(仅供参考)第6章--山岭隧道洞门结构及洞口景观设计

山岭隧道设计时的主要洞门及支护形式分析发表时间：2018-07-16T15:11:47.567Z 来源：《防护工程》2018年第6期作者：林世刚[导读] 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。

中铁隧道勘测设计院有限公司天津 300133 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。

山岭隧道的洞口、明洞与浅埋段施工技术
1、洞口施工
开挖进洞时，宜用钢支撑紧贴洞口开挖面进行支护，围岩差时可用管棚支护，支撑作用应紧跟开挖作业，稳妥前进。

洞门衬砌拱墙应与洞内相连的拱墙同时施工，连成整体。

洞门端墙的砌筑与墙背回填应两侧同时进行，防止对衬砌边墙产生偏压。

2、明洞施工
（1）当边坡能暂时稳定时，可采用先墙后拱法
（2）当边坡稳定性差，但拱脚承载力较好，能保证拱圈稳定时，可采用先拱后墙法。

（3）半路堑式明洞施工时．可采用墙拱交替法，且宜先做外侧边墙，继作拱圈，再做内侧边墙。

（4）当路堑式明洞拱脚地层松软，不能采用先拱后墙法施工时，可用跳槽法。

（5）具备机具条件时，可采用拱墙整体浇筑。

3、浅埋段工程
（1）．优先采用单侧壁导坑法、双侧壁导坑法或留核心土开挖法。

围岩完整性较好时，可采用多台阶法。

严禁采用全断面法开挖。

（2）．开挖后应尽快施作锚杆、喷射混凝土、敷设钢筋网或钢支撑。

（3）．锚喷支护或构件支撑，应尽量靠近开挖面，其距离应小于l倍洞跨。

（4）．浅埋段的地质条件很差时，宜采用地表锚杆、管棚、超前小导管、注浆加固围岩等辅助方法施工。

2014届毕业设计指导书（供参考）1.隧道横断面设计1.1.隧道建筑限界的确定隧道建筑限界是为了保证隧道内各种交通的正常运行于安全，而规定在一定宽度和高度范围内不得有任何障碍物的空间限界。

在设计的时候，应充分研究各种车道与公路之间所处的空间关系，任何部件（包括隧道本身的通风、照明、安全、监控及内部装修等附属设施）均不得侵入隧道限界之内。

隧道建筑限界是决定隧道净空尺寸的依据，对设计、施工、运营来说都很重要，而且隧道是永久性的建筑，一旦建成，就很难改动。

因此，隧道建筑限界的确定，对隧道的设计来说至关重要。

公路隧道建筑限界由行车道宽度（W），路缘带（S），侧向宽度（L），人行道（R）或检修道（J）等组成。

当设置人行道时，含余宽（C）。

具体取值根据公路隧道设计规范（JTG D70-2004）确定。

1.2.隧道横断面设计与优化公路隧道工程地质复杂、施工工序繁多、开挖衬砌断面大, 在科学的设计理论指导下,提倡优化设计, 最大限度地满足安全、适用、经济、美观的要求。

隧道洞室的轴线一旦选定以后,事实上围岩的介质和初始地应力场等边界条件也就客观存在不能改变了,故设计中只能不断地调整洞室断面的几何形态、尺寸等,以改善围岩的应力分布及其稳定性状态，并使工程量最小。

隧道断面形状设计的方案不是唯一的,而是有许多方案可供选择,这就提出了如何优化的问题，本设计中就是在满足基本几何形状，满足合理受力的条件下，通过编写断面优化程序，使断面面积最小，施工工程量最小。

2.直接刚度法原理介绍2.1.基本原理矩阵位移发又叫直接刚度法,它是以结构节点位移为基本未知量,连接在同一节点各单元的节点位移应该相等,并等于该点的结构节点位移(变形协调条件);同时作用于某一结构节点的荷载必须与该节点上作用的各个单元的节点力相平衡(静力平衡条件)。

首先进行单元分析，找到单元节点力和单元节点位移的关系——单元刚度矩阵，而后进行整体分析，将每一个节点有共同位移的单个元刚度矩阵元素简单地叠加起来，建立以节点静力平衡为条件的结构刚度方程，在利用边界条件，有结构刚度方程中解出未知的结构各节点的位移，也就是解结构刚度方程，然后在根据变形协调条件，求得汇交于该节点各单元节点位移，进而求出单元节点力——衬砌内力。

第9章洞门与洞口构造物设计9.1 一般规定9丄1洞门的设计原则(1)隧道洞口应设置洞门。

其结构形式除有端墙、翼墙、柱式三种基本形式外, 还可根据洞门所在处的地形、自然环境和人文环境，设计成台阶式、城墙式、削竹式、喇叭口式、单圆弧形和多圆弧形等多种形式。

(2)当在洞口轴线与地形等高线斜交，且围岩级别在III级及以上时，可采用为斜交式洞门。

斜交式洞门一般采用端墙式结构，其端墙与洞口轴线的交角不宜小于60。

软弱地层中不宜采用斜交洞门。

(3)位于城镇、风景区、自然保护区等附近的洞门，应考虑环境协调和建筑美观的要求。

(4)桥隧相连的洞口，应保证桥台与洞口段施工安全及边坡的永久稳定，避免桥台施工对隧道洞口产生的不良影响；必要时可将桥台设置于隧道内。

图9-1-1仰坡与洞门构造距离示意图(尺寸单位：m)9.1.2 一般规定1 •洞门的构造要求(1)如图9-1-1所示，洞口仰坡坡脚至洞门墙背的水平距离不宜小于1. 5m; 洞门与仰坡之间的排水沟底部至衬砌外缘的高度应不小于1. 0m;洞门墙顶高出仰坡脚应不小于0. 5mo(2)洞门与仰坡之间的排水沟宜设置于洞门墙体上。

如设置于回填土上，其填土应夯填密实或用低强度等级的垢工回填，并在沟底设置防渗层。

设置于回填土上排水沟，由于回填土窑实度的影响，在营运期间会经常发生排水沟开裂病害，地表水下渗至洞门墙背，严重影响洞门安全。

因此，建议在回填土上不布设排水沟。

(3)洞门墙应保证结构物的强度、稳定性和抗震性。

(4)根据实际需要，洞门墙可设置伸缩缝、沉降缝、泄水孔；伸缩缝的宽度一般为2cm,缝内沿墙的内、外、顶三边宜填塞沥青麻絮，其填塞深度不小于20cm。

(5)在洞门墙背与回填土体之间，宜设置砂砾透水层或纵横透水管。

为有效地减少洞门墙墙背水压力，应在墙身设置泄水孔，泄水孔底部应设隔水层，以免积水渗入墙基底部。

一般泄水孔布置在墙身下部离路面约30cm高处，间隔2m 左右，孔径一般可取410cm。

浅谈山岭公路隧道设计摘要本文通过对沪蓉西高速公路几座隧道的研究和总结，从线型要求、结构形式、洞门设计等方面对隧道设计进行了探讨。

关键词：线型要求结构形式洞门设计1、前言随着我国经济建设重点逐步向中西部转移，高速公路作为交通基础设施建设中的重点，为了适应地形、地质条件，克服展线高差，缩短线路里程，保护生态环境，出现了一些穿越大山的特长隧道和隧道群，合理设计隧道线形、隧道形式及隧道洞门，对保护生态环境，降低工程造价有积极意义。

2、公路隧道线形设计2.1隧道洞内平面线形公路隧道平面线形一般设计为直线，有利于隧道的排水、施工、通风，但山区高速公路由于受地形、地质条件的限制，隧道内设置平曲线往往不可避免，特别在洞口地段，有利于降低车行速度和保证行车安全，考虑到司机人员在隧道内的墙效应，行车视距相对于隧道外受到了较大的限制（图1）。

表1为隧道内几种小半径平曲线的车辆视距情况：表1 隧道内几种小半径车辆行车视距表从表1可以看出，隧道内设置小半径的平曲线应慎重：车速80km/h时平曲线半径不应小于500m，车速100km/h时平曲线半径不应小于800m。

合适的平面线形可以确保行车安全，还可以避开不良地质灾害的影响。

2.2隧道纵面线形隧道纵坡主要是受通风条件及行车舒适性等因素控制的，对于长大隧道而言，隧道的通风量一般与隧道纵坡的平方级数是成正比的，因此从洞内卫生条件分析，隧道的纵坡以小为宜，过大的上坡，汽车排出有害气体和烟雾增加；过大的下坡，将产生较多的交通事故，建议对长度大于2km的隧道纵坡控制在2.0%~2.5%以下；对于1000m以下的山区公路隧道，纵坡条件可适当放宽。

为保证隧道内行车在纵面上有较好的行车视距，隧道的竖曲线半径宜大于规范要求的最小值，采用同向纵坡的凹型曲线是较合适的，但是隧道内的变坡点不宜过多，且竖曲线之间应保证有一定长度的直坡段，以满足行车视距要求。

2.3隧道洞口的平纵线形隧道洞口两端路基的平、纵面线形应与隧道内洞口的平纵面线形有一段距离保持一致，距离较小时，由于高等级公路车速较快，车辆进出隧道往往使司机在方向上反映不及时，出现交通安全事故，同时在适应光线的快速变化时，容易产生感官的错觉，诱发潜在的危险，因此隧道洞口段应采用直线段或采用同一半径的平曲线。

山岭隧道（下）第6章洞门与洞口景观1. 隧道洞门的作用：基本作用：承受洞门上部或背部的土压力，稳定洞口附近的围岩结构，保护线路免受不良地质危害的影响，为列车进入隧道创造一个安全舒适的环境。

安全作用：缓和司机因高速进入隧道中光线较暗部分而产生的心理紧张感，缓和洞口内外的光线明暗差异，降低因此产生的眩晕感，确保司机眼睛的舒适性、视觉的安全性和心理的适应性，从而确保行车安全。

景观作用：通过隧道洞门自身的结构形式来表达美感，且应与洞口周围的自然环境相协调一致。

2. 洞口形式：传统：环框式、端墙式、柱式、翼墙式、台阶式等新型（基本造型）：直切、正切、倒切、弧形挡墙。

第7章通风与照明1. 运营通风的目的：将洞内有害气体的含量降低到不致对人体造成危害的允许浓度以下。

2. 通风方式：（1）自然通风；（2）机械通风：纵向式通风和横向式通风。

纵向式通风：洞口风道式通风，喷咀式通风，竖井、斜井式通风3. 黑洞、黑框现象：进入隧道前的视觉问题（白天）由于隧道内外的亮度差别极大，所以，从隧道外部看照明不是很充分的隧道入口，会看到黑洞（长隧道）和黑框（短隧道）。

4. 隧道照明分为五个区段：入口段、过渡段、中间段、出口段第8章风险评估1. 风险评估的作用：（1）在建设早期识别潜在因素并评估发生的概率和影响程度，可大大减少工程费用超支机会。

（2）早期提出规避风险措施，并在施工中有目的地加以落实和监测将有效减少工程事故发生和事故损失。

（3）有有益于业主和施工企业在工程造价、工期、质量安全等目标的实现。

2. 基本流程（设计阶段和施工阶段）：（1）设计阶段：确定设计阶段风险评估体系和标准；进行风险识别，确定重要风险及相应风险事件；评价风险事件的概率和后果等级，确定初始风险等级；进行方案设计，对采用方案后的残留风险进行评估，确定残留风险等级；提交风险评估记过，纳入设计文件。

（2）施工阶段：依据施工图风险评估结果和相关数据资料汇总各隧道工点风险事件，确定潜在的主要风险事件；建立风险评估指标体系，风险接受准则和风险分级方法；根据施工进程对各隧道主要风险事件，逐段对初始风险进行再识别和监测；对初始风险进行估计，分析风险事件发生的概率和损失，评价初始风险等级；根据设计或施工应对措施对风险进行再评价，估计残留风险等级并进行监测；当残留风险在接受范围内时，隧道风险管理按预定计划执行，直到工程结束；当风险不可接受时，应对风险进行再评定和处理。

山岭隧道设计时的主要洞门与支护形式探究摘要：近年来，我国山岭隧道在不断增加，山岭隧道的设计和施工十分复杂，设计人员不仅要考虑设计的合理性，还要考虑施工现场情况，确保施工人员能够安全顺利的完成施工。

本文主要就山岭隧道设计时的主要洞门与支护形式进行了介绍和分析，阐述了洞门形状和支护形式的选择方式。

关键词：山岭隧道；洞门形状；支护形式为了提升我国交通质量，满足日益增加的交通需求，加强各地之间的交流与来往，我国修建了大量的山岭隧道。

从地形上来看，我国有许多山岭、丘陵、高原，因此铁路的修建就不免会穿过山岭地区。

而修建盘山公路需要很高的施工成本，修建时间也相对较长。

挖掘隧道能够缩短行驶距离，也能够降低道路的危险性。

从国防角度来看，隧道也具有很强的隐蔽性。

所以，近年来我国山岭隧道在不断增加，为铁路和公路的修建提供便利。

在山岭隧道修建前，要了解隧道结构，根据隧道结构进行支护设计，确保施工的安全性。

其中，洞门的设计与支护尤为重要，在进行洞门与支护形式设计时，不仅要考虑隧道的安全性，还要考虑施工对环境的影响，协调环境与支护结构之间的关系，避免高填深挖。

如果施工条件复杂，一定要做好地质勘察工作，确保施工的安全性。

一、山岭隧道的设计计算山岭隧道的设计十分复杂，分为许多步骤，具体如下：第一步，要对隧道数据进行测量和分析，了解工程的整体情况；第二步，分析隧道周边的地质条件，根据实际施工地的地质情况进行洞门形式的选择，计算洞门结构是否具有足够的稳定性；第三步，计算隧道的衬砌荷载。

具体来说，就是计算不同等级围岩所形成的衬砌荷载数据，以及外荷载数据；第四步，选择合理的支护参数。

分析衬砌荷载数据，对比不同的支护方案，分析哪一种支护方案更加合理，选择恰当的支护参数进行检验和计算；第五步，计算二次衬砌的钢筋混凝土配筋；第六步，设计和组织施工；第七步，设计隧道检测方案。

从上述步骤可以看出，洞门与支护形式的选择是山岭隧道施工必不可少的重要内容，其对山岭隧道的修建质量和施工安全有很重要的保障作用。

隧道洞口景观设计
隧道洞门型式应综合考虑地形、地貌、洞口地质条件、周边环境等因素，按照“确保安全、因地制宜、保护环境、简约实用”的原则设计，与周围环境相协调。

对部分距离城镇和高速公路较近的隧道洞口应进行景观设计。

应尽量减少洞口附近边仰坡的开挖，保护植被和生态。

洞口边坡和洞门结构均应进行绿色防护设计。

隧道洞口的绿化景观设计主要包括隧道口仰坡绿化、洞门设计和洞前区域绿化设计。

(1)隧道口边、仰坡的绿化设计
仰坡绿化设计强调植物的选择与周围环境协调,结合工程防护,确保边坡的稳定,同时注意洞口、仰坡、边坡、洞前绿化的关系,使四者相互协调,自然过渡。

隧道洞口的装饰应是恢复性的装饰,即把因挖隧道而破坏的山体进行有效的修复,以恢复原来山体的自然生态景观。

(2)隧道进出口洞前区域绿化设计隧道进出口绿化及景观设计应结合洞门设计,通过地形改造、景点营建和种植设计,在减缓视觉干扰影响的同时,使隧道与山体和谐统一、融为一体,同时结合当地的旅游资源、风土人情和历史人文,设置雕塑或景观小品。

附:洞口景观效果图。

山岭隧道设计时的主要洞门与支护形式
吴家康
【期刊名称】《四川水泥》
【年(卷),期】2017(000)004
【摘要】山岭隧道设计计算过程较为复杂,加上复杂的现场情况,使得设计计算时存在诸多难点.本文通过列举设计时的洞门形式与支护形式,总结了现有山岭隧道设计计算时可选择的洞门形式与支护形式,为山岭隧道的设计计算提供了参考.
【总页数】1页(P94)
【作者】吴家康
【作者单位】山东科技大学土木工程与建筑学院 266590
【正文语种】中文
【中图分类】TU7
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