一、基本资料
1）隧洞水力参数
2）上、下渠道水力参数
3）地质参数
4）衬砌材料参数
5）结构计算参数
二、隧洞断面比选
1、长短洞判别
当底板为缓坡而趋于平坡，长短洞的界限长度为
L=（5～12）H
式中H—上游水深
L=（5～12）H=（5～12）×2.237=11.2～26.8m
本隧洞长度L=397m>26.8，因此本隧洞长洞，洞身断面尺寸可按明渠均匀流公式试算：
Q
洞身断面尺寸拟定按底宽分别为2.0m、2.1m、2.2m、2.3m及2.4m进行比较计算，计算成果如下表：
高坡隧洞城门洞型断面尺寸比较统计表
隧洞进出口接上、下游渠道，渠底宽2.1m，根据以上比较结果，随着底宽B加大，洞身面积减小（减小幅度介于0.02～0.05m2），但隧洞进出口连接段变化幅度较大，水流衔接不平顺，水头损失较大，综合考虑以上两方面因素，本隧洞洞身断面尺寸推荐底宽B=2.1m，H=2.792m。
1、计算程序与方法
隧洞衬砌结构按新奥法理论进行设计，衬砌型式采用钢筋混凝土衬砌。
隧洞衬砌采用结构力学方法计算。
隧洞结构计算软件采用理正计算通用程序。
结构计算简图如下。
2、计算工况及荷载组合
依据《水工隧洞设计规范》（SL279-2002）6.2条规定，本输水隧洞结构设计应考虑以下三种工况及最不利荷载组合：
（1）正常工况：正常运行期最不利荷载组合（基本组合）
山岩压力+衬砌自重+围岩弹性抗力+内水压力+外水压力；
（2）特殊工况1：检修期最不利荷载组合（基本组合）
山岩压力+衬砌自重+围岩弹性抗力+外水压力；
（3）特殊工况1：施工期最不利荷载组合（基本组合）
山岩压力+衬砌自重+围岩弹性抗力+外水压力+灌浆压力；
表4-1 城门洞型典型断面计算参数表
3、荷载计算 1）围岩压力
依据《水工隧洞设计规范》（SL279-2002）6.2.4条规定，本隧洞Ⅴ类围岩压力按规范6.2.4条规定的公式计算。
垂直方向 ()0.20.3v r q B γ=～ 水平方向 ()0.050.1h r q H γ=～ 式中 q v — 垂直均布围岩压力，kN/m 2 q h — 水平均布围岩压力，kN/m 2
γr— 围岩容重，kN/m 3 B — 隧洞开挖宽度，m H — 隧洞开挖高度，m
（1）Ⅳ类围岩在自稳的条件下并采取有效的支护时，围岩压力计算如下： 垂直方向 20.20.224 2.9=13.92kN /m v r q B γ==⨯⨯ 水平方向 20.050.0524 3.61=4.33kN /m h r q H γ==⨯⨯
（2）Ⅴ类围岩自稳能力较差，采用有效的支护后能自稳，围岩压力计算如下： 垂直方向 20.30.324 2.9=20.88kN /m v r q B γ==⨯⨯ 水平方向 20.10.124 3.61=8.66kN /m h r q H γ==⨯⨯ 2）弹性抗力
岩石的弹性抗力由理正程序通过弹性抗力系数值自行计算，本计算只考虑弹性抗力系数的计算。
岩石的弹性抗力系数k 按下式计算：
100k k r
=
式中 k —岩石弹性抗力系数，kN/m 3； k 0—单位岩石弹性抗力系数，MPa/cm ；
r —隧洞的开挖半径，非圆形隧洞，r =B /2，cm ；
Ⅴ类围岩：301001000.5
0.345MPa/cm=34.5MN/m 290/2k k r ⨯=== Ⅳ类围岩：301001003
2.07MPa/cm=207MN/m 290/2k k r ⨯=== 3）灌浆压力
依据水工隧洞设计规范（SL279-2002）9.1.2条，Ⅳ、Ⅴ类围岩段（钢筋混凝土衬砌）回填灌浆压力值为0.3MPa ，并沿洞轴线方向（单位长度）等效为洞顶拱均布荷载。
顶拱半径r=1.212m 顶拱面积2120
3.14 1.212 2.54m 180
S =
⨯⨯= 折减后灌浆压力为0.3/2.54=0.118MPa 4）外水压力
本隧洞全段均处在地下水位之上，无须考虑外水压力。
5）不同工况荷载计算成果
表4 -2 不同工况荷载计算成果表
4、结构计算受力图
Ⅳ、Ⅴ类围岩结构计算受力图
5、内力计算及配筋计算
采用理正岩土软件计算成果如下：
表4-3 Ⅳ类围岩结构计算成果表
表4-4 Ⅴ类围岩结构计算成果表
结论：
本隧洞Ⅳ类围岩段采用双层配筋，内外侧均采用C16@200，实配面积1005mm 2，大于计算面积977m 2，1005-977/977=2.86%<5%，满足规范要求；分布筋采用C12@200，实配面积565mm 2，min 565
0.18%0.15%1000300
ρρ=
=>=⨯，满足规范要求；配筋率最大裂缝宽度
0.11mm<w min =0.25mm ，满足规范要求。
本隧洞V 类围岩段采用双层配筋，内外侧均采用C16@200，实配面积1005mm 2，大于计算面积1003.7m 2，1005-1003.7/1003.7=0.13%<5%，满足规范要求；分布筋采用C12@200，实配面积565mm 2，min 565
0.18%0.15%1000300
ρρ=
=>=⨯，满足规范要求；配筋率最大裂缝宽
度0.158mm<w min =0.25mm ，满足规范要求。