山区公路隧道洞口设计新理念探讨

山区公路隧道洞口设计新理念探讨
摘要：本文首先介绍了山区公路隧道洞口位置及洞门形式和山区公路隧道洞口段设计与施工，然后分析了山区公路隧道洞口设计现状及存在的问题，最后探讨了山区公路隧道洞口设计原则和山区公路隧道洞口设计新理念。

关键词：山区公路；隧道洞口；设计；新理念
隧道是路线在山区克服高程障碍，减少对地表植被破坏，保护生态环境，避免因开挖过多造成危害程度大的有效手段。

随着我国公路建设的快速发展，公路隧道修建的也越来越多，隧道洞口环保问题也逐步受到重视。

如何使隧道洞口景观和环保设计更加完善，使设计和施工达到完美的协调配合，隧道洞口设计的理念等问题值得研究和探讨。

1 山区公路隧道洞口位置及洞门形式
1.1 洞口位置确定
洞口位置的选择对隧道施工和运营安全非常重要。

隧道洞口位置应根据地形、地质条件，结合环境保护、洞外工程、施工条件及营运要求等，通过经济、技术综合比较后确定。

隧道的设置对自然环境起着极大的保护作用，但洞口段是个弱点，洞口位置与周边环境密切相关。

在工程设计阶段，如果不分地质及水文条件优劣，过分地偏重考虑经济问题，片面缩短隧道长度，采取大挖大刷的方案，将会造成洞口边仰坡过高过陡，甚至出现边仰坡坍塌或顺层滑动现象，给施工带来很大的困难。

1.2 洞门形式确定
隧道洞门形式应结合洞口地形综合选定，洞门形式应贴近自然与环境条件，遵循“安全、简单、实用”的原则。

目前国内公路隧道洞门主要采用端墙式、台阶式、斜切式以及削竹式等几种形式。

端墙式与台阶式洞门适用于地形较为陡峭、偏压较大或横断面地形复杂条件下的洞口；削竹式洞门适用于洞口地段较为平缓处，该形式能修饰洞口周围景观，与自然环境协调较好；斜切式洞门适用于洞口地形较为陡峭且两侧挖方较少的地方，并能与以上几种洞门形式较好地协调。

2山区公路隧道洞口段设计与施工
洞口段设计是隧道设计的重要组成部分，它关系到隧道施工的安全和难易程度以及自然地形的保护和人文景观的协调组合。

洞口段设计应最大限度的保护山体的自然状态，洞口仰坡根据围岩情况宜控制在3.0m以内，避免洞口出现高仰坡和深拉槽，洞口临时边坡坡率及高度应结合洞口地形及洞外路基边坡综合确定。

在正常条件下，隧道洞口施工开挖坡率一般控制在1：0.3~1：1 较为合适，并采用喷锚挂网进行防护。

对于特殊条件下的隧道洞口，比如浅埋偏压、不良地质等条件下，应结合地形地质状况，采取前置式洞口、接长明洞、半明半暗施工、
设置护拱、回填反压、地表加固等技术措施进行处理，以减少边仰坡开挖高度和降低施工风险。

隧道洞口坡顶的环向截水沟设置应根据地形地貌以及汇水面积等因素综合确定。

若山顶坡长不大或地面山坡与隧轴线有夹角时，地面水对洞口基本无危害或影响较小，洞门排水沟即可满足排水要求，设置截水沟既破坏山体表面又不美观，并且损坏了自然水土的保持。

洞门排水沟设置时要能满足大雨时的排水能力，并与路基排水工程、天然沟渠共同组成有效的综合排水系统。

3山区公路隧道洞口设计现状及存在的问题
3.1隧道洞口设计现状
隧道洞口是隧道施工中极为关键的地段，为减少洞口土石方开挖量、稳定边坡、引离地表流水和装饰洞口，须对洞口进行适当的设计。

隧道洞口目前按结构形式主要分为有洞门挡墙、无洞门挡墙和特殊形式 3 种。

目前，隧道洞口设计应根据地形、地貌、地质、水文等条件，主要基于“早进洞，晚出洞，不破坏或少破坏自然地貌和地表植被”的原则，并结合洞口施工条件、洞内外的相关工程等要求确定。

尽可能采用“无仰坡临界点”进洞，尽量避免刷坡，减少中心挖深及边、仰坡高度，减少对洞口坡面的扰动，以不破坏或少破坏原地表为宜，必要时采用预加固措施。

但在实际工程中，往往现场围岩地质条件、施工条件等与设计意图不符，很难做到不大刷大挖，不破坏原地表。

3.2洞口环境保护现状
山区隧道洞口由早期的大挖深槽采用柱式洞门或端墙式洞门，进步到现在采取小刷坡的削竹式洞门形式，洞口边仰坡由满眼灰色的混凝土壁，进步到明洞顶回填植草及边仰坡放缓坡比采用混凝土网格植草防护。

在隧道洞口环境保护方面，虽都采取适当的环境保护措施，但大都是建立在对洞口原始地貌、地表造成不可恢复的破坏之上进行一定的人工修复，其对生态环境的破坏不可忽视。

3.3洞口设计存在问题
隧道的设计中虽一直提倡环境保护，但在山岭隧道，常常一方面由于所处地形高在近几年的工程实践中发现目前在隧道洞口设计方面能够很好地结合地形、地貌、地质及水文条件，也很好地贯彻了“早进晚出，不破坏或少破坏自然地貌和地表植被，无仰坡临界点进洞”的设计理念，但在满足施工条件方面还做得不够好，在洞口设计时，设计意图多为不破坏或少破坏洞口原地貌，但是当遇到控制工期的隧道工程，或者部分隧道要求独头施工时，需要在陡坡洞口开辟工作面及引入施工便道，由于场地狭窄，施工单位不能完全贯彻洞口避免大刷大挖的意图，造成了现场施工实际与设计脱节现象。

4山区公路隧道洞口设计原则
山区公路隧道洞口设计的总体原则是自然、简洁，与环境协调，保护山体的自然景观。

隧道洞口设计应以“安全、环保、经济”为原则，根据洞口地形、地质条件，结合环境保护要求，通过经济技术比选确定。

4.1安全性
山坡在隧道未开挖时处于稳定状态，洞口的开挖势必影响山体的稳定性，导致工程病害。

隧道洞口覆盖层浅、围岩地质条件较差，避免采用拉槽方式，形成各类高边坡，极不稳定，往往在雨季易造成塌方滑坡和水土流失，严重影响隧道运营安全。

此外，隧道洞口装饰得过于隆重、华丽，容易吸引驾驶员的行车视线，分散注意力，为行车的交通安全埋下了隐患。

应淡化洞门处理，打造一种悄悄进洞的感觉，使车辆自然进入隧道。

4.2环保性
隧道洞口环境保护已不是过去“先开挖，后恢复”的理念，而以减少开挖，保持原有地形地貌，保护原生态平衡为原则，将对山体环境的破坏降到最低，不以牺牲环境为代价进行工程建设，采取适当的工程措施，真正实现“零开挖”的新理念。

4.3经济性
隧道洞口大刷大挖，不仅对山体环境造成了破坏，带来极大的施工和后期运营安全隐患。

由此带来的庞大边坡防护费用、生态环境恢复费用以及后期工程灾害治理费用等，增加了隧道的建设成本。

5山区公路隧道洞口设计新理念
隧道洞口山体有大量的山体植被，人工的开挖将改变原生态环境，而如何减少对环境的破坏，是隧道洞口设计研究的新方向。

根据隧道洞口设计原则，新设计理念提倡洞口结构形式方面，应在“设计结合自然”的设计理念指导下，保持原山体地形地貌，进行无洞门的洞口设计。

无洞门的洞口设计可以通过设置施工横洞辅助施工，以不开挖既有山体边坡和周围植被，直接进洞，必要时可将洞口结构适当向洞外延长。

无洞门洞口设计实现了最大程度地减少了人工开挖；安全方面，保护了原山体的稳定性，消除了山体开挖带来的工程隐患，简单、自然的洞口设计也有利于行车安全；环保方面，对原环境破坏小，最大限度实现了“零开挖”理念，保持了原生态平衡，能够与自然环境相协调；经济方面，避免了大刷大挖带来庞大边坡防护、生态恢复及工程治理费用，极大地提高了隧道工程的经济效益，必将成为主流形式，替代传统的开挖洞口设计形式。

按照“安全性原则、整体协调性原则、自然性原则”的新设计理念，隧道洞门设计不应强调人工化的洞门结构，应与周围景观协调。

隧道洞门形式不提倡宏大、雄伟、醒目，应提倡简洁、隐蔽，淡化洞门处理，强调洞口景观的整体性，营造一种悄悄进洞的气氛，使车辆自然使入隧道。

端墙式洞门，形式变化较多、设计人员有较宽广的创作空间。

采用端墙式洞门时，应注意洞门端墙对驾驶员视线的影响。

端墙的色调要采用冷色调、不宜采用暖色调；墙面装饰不应采用光面，而应采用压光或反光弱的装饰面；端墙面不宜设置细腻的图案、雕塑、广告牌等，而应采用粗犷、简洁的造型，以免过多吸引驾驶员的视线、分散驾驶员的注意。

明洞式洞门，仰坡坡率平缓、洞门结构简单，仰坡、边坡便于恢复植被，易与周围景观协调。

从行车安全方面，车辆进入隧道前，仰坡正面反射光较弱，光的反差小，给驾驶员的心理压抑减少、驾驶员适应光的变化的时间短，有利于行车安全。

为防止傍山公路高、陡边坡的滚石、碎落，或控制边坡开挖高度，减少原生植被破坏，也便于恢复植被，可采用棚洞结构。

6结语
基于环境保护下的工程建设日益受到重视。

对于山区隧道洞口的设计必须充分考虑到环境保护的需求，实现“零开挖，自然进洞”。

隧道洞口设计应以“安全、环保、经济”为原则，提倡通过辅助施工措施，不开挖既有山体边坡和周围植被，进行无洞门洞口设计。

参考文献
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