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1、l 前 言随着基础设施建设步伐的逐步加快，隧道建设规模正日益扩大，人们不但重视隧道施工技术水平的提高，还不断追求它的艺术性，尤其注重隧道洞门的美学效应，使隧道不单成为交通通道，同时又起着点缀周围环境的作用。隧道洞门的外墙设计，应与城市周围的景观相协调，洞门的形式在研究建筑的现象学基础上，结合当地的特色，设计成既美观又经济的隧道洞门。（图1 隧道洞门与景观） （图2 隧道洞门与景观）（图3、4 隧道洞门与周围环境）（图 5 赋予隧道洞门文化内涵）洞门是连接隧道和路基的建筑物，是实现大地绿化的装饰点，广大设计者对洞门形式进行了探索和追求。铁路隧道根据地形将门洞分为洞口环框式、端墙式、翼墙式、株式、
2、台阶式、斜交式、喇叭口式等类型。公路隧道洞门根据工程特点则大有突破和创新，如削竹式、城堡式、欧式等风格。洞门设计是隧道设计的重要组成部分，属于主体工程范围，对其结构形式、外观造型进行多方案比较是非常有必要的。l 1 洞门的作用隧道洞门的作用体现在以下几个方面：（1） 隧道洞门可以减少洞口土石方开挖量。洞口段范围内的路堑是根据地质条件以一定坡率开挖的，当隧道埋至较深时，开挖量较大，设置隧道洞门可以起到挡土墙的作用，减少土石方开挖量。（2） 稳定边坡、仰坡。修建洞门可以减小引线路堑的边坡高度，缩小正面仰坡的坡面长度，使边坡及仰坡得以稳定。（3） 引离地表水流。地表水流往往汇集在洞口，如不排除，将会
3、侵害路线，妨碍行车安全。修建洞门可以把水流引入侧沟排走，确保运营安全。（4） 装饰洞口。洞口时隧道唯一外露部分，是隧道的正面外观。修建洞门可以起到装饰作用，特别在城市附近、风景区及旅游区内的隧道更应配合当地的环境，给予艺术处理，进行美化。l 2 隧道洞门设计原则隧道洞门位置应该根据地形、地质水文等条件，着重考虑仰坡及边坡的稳定，同时应该结合洞外有关工程及施工条件、运营要求，同时还要满足有关规范的要求，不能随心所欲，但我们可以利用这些因素进行巧妙的结合，使洞门建筑融汇于自然环境当中，达到所需之目的。因此，在洞门设计构思时应考虑若干主要原则。l 2.1 建筑与结构相结合的原则洞门是隧道工程的门墙，
4、其总体作用分为结构和美化两个方面。前者具有支持山体，稳定边坡并承受该处地层上的压力的作用，后者起到美化隧道的作用。前者是受力所需，后者是审美和艺术的需要。研究隧道洞门设计是研究建筑物的现象学，建筑物的外观在人们头脑中产生一种直觉，使他们意识受到影响并转变为感受理解。公众通常认为隧道洞门设计是类似于挡土墙，其实隧道洞门外墙的作用要比公众认为的大一些，其外部形式不仅仅是赏心悦目，从实用角度而言，它有着更深远的意义，它成为一种环境的隔膜，把外部自然环境与内部人工环境分开，并可将隧道与周围环境连接起来。建筑设计的艺术和科学就是把各种元素组合成一个建筑物的整体，将建筑与结构设计有机地结合起来，使之既美观
5、又符合功能要求。 （图6 隧道洞门与桥梁相结合）l 2.2 环境与意境相结合的原则隧道洞门位置或在丛林之中，或在岩石之壁，或依山傍水，洞门所处的自然环境是得天独厚的。通过隧道所处的地理特点进行构思，它可丰富我们在洞门设计中意境构思的素材，将环境和意境结合起来就会构思出优美的洞门形式。l 2.3 洞门形式与洞口地形相协调的原则一座隧道采用什么形式的洞门，应结合隧道所处的地理位置、地形地貌情况、洞口场地的宽阔程度来确定，使之协调统一。（图7 隧道洞门与洞口地形相结合）2.4 外墙装饰与相邻建筑物相协调的原则洞门外墙装饰对隧道建筑的美观效果和功能发挥起着很大的作用。一幢建筑物的设计效果除了它的立面造
6、型、比例尺寸和功能分区等设计手法和风格有关外，还与其饰面材质的选用有关。外墙的装饰效果是通过对材料的色调、质感和线条三方面来体现。隧道洞口又称之为“洞脸”，脸是要装饰和打扮的，否则会失去应有的美丽。l 3 隧道洞门设计形式根据隧道洞口所处的地形、地质条件，洞门形式也有所不同，主要有如下几种：l 3.1 洞口环框当洞口石质坚硬稳定（I-II级围岩），且地形陡峻无排水要求时，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。（图8 环框式洞口）（图9 框式洞门）l 3.2 端墙式（一字式）洞门端墙式（一字式）洞门是最常见的洞门。它适用于地形开阔、石质较为稳定（II-III级围岩）的地区，由
7、端墙和洞门顶排水沟组成。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。（图10 端墙式洞门）l 3.3 翼墙式（八字式）洞门当洞口地质较差（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侧沟内排走。（图11 翼墙式洞门）l 3.4 柱式洞门当地形较陡（IV级围岩），仰坡有下滑的可能性，又受地形或地质条件限制，不能设置翼墙时，
8、可在端墙中部设置2个（或4个）断面较大的柱墩，以增加端墙的稳定性。柱式洞门比较美观，适用于城市附近、风景区或长大隧道的洞口。（图12 柱式洞门）l 3.5 台阶式洞门当洞门位于傍山侧坡地区，洞门一侧边坡较高时，为了提高靠山侧仰坡起坡点，减少仰坡高度，将端墙顶部改为逐级升高的台阶形式，以适应地形的特点，减少洞门圬工及仰坡开挖数量，也能起到一定的美化作用。（图13 台阶式洞口）l 3.6 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，可采用平行于等高线与线路呈斜交的洞口（洞门与线路中线的交角不应小于45）。一般斜交式洞门与衬砌斜口段应整体灌注。由于斜交式洞口及衬砌斜口
9、段的受力复杂，施工也不方便，所以只有在十分必要时才采用它。（图14 斜交式洞门）l 3.7 喇叭口式洞门高速铁路隧道，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，同时兼作隧道洞门（图15喇叭口式洞门）l 3.8 明洞式洞门当基岩完整，坡面较陡，地面水不大，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。外墙只承受由盖板传来的垂直压力，厚度较薄，要求地基承载力较小。当地形狭窄，山坡较陡，基岩埋至较深而上部地基稳定性较差时，为了使基础置于基岩上且减小基础工程，可采用钢架式外墙。（图16、17明洞式洞门）l 4 施工方法隧道洞口段工程包括洞口土石方施工，边仰坡施工，明
10、洞及明暗交接处的施工，洞门施工等，具体施工方法分述如下。l 4.1 洞口土石方的施工施工准备工作完成后，即首先进行洞口土石方的施工。洞门砌筑及边仰坡开挖严格按设计坡度施工。1）按照图纸的要求，准确测量放样，开挖线整体拉通，在洞口施工的线位上进行边坡、仰坡自上而下的开挖，严禁采用大爆破，采用零仰坡进洞，尽量减少原地貌的扰动。2）边仰坡开挖前清除边坡、仰坡上可能滑落的表土、灌木及山坡危石，应结合施工和运营阶段的隧道安全和环境保护等因素确定。3）洞口端墙处的土石方，结合地层稳定程度、洞门施工季节和隧道施工方法等进行开挖。明洞地段考虑上述条件，确定全段开挖或分段开挖。4）松软地层开挖边坡、仰坡时，随挖
11、随支护，加强防护，随时监测、检查山坡稳定情况。5）进洞前必须完成应开挖的土石方。废弃的土石方，应堆放在指定地点，边坡、仰坡上方不得堆置弃土废石方。6）进出口截水沟由人工开挖并施工。截水沟施工完成后，人工配合机械开挖洞口，以尽量减少破坏原有植被和岩体为原则，按设计坡度一次性整修到位，围岩破碎的部位及时上报，通过与业主、设计院、监理处沟通，变更加强支护系数。7）洞口场地用装载机辅以推土机整平压实；遇坚硬石质地层采用小爆破进行松动，运输采用自卸车，挖方岩土体满足设计及规范要求时可用于路基填筑。洞口段开挖将充分考虑洞内施工需要，合理布置供风、供水、供电设施、材料存放及加工场地、机械停放场地。l 4.2
12、 洞口边仰坡施工在进行临建施工和场地施工的同时，将洞顶截水天沟及明洞两侧排水沟开挖成型，将仰坡面整修圆顺，洞口开挖自上而下按设计坡比开挖，施工过程中尽量避免扰动土体，以防围岩风化，雨水渗入导致坍塌或滑坡，为保证边坡稳定，在开挖前首先施作好洞顶天沟及仰坡防护。仰坡防护按设计（间距1m1m，梅花形布置）先打设22砂浆锚杆或42注浆小导管，铺设2020cm8钢筋网，喷射10cm厚C20混凝土。在不改变设计数量的前提下，在拱圈以上1m范围内适当加密锚杆的间距，1m以外适当减稀，以增强洞门仰坡的稳定性。边坡防护按设计（L=4m，间距1m1m，梅花形布置）打设22砂浆锚杆，铺设2020cm8钢筋网，喷射1
13、0cm厚C20混凝土，并结合零仰坡设计方案。为便于管棚钻机安装和打孔，明洞及洞口开挖分台阶进行，第一次开挖至明洞顶，开挖后及时进行边坡防护，第二次开挖至洞顶下2m标高进行管棚施工，第三次完成剩余部分开挖。l 4.3 明洞及明暗交接处的施工明暗交接处的施工是隧道施工的重点，必须高度重视，根据全路段各隧道的具体情况拟定如下施工方法及步骤。4.3.1 明洞采用明挖法，用挖掘机配合自卸汽车装运渣。4.3.2 明洞开挖至露出暗洞拱部后，停止明洞开挖。4.3.3 管棚施作完后，才进行暗洞开挖。4.3.4 最后进行明暗交接处的整体二次衬砌及明洞防水结构、洞顶回填土夯实的施工。按设计要求作好明暗交界处的防水细
14、部施工。明洞段顶部回填土石方要对称分层夯实，回填至拱顶后分层满铺填筑，洞顶回填面层要严格按要求分层夯实，以防渗水。4.3.5 暗洞开挖时必须严格按设计进行管棚与超前锚杆施工，在预支护的保护下采用弱爆破、短开挖、强支护的方法施工，严防坍塌冒顶。4.3.6洞门基础开挖到设计标高后，首先做好防排水工作，清除基底松渣，及时施作洞门混凝土和明洞混凝土，洞门端墙与明洞相邻拱架同时浇注，洞门拱墙浇捣混凝土前注意安放连接钢筋，洞头顶部混凝土放在拱墙混凝土完成后进行。洞门装饰和隧道名碑在混凝土完工后进行。施工中应按规范要求做好泄水孔。在导坑开挖50m后开始进行明洞混凝土浇筑。明洞混凝土首先浇筑10m，以充分利用
15、明洞场地，浇筑前，做好定型挡头板、外模、骨架，将按设计尺寸加工的钢筋绑扎在施工部位，同时，采用全断面液压衬砌台车立模。混凝土入仓采用泵送形式，采用插入式振动棒振动密实。 明洞浇筑实测项目表2-1项次检查项目规定值或应许偏差检查方法和频率1混凝土强度（MPa）在合格标准内按规范检查2混凝土厚度（mm）不小于设计尺量或地质雷达：每20m检查一个断面，每个断面至拱顶每3m检查一个点3混凝土平整度（mm）202m直尺：每10m每侧检查2处明洞防水层实测项目表2-2项次检查项目规定值或应许偏差检查方法和频率1搭接长度（mm）100尺量：每环侧3处2卷材向隧道延伸长度（mm）500尺量：检查5处3卷材于基底的横向长度（mm）500尺量：检查5处4沥青防水层每层厚度（mm）2尺量：检查10点明洞回填实测项目表2-3项次检查项目规定值或应许偏差检查方法和频率1回填厚度（mm）300尺量：回填一层检查一次，每次每侧检查5点2两侧回填高差（mm）500水准仪：每层侧5次3坡度不大于设计尺量：检查3处4回
