隧道翼墙式洞门计算
八字墙翼墙（墙身）砼用量精确通用计算公式推导
八字墙翼墙（墙身）砼用量精确通用计算公式推导
八字墙翼墙（墙身）砼用量精确通用计算公式
推导
*注：因为常用平均面积法、切分法、棱台算法等计算法计算翼墙体积（砼用量），在长大翼墙计算过程中会随着长度增长误差也随着增长，若求精确故不可采用。
以下计算公式，均能精确到0.01m3左右。
一、墙身体积计算公式
如下图所示的涵洞翼墙
令翼墙的顶宽为K、墙背坡为B、填土坡为T、墙高为X、（注：高的一端为X高、低的一端为X低）、翼墙低端基础宽J、基础的厚度为 H， X变量从翼墙的低端变化到翼墙的高端（如图中从1米变化到3.82米），墙长与填土坡T相关，它随墙高增高而增长。
即：墙长=T(X高－X低)。
墙身体积计算公式推导如下：
将(2)式脱出积分公式整理得
二、墙身体积计算例
上图中K=0.46、B=3.75、T=1.5、X低=1、X高=3.82
三、基础体积计算公式
将 (4)式脱出积分公式整理得
四、基础体积计算例
上图中 T=1.5、J=1.18、H=0.6 、X=3.82-1=2.82。
隧道设计衬砌计算范例(结构力学方法)
1.1工程概况川藏公路二郎山隧道位于四川省雅安天全县与甘孜泸定县交界的二郎山地段, 东距成都约260km , 西至康定约97 km , 这里山势险峻雄伟, 地质条件复杂, 气候环境恶劣, 自然灾害频繁, 原有公路坡陡弯急, 交通事故不断, 使其成为千里川藏线上的第一个咽喉险道, 严重影响了川藏线的运输能力, 制约了川藏少数民族地区的经济发展。
二郎山隧道工程自天全县龙胆溪川藏公路K2734+ 560 (K256+ 560)处回头, 沿龙胆溪两侧缓坡展线进洞, 穿越二郎山北支山脉——干海子山, 于泸定县别托村和平沟左岸出洞, 跨和平沟经别托村展线至K2768+ 600 (K265+ 216) 与原川藏公路相接, 总长8166km , 其中二郎山隧道长4176 m , 别托隧道长104 m ,改建后可缩短运营里程2514 km , 使该路段公路达到三级公路标准, 满足了川藏线二郎山段的全天候行车。
1.2工程地质条件1.2.1 地形地貌二郎山段山高坡陡,地形险要,在地貌上位于四川盆地向青藏高原过渡的盆地边缘山区分水岭地带,隶属于龙门山深切割高中地区。
隧道中部地势较高。
隧址区地形地貌与地层岩性及构造条件密切相关。
由于区内地层为软硬相间的层状地层,构造为西倾的单斜构造,故地形呈现东陡西缓的单面山特征。
隧道轴线穿越部位,山体浑厚,东西两侧发育的沟谷多受构造裂隙展布方向的控制。
主沟龙胆溪、和平沟与支沟构成羽状或树枝状,横断面呈对称状和非对称状的“v ”型沟谷,纵坡顺直比降大,局部受岩性构造影响,形成陡崖跌水。
1.2.2 水文气象二郎山位于四川盆地亚热带季风湿润气候区与青藏高原大陆性干冷气候区的交接地带。
由于山系屏障,二郎山东西两侧气候有显著差异。
东坡潮湿多雨,西坡干燥多风,故有“康风雅雨”之称。
全年分早季和雨季。
夏、秋两季受东进的太平洋季风和南来的印度洋季风的控制,降雨量特别集中；冬春季节,则受青藏高原寒冷气候影响,多风少雨,气候严寒。
洞门计算
2.4隧道洞门型式方案比选洞门型式方案比选表2-2洞门型式方案的选择：线路洞门左侧洞门处也属于V级围岩，地势较陡，地质条件较差，纵向推力较大，综合比较决定采用冀墙式洞门。
线路右侧洞门处虽然处属于V级围岩，但其洞口周边地形比较平坦，方便施工，采用了削竹式洞门。
2.4.1洞门构造要求按《公路隧道设计规范》（JTG-2004）,洞门构造要求为：1、洞门仰坡坡脚至洞门墙背的水平距离不宜小于1.5m，洞门端墙与仰坡之间水沟的沟底至衬砌拱顶外缘的高度不小于 1.0m，洞门墙顶高出仰坡脚不小于0.5m。
2、洞门墙应根据实际需要设置伸缩缝、沉降缝和泄水孔；洞门墙的厚度可按计算或结合其他工程类比确定。
3、洞门墙基础必须置于稳固地基上，应视地基及地形条件，埋置足够深度，保证洞门的稳定。
基底埋入土质地基的深度不小于 1.0m，嵌入岩石地基的深度不小于0.5m；基底标高应在最大冻结线以下不小于0.25m。
基底埋置深度应大于墙边各种沟、槽基底的埋置深度。
4、松软地基上的基础，可采取加固基础措施。
洞门结构应满足抗震要求。
2.4.2 验算满足条件采用挡墙式洞门时，洞门墙可视为挡土墙，按极限状态验算，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2-3和表2-4（《公路隧道设计规范》JTG-2004）的规定，并应符合《公路路基设计规范》、《公路砖石及混凝土桥涵设计规范》、《公路桥涵地基与基础设计规范》的有关规定。
洞门墙设计参数表2-3洞门主要验算规定表2-42.4.3洞门结构设计计算计算参数如下：（1）边、仰坡坡度1:1.5；（2）仰坡坡脚ε=30°，tanε=0.58，tanα=0.1；（3）地层容重γ=17kN/m3;（4）地层计算摩擦角 =40°；(5) 基底摩擦系数0.4；(6) 基底控制应力[σ]=0.25Mpa2.4.3.1建筑材料的容重和容许应力洞门材料选用C25混凝土，容许压应力[σa]=0.5MPa，重度γ'=23KN/ m3。
第6章隧道结构计算
α— 轴向力偏心影响系数。 1 1.5 e0 h
抗拉控制检算
大偏心判断准则：
e0 0.2h
此时承载能力由抗拉强度控制：
KN 1.75Rlbh
6e0 1 h
式中： Rl — 混凝土的抗拉极限强度，
其它符号意义同前。
6.5 衬砌截面强度验算
6.4 隧道洞门计算
1.洞门墙墙身抗压承载能力计算(承载能力极限状态)
2.洞门墙墙身抗裂承载能力计算(正常使用极限状态)
6.4 隧道洞门计算
3.洞门墙地基承载能力计算
4.抗倾覆计算 5.抗滑动计算
6.5 衬砌截面强度验算
6.5.1 检算内容
（1）安全系数检算 （2）偏心检算
6.5.2 适用范围
铁路隧道拼装式衬砌、复合式衬砌 双线隧道整体式衬砌 公路隧道衬砌结构
6.5.3 安全系数检算
（1） 允许安全系数 混凝土和石砌结构的强度安全系数
圬工种类及 荷载组合
破坏原因
混凝土
主 附主 要 加要 荷 荷、 载载
石砌体 主 附主 要 加要 荷 荷、 载载钢筋ຫໍສະໝຸດ 凝土主附主要
加要
荷
荷、
载
载
（钢筋）混凝土或石砌
设围岩垂直压力大于 侧向压力， 则存在拱顶 脱离区，两侧 抗力区。
6.2 结构力学方法
6.2.3 隧道衬砌荷载分类
(1) 主动荷载 主要荷载：围岩压力、支护结构自重、回填土荷载、地下 静水压力及车辆活载等。 附加荷载：冻胀压力、地震力等。 (2) 被动荷载 被动荷载是指围岩的弹性抗力，计算有共同变形理论和局 部变形理论。
直刚法计算流程
隧道洞口类型及适用条件
一．隧道洞门类型及适用条件
1.洞口环框
当洞口石质坚硬稳定〔Ⅰ～Ⅱ级围墙〕，且地势陡峻无排水要求时，可仅修建洞口环框，以起到加固洞口和减少洞口雨后滴水的作用。
2.端墙式〔一字式〕洞门
端墙式洞门适用于地形开阔、石质较稳定〔Ⅱ～Ⅲ级围岩〕的地区，由端墙和洞门顶和排水沟组成。
端墙的作用是抵抗山体纵向推力及支持洞口正面上的仰坡，保持其稳定。
洞门顶排水沟用来将仰坡流下来的地表水聚集后排走。
3.翼墙式〔八字墙〕洞门
当洞门地质较差〔Ⅳ级及以上围岩〕，山体纵向推力较大时，可以在端墙式洞门的单侧或双侧设置翼墙。
翼墙在正面起到抵抗山体纵向推力，增加洞门的抗滑及抗倾覆能力的作用。
两侧面爱护路堑边坡，起挡土墙的作用。
翼墙顶面与仰坡的延长面相一致，其上设置水沟，将洞门顶水沟聚集的地表水引至路堑测沟内排走。
4.柱式洞门
当地势峻峭〔Ⅳ级围岩〕，仰坡有下滑的可能性，又受地质或地形条件的限制，不能设置翼墙时，可在端墙中设置2个〔或4个〕断面较大的柱墩，以增加端墙的稳定性。
5.台阶式洞门
当洞门位于傍山侧坡地区，洞门一侧边仰坡较高时，为了提高靠山侧仰坡起坡点，减少仰坡高度，将端墙顶部改为逐渐升高的台阶形式，
以适应地形的特点，减少洞门圬工及仰坡开挖数量，也能起到美化洞门的作用。
6斜交式洞门
当隧道洞口线路与地面等高线斜交时，为了缩短隧道长度，减少挖方数量，可采纳平行等高线与线性成斜交的洞口。
7.喇叭口式洞口
高速铁路隧道，为减缓高速列车的空气动力学效应，对单线隧道，一般设喇叭口洞口缓冲段，同时兼做隧道洞门。
端墙式洞门计算
3.1 . 洞门结构设计计算3.1 .1 计算参数计算参数如下：(1)边、仰坡坡度 1:0.5；(2)仰坡坡脚& =63.5°, tan& =2,a =6°;(3)地层容重丫 =22kN/m3;(4)地层计算摩擦角© =70 °;( 5) 基底摩擦系数 0.6；(6) 基底控制应力[(T ]=0.8Mpa3.1 ．2建筑材料的容重和容许应力(1)墙端的材料为水泥砂浆片石砌体，片石的强度等级为Mu100，水泥砂浆的强度等级为 M10。
(2)容许压应力[(T a]=2.2MPa,重度丫 t=22KN/ m3。
3.1.3 洞门各部尺寸的拟定根据《公路隧道设计规范》(JTJ026-90),结合洞门所处地段的工程地质条件，拟定洞门翼墙的高度：H=12m;其中基底埋入地基的深度为 1,0m，洞门翼墙与仰坡之间的水沟的沟底至衬砌拱顶外缘的高度 1.38m，洞门翼墙与仰坡间的的水沟深度为0.5m,洞门墙顶高出仰坡坡脚0.7m,洞口仰坡坡脚至洞门墙背的水平距离为1.5m,墙厚2.0m,设计仰坡为1:1,具体见图纸。
3.2. 洞门验算3.2．1 洞门土压力计算根据《公路隧道设计规范》(JTJ026-90),洞门土压力计算图示具体见图 3.2图3-4洞门土压力计算简图最危险滑裂面与垂直面之间的夹角: tan 2tan tan (1 tan 2)(tan tan )(tan tan )(1tan tan ) 2 tan (1 tan ) tan (1 tan tan )式中： 一一围岩计算摩擦插脚& ――洞门后仰坡坡脚；a ——洞门墙面倾角代入数值可得：2 I 2tanw = ta 门7° tan6tan63.5 ^(1 tan 70 )(tan70 tan63.5)(tan70 tan6)(1 tan6 tan63.5)tan63.5(1 tan 70) tan70(1 tan6 tan63.5)=0.266故：w=14.89°根据《公路隧道设计规范》(JTG —2004), 土压力为;1 2E 2 [H 2 h °(h h °)]b(tan tan )(1 tan tan )tan( )(1 tan tan )式中： E ――土压力（kN ）;h atan tantanw地层重度（kN/m3）入一一侧压力系数;3 -- 墙背土体破裂角；b ――洞门墙计算条带宽度（m ）,取b=1m ；E -- 土压力计算模式不确定系数，可取E =0.6把数据代入各式，得：止匕89 tan6)(1 仙6^63.5)=0.0559tan(14.89 63.5 )(1 tan 14.89 tan63.5 )由三角关系可得：h 。
隧道洞门结构-明洞结构
较大，以抵抗山
体的侧向压力。
当基岩层完整，
坡面较陡，地下
水不大，采用重
力式内墙开挖量
较大时，可采用
钢筋混凝土锚杆
式内墙。
64
2.5.3 棚式明洞
3.棚室明洞的类型
(2)刚架式 ◆适用条件：当地形狭 窄，山坡较陡，基岩埋置 较深而上部地基稳定性差 时，为了使基础置于基岩 上且减小基础工程，可采 用刚架架式外墙，有时也 可采用长腿式明洞。
(1)因是在露天施工的，可以采用钢筋混凝土作拱圈。 外边墙体积大时，可以用素混凝土或石料。
(2)明洞顶上回填土是为了缓冲落石对衬砌的冲击而设 的，一般不应小于1.5m。在填土面上应留有不小于1:1.5 的流水坡。
(3)填土的上面及拱顶上方都要做一层粘土隔水层，以 防水渗入。
57
2.5.2 拱式明洞
5
2.4.1 隧道洞门的含义和作用
2.洞门的作用
（3）引离地表流水 地表流水往往汇集在洞口，如不予以排除，将会浸及线 路，妨碍行车安全。修建洞门，可以把流水引入侧沟，保证 了洞口的正常干燥状态。 （4）装饰洞口 洞口是隧道唯一的外露部分，是隧道正面的外观。修建 洞门也可以算是一种装饰。在城市附近的隧道，尤其应当配 合城市的美化，予以艺术处理。
《隧 道 工 程》
第 2 章 隧道主体建筑结构
第2讲
中南大学隧道与地下工程系
1
第 2 章 隧道主体建筑结构
2.1 隧道限界与净空 2.2 隧道衬砌断面设计 2.3 隧道洞身支护结构 2.4 隧道洞门结构 2.5 隧道明洞结构
2
2.4 隧道洞门结构
本节主要内容（重点）： ➢隧道洞门的含义和作用 ➢隧道洞门的结构类型 ➢不同类型隧道洞门的结构特征
(整理)隧道设计衬砌计算范例(结构力学方法)
1.1工程概况川藏公路二郎山隧道位于四川省雅安天全县与甘孜泸定县交界的二郎山地段, 东距成都约260km , 西至康定约97 km , 这里山势险峻雄伟, 地质条件复杂, 气候环境恶劣, 自然灾害频繁, 原有公路坡陡弯急, 交通事故不断, 使其成为千里川藏线上的第一个咽喉险道, 严重影响了川藏线的运输能力, 制约了川藏少数民族地区的经济发展。
二郎山隧道工程自天全县龙胆溪川藏公路K2734+ 560 (K256+ 560)处回头, 沿龙胆溪两侧缓坡展线进洞, 穿越二郎山北支山脉——干海子山, 于泸定县别托村和平沟左岸出洞, 跨和平沟经别托村展线至K2768+ 600 (K265+ 216) 与原川藏公路相接, 总长8166km , 其中二郎山隧道长4176 m , 别托隧道长104 m ,改建后可缩短运营里程2514 km , 使该路段公路达到三级公路标准, 满足了川藏线二郎山段的全天候行车。
1.2工程地质条件1.2.1 地形地貌二郎山段山高坡陡,地形险要,在地貌上位于四川盆地向青藏高原过渡的盆地边缘山区分水岭地带,隶属于龙门山深切割高中地区。
隧道中部地势较高。
隧址区地形地貌与地层岩性及构造条件密切相关。
由于区内地层为软硬相间的层状地层,构造为西倾的单斜构造,故地形呈现东陡西缓的单面山特征。
隧道轴线穿越部位,山体浑厚,东西两侧发育的沟谷多受构造裂隙展布方向的控制。
主沟龙胆溪、和平沟与支沟构成羽状或树枝状,横断面呈对称状和非对称状的“v ”型沟谷,纵坡顺直比降大,局部受岩性构造影响,形成陡崖跌水。
1.2.2 水文气象二郎山位于四川盆地亚热带季风湿润气候区与青藏高原大陆性干冷气候区的交接地带。
由于山系屏障,二郎山东西两侧气候有显著差异。
东坡潮湿多雨,西坡干燥多风,故有“康风雅雨”之称。
全年分早季和雨季。
夏、秋两季受东进的太平洋季风和南来的印度洋季风的控制,降雨量特别集中；冬春季节,则受青藏高原寒冷气候影响,多风少雨,气候严寒。
隧道洞门与洞门结构
- 偏压斜墙式拱形明洞
• 适用于地形倾斜，低侧处路堑外侧有较宽敞的地面供回填土石，以增
加明洞抵抗侧向压力的能力。
• 承受偏压荷载，拱圈为等截面，内侧边墙为等厚直墙式，外侧边墙不
等厚斜墙式。
- 半路堑单压式拱形明洞
• 受单侧的压力，结构内轮廓与隧道一致，左右对称，结构截面左右不
同，内侧边墙为等厚直墙，外墙需要相对地加大，而且必须把基础放在 稳固的基岩上
---洞门结构的构造
- 拱形明洞门
- 拱形明洞门可分为路堑式和半路堑式两类。路堑式明洞门有端墙式 （常用柱式）和翼墙式两种，与一般隧道门形式相类似
柱式拱形明洞门路堑式
翼墙式拱形明洞门路堑式
隧道洞门与洞门结构
---洞门结构的构造
- 半路堑式明洞门多用于傍山线路，其山侧与原地层相接，为了适应 傍山、横向地面坡陡的地形，一般也多以台阶形式加高端墙，并在山 侧设置挡墙支挡边坡，降低开挖高度，
• 当线路位于有可能被淹没的河滩上或水库回水影响
范围以内时，隧道洞口标高应在洪水位以上，并加上 波浪的高度，以防洪水倒灌到隧道中去
隧道洞门与洞门结构
----隧道洞口位置的选定
•为了保证洞口的稳定和安全，边坡及仰坡均不宜开挖过高，不
使山体扰动太甚，也不使新开出的暴露面太大。一般情况下，设
计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 可参考下表
---明洞的构造
- 棚洞：当山坡的坍方、落石数量
较少，山体侧向压力不大，或因受地质、 地形限制，难以修建拱式明洞时可采用 棚式明洞。
棚式明洞常见的结构形式有盖 板式、刚架式和悬臂式三种。
- 盖板式棚洞
•盖板式棚洞是由内墙、外墙及
有关涵洞设计应该注意的几点问题
有关涵洞设计应该注意的几点问题有关涵洞设计应该注意的几点问题(对于新手)1、涵长计算对于正交涵洞，用《见习日记》中或者《铁路小桥涵设计》中记录的公式，正确计算涵洞长度；对于斜交涵洞，用《标准图》中的公式，正确计算涵洞长度。
斜交斜做盖板涵入口靠上坡端涵长计算（采用第二法计算——对于陡坡涵洞）公式为：jm jm tg jm D W m a H L θθθsin cos )1(4.02)2.0( ⨯+++--=下上下上 （第二法）=m i j jm tg jm D W m a H )(sin cos )1(4.02)2.0(-⨯+++--θθθ 下上 （第一法）２、涵洞涵身分节 首先确定出入口定长，（正交）一般情况翼墙式洞门为１米,端墙式洞门为2米，（斜交定长查斜交涵洞兰图中的B o 值）然后，按３米或２米的涵节分节，沉降缝一般设置为３厘米。
用适当的涵节加沉降缝加出入口定长凑足涵长，不够或多出部分，用最后一节涵节变化满足，应保证宁长勿短的要求。
具体计算公式为：整个涵长＝１(或2)＋n ×涵节长度＋（n+1）×０.０３＋１(或2) ３、涵洞数量计算及查表注意，在查表时，涵身数量等于表中所查数据乘以各涵节相加的涵身长，而不是乘以总涵长；出入口数量计算时，应注意是否有提高节，当有提高节时，可以直接用查到的出口加上入口数量即可；若无提高节，则用出口数量乘以２则为出入口数量。
４、标高控制设计时，必须满足轨底至盖板顶≥0.41(0.8)米的最低要求，用公式表示为:41.086.0≥---+gbh hjng zxxsmbg ljbg d h H H (0.8)上式中:H——线路中心路肩标高jlbgH——涵洞中心泄水面标高(为未知)z x x s mh——涵洞内部高度hjngd——盖板厚度gbh用上式求出最大的泄水面标高后,再根据拟订的泄水面坡度,反推到上游路肩垂直对下来的泄水面处的标高,再用上式检算是否满足大于等于0.41的要求,如不满足,应适当降低泄水面标高,直到刚好满足时为最佳(因为此时既满足规范要求,又做到了尽量少开挖基础)。
隧道设计衬砌计算范例结构力学方法
1.1 工程概况川藏公路二郎山隧道位于省天全县与甘孜泸定县交界的二郎山地段, 东距约 260km , 西至约 97 km , 这里山势险峻雄伟, 地质条件复杂, 气候环境恶劣, 自然灾害频繁, 原有公路坡陡弯急, 交通事故不断, 使其成为千里川藏线上的第一个咽喉险道, 严重影响了川藏线的运输能力, 制约了川藏少数民族地区的经济开展。
二郎山隧道工程自天全县龙胆溪川藏公路K2734+ 560 (K256+ 560)处回头, 沿龙胆溪两侧缓坡展线进洞, 穿越二郎山北支山脉——干海子山, 于泸定县别托村和平沟左岸出洞, 跨和平沟经别托村展线至K2768+ 600 (K265+ 216) 与原川藏公路相接, 总长 8166km , 其中二郎山隧道长4176 m , 别托隧道长104 m ,改建后可缩短运营里程2514 km , 使该路段公路到达三级公路标准, 满足了川藏线二郎山段的全天候行车。
1.2 工程地质条件地形地貌二郎山段山高坡陡,地形险要,在地貌上位于盆地向青藏高原过渡的盆地边缘山区分水岭地带,隶属于龙门山深切割高中地区。
隧道中部地势较高。
隧址区地形地貌与地层岩性及构造条件密切相关。
由于区地层为软硬相间的层状地层,构造为西倾的单斜构造,故地形呈现东陡西缓的单面山特征。
隧道轴线穿越部位,山体浑厚,东西两侧发育的沟谷多受构造裂隙展布方向的控制。
主沟龙胆溪、和平沟与支沟构成羽状或树枝状,横断面呈对称状和非对称状的 " v 〞型沟谷,纵坡顺直比降大,局部受岩性构造影响,形成陡崖跌水。
水文气象二郎山位于盆地亚热带季风湿润气候区与青藏高原大陆性干冷气候区的交接地带。
由于山系屏障,二郎西两侧气候有显著差异。
东坡潮湿多雨,西坡枯燥多风,故有 "康风雅雨〞之称。
全年分早季和雨季。
夏、秋两季受东进的太平洋季风和南来的印度洋季风的控制,降雨量特别集中；冬春季节,则受青藏高原寒冷气候影响,多风少雨,气候严寒。
洞门计算书--实用.docx
隧道洞门设计及稳定性验算一、概况金鸡山隧道为分离式单向行车双线隧道，隧道右洞进口为Ⅳ级围岩，隧道右洞进口为Ⅲ级围岩，隧道区中部为分水岭，两侧沟谷切割较深，地表径流水水量较少，仅进口段处于冲沟交汇处（尤其右洞口）地表水较发育，出口段左右洞口均为Ⅴ级围岩。
隧道入口洞门形式皆按照Ⅳ级设计，采用端墙式洞门，出口洞门形式皆采用翼墙式洞门。
洞门设计计算参数洞门墙主要验算规定二、进口段洞门结构设计计算（端墙式）（一）基本参数1.计算参数1)边、仰坡坡度 1 ：2)计算摩擦角ψ=53°3)仰坡坡角 tan ε=34) 重度γ=24KN/m5) 基底摩擦系数 f=6) 墙身斜度 1:7) 基底控制应力 [ σ ]=2. 建筑材料容重及容许应力1)墙的材料为粗料石砌体，石料的强度等级为 Mu100，水泥砂浆的强度等级为 M10。
32) 容许压应力 [ σ]=5Mpa，重度γt =25KN/m。
3.洞门各部尺寸拟定根据《公路隧道设计规范》（JTG-2004），结合洞门所处地段的工程地质条件，拟定洞门的高度： H=12m；其中基底埋入地基的深度为，洞门与仰坡之间的水沟的沟底至衬砌拱顶外缘的高度 1m，洞门与仰坡间的水沟深度为，洞门墙顶高出仰坡坡脚，洞口仰坡坡脚至洞门墙背的水平距离为 2m，墙厚，设计仰坡为 1:1, 具体见图。
（二）洞门土压力计算根据《公路隧道设计规范》（JTG-2004），洞门土压力计算图示具体见图 1。
最危险滑裂面与垂直面之间的夹角：2htan2tan tan(1tan2) tan tan tan tan 1 tan tantan tan 1tan2tan1tan tan 式中：ε、α——地面坡角与墙面倾角（°）；——围岩计算摩擦角（）图1代入数据，得Tanω=，ω =°根据《公路隧道设计规范》（ JTG — 2004 ），土压力：E1H 2h 0h' h0 b2tan tan 1 tan tantan1tan tanh'atan tan式中：E ——土压力（ KN）;——地层重度 KN / m3；——侧压力系数；——墙背土体破裂角；代入数据，得：0.078； h0 3.0843m; h' 6.7135m; E 87.1567kN 由 E计算得：E x E ? cosE y E ? sin23式中：——墙背摩擦角代入数据得：E x72.2561kNE y48.7374kN（三）洞门抗倾覆验算翼墙计算图示如图 2 所示，挡土墙在荷载作用下应绕O点产生倾覆时应满足下式： K 0M y1.6 M 0图 2 G bBHZ x H 3Z y B H tan3Z GB H tan2M y G Z G E y Z y M 0E x Z x代入数值得：G=325kN ; Z x4m; Z y 1.72m; Z G 1.28m;∑M y = ·m；∑ M0=·mM 代入 K 0M y1.7294 1.6 0故抗倾覆稳定性满足要求。
隧道翼墙式洞门计算教程
按《公路隧道设计规范》（JTG-2004）,洞门构造要求为： (1)洞门仰坡坡脚至洞门墙背的水平距离不宜小于 1.5m，洞门端墙与仰坡之间水
沟的沟底至衬砌拱顶外缘的高度不小于 1.0m，洞门墙顶高出仰坡脚不小于 0.5m。 (2)洞门墙应根据实际需要设置伸缩缝、沉降缝和泄水孔；洞门墙的厚度可按计 算或结合其他工程类比确定。 (3)洞门墙基础必须置于稳固地基上，应视地基及地形条件，埋置足够深度，保 证洞门的稳定。基底埋入土质地基的深度不小于 1.0m，嵌入岩石地基的深度 不小于 0.5m；基底标高应在最大冻结线以下不小于 0.25m。基底埋置深度应 大于墙边各种沟、槽基底的埋置深度。 (4)松软地基上的基础，可采取加固基础措施。洞门结构应满足抗震要求。
4.2.2 建筑材料的容重和容许应力 （1）墙端的材料为水泥砂浆片石砌体，片石的强度等级为 Mu100，水泥砂浆的
强度等级为 M10。 （2）容许压应力【σa】=2.2Mpa，重度γt=22KN/ m3。
4.2.3 洞门各部尺寸的拟定
4.洞门设计应与自然环境相协调。
4.1.1 确定洞门位置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
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
隧道设计中洞门选型及刷坡步骤要点（详细）
隧道设计中洞门选型及刷坡步骤要点（详细）隧道设计中洞门选型及刷坡步骤要点1.洞⼝环框当洞⼝⽯质坚硬稳定(Ⅰ～Ⅱ级围墙),且地势陡峻⽆排⽔要求时,可仅修建洞⼝环框,以起到加固洞⼝和减少洞⼝⾬后滴⽔的作⽤.2.端墙式(⼀字式)洞门端墙式洞门适⽤于地形开阔、⽯质较稳定(Ⅱ～Ⅲ级围岩)的地区,由端墙和洞门顶和排⽔沟组成.端墙的作⽤是抵抗⼭体纵向推⼒及⽀持洞⼝正⾯上的仰坡,保持其稳定.洞门顶排⽔沟⽤来将仰坡流下来的地表⽔汇集后排⾛.3.翼墙式(⼋字墙)洞门当洞门地质较差(Ⅳ级及以上围岩),⼭体纵向推⼒较⼤时,可以在端墙式洞门的单侧或双侧设置翼墙.翼墙在正⾯起到抵抗⼭体纵向推⼒,增加洞门的抗滑及抗倾覆能⼒的作⽤.两侧⾯保护路堑边坡,起挡⼟墙的作⽤.翼墙顶⾯与仰坡的延长⾯相⼀致,其上设置⽔沟,将洞门顶⽔沟汇集的地表⽔引⾄路堑测沟内排⾛.4.柱式洞门当地势陡峭(Ⅳ级围岩),仰坡有下滑的可能性,⼜受地质或地形条件的限制,不能设置翼墙时,可在端墙中设置2个(或4个)断⾯较⼤的柱墩,以增加端墙的稳定性.5.台阶式洞门当洞门位于傍⼭侧坡地区,洞门⼀侧边仰坡较⾼时,为了提⾼靠⼭侧仰坡起坡点,减少仰坡⾼度 ,将端墙顶部改为逐渐升⾼的台阶形式,以适应地形的特点,减少洞门圬⼯及仰坡开挖数量,也能起到美化洞门的作⽤.6斜交式洞门当隧道洞⼝线路与地⾯等⾼线斜交时,为了缩短隧道长度 ,减少挖⽅数量,可采⽤平⾏等⾼线与线性成斜交的洞⼝.7.喇叭⼝式洞⼝⾼速铁路隧道,为减缓⾼速列车的空⽓动⼒学效应,对单线隧道,⼀般设喇叭⼝洞⼝缓冲段,同时兼做隧道洞门.刷坡要点隧道洞门⽴⾯图⼀般有三道⾼程线：1为洞⼝位置地⾯⾼程;2为洞⼝位置往后1⽶(挡墙位置);3为洞⼝位置往后2⽶(洞顶⽔沟底中⼼处地⾯⾼程).画开挖线时⼀般由四点控制：1、4两点为挡墙处起坡点,由洞门⽴⾯图量取;2点为刷坡最⾼点,由同⼼圆确定,见下⾯说明;3点由洞门纵剖⾯图量取;边坡5、6两点⼀般按主观画.2点(刷坡最⾼点)确定⽅法同⼼圆半径为平距,当刷坡为1:1时,圆半径为1⽶时,与⾼程对应关系为升⾼1⽶;⼀般刷坡⾼度不超过15⽶,以内轨顶点向下1⽶为路基顶⾯,为刷坡⾼度,(路基顶向上77厘⽶为内轨顶,内轨顶向下1.54⽶为路⾯标⾼).当同⼼圆半径对应⾼程(⾃2算)⼤于相应半径处地⾯⾼程时,即说明到了刷坡最⼤点处;当⼩于相应半径地⾯⾼程时.此时纵向刷颇⾼如⼤于15⽶时,则说明洞⼝位置不能再向前.仰坡刷坡点(取⾼程较⼤⼀侧)为控制点作为圆⼼做⼀系列同⼼圆,半径⼀般根据刷坡坡度考虑,如1：1时,取半径为1⽶,则每增⼤ 1⽶,即表⽰⾼程增⼤ 1⽶;当刷坡为1:0.75时,半径取0.75⽶为好.开挖线123456⽤样条曲线连接起来(将描述命令关系),短线在转⾓45°范围指向控制点(同⼼圆⼼圆点),纵向仰坡部分短线平⾏于隧道中⼼线和垂直于隧道中⼼线,边坡刷坡线短线垂直于隧道中⼼线.填⽅线⼀般⽤洞顶⽔沟中⼼处⾼程线(洞⼝向后2⽶).刷坡相关讨论：从洞⼝正⾯图可以确定洞⼝⾥程的 2个刷坡点,路隧分界也可以确定2个刷坡点.从纵断⾯图上可以确定线路中线上的刷坡最远点,请教隧道洞⼝平⾯仰坡的其他刷坡点如何确定？⼀般作图也就是三点然后根据横断⾯和等⾼线确定⼤致刷坡⾯哈哈,问的好,刚参加⼯作的时候还是⼿绘图,在这个问题上也犯迷糊,想象他们的空间关系,头都想破了也想不好,特别是刷坡转⾓部分.后来⽤笨本法,选取关键断⾯(⽐如挡墙的头尾、转⾓的正⾯、侧⾯),将地⾯坡度线、挡墙⾼度、刷坡线实际画出来就可以了 .时间长了以后,才觉得这个不是设计的关键.根据你的⼏个横断⾯和纵断⾯找对应点啊然后连接起来就可以了转⾓部分的只能⼤概弧形过度了 ,要是还不确定就多割⼏个断⾯前⾯说过先做剖⾯,⽐如隧道中线剖⾯有吧,刷坡⾼度有吧,⾼程就有了 ,在平⾯上找对应该⾼程的点就⾏了 ,其余类推.。
翼墙式隧道洞门计算算例
翼墙式隧道洞门计算算例（一） 原始资料（专遂 0002-15图）仰坡率 1:1；岩体内摩擦角 ϕ=50°； 内轨面至路基面高 2h =75厘米；衬砌加宽值 W =0；岩土容重γ=2.0吨／立方米；圬工计算容重γ0=2.2吨／立方米；基底容许压应力[]σ=3.5公斤／平方厘米；基底摩擦系数f=0.4；墙身仰角 tg α=0.1；查表6-11及6-12洞门土压力系数表得：λ端=0.1792w /tgw = 3015'︒/0.5831λ翼=0.0992 （二）洞门尺寸的拟定1. 依据所选用洞口衬砌断面，按规范要求作洞门正面主要尺寸图。
2. 按工程类比初选洞门主墙厚b =0.9米，翼墙厚1米。
3．绘制计算断面图如图6-30.（三）翼墙稳定性和强度检算翼墙计算条为取洞门端墙墙趾前之翼墙宽1米的条带，如图6-9 I 部分。
计算高度 ()1=8.35-8.35+0.5-1.00=6.02m 10H ⎡⎤⨯⎢⎥⎣⎦平均 1. 翼墙墙身偏心距检算（1） 墙背主动土压力：()22112 6.020.0992 3.6t/m 22E H γλ==⨯⨯⨯= （2） 倾覆力矩（对B 点） ()()11 6.02 3.67.23 t-m 33B M H E ===平均 （3） 稳定力矩自重 0.40.56.021 2.20.3 2.213.250.29712.953t 2N +=⨯⨯-⨯⨯=-=∑ 稳定力矩：1110.5 6.0213.25 6.020.50.29721010y M ⎛⎫⎛⎫=+⨯⨯-⨯+ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭10.610.32810.282t m =-=-（4） 偏心计算： 10.2827.230.236m 12.953y B M M c N --===∑ 0.50.2360.264m 0.310.3m()2b ec =-=-=<⨯=可 （5） 墙身应力验算2.584612.95360.264=1112.9530.584111M N N e F W F b σ⎛⎫⨯⎛⎫⎛⎫±=±=±=⨯ ⎪ ⎪ ⎪-⨯⎝⎭⎝⎭⎝⎭∑ =33.47.6-2t/m =3.340.76-2kg/cm []()σ<可2. 翼墙基底的计算（按墙高H =7.02米计）：（1）主动土压力21'2E H γλ==2127.020.09922⨯⨯⨯=4.89 t/m （2） 倾覆力矩（对'B 点）11''7.02 4.8911.4533B M HE ==⨯⨯= t-m （3）稳定力矩：自重 1.5 1.4'13.25 1.0 2.20.29716.1432N +=+⨯⨯-=∑t 稳定力矩1.411'=(0.801+0.5)13.25+1.42.2+0.1 2.201+140.297(0.5+0.5+0.602)223ij M ⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯∑（..）- =17.3+2.16+0.158-0.476=19.142 t-m（4）稳定计算：倾覆稳定安全系数 0''19.1421.6711.45ijB M K M ===> 1.5（可）滑动稳定安全系数 '0.416.143 1.32' 4.89c f N K E ⨯===∑>1.3（可） （5）基底偏心及应力检算 ''19.14211.45'0.476'16.143y B M M C N --===∑∑m 偏心 '''0.70.4760.2242b e c =-=-=< 1.40.23466b ==m （可） 基底应力：1.96'6'16.14360.224(1)(1)11.520.04'' 1.4 1.4N c F b σ⎛⎫⨯=±=±== ⎪⎝⎭22.60.5<[]σ=35 2t m （四）端墙的检算检查端墙最不利的II 部分：1. 尺寸及数据()0.60.30.30.40.1 1.16a m =++-⨯=0.5b m =(根据计算取轨面以上2.46+0.568=3.028m 处)000.1h a h =+ 0 1.161.2890.90.9a h m ∴=== 011.10(1.050.75 3.028)0.5 5.772h H m +=-++-=5.772 1.289 4.483H m =-=已知λ端=0.1792，tg w =0.5831，w =3015'︒由表6-10求得 1.16' 2.40.58310.1a h m tgw tg α===-- 0' 1.111h h m -=0' 5.772 2.4 3.372H h h m +-=-=20' 1.289'(1)2 2.4(1)0.17920.399t/m ' 2.4h h h h σγλ=-=⨯-⨯= 2=2 4.4830.1792=1.607 t/m H H σγλ=⨯⨯端2. 主动土压力'01122H h E H h σσ⎡⎤=+⎢⎥⎣⎦ 0.5111.607 4.4830.399 1.28922⎡⎤=⨯⨯+⨯⨯⎢⎥⎣⎦0.5=3.8580.5=1.929⨯3. 倾覆力矩 ()()()()0'00'0111111=''''''0.5323232H h h M H H h H h h h h h H h h h h σσσ⎧⎫⎡⎤⎡⎤+++-⨯--++-⨯-⨯⎨⎬⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎩⎭倾11111= 4.483 3.6 2.4 3.3720.399 2.4 1.111 3.3720.399 1.1110.533232⎧⎫⎡⎤⎡⎤⨯⨯+⨯+⨯⨯⨯-⨯+⨯⨯⨯⨯⎨⎬⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎩⎭ {}5.38 2.00.8320.5 6.5480.5 3.274=+-=⨯=t-m 4. 稳定力矩墙身自重N()()20110.250.90.30.040.0250.650.60.250.10.5 2.222N H h ⎡⎤=++⨯-++⨯⨯+⨯-⨯⨯⎢⎥⎣⎦ []5.420.1190.150.0050.5 2.2=-+-⨯⨯ 11.980.5 5.9=⨯= M 稳=⎧⎨⎩()()01115.420.9+0.6020.30.650.40.10.90.3223H h ⎡⎤⨯-⨯⨯+-⨯+-⎢⎥⎣⎦ ()()010.0650.650.40.10.90.0650.250.60.6020.23H h ⎡⎤-⨯+-⨯++⨯+⨯+⎢⎥⎣⎦ 0.120.0050.6023⨯⎛⎫-- ⎪⎝⎭⎫⎬⎭0.5 2.2⨯⨯ {}= 3.9960.5 2.2=8.790.5⨯⨯⨯ = 4.395 t-m5. 强度及偏心计算 8.796.5480.188m 11.98c -== ()0.450.1880.260.30.272b e c b =-=-=<=可11.980.560.26=10.90.50.9σ⨯⨯⎛⎫± ⎪⨯⎝⎭=13.2(1 1.73)± =13.2 2.73=-0.73⎛⎫ ⎪⎝⎭36-9.72t/m []()<σ可 （五）端墙与翼墙共同作用检算（III 部分）1. 数据00021.84m11.100.5010.60mH 10.60 1.2899.311m =29.3110.1792=3.34t/m H b H h H σγλ=+=-==-==⨯⨯端2. 主动土压力 0'011+ 1.8422H h E H h σσ⎡⎤=⎢⎥⎣⎦ 1=3.349.311+0.2581.84=29.2t /m 2⎡⎤⨯⨯⎢⎥⎣⎦3. 洞门端墙自重()211=1.84 2.211.10-0.250.9-0.3650.65+0.60.250.122N ⎡⎤⨯⨯⨯⨯⨯-⎢⎥⎣⎦端 []1.84 2.29.79541.3t =⨯=洞口翼墙自重()()()1110.50.4= 6.52+0.17.35+ 6.52+6.52+0.1 1.4+1.510.37.522 2.22222N +⎡⎤⨯⨯-⨯⨯⎢⎥⎣⎦翼 [][]24.39.55 1.46 2.232.39 2.271.2t=+-=⨯= 4．端、翼墙共同作用滑动稳定性()()()0.441.371.20.4112.5 1.54 1.329.229.2c f N K E +====>∑∑ 可。
隧道构造 隧道洞门
隧道洞门
隧道洞门
隧道洞门
一、洞门
3、洞门的类型 ➢台阶式洞门
适于傍山侧坡地区，洞门一侧边坡较高时 。 作用：减小仰坡高度及外露坡长，减少开挖量。
隧道洞门
隧道洞门
一、洞门
3、洞门的类型 ➢斜交式洞门
适用：线路方向与地形等高线斜交时。 特点：将洞门做成与地形等高线一致，使洞门 左右可以仍保持近似对称，但衬砌洞口段和洞 门相对于线路呈斜交形式。 注意事项：
隧道洞门
一、洞门
3、洞门的类型 ➢翼墙式洞门
适用于山体纵 向推力较大,洞口 地质较差的Ⅳ级 及以上的围岩， 增加洞门的抗滑 动和抗倾覆能力。
隧道洞门
隧道洞门
一、洞门
3、洞门的类型 ➢柱式洞门
适用于地形较陡， 地质条件较差，仰坡可 能下滑，而又受地形或 地质条件限制，不能设 置翼墙时。
特点：可以在端墙 中部设置两个断面较大 的柱墩，以增加端墙的 稳定性。
隧道洞门
隧道洞门
一、洞门
3、洞门的类型 ➢洞口环框式洞门
适用于I级围岩，地形 陡峻而又无排水要求。 作用：不承载，加固洞口；
减少雨后洞口滴水； 简单装饰 。
隧道洞门
隧道洞门
一、洞门
3、洞门的类型 ➢端墙式洞门
适于地形开阔，岩质基本 稳定的Ⅰ～Ⅲ级围岩。
结构特点：能有效抵抗山 体纵向推力。
隧道洞门
特点： （1）洞口边仰坡开挖量少 （2）减少对植被的破坏和有利
于保护环境 （3）适用各种围岩类别
（1）斜洞门与线路中线的交角不应小于 45°。
（2）一般斜洞门与衬砌斜口段是整体砌筑 的。
（3）由于斜洞门及衬砌斜口段的受力情况复
隧道洞门
隧道洞门
洞门计算
2.4隧道洞门型式方案比选洞门型式方案比选表2-2洞门型式方案的选择：线路洞门左侧洞门处也属于V级围岩，地势较陡，地质条件较差，纵向推力较大，综合比较决定采用冀墙式洞门。
线路右侧洞门处虽然处属于V级围岩，但其洞口周边地形比较平坦，方便施工，采用了削竹式洞门。
2.4.1洞门构造要求按《公路隧道设计规范》（JTG-2004）,洞门构造要求为：1、洞门仰坡坡脚至洞门墙背的水平距离不宜小于1.5m，洞门端墙与仰坡之间水沟的沟底至衬砌拱顶外缘的高度不小于1.0m，洞门墙顶高出仰坡脚不小于0.5m。
2、洞门墙应根据实际需要设置伸缩缝、沉降缝和泄水孔；洞门墙的厚度可按计算或结合其他工程类比确定。
3、洞门墙基础必须置于稳固地基上，应视地基及地形条件，埋置足够深度，保证洞门的稳定。
基底埋入土质地基的深度不小于1.0m，嵌入岩石地基的深度不小于0.5m；基底标高应在最大冻结线以下不小于0.25m。
基底埋置深度应大于墙边各种沟、槽基底的埋置深度。
4、松软地基上的基础，可采取加固基础措施。
洞门结构应满足抗震要求。
2.4.2 验算满足条件采用挡墙式洞门时，洞门墙可视为挡土墙，按极限状态验算，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2-3和表2-4（《公路隧道设计规范》JTG-2004）的规定，并应符合《公路路基设计规范》、《公路砖石及混凝土桥涵设计规范》、《公路桥涵地基与基础设计规范》的有关规定。
洞门墙设计参数表2-3洞门主要验算规定表2-42.4.3洞门结构设计计算计算参数如下：（1）边、仰坡坡度1:1.5；（2）仰坡坡脚ε=30°，tan ε=0.58，tan α=0.1； （3）地层容重γ=17kN/m 3; （4）地层计算摩擦角ϕ=40°； (5) 基底摩擦系数0.4； (6) 基底控制应力[σ]=0.25Mpa2.4.3.1建筑材料的容重和容许应力洞门材料选用C25混凝土，容许压应力[σa]=0.5MPa ，重度γ'=23KN/ m 3。
隧道洞门检算参考
3. 洞门结构的设计及检算3.1 洞门结构的设计洞门是隧道洞口用圬工砌筑并加以建筑装饰的支档结构物。
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。
洞门的作用在于支挡洞口正面仰坡和路堑边坡，拦截仰坡上方的小量剥落、掉块，保持边、仰坡的稳定，并将坡面汇水引离隧道，保证洞口线路的安全。
另外，洞门是隧道唯一的外露部分，对它进行适当的建筑艺术处理，可以起到美化环境的作用。
根据洞口地形、地质及衬砌类型等不同的情况和要求，洞门的结构形式主要有环框式、端墙式、柱式、翼墙式、耳墙式、台阶式及斜交式。
3.1.1设计原则(1) 选用洞门结构形式时，应根据洞口的地形、地质条件及工程特点确定。
(2) 当线路中线与洞口地形等高线斜交，经技术经济比较不宜采用正交洞门，且围岩分类在III级以上时，可采用斜交式洞门，其端墙与线路中线的交角不应小于45°。
(3) 设置通风帘幕的洞门或通风道洞口与隧道洞门相连时，洞门的结构形式应结合通风设备和要求一并考虑。
(4) 位于城镇、风景区、车站附近的洞门，必要时应考虑与环境相协调和建筑美观的要求。
3.1.2洞门设计根据陈家沟隧道沿线地形、地质状况，并结合隧道设计专业事前指导书，在确定进、出口洞门位置的基础上，拟定陈家沟隧道进口和出口均采用耳墙式洞门，边、仰坡坡度均为1:1.25，开挖方式为乙式，进、出口洞门各部分尺寸参照洞门图确定。
隧道进、出口洞门图分别见附录一中的图LCST-03。
3.2 洞门结构的检算洞门是支挡洞口正面仰坡和路堑边坡的结构物，因此洞门的端墙和翼墙均可视为墙背承受土压力的挡土墙结构，根据挡土墙理论设计。
3.2.1计算原理及方法根据《公路隧道设计规范》的规定，洞门墙计算时，应按照表3.1的要求，与挡土墙一样用容许应力法检算其强度，按极限状态验算其强度，并检算其绕墙趾倾覆及沿基底滑动的稳定性。
并应符合《公路路基设计规范》、《公路砖石及混凝土桥涵设计规范》、《公路桥涵地基与基础设计规范》的有关规定。
隧道洞门结构验算
5.1.4 隧道洞门结构设计1、计算假设及相关规定洞门的端墙和翼墙均可视为墙背承受土压力的挡土墙结构，根据挡土墙理论设计。
本端墙式洞门按计算挡土墙的方法分别核算各不同墙高截面的稳定性和强度，以此决定端墙的厚度和尺寸。
为简化洞门墙的计算方法和便于施工，只检算端墙最大受力部位的稳定性和强度，据此确定整个端墙的厚度和尺寸，这样虽增加了一些圬工量，但从施工观点看．却是合理的。
由于洞门端墙紧靠衬砌，又嵌入边坡内，故其受力条件较挡土墙为好。
此有利因素可作为安全储备．在计算中是不予考虑的。
洞门翼墙与端墙一样，也可采用分条方法取条带计算。
由于翼墙与端墙是整体作用的；故在计算端墙时，应考虑翼墙对端墙的支撑作用。
计算时先检算翼墙本身的稳定性和强度，然后再检算端墙最大受力部位的强度及其与翼墙一起的滑动稳定。
在计算翼墙时，翼墙与端墙连结面的抗剪作用是不考虑的。
按挡土墙结构计算洞门墙时，设计是按极限状态验算其强度，并验算绕墙趾倾覆及沿基底滑动的稳定性。
验算时依据下表的规定，并应符合《公路路基设计规范》、《公路砖石及混凝土桥涵设计规范》、《公路桥涵地基与基础设计规范》的有关规定。
洞门验算表如表5.2所示：表5.2 洞门墙的主要检算规定表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倍截面厚度滑动稳定安全系数KO≥1.3基底应力ζ≤地基容许承载倾覆稳定安全系数Ko≥1.6基底偏心距e 岩石地基≤H/5～B/4；土质地基≤B/6（B为墙底厚度）洞门设计计算参数数按现场试验资料采用。
缺乏的试验资料，参照表5.3选用。
表5.3 洞门设计计算参数数表仰坡坡率计算摩擦角φ(O) 重度γ(kN/m3) 基底摩擦系数f 基底控制压应力(MPa) 1:0.5 70 25 0.60 0.801:0.75 60 24 0.50 0.601:1 50 20 0.40 0.40～0.351:1.25 43～45 18 0.40 0.30～0.2s1:1.5 38～40 17 0.35～0.40 0.252、洞门结构计算1)、计算数据①、地质特征：Ⅴ级围岩，端墙背后采用粗颗粒土回填。
(整理)涵洞翼墙计算
课时授课计划引入：上一节课主要讲了有关涵洞施工技术的概述及其施工准备工作。
知识目标：通过本单元学习，使学生能够：1、了解现场预制2、掌握现场浇筑3、涵洞工程量计算技能目标：懂涵洞设计、精通施工、会进行施工质量管理。
（在此点击课件7）涵洞洞口建筑工程数量计算一、八字翼墙1．八字翼墙的布置形式（1） 涵洞与路线正交时，其平面形式如下图。
（2） 涵洞与路线斜交时，八字墙洞口可以正做，也可以斜做。
正做洞口都用正翼墙，端墙一般做成台阶形．也有做成斜坡形，其平面布置如图4－13所示。
斜做洞口的翼墙角度应根据斜角大小、地形和水文情况确定；其平面布置如图4－14所示。
θ为水流扩散角，β为翼墙向外扩散角，α为涵洞的斜度，11,βθαβ=+为正值，翼墙是正翼墙；22,βθαβ=-是负值，翼墙是反翼墙。
当20βθα=时，＝此时翼墙为最经济。
2．一个正翼墙的体积计算 （1） 墙身体积 单个翼墙体积为22330001()()26m V m H h C H h n =-+- （2） 墙基体积单个翼墙基础平面尺寸如图4－15 所示，其体积为22001202130()()()21[()]2m V m C e e H h d H h d n h e e e C edn =++-+-+++++斜交正做的八字翼墙 斜交斜做的八字翼墙八字翼墙基础二、 锥形护坡1．一个正锥形护坡的体积计算 （1)锥形护坡体积 ① 片石砌体 单个锥形护坡外形如图4－所示，其体积为33101()12V V V mn H H π=-=-外内 （3－3） 式中：H 0 －内锥平均高度0H H =0α=0β=t －片石厚度② 砂跞垫层1212t V V t ≈式中：t 1－砂跞垫层厚度 ③ 锥心填土：312V V V V =--外锥形护坡勾缝表面积（090θ＝）2001()12A mn H παβ=（2) 锥形体积其值为椭圆周长的1/4和基础截面积的乘积。
由图4－可知()()000011[2]444s V b d a b Kb d K m n H e b b d ππ==+=++- （式中：K －周长系数（其值可从表3－1查得，见教材）。
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第四章洞门设计4.1洞门设计步骤《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。
4.1.1确定洞门位置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。
7.洞门宜与隧道轴线正交；地质条件较好；做好防护；设置明洞。
洞口地质条件洞口入口端位于山体斜坡下部，斜坡自然坡度约45°左右，隧道轴线与地形等高线在右洞为大角度相交，位置较好，围岩上部为覆盖层为碎石质，厚度为0.6m-1.7m，下部为砂质板岩，全风化岩石厚为0-2.0m强风化岩厚为0-6.4m,砂质板岩与变质砂岩中风化厚度为8.1-15.8m;为软岩,薄层状结构,岩体破碎,软岩互层,主要结构面为层面及节理裂隙面,结构面的不利组合对围岩有影响;地下水以基岩裂隙水为主,围岩为弱透水,可产生点滴状出水,局部可产生线状出水;围岩稳定性差。
4.1.2确定洞门类型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形式的选择按分类，隧道右线属长隧道，基本服从于路线走向，路线与地形等高线基本正交，洞门按受力结构设计。
洞门形式结合实际地形、地质情况选定。
根据洞门所处地段的地形地貌及工程地质条件，遵从“早进洞，晚出洞”的设计原则，并考虑洞门的实用、经济、美观等因素，因此本隧道使用翼墙式洞门（带挡土墙）,使用翼墙式洞门。
4.1.3 洞门构造要求按《公路隧道设计规范》（JTG-2004）,洞门构造要求为：(1)洞门仰坡坡脚至洞门墙背的水平距离不宜小于1.5m，洞门端墙与仰坡之间水沟的沟底至衬砌拱顶外缘的高度不小于1.0m，洞门墙顶高出仰坡脚不小于0.5m。
(2)洞门墙应根据实际需要设置伸缩缝、沉降缝和泄水孔；洞门墙的厚度可按计算或结合其他工程类比确定。
(3)洞门墙基础必须置于稳固地基上，应视地基及地形条件，埋置足够深度，保证洞门的稳定。
基底埋入土质地基的深度不小于1.0m，嵌入岩石地基的深度不小于0.5m；基底标高应在最大冻结线以下不小于0.25m。
基底埋置深度应大于墙边各种沟、槽基底的埋置深度。
(4)松软地基上的基础，可采取加固基础措施。
洞门结构应满足抗震要求。
4.1.4 验算满足条件采用挡墙式洞门时，洞门墙可视为挡土墙，按极限状态验算，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3.1和表3.2（《公路隧道设计规范》JTG-2004）的规定，并应符合《公路路基设计规范》、《公路砖石及混凝土桥涵设计规范》、《公路桥涵地基与基础设计规范》的有关规定。
表4.1 洞门设计计算参数表4.2 洞门墙主要验算规定4.2龙洞翼墙式洞门结构设计计算4.2.1计算参数计算参数如下：(1)边、仰坡坡度1:1.25；(2)仰坡坡脚ε=39°，tanε=0.8，α=9°；(3)地层容重γ=18KN/m3;(4)地层计算摩擦角φ=45°；(5)基底摩擦系数0.4；(6)基底控制应力【σ】=0.3Mpa4.2.2建筑材料的容重和容许应力（1）墙端的材料为水泥砂浆片石砌体，片石的强度等级为Mu100，水泥砂浆的强度等级为M10。
（2）容许压应力【σa】=2.2Mpa，重度γt=22KN/ m3。
4.2.3洞门各部尺寸的拟定根据《公路隧道设计规范》（JTG-2004），结合洞门所处地段的工程地质条件，拟定洞门翼墙的高度：H=13.35m；其中基底埋入地基的深度为1.59m，洞门翼墙与仰坡之间的水沟的沟底至衬砌拱顶外缘的高度1.8m，洞门翼墙与仰坡间的的水沟深度为0.5m，洞门墙顶高出仰坡坡脚1.05m，洞口仰坡坡脚至洞门墙背的水平距离为 2.5m，墙厚 2.48m，设计仰坡为1:1.25,具体见图纸。
4.3洞门验算4.3.1洞门土压力计算根据《公路隧道设计规范》（JTG-2004），洞门土压力计算图示具体见图3.2。
图3.2 洞门土压力计算简图最危险滑裂面与垂直面之间的夹角：tan w =式中:ϕ——围岩计算摩擦角; ε——洞门后仰坡坡脚； α——洞门墙面倾角 代入数值可得：tan 0.679934.21oωω===根据《公路隧道设计规范》（JTG —2004），土压力为；2001[()]2E H h h h b γλξ'=+-(tan tan )(1tan tan )tan()(1tan tan )ωααελωϕωε--=+-由三角关系得：tan tan a h ωα'=- tan 1tan tan o a h εαε=-式中: E ——土压力（KN ）; γ——地层重度（KN/m 3） λ——侧压力系数； ω——墙背土体破裂角；b ——洞门墙计算条带宽度（m ），取b=1.0m ； ξ——土压力计算模式不确定系数，可取ξ=0.6。
把数据代入各式，得：(tan 34.21tan 9)(1tan 9tan 39)0.1928tan(34.2139)(1tan 34.21tan 39)o o o o o o o o λ--==+-2.5' 4.7937tan 34.21tan 9o oh ==-m2.5tan 39 2.32231tan 9tan 39oo o oh m ⨯==-洞门土压力E ：221[(')]21180.1928[13.35 2.3223(4.7937 2.3223)] 1.00.62191.4783o o E H h h h b KNγλξ=+-=⨯⨯⨯+⨯-⨯⨯=kN E E x 7604.178)921.34cos(4783.191)cos(=︒-︒⨯=-⋅=αδkN E E y 6197.68)921.34sin(4783.191)sin(=︒-︒⨯=-⋅=αδ式中：δ——墙背摩擦角 22453033O o δϕ==⨯=4.3.2抗倾覆验算翼墙计算图示如图3.3所示，挡土墙在荷载作用下应绕O 点产生倾覆时应满足下式：001.6yM k M=≥∑∑式中: K 0——倾覆稳定系数，0 1.6k ≥；y M ∑——全部垂直力对墙趾O 点的稳定力矩； 0M ∑——全部水平力对墙趾O 点的稳定力矩；图3.3 墙身计算简图由图3.3可知：墙身重量G ：13.35 2.4818 1.0595.9440G KN =⨯⨯⨯=E x 对墙趾的力臂：13.35 4.4533x H Z m === E y 对墙趾的力臂：(tan )/3 2.4813.35tan9/3 3.1848o y Z B H m α=+=+⨯=G 对墙趾的力臂：tan 2.4813.35tan 9 2.297222oG B H Z m α++⨯=== 595.940 2.297268.6197 3.18481587.5529y G y y M G Z E Z KN M=⨯+⨯=⨯+⨯=⋅∑0178.7604 4.45795.4837x x M E Z KN M=⨯=⨯=⋅∑代入上式得：001587.4837 1.9957 1.6795.4837y MK M ===>∑∑ 故抗倾覆稳定性满足要求。
4.3.3抗滑动验算对于水平基底，按如下公式验算滑动稳定性： 1.3c N f K E ⋅=≥∑∑式中: K c ——滑动稳定系数N ∑——作用于基底上的垂直力之和；E ∑——墙后主动土压力之和，取E ∑=E x ；f ——基底摩擦系数，取f=0.4由图3.3得： ()(595.944068.6197) 1.4870 1.3178.7604y c x G E K E ++===> 故抗滑稳定性满足要求。
4.3.4基底合力偏心矩验算设作用于基底的合力法向分力为N ∑，其对墙趾的力臂为Z N ，合力偏心矩为e ，则：1587.5529795.4837 1.1919595.944068.6197y G y y x xn y M M G Z E Z E Z Z G E Nm -⨯+⨯-⨯==+-==+∑∑∑ 2.48 1.19190.0481022n B e Z =-=-=> 合力在中心线的右侧。
0.04810.41336B e =<= 计算结果满足要求。
max 299.1767min 236.76176(595.944068.6197)60.0409(1)(1)2.48 2.48Kpa Kpa N e B B σ+⨯=±=⨯±=∑max 299.1767[]0.3Kpa Mpa σσ=<=，计算结果满足要求。
4.3.5墙身截面偏心矩及强度验算（1）墙身截面偏心矩e0.3M e B N=< 式中： M ——计算截面以上各力对截面形心力矩的代数之后； N ——作用于截面以上垂直力之后。
13.3513.35 2.48()178.7604()68.6197232232312.6534x y H H B M E E KN m =⋅--⋅=⨯--⨯=⋅595.944068.6197664.5637y N G E KN =+=+=将数据代入墙身偏心矩E 的公式，可得：312.65340.47050.30.744664.5637M e B N ===<=，计算结果满足要求。