洞門位置選擇

1、2.洞口位置的選擇2.1選擇方法隧道洞口位置的選擇是隧道設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)之一，“洞口”指洞門所在位置 邊、仰坡刷坡范圍及洞口襯砌(非正常襯砌地段)和洞外附屬工程地段的統(tǒng)稱。一般應(yīng)根據(jù)具體的工點(diǎn)地形、地質(zhì)及水文等條件，結(jié)合工程施工安全、環(huán)境保護(hù)要求、洞口相關(guān)工程(洞口端襯砌形式、橋涵、路基支擋、坡面防護(hù)、排水工程、施工場(chǎng)地布置及便道引入、棄渣處理、施工干擾以及洞門結(jié)構(gòu)形式等技術(shù)要求和工程大小)加以全面考慮，綜合比較其經(jīng)濟(jì)、技術(shù)上的合理性和安全性，確定洞口的最佳位置。本設(shè)計(jì)中根據(jù)已有的資料，參考其縱斷面的高程重新確定洞口位置及洞門形式。2.2選擇原則根據(jù)多年的工程實(shí)踐，隧道洞口位置的選擇應(yīng)遵循“早進(jìn)

2、晚出”的指導(dǎo)思想， 就是在決定隧道洞口位置時(shí)，為了施工及運(yùn)營(yíng)的安全，寧可早一點(diǎn)進(jìn)洞，晚一點(diǎn)出洞。這樣做，雖然隧道長(zhǎng)度稍稍長(zhǎng)了一些，但卻安全可靠得多。從全面觀點(diǎn)出發(fā)，這樣做是值得的、合理的。當(dāng)然，所謂早和晚都是相對(duì)的，并不意味著進(jìn)洞越早越好，出洞越晚越好。不應(yīng)當(dāng)盲目地把隧道定得很長(zhǎng)，而是應(yīng)當(dāng)著重從安全方面來(lái)考慮問(wèn)題。通過(guò)實(shí)踐總結(jié)出以下幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)：(1) 洞口應(yīng)盡可能地設(shè)在山體穩(wěn)定、地質(zhì)較好及地下水不太豐富的地方。(2) 洞口不宜設(shè)在埡口溝谷的中心或溝底低洼處，不要與水爭(zhēng)路。(3) 洞口應(yīng)盡可能設(shè)在線路與地形等高線相垂直的地方，使隧道正面進(jìn)入山體，洞門結(jié)構(gòu)物不致受到偏側(cè)壓力。(4) 當(dāng)線路位于有可能

3、被淹沒(méi)的河灘上或水庫(kù)回水影響范圍以內(nèi)時(shí)，隧道洞口標(biāo)高應(yīng)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。(5) 為了保證洞口的穩(wěn)定和安全，邊坡及仰坡均不宜開挖過(guò)高，不宜使山體擾動(dòng)太甚，也不宜使新開出的暴露面太大。(6) 若洞口附近遇到水溝或水渠橫跨線路時(shí)，應(yīng)慎重處理，當(dāng)線路橫溝進(jìn)洞時(shí)，設(shè)置橋涵凈空不宜太小，以免后患。(7) 若洞口前方巖壁陡立，基巖裸露，此時(shí)，最好不刷動(dòng)原生坡面，不開挖山體。(8) 洞口以外必須留有生產(chǎn)活動(dòng)的場(chǎng)所。總體來(lái)說(shuō)，選定隧道洞口位置時(shí)，首先要按照地質(zhì)條件控制邊坡和仰坡的高度和坡面長(zhǎng)度，其次是避開不良地質(zhì)區(qū)域和排水的影響，最后才談得到從經(jīng)濟(jì)方面進(jìn)行比較。2.3洞口邊

4、、仰坡的擬定隧道洞口邊、仰坡的控制高度及坡度，應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件確定。當(dāng)無(wú)不良地質(zhì)現(xiàn)象時(shí)，各類圍巖中隧道洞口上方的仰坡和路塹的邊坡控制高度和坡度可參考表 2.1。圍巖級(jí)別坡率貼壁10.310.510.510.7510.751111.2511.2511.5高度(m)<15<2025左右<2025左右<15<1820左右<15<18因本隧道出、入口位置處圍巖級(jí)別都為級(jí)，故確定洞口邊仰坡坡率均取 11.25。隧道洞口位置的確定洞口位置的選擇應(yīng)根據(jù)地形、地質(zhì)條件，考慮邊、仰坡的穩(wěn)定，結(jié)合洞外有關(guān)工程及施工難易程度，本著“早進(jìn)晚出”的原則，全面、綜合地

5、分析確定。本次設(shè)計(jì)是為了確定蘭渝鐵路7號(hào)線的進(jìn)出口位置。2.4.1 進(jìn)口位置的確定根據(jù)蘭渝鐵路7號(hào)線進(jìn)口段線路內(nèi)軌頂面高程974.46m，以此為依據(jù)確定進(jìn)洞里程。(1) 進(jìn)洞里程的確定在洞口地形平面圖上(1:100)用作圖法確定進(jìn)洞里程。1) 在洞口地形平面圖上找出控制等高線(圖 2.1)。選定仰坡的極限開挖高度H起 =H仰 =985.81m ，H =14.29m ，根據(jù)H值在隧道縱斷面圖上粗略地?cái)M定進(jìn)洞位置，并在進(jìn)口地形平面圖中將其大致標(biāo)出(見(jiàn)附錄一中的圖 LCST-01)，然后定出進(jìn)洞的路基標(biāo)高H路 =973.71m ，則控制等高線標(biāo)高為：H控 =H路 +H =973.71+14.29=9

6、88m圖 2.1洞口里程的確定2) 在預(yù)先選定的洞口附近，以洞門墻寬度B為距離，作對(duì)稱于線路中心線的平行線II和IIII，由洞門標(biāo)準(zhǔn)圖得洞門墻寬度 B=11.36m 。3) 以仰坡坡腳至極限開挖高度控制點(diǎn)的水平距離d為半徑，用分規(guī)沿II(或IIII)線移動(dòng)，找出與控制等高線相切于a點(diǎn)(即控制點(diǎn))的圓心o。其中d值可根據(jù)洞門構(gòu)造圖及仰坡坡率m(m =1.25)求出，即：d=（H - h）×m=（14.29-11.35）×1.25=3.68m其中h為內(nèi)軌頂面至仰坡坡腳的高度，H為仰坡的極限開挖高度。4) 過(guò)o點(diǎn)作線路中心線的垂線 oo´ 。5) 以洞口里程至仰坡坡腳的

7、的水平距離b為間距(由洞門圖查得)，其中b=2 m作 oo´ 線的平行線 pp´，則 pp´線為洞口里程位置，故本文所確定的隧道進(jìn)口的洞口里程為 DK431+985.9。(2) 繪制洞口邊、仰坡開挖線為了布置洞頂排水設(shè)施和洞口附近的其它建筑物，需確定洞口邊、仰坡開挖范圍，在洞口地形平面圖上繪制邊、仰坡開挖線(即路塹邊坡坡面及洞門仰坡坡 面與地面的交線)。1) 繪制仰坡開挖線洞門位置確定后，可計(jì)算出仰坡坡腳標(biāo)高H仰為：H仰 =H內(nèi)+h=974.46+11.35=985.81m仰坡坡率為m=1.25，即可計(jì)算出各等高線距仰坡坡腳的水平投影距離為：對(duì) 987m 等高線：

8、d1 =(987-985.81)×1.25=1.488m對(duì) 986m 等高線：d2=(986-985.81)×1.25=0.2375m在洞門地形圖上，作與洞門墻平行且相距為d1的平行線交666m等高線于1點(diǎn)，同理作與洞門墻相距為d2的平行線交相應(yīng)的等高線于2點(diǎn)，連接 a 、1、2各點(diǎn)，即為仰坡開挖線。2) 繪制邊坡開挖線先確定邊坡坡腳標(biāo)高 H邊為：H邊 =H路 =973.71m邊坡坡率為 n=1.25 ，即可計(jì)算出不同標(biāo)高位置的邊坡頂至邊坡坡腳的水平投影距離為：c1=(974-973.71)×1.25=0.363m c2=(975-973.71)×1.2

9、5=1.613mc3=(976-973.71)×1.25=2.863mc4=(977-973.71)×1.25=4.113mc5=(978-973.71)×1.25=5.363mc6=(979-973.71)×1.25=6.613mc7=(980-973.71)×1.25=7.863mc8=(981-973.71)×1.25=9.113mc9=(982-973.71)×1.25=10.363mc10=(983-973.71)×1.25=11.613m作與路塹坡腳線平行且相距為 c1 的平行線交974m等高線于1點(diǎn)，

10、同理作與路塹坡腳線相距為 c2 、c3 、c4 的平行線交相應(yīng)的等高線于 2、3、4點(diǎn)，連接 a 、1、2、3、4各點(diǎn)，即為邊坡開挖線。3) 繪制仰坡與邊坡交角處開挖線以仰坡坡腳處為起坡點(diǎn)，采取乙式開挖，由此確定相應(yīng)起坡點(diǎn)的標(biāo)高H起為：H起 =H仰 =985.81m因邊、仰坡坡率相同 m=n=1.25 ，所以坡率 K =1.25 ，則可計(jì)算不同標(biāo)高位置的坡頂至起坡點(diǎn)的水平投影距離為：r1=(986-985.81)×K=0.238mr2=(987-985.81)×K=1.488mr3=(988-985.81)×K=2.738m以翼墻端點(diǎn)為圓心，以 r1 、r2 為半

11、徑，分別交 986m、987m等高線于 a 、b 點(diǎn)，連接 a 、b 各點(diǎn)所形成的曲線交等份線OA (累積度數(shù)為 15°)于i 點(diǎn)(即為該等份線與開挖線的交點(diǎn))。同理，可得其他等份線( OB 、OC ，累積度數(shù)分別為 30°、45°)與開挖線的交點(diǎn) j 、k ，連接i 、j 、k 各點(diǎn)，即得交角處開挖線。(3) 繪制洞口開挖線 連接仰坡開挖線、仰坡與邊坡交角處開挖線及邊坡開挖線即可形成全部開挖線。繪制洞口開挖線，見(jiàn)附錄一中的圖 LCST-01。2.4.2 出口位置的確定根據(jù)蘭渝鐵路7號(hào)線出口段線路內(nèi)軌頂面高程956.80m，以此為依據(jù)確定出洞里程。(1) 出洞里程

12、的確定在洞口地形平面圖上(1:100)用作圖法確定出洞里程。1) 在洞口地形平面圖上找出控制等高線(圖 2.1)。選定仰坡的極限開挖高度H =13.95m ，根據(jù) H 值在隧道縱斷面圖上粗略地?cái)M定進(jìn)洞位置，并在出口地形平面圖中將其大致標(biāo)出(見(jiàn)附錄一中的圖 LCST-02)，然后定出進(jìn)洞的路基標(biāo)高H路 =956.05m ，則控制等高線標(biāo)高為：H控 =H路+H=956.05+13.95=970m2) 在預(yù)先選定的洞口附近，以洞門墻寬度B為距離，作對(duì)稱于線路中心線的平行線II和IIII，由洞門標(biāo)準(zhǔn)圖得洞門墻寬度 B=11.36m 。3) 以仰坡坡腳至極限開挖高度控制點(diǎn)的水平距離d為半徑，用分規(guī)沿II

13、(或 IIII)線移動(dòng)，找出與控制等高線相切于a點(diǎn)(即控制點(diǎn))的圓心o。其中d值可根據(jù)洞門構(gòu)造圖及仰坡坡率 m(m=1.25)求出，即：d=（H-h）× m=（13.95-11.35）×1.25=3.25m其中h為內(nèi)軌頂面至仰坡坡腳的高度， H為仰坡的極限開挖高度。4) 過(guò) o 點(diǎn)作線路中心線的垂線 oo´ 。5) 以洞口里程至仰坡坡腳的的水平距離b為間距(由洞門圖查得)，其中b=2 m作 oo´ 線的平行線 pp´，則 pp´ 線為洞口里程位置，故本文所確定的隧道出口的洞口里程為 DK432+963.5。(2) 繪制洞口邊、仰坡開挖

14、線為了布置洞頂排水設(shè)施和洞口附近的其它建筑物，需確定洞口邊、仰坡開挖范圍，在洞口地形平面圖上繪制邊、仰坡開挖線(即路塹邊坡坡面及洞門仰坡坡面與地面的交線)。1) 繪制仰坡開挖線洞門位置確定后，可計(jì)算出仰坡坡腳標(biāo)高H仰為:H仰=H內(nèi)+h=956.80+11.35=968.15m仰坡坡率為m=l.25 ，即可計(jì)算各等高線距仰坡坡腳的水平投影距離為:對(duì) 969m 等高線: d1=（969-968.15）×1.25 =1.063m在洞門地形圖上，作與洞門墻平行且相距為d1的平行線交969m等高線于1點(diǎn)，同理作與洞門墻相距為d2的平行線交相應(yīng)的等高線于2點(diǎn)，連接a 、1、2 各點(diǎn)，即為仰坡開挖

15、線。2) 繪制邊坡開挖線先確定邊坡坡腳標(biāo)高H邊為:H邊=H路=956.05m邊坡坡率為 n=l.25 ，即可計(jì)算出不同標(biāo)高位置的邊坡頂至邊坡坡腳的水平投影距離為: c1=(957-956.05)×1.25=0.275mc2=(958-956.05)×1.25=1.525m c3=(959-956.05)×1.25=2.775mc4=(960-956.05)×1.25=4.025mc5=(961-956.05)×1.25=5.275mc6=(962-956.05)×1.25=6.525mc7=(963-956.05)×1.25

16、=7.775mc8=(964-956.05)×1.25=9.025mc9=(965-956.05)×1.25=10.275mc10=(966-956.05)×1.25=11.525m3) 作與路塹坡腳線平行且相距為c1，的平行線交 957m 等高線于1 點(diǎn)，同理作與路塹坡腳線相距為c2 、c3 c9、c10的平行線交相應(yīng)的等高線于 2、39、10點(diǎn)，連接a 、2、39、10 各點(diǎn)，即為邊坡開挖線。3）繪制仰坡與邊坡開挖線以仰坡坡腳處為起坡點(diǎn)，采取乙式開挖，由此確定相應(yīng)起坡點(diǎn)的標(biāo)高H起為:H起=H仰=968.15 m因邊、仰坡坡率相同 m =n=1.25 ，所以坡率

17、 K=1.25 ，則可計(jì)算出不同標(biāo)高位置的坡頂至起坡點(diǎn)的水平投影距離為：r1=(969-968.15)×K=1.063mr2=(970-968.15)×K=2.313m以翼墻端點(diǎn)為圓心，以 r1 、r2 為半徑，分別交 969m、970m等高線于 a 、b 點(diǎn)，連接 a 、b 各點(diǎn)所形成的曲線交等份線OA (累積度數(shù)為 15°)于i 點(diǎn)(即 為該等份線與開挖線的交點(diǎn))。同理，可得其他等份線( OB 、OC ，累積度數(shù)分別為 30°、45°)與開挖線的交點(diǎn) j 、 k ，連接i 、 j 、 k 各點(diǎn)，即得交角處開挖線。(3) 繪制洞口開挖線 連接

18、仰坡開挖線、仰坡與邊坡交角處開挖線及邊坡開挖線即可形成全部開挖線。繪制洞口開挖線，見(jiàn)附錄一中的圖 LCST-02。2.5隧道長(zhǎng)度及圍巖分級(jí)由 2.4 可知，隧道進(jìn)口里程為DK431+985.9，出口里程為DK432+963.5，故隧道全長(zhǎng)為977.6m。根據(jù)隧道縱斷面圖，隧道進(jìn)口19m范圍內(nèi)，卸荷節(jié)理發(fā)育，施工時(shí)應(yīng)加強(qiáng)支護(hù)，及時(shí)襯砌，并相應(yīng)加強(qiáng)抗震措施，以避免出現(xiàn)塌方、掉塊或大的變形；隧道出口20m范圍內(nèi)為順坡片理面，施工時(shí)應(yīng)加強(qiáng)支護(hù)，及時(shí)襯砌，以避免出現(xiàn)塌方、掉塊或大的變形。隧道洞身主要位于下元古界砂質(zhì)板巖夾砂質(zhì)絹云千枚巖中，工程地質(zhì)條件較好。本階段勘察是在以地面調(diào)查輔以鉆探、物探相結(jié)合的手段進(jìn)行勘察的，隧道洞身的巖體工程地質(zhì)條件、圍巖級(jí)別劃分以及水文地質(zhì)條件詳述見(jiàn)下表：（1）隧道洞身1、根