数＝＝2.64＞1.5 （可）
滑动稳定安全系数＝0.5×＝3.09＞1.3 （可）
⑤、基底偏心及应力验算：
C′＝（120.5－45.61）/136.92＝0.547m
e′＝0.75－0.547＝0.203m＜B/5＝0.3m （可）
基底应力：
=×（1±6×）
＝91.28×）＝ kN·m＜[σ]＝600kN·m （可）
4、端墙的验算
检查端墙最不利的Ⅱ部分：
（1）、尺寸及数据：
a＝（0.6＋0.3＋0.3）－0.4×0.1＝1.16m
取b＝0.5m（根据计算距离基底的距离为5m），
有h0＝a＋0.1h0
h0＝ a / 0.9＝1.16 / 0.9＝1.289m
h0＋H＝11.7－5－0.5＝6.2m
H＝6.2－1.289＝4.911m
已知λ端＝0.0803；tgω＝0.4023；ω＝21°55′
由表6-10可求得：
＝1.16 /（0.4023－0.1）＝3.837m 图4-1 洞顶大样图
h′－h0＝2.548m
H＋h0－h＇＝4.911－2.548＝2.363m
σh＇＝γh’（1－h0 / h＇）λ＝24×3.837×（1－1.289 / 3.837）×0.0803＝4.911kN/m2
σH＝γHλ端＝24×4.911×0.0803＝9.646kN/m2
(2)、主动土压力:
E＝[σH×H＋×σh＇×h0]0.5
＝[×9.464×4.911＋×4.911×1.289 ]×0.5＝13.202kN/m2
(3)、倾覆力矩:
M倾＝｛H×σH×H＋[h＇＋（H＋h0－h＇）]×σh＇×h＇
－[（h＇－h0）＋（H＋h0－h＇）]×σh＇（h＇－h0）｝×0.5
＝｛×4.911×23.239＋[×3.837＋2.363]××4.911×3.837
－[×2.548＋2.363]××4.911×2.548｝×0.5
＝｛38.042＋34.314－20.098｝×0.5＝26.129kN·m
(4)、稳定力矩:
墙身自重N
N＝[（H＋h0＋0.25）×1－（0.435＋0.04＋0.025）×0.65×0.5
＋0.6×0.25－0.5×0.12]×0.5×24
＝[6.45－0.163＋0.15－0.005]×0.5×24＝154.368×0.5＝77.18kN
M稳＝｛6.45×0.5（1＋0.468）－0.435×0.65×0.5[（H＋h0－0.4）×0.1＋1－×0.435]
－0.065×0.65×0.5 [（H＋h0－0.4）×0.1＋1.0＋×0.065]
＋0.25×0.6（0.468＋0.2）－0.005（0.468－0.1×2 / 3）｝×0.5×24
＝｛4.734－0.203－0.034＋0.1－0.002｝×0.5×24
＝110.28×0.5＝55.14kN·m
(5)、强度及偏心计算：
c＝（110.28－52.258）/ 154.368＝0.376m
e＝0.5－0.376＝0.124m＜0.3b＝0.3m （可）
σ＝154.368×0.5 ÷（1×0.5）×（1±6×）
＝154.368×）＝ kN·m＜[σ]＝600kN·m （可）
5、端墙与翼墙共同作用验算（Ⅲ部分）
（1）、数据：
b＝1.9m ，H0＋h0＝11.70－0.5＝11.20m
H0＝11.20－1.289＝9.911m
σH＝γHλ端＝24×9.911×0.0803＝19.10kN/m2
（2）、主动土压力：
E＝[σH×H0＋×σh＇×h0 ]1.9
＝[×19.10×9.911＋×4.911×1.289 ]×1.9＝185.86kN/m2
（3）、洞门端墙自重：
N端＝1.9×24[（11.70－0.25）×1.0－0.5