隧道中的环框式洞门应用分析

隧道中的环框式洞门应用分析
引言：我国是一个多山国家，75%左右的国土是山地或重丘，过去几十年中，越来越多的公路镶嵌于祖国的大地之上，建国初期，由于技术的落后及资金的局限，公路的普遍做法是盘山绕行或切坡深挖。

伴随着我国社会经济快速发展的需要，近年来我国交通事业得以迅猛发展，公路隧道作为公路工程的重要组成部分，也得以快速的发展。

洞门是隧道的咽喉，也是隧道的重要装饰点。

洞门造型不但要融自然环境于一体，还要体现显出时代风貌，和地方人文景观，体现出地区的文化特点，同时也消减了进出隧道时的黑洞效应及白洞效应，确保行车安全。

1、隧道的种类
隧道洞门型式多样，分类也多样不一，根据已建成的隧道，主要有以下几种：（1）环框式洞门。

将衬砌略伸出洞外，增大其厚度，形成洞口环框，适用于洞口石质坚硬、地形陡峻而无排水要求的场合。

（2）端墙式洞门。

适用于地形开阔、地层基本稳定的洞口；其作用在于支护洞口仰坡，并将仰坡水流汇集排出。

（3）翼墙式洞门。

在端墙的侧面加设翼墙而成，用以支撑端墙和保护路堑边坡的稳定，适用于地质条件较差的洞口；翼墙顶面和仰坡的延长面一致，其上设置水沟，将仰坡和洞顶汇集的地表水排入路堑边沟内。

（4）此外，当地形较陡，地质条件较差，且设置翼墙式洞门又受地形条件限制时，可在端墙中设置柱墩，以增加端墙的稳定性，这种洞门称为柱式洞门。

它比较美观，适用于城郊、风景区或长大隧道的洞口。

（5）在傍山地区，为了降低仰坡的开挖高度，减少土石方开挖量，可将端墙顶部作成与地表坡度相适应的台阶状，称为台阶式洞门。

2、工程概况
枣林隧道为分离式的四车道高速公路隧道，隧道进口位于枣林镇青滩坡村，出口位于巴州镇玉堂村，到达隧道进口需要跨过巴河（临渔江路），然后走一段1.5m宽左右的土路，方可到达隧道进口，施工时候需要修建一段施工便道方可到达，进口地势较陡；出口无较为便利的道路可以达到，施工中需要修建一条施工便道，出口上方有一条冲沟，设计中需要做好防排水设计。

左线隧道起讫桩号：ZK4+473～ZK6+930，全长2457m；隧道平面线型进口为直线，出口为圆曲线，曲线半径R=940m；縱面线型进口在竖曲线上，全线位于+2.196%的单向坡上。

右线隧道起迄桩号K4+468～K6+937，全长2469m，隧道平面线型进口为直线，出口为圆曲线，曲线半径R=900m；纵面线型进口在竖曲线上，进口位于+2.9%的纵坡上，洞身和出口均位于+2.29%的纵坡上。

根据隧道洞口地形地质条件，隧道进口采用环框式洞门，出口采用削竹式洞门。

设置2处车行横通道，3处人行横通道；左右线各设置2处紧急停车带；隧道进出口各设置了1处联络通道。

3、进口洞口位置的确定以及洞门型式选择
洞口的位置选择应该符合以下条件：（1）洞口的边坡及仰坡必须保证稳定。

（2）洞口的位置应设置于山坡稳定、地质条件较好处。

（3）位于悬崖陡壁下的洞口，不宜切削原山坡，应避免在不稳定的悬崖陡壁下进洞。

（4）跨沟或沿沟进洞时，应考虑水文情况，结合防排水工程，充分比选后确定。

（5）漫坡地段的洞口位置，应结合洞外路堑地质、弃渣、排水及施工等因素综合分析确定。

（6）洞口设计应考虑与附近的地面建筑及地下埋设物的相互影响，必要时采取措施。

本隧道洞口位置结合路线总体以及洞口地质地形综合确定。

隧道进口下方为巴河次级支流，枣林中桥跨河之后，接枣林隧道。

隧道进口地势陡峭，跨河之后10～20m坡地之后即为陡峭岩壁，结合本工程的具体情况，为了保证隧道运营之后的安全，根据隧道洞口地形地质条件，隧道进口采用环框式洞门。

洞口段临时开挖边、仰坡采用锚喷防护，隧道明洞顶、回填面以上永久边坡及仰坡防护采用方格网植草或植爬壁藤绿化防护。

在隧道洞口施工过程中应注意从上到下，边开挖边防护，严禁放大炮，以防对边坡的深层产生松动破坏。

4、洞门设计
对于洞口的设计，我国有关规范并未明确的规定，在设计过程中常把洞口和洞门看作一体。

日本的高等级公路设计规范中指出：设计洞口工作包括洞门、洞口段以及道路前后部分区间的设计，并分别对洞门、洞口及连接段做出了规定。

而在我国公路隧道实际设计的过程中，已按照地质、地形条件，将洞门和洞口分开设计，中间采用开窗或者封闭明洞、廊式棚洞、棚架相连接，共同组成洞口设计。

4.1 隧道进口洞门型选择
枣林隧道位于Ⅵ度地震区，为了控制隧道边仰坡开挖高度，隧道进口洞门型式采用环框式洞门，洞口段地质较差，对仰坡采取锚、注、喷措施主动加固坡体，增大岩体C、φ值，减小主动土压力。

枣林隧道进口采用的环框式洞门，属于明洞式洞门，采用的荷载结构法计算，洞门计算时，除计入结构自重、拱部及侧边墙的回填土压力、拱部上方车辆荷载及其引起的土压力等荷载外，还应计入高陡边坡落石冲击力及基础不均匀沉降等作用。

明洞衬砌应按破损阶段计算钢筋混凝土构件的截面强度，按不同荷载组合，采用不同的强度安全系数，强度安全系数应符合《公路隧道设计细则》（JTG/TD70-2010）表12.3.2。

根据《公路隧道设计规范》（JTG D70-2004）、《公路隧道设计细则》（JTG/TD70-2010）及计算确定明洞式洞门配筋，且满足承载要求。

4.2 连接段的处理及问题
洞口连接段一般伴有挖方出现，形成一侧有边坡甚至是高边坡，或者浅路堑。

连接段的结构型式，常用的有：明洞、开窗的拱棚、各种形式的棚廊、格架棚等。

高边坡下的连接段，为防止碎落体对结构物造成损伤，应在结构物顶部回填2～3 m厚的土层。

在设计连接段时，碰到的问题是边坡施工方法。

当前，多按路基施工方法开挖土石方，再作棚洞后回填。

此法存在边坡治理问题，边坡较高时，治理难度大，费用高，失去隧道延长的意义和目的。

能否参照隧道施工方法，边开挖棚洞范围内的土石方，边对岩体作衬砌支护和加固，不开挖或少开挖边坡。

5、结语
我国公路隧道建设虽然起步较晚，但近些年尤其是改革开放以来所取得的成绩可以说是举世瞩目的。

随着国家对基础设施投资力度的不断加大，隧道工程建设数量伴随着高等级公路的飞速发展而大规模增长。

本文主要探讨了环框式洞门在枣林隧道中的应用，验证了工程设计的可行性。

今后还需要重视隧道工程设计，不断研究和探索新的设计方法，为我国公路隧道建设提供不竭动力。

参考文献：
[1]陈华中，朱勇骏. 特殊地质公路隧道设计的要点分析[J].中国新技术新产品，2011，13：103.
[2]史代涛，唐言志，潘维霖. 目前我国公路隧道设计过程中存在的主要问题[J]. 科技信息，2006，05：49.。