北京市市政工程设计研究总院有限公司 510075
摘要：结合本人在公路隧道工程设计中的经验，分析和总结了公路隧道洞门设计中结构与景观设计的有关要点，并应用于实际工程，供同行参考。
关键词：公路隧道 洞门设计 洞门景观设计
1 引言
随着我国社会经济发展的需要，近年来，我国交通事业发展突飞猛进，公路隧道作为公路工程的重要组成部分，也得以快速发展。隧道属于地下隐蔽工程，洞门是其唯一外露的部分，在隧道工程中具有不可替代的作用，它除了能够承载背后土体压力、边坡稳定、保护公路免受落石危害外，对周边的总体环境更是一种符号和象征。众多的工程实践表明，通过适当合理的设计，把隧洞洞门的防护作用和景观作用结合起来，可以使隧道洞门与环境融为一体，达到“稳”与“美”的结合，实现安全功能与景观功能的统一。
2 洞门一般设计
隧道洞门的一般设计步骤：一是洞门位置的选择；二是洞门型式的选取；三是洞门尺寸的拟定；四是洞门景观构造设计。
2.1 洞门位置的选择原则及方法
（1）洞门位置的选择原则。选定洞门位置应最大限度地保护山体自然状态，与洞门周边环境保持协调，并确保行车安全和维修养护，避免洞门前出现高边坡或深拉槽。洞门位置受地形的影响，通过纵断面的的设计来控制仰坡，一般情况下隧道轴线与等高线的交角不小于45°。另外，洞门位置要考虑围岩条件，根据地质纵断面图、地形图及其他相关的地勘资料综合分析确定，一般情况下，洞顶覆土厚度不小于1.5m。
（2）洞门位置的具体确定方法。在设计过程中，首先根据总体路线布置方案，核实隧道轴线的合理性；审定隧道轴线后，初步拟定隧道进出口位置桩号；然后以初定桩号为基点，在进口后退方向30m、前进方向20m范围，以及在出口前进方向30m、后退方向20m范围内，以每5m测一个横断面；根据实测横断面，结合边仰坡控制、覆土层厚度等因素综合分析，最终确定洞门及洞口位置。边仰坡控制高度一般依据下表确定。
表2.1 边、仰坡高度取值表
2.2洞门型式的选取
洞门型式的分类方法很多，也都有一定的依据性。根据《公路隧道设计规范》（JTG D70-2004）将隧道洞门分为端墙式、翼墙式、台阶式、柱式、削竹式和喇叭口式等类型。
（1）端墙式洞门。端墙式洞门也称一字式洞门，适用于自然山坡陡峭，洞口地形开阔，岩层较为坚硬完整，山体压力很小，开挖坡度1:0.3~1:0.5的洞口地段，端墙基础岩石风化程度小。这种洞门具有结构简单、工程量小、施工简便的特点，在岩层较好时使用最为经济，也是最常用的一种洞门。这种洞门也顶部排水条件稍差，若横向山坡一侧较低时，宜开挖沟槽横向引排。
（2）翼墙式洞门。翼墙式洞门即带挡墙的端墙式洞门，适用条件：中间低，两侧高的山谷地形；边、仰坡坡率1:0.75~1:1.5；洞顶水沟水由挡墙顶吊沟排出，洞口外边坡较高，开挖长度长，美化要求低。
（3）台阶式洞门。为了适应地形，减少开挖，多采用台阶式洞门，它适用于地面横坡较陡，地质情况良好，仰、边坡坡率在1:0.5~1:1.25的情况。它在靠山侧通常需要设置挡墙以降低边坡开挖高度。一般一侧边坡较高，另一侧边坡高度大于洞身高度。
（4）柱式洞门。柱式洞门实际上是由端墙式洞门发展而来。当地面横向坡度较缓，地质情况较好（通常为III、IV级围岩），岩层有较大主动侧压力时采用柱式洞门。边、仰坡开挖坡度一般为1:0.5~1:0.75，地表覆盖土不大于2m。对于风景区或有美化要求的隧道，柱间可进行建筑造型设计或装饰，采用柱式洞门较为雄伟美观。
（5）削竹式洞门。削竹式洞门是一种结合了隧道洞门绿化要求和景观效果的新型洞门。这种洞门的结构形式就是衬砌结构伸到仰坡以外，可以形成突出的环框，减少洞口附近的刷坡，甚至不刷坡，保护了周边环境，洞门造型美观，表现大方，符合设计规范提出的“早进晚出”的原则。
（6）喇叭式洞门。喇叭式洞门衬砌在伸出的过程中，有逐渐向外扩张的变化，形似喇叭。该种洞门适用于周边比较开阔的情况，洞口采光较好。
2.3洞门尺寸的拟定
图4.1洞门设计立面及横断面
（1）常规公路隧道建筑限界在《公路隧道设计规范》（JTG D70-2004）已有规定，特殊形式的隧洞需进行特殊设计。
（2）洞顶水沟底至隧道衬砌拱顶外缘不小于1m，设计时一般取1.2或1.5m。
（3）拱顶外缘至端墙顶最高处取4m左右为宜。
（4）一般情况下，洞内路面小于洞外路基面宽度，此时，端墙底部宽度按洞外路基面宽加侧沟宽度加挡墙（或嵌入深度）再加不小于50cm为宜。
（5）端墙基础埋深不小于1m，且与地面以下衬砌深度在大于1m时相同，当地面以下衬砌深度小于1m时，端墙基础埋深取1m。
（6）洞外挡墙基础在距离洞门3m内，埋深与端墙基础相同，其它位置取1m埋深。
（7）洞外侧沟深最好不大于40cm，如特殊要求大于40cm时，按20cm的倍数加深端墙基础深度。
（8）洞内水沟、电缆槽须向洞外印出时，其引出长度不小于2m。
3、洞门景观设计
隧道洞门是公路上能标示人文景观，表现时代风貌特征的建筑物。随着社会的发展，人们对美的追求意识增强，使得公路隧道洞门的景观作用日益凸显，洞门形式也需要创新。因此，设计师们在洞门设计过程中，应足够重视洞门的包装设计，对于特殊地理位置和风景区的洞门设计应进行方案比选。通常我们对洞门的包装设计主要从两方面着手，一是洞门造型上的创新设计，二是在材料和砌筑（或安装）工艺上做精细化与创新设计。
做好洞门包装设计重在创新，贵在融合，要将洞门结构设计和包装设计结合起来，体现隧道洞门设计的“稳”与“美”。
4、工程案例
4.1 工程概况
某公路隧道工程位于一级公路上，路线呈南北走向，北起桩号K75+ 619.118，南至桩号K77+230，全长约1.61公里。其中，K76+540至K76+950段为隧道段，长0.41公里，行车道宽9.25米，两侧设0.75米检修道。K75+619.118至K76+540及K76+950至K77+230为隧道的引道段。现状隧道为双向两车道，本次新建隧道位于现有隧道西侧，为左右线分离布设，进出口洞门均采用端墙式洞门。新建隧道与现有隧道净距为约25m；隧道地面最大高程约为99m，隧道最大埋深约为80m。出口及洞身段位于直线上，隧道纵坡为人字坡。
4.2 地形、地貌及地质条件
隧道进出口位置主要为强风化花岗岩、中风化花岗岩和微风化花岗岩，地质条件较好。覆土薄，植被发育，左侧自然山体较缓，右侧山体较陡。
4.3 洞门设计方案
洞口设计以“早进洞、晚出洞”为原则，最大限度地降低洞口边、仰坡的开挖高度，以保证山体的稳定，同时减小对洞口自然景观的破坏。按照本文中洞门位置与形式的选择的原则，本项目综合考虑后采用端墙式洞门，进口洞门里程为K76+540，出洞里程为K76+950。
5、结语
本文结合隧道设计规范及作者自身公路隧道设计工作经验，对隧道洞门设计进行了分析和归纳，部分提法为个人观点，供同行探讨或参考。
参考文献
[1]公路隧道设计规范（JTG D70-2004）
[2]翟可.公路隧道洞门设计的探讨[J].隧道建设，2000（增）
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[4]易萍丽. 现代隧道设计与施工[M]. 北京.中国铁道出版社.1997
[5]王毅才. 隧道工程[M].北京. 人民交通出版社. 2000
论文作者:罗建飞
论文发表刊物:《基层建设》2017年第34期
论文发表时间:2018/4/4
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