隧道设计 洞门和衬砌.doc

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1、摘要新猴河隧道为单线铁路隧道，洞身位于直线上，起讫里程：DK71+362.5 DK71+447.5 ，其长度为85m。设计中的项目主要包括撰写开题报告、洞门的位置选择、洞口开挖线的绘制、洞门类型的选择及绘制、洞门结构设计及检算、衬砌结构设计及检算、绘制衬砌结构横断面图、防排水措施、编写施工组织设计。本课题为新宝塔山铁路隧道的设计，设计的主要内容包括：根据给定的隧道线形，确定隧道洞口位置，洞口的排水设施；确定隧道洞门的类型及结构，并进行检算；洞门选择翼墙式洞门，在洞门检算中，应用挡土墙理论对洞门的翼墙和端墙进行了强度和稳定性检算，经检算洞门设计符合要求，检算合格。绘制洞门图和隧道纵断面图；洞身衬

2、砌的设计及检算；衬砌检算时，首先对隧道的衬砌进行选择，对二次衬砌进行分块并编写检算数据，然后用FORTRAN程序对衬砌内力进行检算，检算合格。进行施工组织设计。关键词： 隧道 ； 设计； 洞门； 衬砌； 施工组织AbstractThe tunnel of Xinhouhe is a one-lane railway tunnel, which is on the straight line from DK71+362.5 to DK71+447.5. The length of tunnel is 85 meters. The project in the design mainly incl

3、udes writing the opening speech , choice of place of the hole door, excavate the drawing of the line in the entrance to a cave, choice and drawing of the hole class type, hole door structural design and examine , regard as , line structural design of building with and examine , calculate , draw , li

4、ne with , build structural cross section pursue , prevent measure of draining off water from , write , construct , organize , design.The content of this graduation project is Xinhouhe railway tunnel design, this design mainly includes the following items： 1. In the given part of the line, position o

5、f the tunnel entrance should be decided.2. Decide the type and the struction of the tunnel portal, and then test should be done. Hole door choose wing wall hole door, door examine , regard as , employ retaining wall theory go on intensity and stability examine , charge to hole wing wall and end wall

6、 of door in hole, through examine , charge hole design of door to fulfil requirements, examine qualified.3. Draw the map of the tunnel portal ang longitudinal section map.4. The design of the tunnel lining and the lining test of this part have been done. Line with , build , examine calculate , linin

7、g in tunnel build , go on , choose , line to 2 with , build , go on , divide yuan into and write and examine the data of calculating at first, employ , line with , build , examine , build with FORTRAN procedure internal force go on , examine , charge lining with, it is qualified to examine.5. The la

8、st part of the design is about construction organization.Key words： tunnel, design, Tunnel portal, tunnel lining, construction organization 目录1绪论12设计背景及地质水文特征32.1工程概况32.1.1地理位置32.1.2地形地貌32.1.3地层岩性32.1.4水文地质条件42.1.5地质构造42.1.6围岩分级43隧道位置的选择及纵断面设计53.1隧道位置的选择53.2隧道纵断面设计53.2.1坡道形式53.2.2坡度大小53.2.3坡段长度64洞门的

9、选择及检算74.1选择洞口位置的原则74.2用作图法确定进洞里程和洞口边、仰坡开挖线74.2.1洞口里程确定和洞口边、仰坡的拟定74.3洞门形式的选择124.3.1洞门结构的构造124.3.2洞门形式的选择134.4洞门检算134.4.2洞门各部尺寸的拟定144.4.3洞门端墙基底偏心,应力,稳定性检算144.4.4墙身截面应力，偏心计算184.4.5挡墙检算214.4.6全墙稳定检算245隧道衬砌计算和设计275.1隧道衬砌结构类型的选择275.1.1衬砌的类型275.1.2隧道衬砌类型的选择和施工要点285.1.3防水和排水措施295.1.4道床及轨道形式295.1.5通风照明和供配电30

10、5.1.6避车洞305.1.7电缆槽315.2隧道衬砌结构的设计和检算315.2.1衬砌结构的检算316施工组织设计446.1设计原则446.2施工组织设计一般应符合下列要求446.3主要工程项目施工方法456.3.1控制测量456.3.2洞口工程456.4洞内施工及辅助设施466.4.1开挖超前支护476.4.2装渣运输476.4.3喷锚支护476.4.4清底、仰拱、铺底486.4.5施工辅助设施486.5隧道监控量测496.6主要工程项目施工工艺496.6.1人员劳力组合506.6.2格栅钢架506.6.3注浆锚杆施工工艺516.6.4喷射混凝土施工工艺516.6.5施工主要机械设备536

11、.7施工要求及保证措施546.7.1施工进度安排546.7.2质量目标546.7.3质量标准546.7.4质量保证措施566.7.5安全保证措施57结 论59致谢59参考文献601绪论到2010年为止，隧道工程技术的发展有了很大的突破。尤其是最近几年，随着国家对基础建设的大力度投入，使得隧道不断出现在合理的设计路线中，尤其是高铁的建设。但由于我国不同地方的复杂地质环境，使得我国隧道建设在不断地突破和创新中前进，并在技术和设计方面越来越成熟。为达到各种不同的使用目的，在山体内或地面下修建的建筑物，统称之为“地下工程”。在地下工程的广泛范围中，用以保持地下空间作为交通孔道的，称之为“隧道”。由于隧

12、道发展的最早，用途很广泛，因而有些地下开辟的通道，只是为了输水、送电、灌溉，也都划归隧道的范围了。以交通为用途的隧道，两端将自地面引入。隧道端部外露面一般都修筑为保护洞口和排放流水的挡土墙式结构，称为洞门。此外，为了保证隧道的正常使用，还需设置一些附属建筑物；如为工作人员在隧道内进行维修或检查时，能及时避让行使来的列车而在隧道两侧开辟的“避车洞”；为了排除隧道内渗入的地下水，保证列车正常运行时而设置的防水设备及排水设备；为了净化隧道内机车所排放出来的烟尘和有害气体而设置的通风系统等。隧道工程的修建，首先是把施工地区的地质和水文地质情况勘查清楚。将勘察到的资料结合工程使用要求，进行结构设计和施工

13、方法的选择。通过施工组织设计的指导，有步骤地进行施工。并在施工的进程中，随时进行各种测量，不断有针对性地修正支护结构设计和施工方案，使之更趋于合理。在隧道建成交付使用以后，还要定期检查，并按检查出的问题或病害，做出养护计划，分轻重缓急予以维修或大修，务使工程建筑物时刻处于良好的状态，正常发挥它们的功效。在隧道施工机械化方面，早已抛弃了原始的人工开凿方法，机械钻孔已由人力持钻进到支腿架钻，又进而采用风动和液压的钻孔台车。修建衬砌已由砖石垒砌，进而用混凝土就地模筑，混凝土泵送，又进而采用喷射混凝土的柔性衬砌，近期，又出现了双层衬砌。开挖程序已由小导坑超前，进而采用少分块的大断面开挖；从木支撑、钢木

14、支撑，进而采用锚杆支撑。施工方法上，从矿山法逐步过渡到新奥法，以量测信息指导并调整施工。地下铁道使用了盾构和机械化盾构。在隧道施工的理论方面，分析结构内力的方法，已经从结构力学计算转到以矩阵分析的方式用电子计算机计算，并进一步用有限元方法进行分析；从把地层压力视为外力荷载到把围岩和支护结构组成受力统一体系的共同作用理论；从过去认为地层岩体为松散介质，进而考虑岩体的弹性、塑性和粘性，以及各种性质的转变，拟出各种能进一步体现岩性的模型，进行受力的分析。目前，世界上的科技发展正在开拓着两个新的领域，一个是宇宙空间，一个是地下空间。看来，隧道工程将会起者越来越重要的作用，隧道工程将对我们的生活产生越来

15、越便捷的影响。随着近几年国家对基础建设的大力投入，对隧道建设有了很大的促进和发展，所以我们要优化结构，调整布局，提高工程质量，拓宽投资渠道，注重投资效益，把基础设施建设提高到一个新水平。随着高等级公路向西部延伸，我国当前正处在经济发展时期，由于我国地域辽阔，地区发展不平衡，各个地区之间的资源也彼此不同，为了加强各地区的联系，促进经济发展人文交流，必须大力发展交通事业，虽然民航、航运发展迅速，但高速公路和高铁及地铁轻轨等有其不可替代的优势，高铁具有速度快，经济方便的特点。根据我国国情，发展公路铁路事业仍是一个长期的任务。随着经济和社会的发展、科学技术的进步与创新、对自然规律认识的深化，人们对基础

16、设施建设“质量和效益”的意识正在不断增强，对可持续发展理念的认识正不断提升。融合“总体规划设计的合理性，工程材料和结构的耐久性，社会效益的可持续性”的工程“品质”的理念和基础设施的“有效服务”越来越受到重视。特别是随着经济的高速发展，人们对交通运输的要求越来越高，只有不断的在建设中创新和提高，才能提高人们的生活质量，使我们出行方便 ，使我们告别春运一票难求的历史。2设计背景及地质水文特征2.1工程概况2.1.1地理位置工点位于新猴河，隧道全长85m，起讫里程DK71+362.5DK71+447.5，洞身主要分布于砂岩夹页岩中，局部分布于黏（砂）质黄土中。2.1.2地形地貌施工地区，地表植被一般

17、，第四系覆盖较厚，地势陡峻，地形起伏较大，高程范围197224m，隧道最大埋深约27m。2.1.3地层岩性工点范围内地层主要为第四系上更新统风积砂质黄土、中更新统黏质黄土和下伏的侏罗系砂岩夹页岩，详述如下： (1)黏（砂）质黄土（Q4dl3）：主要分布于滑坡体中，厚535m，灰黄色、土黄色，土质不均，孔隙度一般，表层含较多植物根系，硬塑为主，级普通土，0=100120kPa。具湿陷性。(2)黏（砂）质黄土（Q4al3）：主要分布于沟谷里，厚515m，灰黄色、土黄色，土质不均，偶夹砂砾石，孔隙度一般，硬塑为主，级普通土，0=100120kPa。具湿陷性。(3)块石土（Q4dl8）：灰黄色、土黄色

18、，主要分布于滑坡体与基岩的分界面附近，厚36m，成份主要为砂岩、页岩，中密，潮湿，级软石，0=700kPa。(4)砂质黄土（Q3eol3）：分布于隧道洞身表层，厚度525m，灰黄色、土黄色，土质较均，直立性良好，孔隙度一般，表层含较多植物根系，硬塑为主，级普通土，0=150kPa。具湿陷性。(5)黏质黄土（Q2eol3）：分布于砂质黄土下部，厚20110m，棕黄色，土质较均，黏性较好，垂直性良好，底部含钙质结核，硬塑，级硬土，0=150200kPa。(6)砂岩夹页岩（J1-2Ss+Sh）：浅黄、灰黄色，为隧道洞身通过的主要地层，成份以石英、长石、云母为主，中细粒结构，中厚层状构造；岩质一般，岩

19、体尚完整，产状近于水平，节理较发育，风化层厚约25m。风化层级软石，0=400kPa，完整岩层级软石，级围岩，0=800kPa。2.1.4水文地质条件工点处地表水丰富。地下水主要为基岩裂隙水，丰富的地下水。水量较多，对圬工有很大侵蚀性。2.1.5地质构造断裂、褶皱构造不发育，构造作用表现为自中生代晚期开始大面积缓慢抬升，致使出露地层在区域上呈倾向西南的单斜构造。2.1.6围岩分级 表2-1DK71+350 DK71+364围岩级别为级长14mDK71+364 DK71+385围岩级别为级长21mDK71+385 DK71+410围岩级别为级长25mDK71+410 DK71+447围岩级别为级

20、长37mDK71+447 DK71+470围岩级别为级长33m3 隧道位置的选择及纵断面设计3.1 隧道位置的选择地形是选定隧道位置的重要条件之一。一般山区铁路不论沿河傍山，在河道曲折、地势陡峭的峡谷地段或跨越分水岭，常常修建隧道。故仅就地形条件而言，可分为越岭隧道与河谷线隧道。越岭地段，一般山峦起伏、地形崎岖、地质条件复杂、自然条件变化差异很大，其中分水岭垭口的高低、垭口两面的沟谷地势、山梁的薄厚、山坡的陡缓以及山前主支沟台地的分布情况等，与隧道平面位置及立面位置的选择关系密切。本隧道所在位置主要分布于砂岩夹页岩中，局部分布于黏（砂）质黄土中，结构比较单一适合做隧道。3.2隧道纵断面设计隧道

21、宜设在直线上，应尽量采用较大的曲线半径，并尽量避免设在反向曲线上。为了保证隧道内列车能安全平顺地行使，机车能够牵引足够的列车重量，同时考虑将隧道内的水顺利排出洞外以及通风要求等因素，必须对隧道内线路的纵断面进行合理地设计。隧道纵断面设计的主要内容包括选定隧道内线路坡道形式、坡度大小、坡段长度和坡段间的衔接等。3.2.1坡道形式隧道处于地层之内，除了地质有变化以外，线路的坡形本来不受什么限制，用不着采用复杂多变的形式。一般可采用简单的单坡形或不复杂的人字坡形，如图3-1所示。 （a）单坡形 （b）人字坡形 图3-1 坡道形式由于本隧道所在位置地形比较陡峭，为了减少开挖量，必须要争取高程，所以选择

22、了单坡形隧道。3.2.2坡度大小对于线路来说，考虑到运营效率，应具有良好的行车条件，线路的坡度以平坡为最好。但是，天然地形是起伏不定的，为了能适应天然地形的形状以减少工程数量，需要随着地形的变化设置与之相适应的线路坡度。但坡度不能太大，若坡度超过了线路最大允许的限制坡度，机车的牵引能力达不到，不是列车爬不上去，就是必须减轻列车的牵引重量。所以设计坡度时，注意应不超过限制坡度。如果在平面上有曲线，还需为克服曲线的阻力，再减去一个曲线的当量坡度。即式中 设计中允许采用的最大坡度； 按照线路等级规定的限制最大坡度； 曲线阻力折算的坡度折减量；当机车进入隧道时，空气阻力就已增加，粘着系数也已开始减小，

23、机车的牵引能力相应降低，因此不但隧道内的线路应按上述方式予以折减，洞口外一段距离内，也要考虑相应的折减。在上坡进洞前半个远期货物列车长度范围内，按洞内一样予以折减。至于列车出洞，机车已达明线，这就不存在折减问题了。另一方面，考虑隧道排水的需要，除了最大坡度的限制以外，还要限制最小坡度。因为隧道内的水全靠排水沟向外流出。铁路隧道设计规范规定，隧道内线路不得设置为平坡，最小的允许坡度不小于3，在最冷月平均气温低于5的地区和地下水发育的隧道宜适当加大坡度。3.2.3坡段长度隧道内的线路坡段也不宜太短，因为坡段太短就意味着变坡点多而密集，列车行驶就不平稳。另外，如果隧道内坡度变化甚多，也将给施工和运营

24、养护增加困难。所以，从行车平稳的要求和照顾施工和养护的方便出发，隧道内坡段长度最好不小于列车的长度，考虑到长远的发展，坡段长度最好不小于远期到发线的长度。本隧道采用单坡行隧道，因为隧道内线路的坡形单一，坡度已用到了最大限度，所以不宜把坡段定得太长，此外，顺坡设排水沟时，如果坡段太长，水沟就难于布置，不是流量太大，就是沟槽太深。有时为此需要设置许多抽水、排水设施，分级分段排水。这就给今后的运营和维修增加了工作量。所以，隧道内线路的坡段不宜太长。4 洞门的选择及检算4.1选择洞口位置的原则确定隧道洞口位置时，应当结合地形特征、地质和水文地质条件、施工技术、运营条件以及附近相关工程，全面考虑，详细比

25、较决定。多年实践的体会，总结出一个指导思想，即“早进晚出”。在一般情况下，这一指导思想是符合实际的。选定隧道洞口位置时，首先要按照地质条件控制边坡和仰坡的高度和坡面长度，其次是避开不良地质区域和排水影响，最后才谈得到从经济方面进行比较。根据新猴河隧道位置的具体情况，确定洞口位置如下：(1)地质条件：岩层由二层组成，上层为黄土，下层为砂岩夹页岩。(2)围岩等级：由地质条件确定，岩层为较破碎的软岩，所以可确定为V级围岩。 4.2 用作图法确定进洞里程和洞口边、仰坡开挖线当线路的方向确定后，可采用作图法来确定进洞里程和边、仰坡开挖线。4.2.1洞口里程确定和洞口边、仰坡的拟定隧道洞口边、仰坡的控制高

26、度及坡度，应根据工程地质和水文地质条件确定。当无不良地质现象时，各类围岩中隧道洞口上方的仰坡和路堑的边坡控制高度和坡度可参考表4.1。表4.1 洞口边仰坡控制围岩级别坡率贴壁10.310.510.510.7510.751111.2511.2511.5高度(m)152025左右2025左右151820左右1518因本隧道出、入口位置处围岩级别都为级，故确定洞口边仰坡坡率均取1:0.754.2.2隧道洞口位置的确定洞口位置的选择应根据地形、地质条件，考虑边、仰坡的稳定，结合洞外有关工程及施工难易程度，本着“早进晚出”的原则，全面、综合地分析确定。 1.进口位置的确定根据新猴河隧道进口段线路路肩设计

27、高程197m为依据确定进洞里程。 (1) 进洞里程的确定在洞口地形平面图上(1:500)用作图法确定进洞里程。1) 在洞口地形平面图上找出控制等高线(图4.1)。选定仰坡的极限开挖高度H=15Error! No bookmark name given.，根据值在隧道纵断面图上粗略地拟定进洞位置，并在进口地形平面图中将其大致标出(见附录一中的图T-01)，然后定出进洞的路基标高H路=196则控制等高线标高为： H控=H路+H=196+15=211m (4-1)取H控=211图4.1 洞口里程的确定2) 在预先选定的洞口附近，以洞门墙宽度为距离，作对称于线路中心线的平行线II和IIII，由洞门标准

28、图得洞门墙宽度B=6.80m3) 以仰坡坡脚至极限开挖高度控制点的水平距离为半径，用分规沿II(或IIII)线移动，找出与控制等高线相切于点(即控制点)的圆心。其中值可根据洞门构造图及仰坡坡率(m=0.75)： d=(H-h)m=(15-11.50)0.75= 3.37m （4-2）其中为路基面至仰坡坡脚的高度，为仰坡的极限开挖高度。4) 过点作线路中心线的垂线。5) 以洞口里程至仰坡坡脚的的水平距离为间距(由洞门图查得)，其中b=2.9m （4-3）作线的平行线，则线为洞口里程位置，故本文所确定的隧道进口的洞口里程为ZDK71+362.5m (2) 绘制洞口边、仰坡开挖线为了布置洞顶排水设施

29、和洞口附近的其它建筑物，需确定洞口边、仰坡开挖范围，在洞口地形平面图上绘制边、仰坡开挖线(即路堑边坡坡面及洞门仰坡坡面与地面的交线)。1) 绘制仰坡开挖线洞门位置确定后，可计算出仰坡坡脚标高为： =H路+h=205m （4-4）仰坡坡率为m=0.75，即可计算各等高线距仰坡坡脚的水平投影距离为：对210m等高线：=(210-250)0.75=3.75m对209m等高线：=(209-205)0.75=3.00m在洞门地形图上，作与洞门墙平行且相距为的平行线交210m等高线于1点，同理作与洞门墙相距为的平行线交相应的等高线于2点，连接、1、2各点，即为仰坡开挖线。2) 绘制边坡开挖线先确定山侧边坡

30、坡脚标高为：=H路=196m （4-5）边坡坡率为n=0.75,即可计算出不同标高位置的边坡顶至边坡坡脚的水平投影距离为：=(206-196)0.75=7.50m=(205-196)0.75=6.75m=(204-196) 0.75=6.00m=(203-196) 0.75=5.25m 作与路堑坡脚线平行且相距为的平行线交206m等高线于1点，同理作与路堑坡脚线相距为的平行线交相应的等高线于2点，连接1、2各点，即为边坡开挖线。3) 绘制仰坡与边坡交角处开挖线以仰坡坡脚处为起坡点，采取乙式开挖，由此确定相应起坡点的标高为：H起= 205m （4-6）因边、仰坡坡率相同m=n=0.75,k=0.

31、75,同标高位置的坡顶至起坡点的水平投影距离为：=(207-206.50)K=0.375m=(208-206.50)K=1.125m.以挡墙端点为圆心，以、为半径，分别交207m、208m等高线于、点，连接、各点所形成的曲线交等份线(累积度数为15)于点(即为该等份线与开挖线的交点)。同理，可得其他等份线(、，累积度数分别为30、45)与开挖线的交点、，连接、各点，即得交角处开挖线。 (3) 绘制洞口开挖线连接仰坡开挖线、仰坡与边坡交角处开挖线及边坡开挖线即可形成全部开挖线。绘制洞口开挖线，见附录一中的图T-01。2.出口位置的确定根据新猴河隧道出口段线路路肩设计高程197m，以此为依据确定出

32、洞里程。 (1) 出洞里程的确定在洞口地形平面图上(1:500)用作图法确定出洞里程。1) 在洞口地形平面图上找出控制等高线(图4.1)。选定仰坡的极限开挖高度H=14m，根据值在隧道纵断面图上粗略地拟定进洞位置，并在出口地形平面图中将其大致标出(见附录一中的图T-1)，然后定出进洞的路基标高H路=197m，则控制等高线标高为： H控=H路+H=197+15=212m （4-7）2) 在预先选定的洞口附近，以洞门墙宽度为距离，作对称于线路中心线的平行线II和IIII，由洞门标准图得洞门墙宽度B=6.80m。3) 以仰坡坡脚至极限开挖高度控制点的水平距离为半径，用分规沿II(或IIII)线移动，

33、找出与控制等高线相切于点(即控制点)的圆心。其中值可根据洞门构造图及仰坡坡率m=0.75求出，即： d=(H-h)m=(15-10.50) 0.75=3.375m （4-8）其中为路基面至仰坡坡脚的高度，为仰坡的极限开挖高度。4) 过点作线路中心线的垂线。5) 以洞口里程至仰坡坡脚的的水平距离为间距(由洞门图查得)，其中b=2.9m （4-9）作线的平行线，则线为洞口里程位置，故本文所确定的隧道出口的洞口里程为ZDK71+447.5m(2) 绘制洞口边、仰坡开挖线为了布置洞顶排水设施和洞口附近的其它建筑物，需确定洞口边、仰坡开挖范围，在洞口地形平面图上绘制边、仰坡开挖线(即路堑边坡坡面及洞门仰

34、坡坡面与地面的交线)。1) 绘制仰坡开挖线洞门位置确定后，可计算出仰坡坡脚标高为：=H路+h=207.50m （4-10） 仰坡坡率为m=0.75，即可计算各等高线距仰坡坡脚的水平投影距离为：对211m等高线：d1=(211-207.50)0.75=2.625m对210m等高线：d2=(210-207.50)0.75=1.875m对209m等高线：d3=(209-207.50)0.75=1.125m对208m等高线：d4=(208-207.50)0.75=0.375m在洞门地形图上，作与洞门墙平行且相距为的平行线交211m等高线于1点，同理作与洞门墙相距为的平行线交相应的等高线于2点，连接、1

35、、2各点，即为仰坡开挖线。2) 绘制边坡开挖线先确定山侧边坡坡脚标高为：=H路=197m (4-11)边坡坡率为n=0.75,即可计算出不同标高位置的边坡顶至边坡坡脚的水平投影距离为：= (198-197) 0.75=0.75m= (199-197) 0.75=1.5m= (200-197) 0.75=2.25m = (201-197) 0.75=3.0m= (202-197) 0.75=3.75m= (203-197) 0.75=4.5m作与路堑坡脚线平行且相距为的平行线交198m等高线于1点，同理作与路堑坡脚线相距为的平行线交相应的等高线于2点，连接1、2各点，即为边坡开挖线。3) 绘制仰

36、坡与边坡交角处开挖线以仰坡坡脚处为起坡点，采取乙式开挖，由此确定相应起坡点的标高为：H起= 207.50m (4-12)因边、仰坡坡率相同m=n=0.75，所以坡率K=0.75，则可计算出不同标高位置的坡顶至起坡点的水平投影距离为：= (211-207.50) K=2.625m= (210-207.50) K =1.875m以挡墙端点为圆心，以、为半径，分别交211m、210m等高线于、点，连接、各点所形成的曲线交等份线(累积度数为15)于点(即为该等份线与开挖线的交点)。同理，可得其他等份线(、，累积度数分别为30、45)与开挖线的交点、，连接、各点，即得交角处开挖线。 (3) 绘制洞口开挖

37、线连接仰坡开挖线、仰坡与边坡交角处开挖线及边坡开挖线即可形成全部开挖线。绘制洞口开挖线，见附录一中的图T-01。4.3 洞门形式的选择4.3.1洞门结构的构造洞门是用以保护洞口、排放流水并加以建筑装饰的支挡结构物。它联系衬砌和路堑，是整个隧道结构的主要组成部分，也是隧道进出口的标志。对于铁路隧道，隧道的场地就是其进出口洞门墙外表面与线路内轨顶面标高线交点之间的距离。此外，洞门是隧道的咽喉，也是隧道的外露部分，在保证安全的同时，还应根据实际情况，选择适合的洞门形式，并应适当进行洞门美化和环境美化。洞门的作用有以下几方面：一、减小洞口土石方开挖量二、稳定边仰坡三、引离地面流水四、装饰洞口根据洞口地

38、形、地质及衬砌类型等不同的情况和要求，洞门结构主要有以下两大类型：一、隧道门-隧道门指修建在不设明洞的隧道洞口的支挡结构物，包括环框时洞门、短墙式洞门、翼墙式洞门、柱式洞门、台阶式洞门、斜洞门和耳墙式洞门等。二、明洞门-明洞门主要配合明洞结构类型设计，明洞有拱形明洞和棚洞之分，相应明洞门也分拱形明洞门和棚式明洞门两大类。棚式明洞门并不单独设置，通常在棚洞洞口端横向顶梁上加设端墙，以拦截落石，避免其坠入线路影响行车安全。4.3.2洞门形式的选择 根据新猴河隧道所处地段的地质、地形及水文条件，选择台阶式隧道门比较合适。它是工程实践中总结、提高和发展起来的一种洞门类型。当洞门处于傍山侧坡地区。地面横

39、坡较陡，洞门一侧边坡较高时，为了减少仰坡土石开挖量。这种洞门也有一定的美化作用。此种洞门一般配合偏压隧道衬砌使用，故亦称偏压隧道门。它在靠山测通常需设置挡墙，以降低边坡开挖高度，并压缩端墙宽度。低山坡一侧如地质较差，地面较高，也可采用矮挡墙。选用台阶式洞门时，通常需要根据洞门口地形地质条件，与采用明洞或斜洞门做技术经济比较。4.4 洞门检算4.4.1洞门基本计算数据1、地层特征级围岩;地层容重地层计算内摩擦角基地摩擦系数基地控制压应力边仰坡端墙面坡挡墙面坡2、材料容重，容许应力顶帽150号混凝土容重端墙挡墙水泥砂浆砌片石100号水泥砂浆砌片石容许压应力100号水泥砂浆砌片石容许拉应力3、检算端

40、墙应力，偏心，稳定性的要求墙身截面压应力墙身截面偏心距基底偏心基底应力滑动稳定系数倾覆稳定系数4.4.2洞门各部尺寸的拟定 采用时速120公里单线电气化铁路隧道门，加宽值W=24cm,轨道类型选用次重型，洞门各部尺寸要求:1. 洞门最大高度为15.00m2. 洞门山侧挡墙最大高度不宜超过12m，设计为10m，河侧挡墙为7m。3. 山侧台阶高宽比1:4，河侧高宽比1:4。4. 端墙基底厚度，墙身界面厚度根据实践经验和工程类比先假定尺寸，假定基地截面厚度，墙身截面厚度。4.4.3洞门端墙基底偏心,应力,稳定性检算绘制洞门正面大图样,量出-,-计算条带中基地截面计算高度,墙身截面计算高度。1、检算端

41、墙应力，偏心，稳定性的要求（1）绘制图压力图形图4.2（2）确定最危险的破裂面与垂直面间的夹角和土压力系数，按附录查的。，图 4.3 (4-13) （4-14)得，=2154， 2、墙背主动土压力E（1） 计算换算土压力系数 图 4.4计算高度 (4-15） （4-16） （4-17） （4-18） 因为 （4-19） 图 4.5所以 （4-20）（2）主动土压力E因为 （4-21）所以用2-1公式计算 （4-22）（4-23） （4-24） （4-25）3、倾覆力矩 （1）倾覆力臂 (4-26) (4-27) (4-28)（2）倾覆力矩 (4-29)4、稳定力矩为了简化计算，切留有余地，顶帽与其下部结构自重计算简化为矩形计算（1）自重p (4-30) (4-31) (4-32) (4-33) (4-34)（2）稳定力臂 (4-35) (4-36) (4-37) (4-38)（3）稳定力矩 (4-39)5、稳定计算（1）倾覆稳系数 (可) (4-40)（2）滑动稳定系数 （可） (4-41) （3）基底偏心及应力计算 （可） （可） (4-44)4.4.4墙身截面应力，偏心计算1、墙背主动土压力（1）计算换算土压力系数计算高度截面厚度 图 4.6