隧道洞门设计

洞门设计洞门设计步骤1、确定洞门位置2、确定洞门类型3、确定洞门构造4、洞门强度及稳定性验算洞门位置选择与确定《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。隧道洞口位置一般有以下几种形式1)坡面正交型2)坡面斜交型3)坡面平行型4)山脊突出部进人型。5)沟谷部进入型图7-1隧道洞口轴线与地形的关系1-坡面正交型；2-坡面斜交型；3-坡面平行型；4-山脊突出部进入型；5-沟谷部进入型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。洞门宜与隧道轴线正交。地质条件较好；做好防护设置明洞洞门类型选择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削竹式洞门遮光棚式洞门等。端墙式洞门适用于岩质稳定的Ⅲ级以上围岩和地形开阔的地区，是最常使用的洞门型式翼墙式洞门适用于地质较差的Ⅳ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采用削竹式洞门当洞口为松软的堆积层时，通常应避免大刷坡、边坡，一般宜采用接长明洞，恢复原地形地貌的办法。此时，可采用削竹式洞口。洞口坡面较平缓，一般应与自然地形坡度相一致。削竹式洞口适合于洞口宽敞的场合。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，减少仰坡土石方开挖量。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洞门构造洞门构造1、确定洞门各部位的尺寸2、确定洞门采用的材料等级3、确定洞门基础埋深4、确定洞门计算参数隧道洞门构造⑴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1.0m，洞门墙顶应高出仰坡脚0.5m以上。⑵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；⑶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。9.5.1隧道建筑物各部结构的截面最小厚度，应大于表9.5.1的数值。表9.5.1截面最小厚度（cm）隧道和明洞衬砌建筑材料种类拱圈边墙仰拱洞门端墙、翼墙和洞口挡土墙混凝土20202030片石混凝土505050浆砌粗料石3030浆砌片石50509.5.2混凝土基础台阶的坡线和竖直线之间的夹角不应大于45°；当为砌体基础时，不应大于35°。9.4.2洞门设计计算参数应按现场试验资料采用。当缺乏试验资料时，可参照表9.4.2选用。表9.4.2洞门设计计算参数仰坡坡率计算摩擦角φ（°）重度γ(kN/m3)基底摩擦系数f基底控制压应力（MPa）1：0.5070250.60.81：0.7560240.50.61：1.0050200.40.40~0.351：1.2543~45180.40.30~0.251：1.5038~40170.35~0.400.259.4.3钢筋混凝土洞门的截面最小配筋率应符合9.5.4条的规定。洞门强度稳定性验算五、洞门强度稳定性验算采用挡墙式洞门时，洞门墙可视作挡土墙，按极限状态验算其强度，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《公路路基设计规范》（JTJ013）、《公路砖石及混凝土桥涵设计规范》（JTJ022）、《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024）的有关规定。验算内容1、计算土压力2、抗倾覆稳定性验算3、抗滑动稳定性验算4、墙身偏心距验算5、基底偏心距验算6、基底应力验算土压力计算隧道门端墙、翼墙及洞门挡土墙可按下列公式计算：1最危险破裂面与垂直面之间的夹角土压力)tantan1(tan)tan1(tan)tantan1)(tan)(tantan)(tantan1(tantantantan222bhhhHE)]([21002)tantan1)(tan()tantan1)(tan(tantantanh抗倾覆验算抗滑动验算墙身偏心距验算墙身强度验算洞门强度稳定性验算内容9.4.1采用挡墙式洞门时，洞门墙可视作挡土墙，按极限状态验算其强度，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9.4.1的规定，并应符合《公路路基设计规范》（JTJ013）、《公路砖石及混凝土桥涵设计规范》（JTJ022）、《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024）的有关规定。对于高洞门墙，为避免拉应力过大，设计时应控制截面拉应力。表9.4.1洞门墙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；土质地基≤B/6（B为墙底厚度）滑动稳定安全系数Kc≥1.3倾覆稳定安全系数K0≥1.6