摘要：山岭隧道是地下通道的一种，通过利用山体空间将工程构筑物埋置于山体中内部，设计给交通或者其他用途使用。由于山岭隧道设计计算过程较为复杂，不仅需要考虑山体自身因素，也需要考虑施工因素，致使设计过程出现诸多难点，影响山岭隧道工程正常施工。在山岭隧道工程中，核心在于主要洞门及支护形式。笔者通过对山岭隧道主要洞门及支护形式进行分析，并根据分析结果选择出合适的洞门及支护形式，为山岭隧道设计计算提供重要参考。
关键字：山岭隧道；设计；洞门；支护形式
引言：山岭隧道作为交通体系中重要的一环，通过从山体中建立隧道来是实现穿山越岭的目的，供汽车行驶大幅度减少行距离。据了解，我国早在公元66年便已采用火烧水浇的方式开凿了第一条穿山通车隧道，并命名为“石门”，内壁宽度及高度皆在4米以上。而自1890年在台湾修建第一条狮球岭隧道之后，拉开了我国山岭隧道修建史的序幕。随着科技水平及时代不断发展，目前我国的隧道修建技术已经得到了飞速提升，俨然成为世界上隧道数量最多、技术发展最快、地质条件及隧道结构形式最复杂的国家，是引领隧道修建技术的世界强国。
一、山岭隧道设计研究的意义
近年来，随着我国经济质量及人口数量高速增长，社会及大众对于交通设施的需求大幅度提升[1]。国家为了满足大众对交通设施的需求、两地的交通来看，而逐渐提升对于山岭隧道工程建设的重视，通过山岭隧道的建立实现两地文化交流、经济发展、方便交通等目的。而且，由于我国有着广袤的国土，其中大大小小的山岭众多，山地、丘陵、高原等均有着较大的面积，严重限制着该地区的经济发展。高速及铁路的修建多数均需要穿过山岭地区，而修建盘山公路不仅成本高、工期长，并不能提升两地的交通。修建隧道则能够有效缩短线路长度，提高道路的安全性及可靠性，同时节省山岭隧道工程投入成本、实现国防意义上的隐蔽性。在山岭隧道路建设中，工程管理人员及建设人员必须预先对山岭隧道结构及支护进行设计，从而对整体隧道工程施工及使用期间的安全性和质量[2]。因此，在建设之前有必要对山岭隧道洞门形式与支护结构进行合理分析，设计环节应充分考虑对周围因素对工程造成的影响，包括施工对周围环境造成的影响，如环保、周围水环境、工程废弃物等，设计时应充分考虑上述因素，将山岭隧道整体尽可能贴合地形及地址条件。在较为复杂的山区地形及地貌下，设计环节还应充分考虑线路温度以及保护自然生态环境角度，从而在减少对周围环境地质造成影响的同时，全面提升山岭隧道本身的应用价值。
二、山岭隧道设计时的主要洞门分析
山岭隧道设计计算过程相对复杂，其过程中必须与检测数据进行结合，整理出工程大体情况。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆首先，设计人员应对山岭隧道地质条件进行分析，根据实际地质情况选择洞门形式，如：洞口环框式洞门、端墙式洞门、翼墙式洞门、柱式洞门、台阶式洞门、斜交式洞门、削竹式洞门，并对洞门结构的稳定性能进行验算[3-4]。（1）环框式洞门适用于VI类或I级围岩石，地形陡峭而不需排水要求的隧道口，有加固洞口、减少承载、减少雨后洞口滴水、简单装饰等作用；（2）端墙式洞门适用于地形开阔，岩层基本基本稳定的I-III级围岩，可有效抵抗山体纵向推力，且端墙的作用则能够通过支护洞口仰坡，并将仰坡岁流汇集后排出；（3）翼墙式洞门适用于山体纵向推力较大，且洞口地质较差的IV级及以上的围岩，能够增强洞门的抗滑动及抗倾覆能力；（4）柱式洞门适用于地形较陡、地质条件较差、仰坡可能出现下滑或受地形地质条件限制无法设立翼墙时采用，应用中通过在端墙中部设置两个断面较大的柱墩，使端墙的稳定性得到提升；（5）台阶式洞门适用于傍山一侧边坡较高时，可有效减少仰坡高度及外露坡长，减少开挖量；（6）斜交式洞门在建造时将洞门做成与地形等高线一致，使洞门左右可以保持近似对称，但因施工不便，故而只有在特殊情况时采用；（7）削竹式洞门适用于洞口段有较长的明洞衬砌，由于洞门背后一定范围内以回填土为主，山体推滑力不大，且地形相对比较对称或不太陡峭等。具体施工中，能够最大程度减少隧道对周边植被的破坏，从而起到保护环境的目的，可适用于各种类型的围岩，施工难度较小；基于不同洞门类型具有不同优缺点，在山岭隧道设计时应充分考虑工程建造需求及实际地质情况，对洞门类型进行护理选择， 使山岭隧道工程在减少对周围环境造成影响的同时，提高工程自身质量及实用性。
三、山岭隧道设计时的主要支护形式分析
在对山岭隧道设计时的主要支护形式进行分析是时，首先应该考虑围岩压力与结构自重应力，计算出隧道结果的基本荷载。设计施工方案时，对明洞及明挖法施工的隧道进行明确，将其相关因素列入考虑范畴。山岭隧道设计过程中贯彻“早今晚出”的原则，洞口接长鸣洞的边坡并不高，外面山体自身因素，如落石滑落、跳跃落下等可直接对明洞造成影响，而当大量落石和坠落高度较大的石块时，就有必要采取危石加固坡面对上述情况进行回避，从而提高山岭隧道工程的整体质量。在对山岭隧道公路进行设计时，一般需要考虑列车荷载及公路车辆荷载，必须保证工程自身构建能够承载公路测量荷载及列车荷载。而作用于衬砌上的荷载，施工过程中可根据不同性质区分主动荷载及被动荷载，其中主动荷载是由于结构发生变形对围岩造成压缩产生的被动抵抗力，使弹性抗力对结构变形造成一定限制。被动荷载是指围岩的弹性抵抗，只能产生在被衬砌压缩过的周边部分，可根据其分布范围及图示可进行比法假定，并给予简化处理[5]。目前，我国山岭隧道工程施工中主要采用的支护形式有四种，即：半衬砌结构、厚拱薄墙衬砌结构、直墙拱形衬砌结构、曲墙结构[6]；（1）半衬砌结构。适用于坚硬岩层，通过在顶部喷洒一层不小于2cm厚的水泥砂浆护面，有效防止洞壁顶出现局部滑落的问题；（2）厚拱薄墙衬砌结构。适用于中硬岩石中，将拱顶所承受的力通过拱脚传递至岩体，利用岩石的强度使边墙受到的力减小；（3）直墙拱形衬砌结构。适用于一般岩石或较差岩层中，通过将拱顶与边墙浇筑在一起，形成一个整体结构，使墙体承受力得到增强；（4）曲墙结构。适用于很差的岩层中，由于岩层土质松散，已破碎或坍塌，其衬砌结构一般由拱圈、曲线形侧墙和仰拱形地板组成，且施工难度适中，故被广泛采用。
结束语
综上所述，想要有效提高山岭隧道工程的整体质量及适用性，有必要对其主要洞门及支护形式进行分析，结合实际情况及工程需求合理选择，尽可能在避免对山体造成影响的同时，使山岭隧道工程的质量得到提升。而且，洞门及支护形式是保证山岭隧道工程质量的核心，通过对其进行的分析结果，将其优劣明确，从而为今后山岭隧道工程建设提供参考，提升其整体质量。
参考文献：
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[6]徐建平, 桑运龙, 刘学增,等. 节理发育岩体隧道支护的动态设计方法与应用[J]. 地下空间与工程学报, 2017, 13(2):416-421.
论文作者:林世刚
论文发表刊物:《防护工程》2018年第6期
论文发表时间:2018/7/16
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