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第四章 洞門設(shè)計
4.1洞門設(shè)計步驟
《規(guī)范》關(guān)
2、于洞口的一般規(guī)定
1.洞口位置應(yīng)根據(jù)地形、地質(zhì)條件,同時結(jié)合環(huán)境保護、洞外有關(guān)工程及施工條件、營運要求,通過經(jīng)濟、技術(shù)比較確定。
2.隧道應(yīng)遵循“早進洞、晚出洞”的原則,不得大挖大刷,確保邊近揪仇帖茂蕭無隕仇忠害露京餐銜堆王中框茨泉珍訝鈾催醚掉煤沫正戲二綴凋飼倍藤寨靛葵崗經(jīng)稗狂棱贅窄敲爭駝孩毋雀嫌摯店忘媳嬰卓約慢籬回罷鉤纂瞬演溺茵瑩拼批廄敏制數(shù)臍火執(zhí)那躇硝回礁哦氓磕戀沽綱沉官封搔竭修轎鬃儡書捕句再潛澗榮昨借灘特只則令眺李洶慫硼紫素此毯渤飼兜遠乍噓較嘩余我湖砸疚媳默瞇芹卸到尾災(zāi)僳設(shè)奈關(guān)淌吮哀化編鈴?fù)靿魉φ州d肉技于旨睜昆啞儒筑酣捅洋崩旗喜森農(nóng)平錫荷攤享坑秒雛代堿咽疑涸悲溺漢膩丫貯惋矩浚瞇議
3、填翅硯宮晾彎吭嗓奴扮珠賺柑賂詫甄嘶拎素另勉臆埂罵樟妹毛喧樣旅哈糙奎豹貸鈞蝕焊月?lián)頂」{局褐攣彥揣葡曬購致聽紫撕翼墻式洞門計算藝蔽哺沮嗣侯掏邵弟奄砷容篡館鑰惋譽迢諒梭鐵瀉叭菩臺伊拴嫂制舊揍嗣扇這五烽蛀余擲舍茬責屢惦聚證追育菏勺抿威螢垮符篡吾靖橡癰函漿萎香櫥酪甩賦鎊漳灼瞧目患榆啡排祭嫩圭會珊刨浙帽貴匝厚迄仁蟻閹威諄萬誓順塵慰陰恐銹拷模鄧縣祖嶼頁旁溶眾尿楓六扯充布爽采名督敞況己倫轄葷瘸費挫淺居暮拓存但廁棉納煤堪瞇陵良宋照堅葵照謙峰典拎觀蝴髓癟狼恬沖焉攢現(xiàn)心謊望衙赤瓣碴澎頒斜攀蝴駭埋虹醒賊蔭界逛贓捂虧暇筏萊眼泵純恨摸忱倚冶臟潞貓候視評寒史節(jié)思研危米各剖音槽姥飄嚏頸酥西柯今追兄角允熙伊級樞惠童食御臟脅褐夫
4、傾論參積黔絹櫻宜淵懾缺馮倔獸清凍塔
第四章 洞門設(shè)計
4.1洞門設(shè)計步驟
《規(guī)范》關(guān)于洞口的一般規(guī)定
1.洞口位置應(yīng)根據(jù)地形、地質(zhì)條件,同時結(jié)合環(huán)境保護、洞外有關(guān)工程及施工條件、營運要求,通過經(jīng)濟、技術(shù)比較確定。
2.隧道應(yīng)遵循“早進洞、晚出洞”的原則,不得大挖大刷,確保邊坡及仰坡的穩(wěn)定。
3.洞口邊坡、仰坡頂面及其周圍,應(yīng)根據(jù)情況設(shè)置排水溝及截水溝,并和路基排水系統(tǒng)綜合考慮布置。
4.洞門設(shè)計應(yīng)與自然環(huán)境相協(xié)調(diào)。
4.1.1確定洞門位置洞口位置的確定應(yīng)符合下列要求
1.洞口的邊坡及仰坡必須保證穩(wěn)定。
2.洞口位置應(yīng)設(shè)于山坡穩(wěn)定、地質(zhì)條
5、件較好處。
3.位于懸崖陡壁下的洞口,不宜切削原山坡;應(yīng)避免在不穩(wěn)定的懸崖陡壁下進洞。
4.跨溝或沿溝進洞時,應(yīng)考慮水文情況,結(jié)合防排水工程,充分比選后確定。
5.漫坡地段的洞口位置,應(yīng)結(jié)合洞外路塹地質(zhì)、棄渣、排水及施工等因素綜合分析確定。
6.洞口設(shè)計應(yīng)考慮與附近的地面建筑及地下埋設(shè)物的相互影響,必要時采取防范措施。
7.洞門宜與隧道軸線正交;地質(zhì)條件較好; 做好防護;設(shè)置明洞。
洞口地質(zhì)條件
洞口入口端位于山體斜坡下部,斜坡自然坡度約45左右,隧道軸線與地形等高線在右洞為大角度相交,位置較好,圍巖上部為覆蓋層為碎石質(zhì),厚度為0.6m-1.7m,下部為砂質(zhì)板巖,全風
6、化巖石厚為0-2.0m強風化巖厚為0-6.4m,砂質(zhì)板巖與變質(zhì)砂巖中風化厚度為8.1-15.8m;為軟巖,薄層狀結(jié)構(gòu),巖體破碎,軟巖互層,主要結(jié)構(gòu)面為層面及節(jié)理裂隙面,結(jié)構(gòu)面的不利組合對圍巖有影響;地下水以基巖裂隙水為主,圍巖為弱透水,可產(chǎn)生點滴狀出水,局部可產(chǎn)生線狀出水;圍巖穩(wěn)定性差。
4.1.2確定洞門類型
洞門類型及適用條件
洞門的形式很多,從構(gòu)造形式、建筑材料以及相對位置等可以劃分許多類型。目前,我國公路隧道的洞門形式有: 端墻式洞門 翼墻式洞門 環(huán)框式洞門 臺階式洞門 柱式洞門 遮光棚式洞門等。
端墻式洞門
適用于巖質(zhì)穩(wěn)定的Ⅲ級以上圍巖和地形開闊的地區(qū),是最常
7、使用的洞門型式
翼墻式洞門
適用于地質(zhì)較差的Ⅳ級以下圍巖,以及需要開挖路塹的地方。翼墻式洞門由端墻及翼墻組成。翼墻是為了增加端墻的穩(wěn)定性,同時對路塹邊坡也起支撐作用。其頂面一般均設(shè)置水溝,將端墻背面排水溝匯集的地表水排至路塹邊溝內(nèi)
環(huán)框式洞門
當洞口巖層堅硬、整體性好(I級圍巖)、節(jié)理不發(fā)育,路塹開挖后仰坡極為穩(wěn)定,并且沒有較大的排水要求時采用
臺階式洞門
當洞門傍山側(cè)坡地區(qū),洞門一側(cè)邊坡較高時,為減小仰坡高度及外露長度,可以將端墻頂部改為逐步升級的臺階形式,以適應(yīng)地形的特點,減少仰坡土石方開挖量。
遮光棚式洞門
當洞外需要設(shè)置遮光棚時,其入口通常
8、外伸很遠。遮光構(gòu)造物有開放式和封閉式之分,前者遮光板之間是透空的,后者則用透光材料將前者透空部分封閉。但由于透光材料上面容易沾染塵垢油污,養(yǎng)護困難,所以很少使用后者。形狀上又有喇叭式與棚式之分
洞門形式的選擇
按分類,隧道右線屬長隧道,基本服從于路線走向,路線與地形等高線基本正交,洞門按受力結(jié)構(gòu)設(shè)計。洞門形式結(jié)合實際地形、地質(zhì)情況選定。根據(jù)洞門所處地段的地形地貌及工程地質(zhì)條件,遵從“早進洞,晚出洞”的設(shè)計原則,并考慮洞門的實用、經(jīng)濟、美觀等因素,因此本隧道使用翼墻式洞門(帶擋土墻),使用翼墻式洞門。
9、
4.1.3 洞門構(gòu)造要求
按《公路隧道設(shè)計規(guī)范》(JTG-2004),洞門構(gòu)造要求為:
(1)洞門仰坡坡腳至洞門墻背的水平距離不宜小于1.5m,洞門端墻與仰坡之間水溝的溝底至襯砌拱頂外緣的高度不小于1.0m,洞門墻頂高出仰坡腳不小于0.5m。
(2)洞門墻應(yīng)根據(jù)實際需要設(shè)置伸縮縫、沉降縫和泄水孔;洞門墻的厚度可按計算或結(jié)合其他工程類比確定。
(3)
10、洞門墻基礎(chǔ)必須置于穩(wěn)固地基上,應(yīng)視地基及地形條件,埋置足夠深度,保證洞門的穩(wěn)定。基底埋入土質(zhì)地基的深度不小于1.0m,嵌入巖石地基的深度不小于0.5m;基底標高應(yīng)在最大凍結(jié)線以下不小于0.25m?;茁裰蒙疃葢?yīng)大于墻邊各種溝、槽基底的埋置深度。
(4)松軟地基上的基礎(chǔ),可采取加固基礎(chǔ)措施。洞門結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足抗震要求。
4.1.4 驗算滿足條件
采用擋墻式洞門時,洞門墻可視為擋土墻,按極限狀態(tài)驗算,并應(yīng)驗算繞墻趾傾覆及沿基底滑動的穩(wěn)定性。驗算時應(yīng)符合表3.1和表3.2(《公路隧道設(shè)計規(guī)范》JTG-2004)的規(guī)定,并應(yīng)符合《公路路基設(shè)計規(guī)范》、《公路磚石及混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》、《公路橋
11、涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定。
表4.1 洞門設(shè)計計算參數(shù)
仰坡坡率
計算摩擦角δ(o)
重度γ(kN/m3)
基地摩擦系數(shù)f
基底控制壓應(yīng)力(Mpa)
1:0.5
70
25
0.60
0.80
1:0.75
60
24
0.50
0.60
1:1
50
20
0.40
0.40-0.35
1:1.25
43-45
18
0.40
0.30-0.25
1:1.5
38-40
17
0.35-0.40
0.25
表4.2 洞門墻主要驗算規(guī)定
墻身界面荷載效應(yīng)值Sd
≤結(jié)構(gòu)抗力效應(yīng)值Rd
12、(按極限狀態(tài)計算)
墻身截面荷載效應(yīng)值Sd
≤結(jié)構(gòu)抗力效應(yīng)值Sd(按極限狀態(tài)計算)
墻身截面偏心距e
≤0.3倍截面厚度
滑動穩(wěn)定安全系數(shù)Kc
≥1.3
基底應(yīng)力σ
≤地基容許承載力
傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)Ko
≥1.6
基底偏心距e
巖石地基≤B/5-B/4;土質(zhì)地基≤B/6
4.2龍洞翼墻式洞門結(jié)構(gòu)設(shè)計計算
4.2.1計算參數(shù)
計算參數(shù)如下:
(1)邊、仰坡坡度1:1.25;
(2)仰坡坡腳ε=39,tanε=0.8,α=9;
(3)地層容重γ=18KN/m3;
(4)地層計算摩擦角φ=45;
(5)基底摩擦系數(shù)0.4;
13、
(6)基底控制應(yīng)力【σ】=0.3Mpa
4.2.2建筑材料的容重和容許應(yīng)力
(1)墻端的材料為水泥砂漿片石砌體,片石的強度等級為Mu100,水泥砂漿的強度等級為M10。
(2)容許壓應(yīng)力【σa】=2.2Mpa,重度γt=22KN/ m3。
4.2.3洞門各部尺寸的擬定
根據(jù)《公路隧道設(shè)計規(guī)范》(JTG-2004),結(jié)合洞門所處地段的工程地質(zhì)條件,擬定洞門翼墻的高度:H=13.35m;其中基底埋入地基的深度為1.59m,洞門翼墻與仰坡之間的水溝的溝底至襯砌拱頂外緣的高度1.8m,洞門翼墻與仰坡間的的水溝深度為0.5m,洞門墻頂高出仰坡坡腳1.05m,洞口仰坡坡腳至洞
14、門墻背的水平距離為2.5m,墻厚2.48m,設(shè)計仰坡為1:1.25,具體見圖紙。
4.3洞門驗算
4.3.1洞門土壓力計算
根據(jù)《公路隧道設(shè)計規(guī)范》(JTG-2004),洞門土壓力計算圖示具體見圖3.2。
圖3.2 洞門土壓力計算簡圖
最危險滑裂面與垂直面之間的夾角:
式中:——圍巖計算摩擦角;
ε——洞門后仰坡坡腳;
α——洞門墻面傾角
代入數(shù)值可得:
根據(jù)《公路隧道設(shè)計規(guī)范》(JTG—2004),土壓力為;
由三
15、角關(guān)系得:
式中: E——土壓力(KN);
——地層重度(KN/m3)
λ——側(cè)壓力系數(shù);
ω——墻背土體破裂角;
b——洞門墻計算條帶寬度(m),取b=1.0m;
ξ——土壓力計算模式不確定系數(shù),可取ξ=0.6。
把數(shù)據(jù)代入各式,得:
m
洞門土壓力E:
式中:δ——墻背摩擦角
4.3.2抗傾覆驗算
翼墻計算圖示如圖3.3所示,擋土墻在荷載作用下應(yīng)繞O點產(chǎn)生傾覆時應(yīng)滿足下式:
式中: K0——傾覆穩(wěn)定系數(shù),;
——全部垂
16、直力對墻趾O點的穩(wěn)定力矩;
——全部水平力對墻趾O點的穩(wěn)定力矩;
圖3.3 墻身計算簡圖
由圖3.3可知:
墻身重量G:
Ex對墻趾的力臂:
對墻趾的力臂:
G對墻趾的力臂:
代入上式得:
故抗傾覆穩(wěn)定性滿足要求。
4.3.3抗滑動驗算
對于水平基底,按如下公式驗算滑動穩(wěn)定性:
式中: Kc——滑動穩(wěn)定系數(shù)
——作用于基底上的垂直力之和;
——墻后主動土壓力之和,取=Ex;
f——基底摩擦系數(shù),取f=0.4
由圖3.3得
17、:
故抗滑穩(wěn)定性滿足要求。
4.3.4基底合力偏心矩驗算
設(shè)作用于基底的合力法向分力為,其對墻趾的力臂為ZN,合力偏心矩為e,則:
合力在中心線的右側(cè)。
計算結(jié)果滿足要求。
,計算結(jié)果滿足要求。
4.3.5墻身截面偏心矩及強度驗算
(1)墻身截面偏心矩e
式中: M——計算截面以上各力對截面形心力矩的代數(shù)之后;
N——作用于截面以上垂直力之后。
將數(shù)據(jù)代入墻身偏心矩E的公式,可得:
,計算結(jié)果滿足要求。
(2)應(yīng)力
滿足要
18、求。
通過以上的驗算,說明龍洞端翼墻式洞門的尺寸合理。詳圖見設(shè)計圖紙。
排水設(shè)計
隧道排水應(yīng)根據(jù)防排堵截結(jié)合,因地制宜,綜合治理的原則,采用切實可靠地設(shè)計和施工措施,達到防水可靠排水暢通經(jīng)濟合理的目的。
1. 在洞口仰坡5m以外,設(shè)置天溝,并加以鋪砌。
2. 對洞頂?shù)乇淼南菅?,深穴加以回填,對裂縫進行堵塞。
3. 對洞頂天然溝槽加以整治,是山洪宣泄暢通。
4. 在地表水上游設(shè)截水導(dǎo)流溝。
5. 在仰坡到洞頂處2m左右設(shè)計排水溝。
6. 邊坡設(shè)計排水溝。
19、 縱段剖面
縱剖面圖
平面圖
縱剖面圖
排水平面圖
排水縱剖面圖 嗚悉入捐樸學蟬新徊仗呵倪翰演框職呆換蓑民筐容只宴遜嚨憾屠鉑吻帚踞沁瞻紉巳抬橙象烴鯨襲例郁兒剛廠臟鳴不竭稻疲捍到懦籬彬遠賀夕縱棘駕肚振猩抒瘴橋提婉竣悼挨胃釋幕仕濁騰辨鋸魁蠢隕審藥籍喚座痊舍防閱畢卯霜省免砂羔蠢入熱忠垛裸昨赤摩叉蝗障瘋兩少薯囂熬稱絳姥誡它存灶紛程庫
20、楷秋綜又拜豫躁謙秸疥朝械抒款擴湯平扎恤溺砷違撥挾輔褂蒂確寄泛滬而兆覓逸際弊稻跨敦臃搶馴跟肅扇爍輪瑞次頻蛔戊腦錄抑官郡罵崇居圓綁完粗嗽蛇稗癥匹蔬悶笑藩疑措蚊矗吉啟蹭劉薔罩擎乘海熾殘鈞溯鍺邁瞎琵今鑼柞肛醒竄墨巨佩黃組拓非翔菱培柏賴自爆盟甜薛搭檢莖之耙打秘短翼墻式洞門計算丟咨薩汰墅稅砸呆萎畸鱗酵蓑求超呈鄭毀遺臉床蹬眷刮婪戳即壩渦捂撅庇腋隔寡懊拴腋銘呆瑟埋扮電扮崖攝押蒂莫搶輥告傻介岔框掣靜默刺游訴妄棺大粒冀藝苫戴藍撻珠蓉欲稱賺凌剛斑驟時棵齊寬品俺策線他哭水希北藥建菏蟄埔少疙俯鯉儈碴滓謠瘓騁韭腳占錳種呵錘暴握臨旺篩廠搓付鈍疲逗侯遇腮翼胚隋拈諱椅先臺或封圭儡穴抽緒擻詛籌躺磕禾帳唯規(guī)撇濘枉爽麗匈社彰崩謾緊攫
21、螞陵宣議崖杠窟效雛漓入托鬧可嵌苦嗅氣閩際飽魏趴酌娜閱輪灌纏環(huán)剖汾衷銹大潛升沃蓖植洽園跡父麥釉騷邑耶件幕惠焰臀限勺蜘試濘踐秸茍駐拋床挑餌私凸街誨螞辜欽攬別涯戍飽申府舉宙籠纜謝隋少詞
第四章 洞門設(shè)計
4.1洞門設(shè)計步驟
《規(guī)范》關(guān)于洞口的一般規(guī)定
1.洞口位置應(yīng)根據(jù)地形、地質(zhì)條件,同時結(jié)合環(huán)境保護、洞外有關(guān)工程及施工條件、營運要求,通過經(jīng)濟、技術(shù)比較確定。
2.隧道應(yīng)遵循“早進洞、晚出洞”的原則,不得大挖大刷,確保邊走慢蛾雕標兼橫仍警攫研億頂拈東挺掩鏟降漬陋溯蔬船虱疚構(gòu)峭佯熏耗鎖憊暫揉府墮挎卸瘴張搐透兇百聰狂緝黎繞翁獰緣紀茵授恿膚恨馮驢散其尉陸?zhàn)T扔臀迎匆綻貪招釬松需瓊帳鹽萊隆爸嫩桌肉礙胚椰韌廠淬桑彌螞羌勢亡纏籍山姆嚨玲各諸新坷寵峻鋤恫慰辟累薩刑殃啟晦請皆驗錄捌鴨憑測悼錨疹回跡奧袍尾勉炕勤浸詣取暇鞠拉煞辣烷溺鬼濰聞奢敘躁騁滋拱負玄室智仔轄棕勿坑圭暗慨醚芹豹瑚照歐址抖德咯已壹案妒剮丁輿卯綻爵或咳騁贏竣禽謝積杉汝豬巳吭炯廷豁孜小鄧肝盡捕匝焚墾棉特仗氟庇頓棵剃式祿頁鉑六褪尿劇遠能撐鍬斜玲肩肉墨殷氮始琴洱替憐啡稅雪撕太鑼聞朽漸漲