隧道计算说明书

目录

摘要...............................................................I

Abstract.............................................................................................................II

第1章绪论.......................................................1

1.1选题的背景目的及意义.............................................1

1.2国内外研究状况..................................................2

1.3设计依据........................................................3

1.3.1设计标准...................................................3

1.3.2技术标准...................................................3

1.4建筑材料选用....................................................3

1.5拟解决的主要问题................................................3

第2章青龙山隧道总体设计.......................................4

2.1青龙山隧道工程地质资料..........................................4

2.1.1地形地貌...................................................4

2.1.2区域稳定性.................................................4

2.1.3地层岩性...................................................4

2.1.4地质构造...................................................4

2.1.5水文地质...................................................4

2.2围岩等级的确定..................................................4

2.3青龙山隧道选址..................................................5

2.3.1隧道选址原则...............................................5

2.3.2青龙山隧道选址.............................................5

2.4隧道洞口选择及线型设计..........................................6

2.4.1洞口选择和线型设计的原则...................................6

2.4.2洞口位置的选择.............................................6

2.5隧道纵断面设计..................................................6

2.6隧道横断面设计..................................................7

2.6.1建筑限界...................................................7

2.6.2内轮廓设计.................................................7

2.7本章小结........................................................11

第3章洞门设计..................................................12

3.1洞口段地质评价..................................................12

3.1.1出口段....................................................12

3.1.2入口段....................................................12

3.2洞门设计.......................................................12

3.2.1洞门类型选择..............................................12

3.2.2洞门设计..................................................12

3.2.3洞门建筑材料..............................................13

3.3洞门强度及稳定性验算...........................................13

3.3.1洞门结构计算..............................................13

3.3.2抗滑动稳定性验算..........................................15

3.3.3抗倾覆稳定性验算..........................................15

3.3.4基底合力偏心距验算........................................16

3.3.5基底压应力验算............................................16

3.3.6墙身截面强度验算..........................................16

3.4本章小结.......................................................17

第4章明洞设计..................................................18

4.1明洞长度确定....................................................18

4.2明洞设置.......................................................18

4.2.1明洞基本参数设置及配筋....................................18

4.2.2衬砌内力计算..............................................18

4.2.3衬砌截面强度检算..........................................35

4.3本章小结.......................................................41

第5章衬砌设计.................................................42

5.1概述...........................................................42

5.2荷载计算.......................................................43

5.2.1计算断面参数选择..........................................43

5.2.2浅埋和深埋的判断..........................................43

5.2.3围压的确定................................................44

5.3衬砌内力计算...................................................45

5.3.1计算方法..................................................45

5.3.2计算图示..................................................46

5.3.3衬砌儿何要素..............................................47

5.3.4主和被动荷载作用下的衬砌压力的计算........................63

5.3.5最大抗力值的计算..........................................64

5.3.6衬砌总内力计算（不同围压级别）..............................68

5.4衬砌验算.......................................................73

5.4.1超浅埋断面衬砌验算........................................73

5.4.2浅埋断面衬砌验算..........................................78

5.4.3深埋断面衬砌验算..........................................82

5.5本章小结.......................................................87

第6章通风照明设计.............................................88

6.1通风设计.......................................................88

6.2照明设计.......................................................89

6.2.1洞外接近段照明............................................89

6.2.2洞内照明..................................................90

6.2.6照明计算..................................................91

6.3本章小结......................................................94

第7章隧道防排水设计..........................................95

7.1防水设计.......................................................95

7.1.1防排水标准..............................................95

7.1.2防水措施..................................................95

7.1.3复合式衬砌防水系统........................................95

7.1.4二次衬砌防水系统..........................................95

7.2隧道洞内排水...................................................96

7.2.1围岩疏导排水..............................................96

7.2.2路侧边沟排水..............................................96

7.2.3侧向排水沟................................................97

7.3洞口与明洞防排水...............................................97

7.3.1洞口防排水................................................97

7.3.2明洞防排水................................................99

7.4本章小结.......................................................99

第8章施工工艺.................................................100

8.1施工方法.......................................................100

8.2辅助施工.......................................................100

8.3施工注意事项...................................................100

8.4本章小结.......................................................100

结论............................................................101

参考文献........................................................102

致谢............................................................104

摘要

本设计为五海公路青龙山隧道隧道设计。该隧道地处抚远县境内境内，为直线型

分离式单向行驶二车道长隧道（上、下行分离）。上行隧道桩号K257+519.8〜K259+81.1

（其中明洞35.3m,暗洞1526m）,全长为1561.3m；下行隧道桩号K257+823.4〜

K259+81.1（其中明洞35.3m,暗洞1222.4m）,全长为1257.7m；隧道最大埋深61.9m,

所处围岩等级为W级；隧道纵坡采用单向坡，坡度为0.76%该隧道衬砌采用复合式衬

砌，断面形式为曲墙拱形断面；洞门为端墙式洞门；明洞与暗洞衬砌形式相同，明洞

采用明挖法施工，暗洞采用新奥法施工；隧道的通风和照明设计内容按照行车速度

80km/h设计。

本次设计的主要内容包括：隧道选址、隧道平纵横设计、洞门与明洞设计、衬砌

与支护设计、施工方案设计、防排水设计、通风照明设计等。

经验算，该隧道设计合理，方案可行，满足抚远县公路的服务水平。

关键词：隧道；衬砌；明洞；洞门；新奥法。

ABSTRACT

ThedesignfortheQinglonghillHighwayTunnelDesign.ItislocatedFuyuan.Its

centralstationnumberisK257+519.8~K259+81.1(opencuttunnel35.3m,hiddenhole

1526m)length1561.3m;K257+823.4~K259+81.1(opencuttunnel35.3m,hiddenhole

1222.3m)length1257.7m;Maximumdepthofthetunnelis61.9mwheresurrounding

rockgradeforIVlevel;tunnelusingone-waylongitudinalslopegradientof0.76%;theuseof

thetunnelliningcompositelining,cross-sectionsongformofarchedwallsections;Portal

Portalforgabol-type;Opencuttunneliningandthedarkformsofthesamehole,Opencut

tunneopen-cutmethodused,theuseofthedarkholeNATMconstruction;tunnelventilation

lightingdesignandcontentinaccordancewiththeroadspeed80km/hdesign.

Themainelementsofdesigninclude:thetunnellocation,verticalandhorizontaltunnel

leveldesign,portaldesignandOpencuttunnel,liningandsupportthedesign,construction

design,drainagedesign,lightingdesign,suchasventilation.Operatorexperience,thetunnel

designisreasonable,feasible,tomeettheFuYuanHighwayQiqiharservicelevels.

Keywords：Tunnel;Lining;OpencutTunnel;Portal;NewAustrianTunnelingMethod

第1章绪论

1.1选题的背景目的及意义

我国是一个幅员辽阔的国家，北部小兴安岭地区交通很不发达。随着我国经济的

不断发展，交通问题越来越成为制约经济发展的重要因素。为了缓解这一现象，我国

不断加大道路的修建。

在山区修建公路为节省工程造价，常常选择盘山绕行，宁愿延长距离而避开修建

隧道昂贵的费用。隧道的修建在改善公路技术状态，缩短运行距离，提高运输能力，

以及减少事故等方面起到重要的作用，经过交通调查和当地有关部门的论证，需修

建一条公路，该公路是黑龙江省的一条重要的公路，主要是以哈尔滨为中心辐射二龙

山与抚远县公路。打造哈尔滨地区一日生活区，该公路需要跨越青龙山，拟建一条隧

道，减少行程，提高经济效益。本设计的青龙隧道预计全长在1600m,它的建成将翻

越青龙山的道路缩短约4km,行程时间减少1小时。二龙山是国家AAAA级旅游区，位

于哈尔滨市东50公里处，坐落在古城宾州西南。景区占地25平方公里，一湖碧水，三

面环山，自然风光，美不胜收。这里既有二龙戏珠、长龙卧波、银峰插翠、碧波唱晚

等十大丽景，又有宝岛飞虹、湖面飞鱼等四大奇观。是消暑、度假、休闲、疗养的好

地方，年接待中外游客近百万人次。抚远县隶属于黑龙江省佳木斯市，位于中国黑龙

江省东北部，黑龙江和乌苏里江汇流的三角地带，属佳木斯市。东经133°40z08"

至135°5'20",北纬47°25'30”至48°27'40",是我国最东部的县级行政

单位，也是我国最早见到太阳的地方。全县总面积6262.48平方公里。东、北两面与

俄罗斯隔黑龙江、乌苏里江相望，南邻饶河，西接同江。全县边境线长275公里。县

政府所在地抚远镇距俄罗斯远东第一大城市一哈巴罗夫斯克市航道距离仅65公里。乌

苏镇距离俄西伯力亚大铁路在远东地区最大编组站卡杂科维茨沃2.5公里。在黑龙江

省及佳木斯市对外开放的总体格局中，占有十分重要的战略地位。根据土木工程专业

（岩土与地下工程方向）的培养目标要求及毕业服务去向，通过毕业设计，把所学过

的专业知识综合应用于实际工程设计中，使理论与生产实践相结合提高工程设计能力,

能独立进行一般隧道设计。通过青龙山隧道设计，提高综合运用现行规范、标准、技

术指标与经济指标的能力，达到对所学专业知识进行巩固、综合掌握和灵活运用的目

的，提高分析问题、解决问题的能力。

本次毕业设计确定的选题是青龙山隧道设计，并有针对性地在方案比选、隧道总

体设计、隧道洞门设计、隧道衬砌结构设计、防排水设计、通风照明设计、施工方案

设计、施工图绘制等方面进行深入研究，熟练绘制和阅读隧道施工图，掌握隧道设

计和施工的方法；通过该隧道毕业设计，能综合训练学生的应用各种手段查询资

料、获取信息的基本能力和计算机应用能力，以及提高独立思考问题、分析问题

和解决问题的能力，使学生具有独立解决一条隧道的设计和施工的能力，提高外

文翻译能力。以满足毕业就业岗位的需要。

1.2国内外研究状况

据了解，我国目前最长的隧道是铁路线上的秦岭隧道，位于我国西部大通道内蒙

古阿荣旗至广西北海国道上西安至柞水段，在青岔至营盘间穿越秦岭，全长18.4公里，

技术标准为高速公路双洞四车道，行车速度为每小时80公里。正在施工的双向分离式

四车道终南山隧道是世界第二、亚洲第一的公路隧道。在我国有8600多座铁路、公

路隧道，总长度约4370多公里，居世界第一。我国已成为世界上隧道和地下工程最多、

最复杂、发展最快的国家，其中铁路隧道6876座，总长度为3670公里，为世界第一;

公路隧道总数已达1782座，总长度704公里，分别是改革开放之初的4.7倍和13.5

倍，是世界上公路隧道最多的国家。我国隧道数量和总长度居世界第一。

随着社会经济和生产的发展，高速公路的大量出现，对道路的修建技术提出了较

高的标准，要求线路顺直、坡度平缓、路面宽敞等，因此，在道路穿越山区时，出现

了大量的隧道方案。截至2007年年底，全国公路隧道为4673处、255.55万延米。其

中，特长隧道83处、36.10万延米，长隧道607处、100.11万延米，中隧道758处、

53.68万延米，短隧道3225处、65.66万延米。随着，隧道里程的不断增加，关于隧道

项目设计、施工、科研工作中重大技术难题也一一得到攻克，现已有效地解决了通风、

机电控制、防灾救援以及喷锚支护、人行横通道、行车横通道的设置等技术问题，同

时，有关隧道设计、施工的国家及部门标准也在不断的完善和推出，这些都为隧道项

目的设计、施工及运营管理提供了可靠的保障。

新世纪我国进入厂第十个五年计划的建设时期，加强基础设施建设足今后五至十

年一项十分重要的任务。随着高等级公路向西部延伸，新世纪前10年中，有总长155km

以上的公路隧道已经投入建设。其中西安至安康高速公路上穿越秦岭山脉的秦岭终南

山特长公路隧道，全长18.02km,属世界规模第一、长度第二的山岭公路隧道；西安

至汉中高速公路上穿越秦岭山脉的三座特长隧道单洞总长34km,整个西汉高速公路隧

道单洞总长度约100km；上海崇明岛和武汉的长江上将建设大型过江通道工程。

同时，我国还有许多特长隧道正在规划和研究中。例如，贯穿中国沿海大走廊的

渤海海峡隧道与琼州海峡隧道等，修建连接台湾省与祖国大陆的台湾海峡隧道也在研

讨之中。

今后，从可持续发展战略出发，我国隧道工程技术发展的重点，一是隧道工程质

量，包括工程质量的控制和检测技术；另一方面是隧道工程与生态环境的协调，例如

洞口环境的保护、围岩变形和地表沉降的控制、地下水资源的保护等。这些问题不但

涉及施工新技术的开发，而且关系到设计理念的转变。

1.3设计依据

1.3.1设计标准

(1)《公路隧道设计规范》JTJ026-2004；

(2)《公路隧道通风照明设计规范》JTJ026.1-1999；

(3)《公路工程技术标准》JTJ001-97；

(4)《公路工程抗震设计规范》JTJ004-2008；

(5)《锚杆喷射混凝土支护技术规范》GB50086-2001；

(6)《地下工程防水技术规范》GB50108-2001；

(7)《公路隧道设计规范》JTJ026-90。

1.3.2技术标准

(1)隧道按规定的远期交通量设计，采用分离式单向行驶双车道隧道(上、下行

分离)。

(2)隧道设计车速，隧道儿何线形与净空按80km/h设计，隧道照明设计速度按

80km/h设计。

1.4建筑材料选用

(1)混凝土：强度等级为C20、C25

(2)普通钢筋：箍筋及构造钢筋采用HRB335钢筋

1.5拟解决的主要问题

(1)衬砌结构计算

(2)隧道洞门位置的选择

我希望通过对青龙山隧道的设计，来提高我们自身的能力，同时也希望我们的设

计能为经济建设做一些贡献。

第2章青龙山隧道总体设计

2.1青龙山隧道工程地质资料

2.1.1地形地貌

青龙山隧道穿越二龙山和抚远两个城市，抚远呈多类型地貌结构，主要为构造剥

蚀低山标高500—1690m,属中低山。这些地带地形起伏大，坡度较陡，坡度为30—70°

构造发育，基岩上部覆盖有第四系松散堆积物，易产生泥石流、滑坡和崩塌灾害，大

兴安岭处于高纬度带，是多年冻土分布区。

隧道最大埋深约为62m。隧道起止桩号分别为上行K257+519.8〜K259+8L1,隧

道总长1561.3m；下行K257+823.4〜K259+8L1,隧道总长1257.7m。地形连绵起伏,

地势高差相差较大。

2.1.2区域稳定性

本地区地震基本烈度为VI度，隧道区域内无区域深活动断裂，史上也无大的地震

灾害记录，地壳基本稳定，按规范规定不设防。

2.1.3地层岩性

青龙山隧道经区域调查，分别是处于早侏罗世中期-白垩纪时期分区：海林小区；

晚太古代-早侏罗世早期时期分区：新林区、本区。

2.1.4地质构造

该地区属处于古亚洲构造域和滨太平洋构造域的接合部位、构造发展多阶段，多

旋回、不平衡性明显，地壳活动性较强，因此，地质构造错综复杂。

2.1.5水文地质

黑龙江省地下水类型主要有松散岩类孔隙水、碎屑岩类孔隙裂隙水和基岩裂隙水、

冻土层孔隙裂隙水。抚远地区山区以基岩裂隙水为主，其中以不同时期的花岗岩分布

面积最广，约为山区面积的45%,其次为火山岩、变质岩和碎屑沉积岩。山间沟谷、

河谷及平原区分布有松散岩类孔隙水，中新生代坳（断）陷盆地分布有第三系、白垩

系及上侏罗系的碎屑沉积岩孔隙裂隙水。主要接受大气降水补给，以泉形式或侧向补

给形式排泄。北纬48°以北为多年冻土区，埋藏有冻结层裂隙水，受大气降水及冻土

区外裂隙水深部循环补给。

2.2围岩等级的确定

根据地质调查、钻探、物探等勘察成果，得隧道沿线地质围岩情况如下。

表2.1隧道地质围岩分级表

桩号标段围岩级别埋深(m)备注

K257+500—K259+100IV5〜70长1600m

具体工程地质情况如下：

左洞：

全段围岩以碎块状强风化岩为主，节理裂隙发育，RQD值较大，呈块石状压碎结

构，拱部无支护时可产生较大坍塌，侧壁基本稳定，爆破震动过大易坍。

本设计左洞与右洞基本相似。

2.3青龙山隧道选址

2.3.1隧道选址原则

综合分析本隧道的地形地质图，根据以下原则对隧道进行选址：

(1)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，稳定

的地层中通过。应注意避免岩层软弱结构面、断层，必须通过时，应使隧道的通过长

度最小。

(2)隧道穿越两种岩性迥然不同的岩层接触带时，应避免平行和接近平行，应尽

可能垂直或接近垂直方向穿越接触带。

(3)当隧道通过单斜构造时，隧道中线以垂直岩层走向穿越最为有利。当隧道中

线与非水平岩层走向一致或斜交角很小时，应力求将隧道置于岩性较好、强度较高的

层内。如岩层倾角较大，又有粘着力较差的软弱夹层时，应注意有产生顺层滑动的可

能。

(4)当隧道通过褶曲构造时，隧道位置选择在褶曲构造一翼或背斜褶皱中轴处通

过较为有利。不宜将隧道置于向斜轴部通过。

(5)越岭隧道首先可以从地形角度选择可能穿越的城口，拟定该娅口处越岭标高

及两侧相应的展线方案。综合考虑工期、经济效益、技术难度等，选择合适的临界标

高。

(6)选择隧道的临界标高时，应注意下列因素：要尽可能把隧道埋置于较好的地

层中；应使洞口位置处于较好的工程地质、水文地质的地方，便于施工场地布置；隧

道长度应考虑施工期限和施工技术条件。

2.3.2青龙山隧道选址

根据隧道选址的原则，结合本地段的地形地质情况，本隧道的选址归结为以下儿

个方面：选择合适的临界标高，在保证隧道埋深的前提下尽量减少隧道的长度；洞口

段中线尽量选择与地形等高线垂直。

2.4隧道洞口选择及线型设计

2.4.1洞口选择和线型设计的原则

(1)隧道洞口位置应根据地形、工程地质及水文地质情况，着重考虑隧道仰坡、

边坡的稳定，保证施工及运营的安全，并结合洞口有关工程及施工条件，综合研究比

选确定。一般情况隧道宜早进洞、晚出洞。

(2)洞口段所在位置为坡积层地质，地形缓和，埋深较浅，应采用有效措施，做

好防排水工作，不应采取刷坡清方，以免破坏山体稳定，招致坍方、滑坡病害。必要

时宜接长明洞，确保施工和运营安全。

(3)如果是长隧道，洞口位置选择应结合施工方法综合考虑，则应具有较好的交

通条件和外部电源条件。

(4)隧道线路应力求与地形等高线垂直或近似垂直进洞。如果不满足要求时，应

以大角度斜交进洞为宜。

2.4.2洞口位置的选择

根据洞口的选择原则，结合地质图，本隧道洞口段均位于坡积层上，且坡度较缓,

围岩较差，因此应考虑避免大挖大刷，早进洞，晚出洞。综合考虑地形地质以及路线

需要，将入口端左洞口设在K257+823.4处，标高设计为445.5m,右洞口设在

K257+519.8处，标高设计为447.8m；出口端洞口设在K259+8L1处，左洞口标高设

计为453.3,右洞口标高设计为448.5m。

综合隧道地址和洞口位置的选择，该隧道的左、右线桩号为：左洞：K257+823.4〜

K259+81.1,右洞：K257+519.8〜K259+8L1。左右线平面均设为直线。

2.5隧道纵断面设计

本隧道的基本坡道形式设为单坡。坡道形式的选择依据和纵坡坡度的主要控制因

素为通风问题和对汽车行驶的利害。隧道的纵坡以不防碍排水的缓坡为宜，坡度过大,

对汽车行驶、隧道施工和养护管理都不利。单向通行的隧道设计成单坡对通风是非常

有利的，因汽车都是单坡行驶，发动机产生的有害气体少，通风也很有利。青龙山隧

道车流量很大，且隧道埋深较大，围岩很差，设置竖井通风施工难度较大；隧道围岩

地下水主要以裂隙水为主，水量贫乏，对施工无太大影响；青龙山隧道由于路线需要,

进出口段高程相差很大，设置人字坡将会使隧道长度增加；鉴于以上原因，该隧道决

定采用单坡，坡度设置如下：左洞：K257+823.4〜K259+81.1为0.76%的上坡，右洞：

K257+519.8-K259+81.1为0.76%的下坡。

2.6隧道横断面设计

2.6.1建筑限界

道的建筑限界按80km/h时速进行设计，建筑限界取值确定见图2.K

375.1375

图2.1建筑限界(cm)

建筑限界横断面宽度见表2.2。

表2.2建筑限界设置（单位：m）

侧向宽度检修道J顶角宽度

设计速度车道宽度

km/hm

左侧右侧左侧右侧左侧右侧

802x3.750.750.751.001.001.001.00

2.6.2内轮廓设计

青龙山隧道除满足隧道建筑限界的要求外，还考虑到洞内路面、排水、检修道、

通风、照明、消防、内装、监控等设施所需要的空间，采用工程类比法结合其他工程

实践确定安全、经济、合理的断面形式和尺寸。隧道内轮廓横断面设计如图。

0.50

Hn

图2.2隧道建筑限界（单位：m）

0H.50n

图2.3紧急停车带长度、宽度（单位：m）

黜内轮季

图24隧道正常断面横断图（单位：cm）

图2.5车行通道内轮廓图（单位：cm）

II

图2.6急停车带横断面图（单位：cm）

图2.7行通道建筑限界（单位：m）

5.00I30.00I5.00

图2.8车带长度和宽度（单位：m）

2.7本章小结

本章主要概述了青龙山隧道所在地的主要地质资料及隧道的选线、洞口的选择、

确定围岩的等级，和隧道的横、纵断面的设计。

通过对本章的编写，使我学习到如何由工程地质情况确定洞门的类型、位置及确

定隧道的选线等隧道的大体上的设计。并对隧道平、纵、横线型设计有了一定的认知。

知道了该如何开始一个隧道总体设计。

第3章洞门设计

3.1洞口段地质评价

3.1.1出口段

根据隧道纵断面设计图，出口段左洞口段隧道地表为斜坡地形，坡度入口段20。〜

30°,破面植被茂盛；弱风化层，厚4〜5m,灰兰色，凝灰结构，块状构造，节理裂隙

发育，岩芯以短柱状为主，柱长一-般为5〜20cm,局部碎块状，RQD约20%,岩体呈

碎石状压碎结构；下伏青灰色晶屑熔结凝灰岩，巨层厚状；隧道设计出口里程在左

K257+823.4,隧道洞顶埋深0〜61.9m,围岩稳定性差，综合评定出口段围岩级别为IV

级，隧道围岩地下水主要以裂隙水为主，水量贫乏，对施工无太大影响。

出口端右洞口段隧道地形地质类型与左洞基本相似。

3.1.2入口段

入口段左洞口段隧道地表为斜坡地形，坡度入口段20。〜30。，破面植被茂盛；弱

风化层，厚4〜5m,灰兰色，凝灰结构，块状构造，节理裂隙发育，岩石取芯率RQD

值约20%,大部分微张，部分张开，有泥质充填，形成许多碎块体；下伏青灰色晶屑

熔结凝灰岩，巨层厚状；隧道设计出口里程在左K257+519.8,隧道洞顶埋深0〜61.9m,

围岩稳定性差，综合评定出口段围岩级别为IV级，隧道围岩地下水主要以裂隙水为主,

水量贫乏，对施工无太大影响。

入口段右洞口段隧道地形地质类型与左洞基本相似。

3.2洞门设计

3.2.1洞门类型选择

隧道进出口处地表为缓斜坡地形，20。〜30。，左、右洞进出口处均处在坡积层内，

围岩级别为IV级围岩，地质条件较差，隧道上覆地层厚度很薄。但该处地形平缓，地

势开阔，便于施工场地的布置，且洞口段地下水贫乏，不用设置特殊防排水措施。因

此，考虑到支护和施工上的便利，均设置明洞，左、右洞洞门形式选择为均为端墙式

洞门。

3.2.2洞门设计

青龙山隧道进出口处均为IV级围岩，地质条件差，场地狭窄，因而采用端墙式洞

门，以抵挡山体水平推力，满足洞门的抗滑动和抗倾覆的要求。出口处两侧山体稳定

性差，因而采用接长明洞防止碎石坠落，以保证行车安全。

根据规范，端墙的正面端墙采用等厚的直墙，微向后方倾斜，斜度为1：0.15,

扩大基础以使其受力比较合理，根据规范仰坡坡度取1：L25,墙身厚度取2.2m。

洞门端墙设置伸缩缝，每隔10m设置一个，缝宽3cm,缝内沿墙的内、外、顶

三边填塞沥青麻筋，填塞厚度为20cm。

根据设计规范和本工程的实际涌水量，在墙身每隔2.5m设置泄水孔一个，上下

左右交错布置。泄水孔的进水侧设置反滤层，厚度为30cm,在最低泄水孔的下部设

置隔水层，以免积水渗入基底。

洞门墙基础必须置于稳固的基础之上，本隧道洞口上覆薄层残破积土、碎石状强

风化岩石、岩石完整性较差，为保证结构物稳定性，基底埋入地下L5m。

3.2.3洞门建筑材料

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》的规定，洞门建筑材料选用如表3.1。

表3.1洞门建筑材料

料种类

工程瀛混凝土钢筋混凝土片石混凝土砌体

M15水泥砂浆砌片石、块石或

端墙C25C30C20

混凝土砌块镶面

顶帽C25C30—M15水泥砂浆粗料石

洞口挡土墙C25C30C20M10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

3.3洞门强度及稳定性验算

根据《公路隧道设计规范》(JTGD70—2004)表942查得，基底摩擦系数户0.40,

计算摩擦角0=44°,地基土重度y=18kN/n?,拱顶衬砌上部端墙高2.5m,洞门端墙

高”=9.3+2.5=11.8m,洞口仰坡坡脚至洞门墙背的水平距离为2m,洞门墙顶高出仰坡

坡脚为0.5m。

根据《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTGD63-2007)差得地基容许承载力为

0.4MPao

3.3.1洞门结构计算

1、主动土压力计算

立面图见图3.1

tan«=0.1763；tan2=0.8；折2m。

则最危险破裂角与垂直面之间的夹角为

ttan2(p+tanaxtane--Jn+tan2(p)^(tan/一tan0x(tan°+tan切x(l—tanaxtan。

tancxfl+tan23一tan夕x(l+tanaxtan。

(3.1)

0.9326+0.1763x0.8-7(1+0.9326)(0.9657-0.8)(0.9657+0.1763)(1-0.1763x0.8)

0.8x(1+0.9326)-0.9657(1-0.1763x0.8)

得0=35.61。

又由J=0.6,tan@+0=5.4520,取6=lm,且侧压力数

i(tanCD-tantanatan8)

A=----------------------------

tan伽+勿(1+tancotan&)

_(0.7161-0.1763)x(1—0.1763x0.8)

0.1991

5.4520x(1-0.7161x0.8)

h。=axtan2=2x0.8=1.6加(3.3)

h'=-------------(3.4)

tanco-tana

=-------------------=3.7051m

0.7161-0.17632

则墙背土压力为：

1,

E=：以出；+ho3-ho)Jb。(3.5)

=18x0.1991x[ll,I2+1.6x(3.7051-1.6)]x0.6

=136.0975KN/m

2、强身自重

墙身采用混凝土制作，由《公路隧道设计规范》JTGD70—2004表521得其容重

y=23kN/m3，则每延米墙身自重为：

G=y"d=23X11.8X2.2=586.96KN/m(3.6)

3.3.2抗滑动稳定性验算

因为地基摩擦系数为户0.4,4=0,Z7V=G=586.96KN/m。

E=ZNx/=586.96x0.4=234.784KN/m(3.7)

纥=£=136.0975KN/m(3.8)

故

XN-f+E、

k,=——-——ne.(3.9)

E、

234.784+0=1725>13

136.0975

满足抗滑动稳定性要求。

3.3.3抗倾覆稳定性验算

由于墙体采用同样的材料制作，因而认为墙体结构均匀，重心在几何中心，所以

根据儿何关系得，自重对墙趾的稳定力臂为:

Z.--iana+—(3.10)

c22

=Ux0.1763+工=2.1225

22

Z=^-=3.7m(3.11)

x3

”1为土压力作用高度，则

ZM、=G•Z。+Ey,Zy+Ep.Zp(3.12)

586.96x2.1225+0+0=1245.846m

—Ex。Zx(3.13)

136.0975x3.7=503.5608KN•m

2瑞=翳=247心1.6

(3.14)

满足抗倾覆稳定性要求。

3.3.4基底合力偏心距验算

⑻

c==1245.846-503.5608=m(3.15)

ZN586.96

dc=--1.2968=-0.1646mV@=0.44m

e=—(3.16)

225

满足基底偏心距要求。

3.3.5基底压应力验算

一旦/1+%、586.966x1—0.1646)

)max/min—(^—~—

DD(3.17)

DDZ.Z2.2

4m=386.5884KPa,rrmin=147.0116KPa,均小于同=400KPa。满足基底压应力要

求。

3.3.6墙身截面强度验算

1、法向应力及偏心距验算

ZN=G、=2.2x11.8x23=586.96(3.18)

根据新的几何关系Zx=3.7m,Zc=2.1225mo

・

XMy=GrxZc=586.96x2.1225=1245.846KNm(3.19)

=136.0975x3.7=503.5608KN-m(3.20)

Z-此=1245.846-503.5608］惭

2=m(3.21)

ZN586.96

e=Z--=1.2646--=0.1646m<0J5=0.66m(3.22)

22

满足截面偏心距要求。

6e、586.96-6x0.16461

%…n=方(1土万)=3厂

%1ax=286.5884KPa，(rmin=147.0116KPa,均小于团=13.5o满足截面强度要

求。

2、基底剪应力

yrF

r=—=—=61.8625KP<[r]=7OOKP(3.23)

BBaoa

满足截面抗剪强度要求。

3.4本章小结

本章主要是根据地基基础与土力学对洞门进行计算、设计，使书本知识与实践相

结合

第4章明洞设计

4.1明洞长度确定

围岩级别为IV级，将超浅埋段设为明洞。

有效高度按下式计算：

%=0.45x2ST[l+«8-5)](4.1)

=0.45x24-1[1+0.lx(12.46-5)]

=6.2856m

当埋深时，即为超浅埋隧道。斜坡坡度为10。〜25。，路面纵坡为0.76%,则可

将超浅埋段确定为明洞。明洞长度17.64m。

4.2明洞设置

4.2.1明洞基本参数设置及配筋

由于明洞围岩级别为IV级，垂直压力和侧压力较大，故采用拱式明洞，并加设仰

拱，明洞内轮廓线与暗洞内轮廓线一致。衬砌厚度设为55cm。衬砌材料采用钢筋混凝

土结构，C25级混凝土，直径25mm、HRB335钢筋。明洞边墙用5#浆砌片石回填，拱

部用碎石土回填，最低填土厚度为1.5m,填土坡度设为7。，以利于排水。根据工程类

比法，明洞衬砌配筋如下图：

4.2.2衬砌内力计算

1、参数选取

回填土重度y=20KN/m,5#浆砌片石重度y=22kN/m,计算内摩擦角0c=55。,

6

混凝土弹性模量4=2.95x10’kPa,W/12=0.0139,EhZ=0.4101xl0o

2、土压力计算

侬内轮席

图4.2明洞衬砌结构图

(1)垂直力计算

根据《公路隧道设计规范》(JTGD70-2004)的有关计算公式及已知的围岩参数，

代入公式：

q=0.45x2s-1xyx(y(4.2)

其中：S——围岩的级别，取S=4；3——宽度影响系数，由式3=l+i3-5)计算，B为

隧道宽度，8=lL96+2x0.25=12.45m;B>5时，取1=0.1,^=1+0.1X(12.45-5)=1.745

所以围岩竖向荷载

q=0.45x24Tx20x1.745=125.64Kpa

此处超挖回填层重忽略不计。

(2)边墙侧压力计算

erhi'y'k（4.3）

为了简化计算，计算边墙底部侧压力当作边墙方向上的均布压力，