第四章隧道洞门选型影响因素分析4.1隧道洞门选型影响因素概述隧道洞门形式的分类方法很多，在不同方式的划分下，隧道洞门形式多种多样，姿态 万千，但其全部形式，总可以总结为以下几种：端墙式洞门、翼墙式洞门，环框式洞门、遮 光棚洞门端墙式洞门适用于岩质稳定的IV类以上围岩和地形开阔的地区，是最常适用的形式 翼墙式洞门适用于地址较差的iii类以下围岩，以及需要开挖路堑的地方翼墙式洞门 由端墙和翼墙所组成，翼墙有增加端墙的稳定性及防护边破的作用当洞门岩层坚硬，整体性好，节理不发育，且不易风化，路堑开挖后仰坡稳定时候， 常采用环框式洞门当洞口岩层松软时候，如要要采用环框式洞门，需要注意：避免大刷 仰、边坡，洞门常常如要接长注意：此种洞门环框两翼和翼墙一样的作用，能保护边破稳 定的作用遮光棚洞门当洞门光线强烈时候，需要采用遮光棚来协调驾驶员对光线的落差此种 洞门有两种，一种开放式，一种封闭一般采用开发式，因为封闭式容易弄脏，不易清洗 还有些变化形式，如：柱式洞门，在端墙两端增加两个柱子美观，雄伟，而且能使端墙局 部加强，增加洞门稳定性4.3环保性对洞门选型的影响环保性对洞门选型的影响，是指主要从环境保护的角度出发，分析不同洞门型式对环 境所造成的影响。
这里所指的环境保护，应理解为广义的环保，不仅仅是指减少对环境的破 坏，对花草树木，绿色植被的损坏，对大气水土的污染，还包括洞门和整个地理环境、自然 景观和人文景观是否和谐，彼此之间能否相互映衬，相得益彰因此，环保性对洞门选型影 响，主要从以下两个方面展开分析：1•洞门造型和自然环境的协调性关系；2•洞门景观和自 然景观及人文景观的协调性关系一般来说，隧道洞门的造型越大，所要对山体的开挖量也 越大，对周边环境造成的损伤也就越显著，环保性也就越差，造型较小，对环境的影响较小， 环保性一般较好4.3.1洞门与自然环境的协调性本文认为：洞门与自然环境的协调性，是指洞门的型式与地形地貌的统一性，彼此之 间能否相互映衬《公路隧道设计规范》（JTG—2004）指出，洞门的型式和洞口所处的位置 密切相关，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、 运营要求，通过经济、技术比较确定；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；洞门设计应与自然环境相协调一般来说，洞口位置受地形条件、气象、路线控制的影响，通常存在以下几种形式， 如图4.31所示：1） 坡面正交型一隧道轴线与坡面正交，是隧道洞门最为理想的形式。
2） 坡面斜交型一隧道轴线与坡面斜交进入，边坡切面与洞门为非对称，往往存在偏压3） 坡面平行型一这是一种极端的斜交情况，隧道在较长区段的单边覆盖层较薄，特 别应考虑偏压，往往容易出现文件，应尽量避免这种形式4） 山脊突出部进入型一山脊突出部一般是稳定的，但山脊突出部的背后侧可能存在 断层，应高度注意5） 沟谷部进入型一存在岩堆等不稳定堆积层，地下水位较高，泥石流、雪崩等自然 灾害容易发生，应特别注意图4.31隧道洞口轴线与地形关系示意图Fig4.31 Schematic diagram of the axis and the terrain坡面正交型是最为理想的形式，隧道纵坡与坡面正交这种情况下可供洞门选择的型 式较多既可以选择“墙式”洞门，也可以选择“洞式”洞门具体选择时要依据洞门的安 全性、环保性和经济性，以及地形地貌条件综合考虑当山体纵坡坡度较陡、洞口外比较开 阔时，宜采用“墙式”洞门，根据洞门位置处地形的横断面情况，又可对端墙的顶部进行修 改，常见的作法有：如果洞门横断面处地形较平坦时，可以将端墙顶部设置成一直线形的型 式，形成一字式；如果地形呈一中间拱起、两端缓慢下降的弧形时，可将端墙顶部设置成弧 形、拱形等以协调地形起伏，形成拱翼式；如果地势开阔，山体雄伟，仰坡高度较高时，应 选择气势宏伟的柱式洞门，与山势配合，相得益彰，彰显大气；而当洞口外较狭窄，边坡不 稳定时，洞门形式选择还要考虑边坡的影响，一般宜采用翼墙式洞门。
当山体纵坡坡度较缓 时，一般宜选择“洞式”洞门，依据坡度的大小和地形情况，在顺切、直切和倒切形式简选 择，做到因地制宜，与周围环境协调统一，对于暗挖法施工受限情况，采用明洞接长洞口的 方式，此时洞门形式可采用环框式、削竹式等，然后按原地面坡度对地表进行恢复，是目前 采用较多的一种洞门形式隧道纵坡与坡面斜交的情况比较复杂，但这种情况下，隧道洞门形式比较单一，主要 考虑山体横坡和地质条件对洞门的影响如果洞口横断面呈单向坡或双向坡型，并且有一定 的坡度，洞口有一定的埋深时，洞口宜选择台阶式洞门或拱翼式洞门，台阶的高度与个数在 整体上应和地势相协调，拱翼的弧度及长度应和地形的起伏状态相统一台阶式洞门可以减 少仰坡土石开挖量、仰坡高度及外露坡长，与周围环境的统一性较好如果洞口处的横坡较 大，隧道轴线两侧的埋深相差较大时，洞口应选择偏压式洞门通常情况下，台阶式洞门与 偏压衬砌配合使用如果斜交，山体的横坡较缓，洞口处的埋深又不大，明洞法施工时，可 以采用棚式明洞门或拱式明洞门的形式，在横坡外侧，采用立柱支撑，进行自然采光4.3.2洞门与自然、人文景观的协调性环保性对洞门选型的影响，除了要考虑洞门与自然环境的协调性外，还应考虑洞门与 自然景观、人文景观的协调性，洞门能否体现出当地风土人情。
隧道洞口与自然环境紧密相连，除功能作用外，对周围的自然景观和人文景观有一定 的符号和象征意义随着社会的发展，科学技术的进步，洞门型式的艺术性越来越受到重视， 一方面要对传统的洞门型式进行改进，另一方面要结合地形情况、地理位置、时代特征、地 区和民族特点，有所创新和突破墙式”洞门，由于端墙的面积较大，给设计人员相对较大的创作空间，在对洞门的 塑造上方法较多，样式多种首先，端墙的形状应和洞口位置处的环境背景条件融合在一起 洞门不能仅仅作为隧道结构的一部分，或作为隧道入口的摆设，而应该上升到文化艺术的高 度，应该体现当地环境、文化和民俗民族传统的关联性，体现人造景观与区域文化、人文景 观的和谐统一例如：位于国道213线郎川公路上的日尔郎山隧道日尔郎山隧道处于藏羌 少数民族地区，隧道的洞门采用了具有藏式风格的柱式洞门，并且增加了藏羌风格的洞门外 装饰，洞门端墙色彩、墙面、端墙顶部无不体现藏羌民族特色，与当地的环境、人文景观浑 然一体，十分和谐，让人一看到就立刻明白，正进入藏羌少数民族聚居区其次，洞门墙在 材料的选择和修筑工艺上有所突破例如，混凝土预制块材料，横平竖直错位安放，给人的 感觉陈旧呆板，用白色瓷砖镶面，反光强烈，对驾驶人员不利，因此，材料选择和砌筑工艺 要求高，材料在就地取材的基本原则下，宜选用有光泽但反光较弱，易于清垢而又不伤质感 的材料，同时应注意与周围的融合。
然后，端墙的色彩也是体现洞门与周围环境协调的手段 应在保证行车安全的前提下，让视觉效果趋于自然，使得隧洞内外的光线反差不宜太大洞 门墙上的色彩宜选用冷色调，整体暗化和柔化墙体，减轻墙面反射光对驾驶员的刺激以适应 光线变化的影响隧道洞口所用材料的色彩和肌理，带给司乘人员的视觉感觉是突出而明显 的隧道洞口的色彩可以是多样化的，最常用的色彩是材料的本色，如混凝土的青灰色、毛 石的自然色泽、砖砌体的色彩等，但材料的这些颜色和周围自然环境并不协调因此，石材、 涂料等新型材料的不断创新应用，出现了各种颜色，打破了隧道洞口灰秃秃的旧貌一般说 来，色彩的使用宜单纯，不麻采用纯度高的明亮色，避免视觉上的突兀感，颜色的使用宜控 制在二种左右材料的文理可以通过人工方式进行改变，主要体现在材料表面纹饰的变化 文理的设计应尽可能降低亮度并减轻洞门的压迫感常用的方法有:对水泥衍生品采用塑面、 剁斧、凿毛、横向线条和曝向线条等，这些既可以起到造景的作用，又能够缓解隧道对驾驶 员的心里影响洞式”洞门，目前来讲，是一种较环保的洞门型式倡导的是“弱化”或无洞门的 设计这种设计不是为了人为的增加建筑物，与周围环境相协调，而是要融入自然风景。
和 “墙式”洞门相比，“洞式”洞门造型小，形状简单，给人简约的感觉一般来说，“洞式” 洞门要比“墙式”洞门在外部造型上小很多，不可能像“墙式”洞门那样，依靠对端墙的处 理，来实现与自然景观和人文景观和谐统一的目的这就给洞门设计提出了更高的要求思 小高速［23高速公路上的野象谷隧道，通过艺术手法适当装点洞门，使得洞口景观独具匠心 野象谷隧道洞门装饰为傣族公主的冠冕（如图所示），金光灿烂，入口的弧形刚好和帽檐的 弧度一致，而且，为使这一文化象征发挥更大的作用人口一侧的休息场地建盖了傣族竹楼、 凉亭等，更形象地展现了西双版纳独特的傣族文化，使该洞门充分吸取地方民族文化符号， 融合到当地文化氛围中，营造出“虽为人工，宛自天成”的隧道景观，充分体现地域特色， 乡土风情，和人文景观融为一体图4.32野象谷隧道 黄牛坳隧道梅州端Fig4.32 typical design of road tunnel portal landscape domestic此外，“洞式”洞门一般修建在，仰坡高度较小，自然坡度较小的地形条件下，常常采 用明洞开挖，然后再回填、恢复成原有地貌的施工方法，因此，可以采用园林景观的作法， 通过对边仰坡的园林化设计，达到洞口景观与周围自然、人文景观协调的目的，例如黄牛坳 隧道梅州端，如图所示，以夸张变形的装饰手法，将隧道口及中间间隔设计成大海波浪形象， 上空飞翔着众多矫健的海鸥，显得十分和谐自然，令游客心情舒畅，备感轻松。
洞式”洞门还有一个突出特点，通过对“洞式”洞门，或明洞段在造型的设计，达 到调节光线的效果，不管是突出的喇叭口，还是镂空的接长明洞，或是阶梯型过渡的棚式、 半棚式明洞，其出发点都是通过设置光过渡段，从而缓和洞内外光线的差异，在起到洞口调 光作用的同时，常常也会构成一道亮丽的风景图4.33基于调光功能的洞口景观Fig4.33 Tunnel portal landscape based on lightness adjustment4.3.3不同洞门形式的环境影响特征公路隧道不同洞门型式对环境的影响主要从下面两个方面进行考虑：① 隧道洞口施工对自然环境的破坏；② 隧道洞门及其它构造物与环境的协调根据“洞门型式分类及特点”，不同型式洞门对生态环境影响特征如下：一字式洞门对生态环境影响特征一字式洞门对洞口山体要产生一定开挖，对洞口顶部植被有一定程度的破坏，对洞口 顶部植被的影响相对于其它“墙式”洞门相对较小；但是，一字式洞门与周围地形协调性较 差，仅适用于洞门横断面地形接近于水平的情况，通用性较差，洞口结构形式比较呆板、单 一，缺乏美感，对车辆行驶易产生压迫感，视觉景观性较差台阶式洞门对生态环境影响特征台阶式洞门适用于地面横向坡度为单面坡的地形，洞门一侧边坡较高，并且另一侧边 坡高度大于洞身高度，洞口外挖方段较长，对洞口植被开挖较大，对隧道洞口植物群落有较 大的破坏；同时由于洞口型式呈台阶状，洞门造型相对繁琐，体量大，与周围地形的协调性 较差，无法满足视觉环境的连续性，视觉景观效果较差。
柱式洞门对生态环境影响特征柱式洞门适用于地面较陡、地质条件较差的地形，柱式洞门对洞口山体有一定的开挖， 对洞口植被群落有一定的不利影响；柱式洞门在两柱之间可布设建筑造型，美学价值较高, 适用于风景区、少数民族聚居区或长大隧道的洞口，但是，柱式洞门有一定的重量感，体积 较大，易对过往车辆产生压迫感视觉景观性较好城堡式洞门对生态环境影响特征城堡式洞门一般应用于城市、风景区等区域城堡式洞门型式结构复杂，对洞口地表 扰动较大，对洞口植被的不利影响相对较大由于这种洞。