隧道洞门形式及其应用

1．洞口环框

当隧道洞口仰坡极为稳固，岩层坚硬，节理不发育，不易风化（Ⅰ～Ⅱ级围岩），且地形陡峻无排水要求时，可以将洞口段衬砌加厚，形成洞口环框（图4-3-2），主要起加固洞口衬砌和减少洞口雨后滴水对洞口段侵蚀作用，并对洞口做出简单的装饰，不承载。

环框微向后倾，其倾斜程度与洞顶的仰坡一致。环框的宽度与洞口外观相匹配，一般不小于70 cm，突出仰坡坡面不少于30 cm，使仰坡上流下的水不致从洞口正面淌下。

2．端墙式洞门及柱式洞门

图4-3-2　环框式洞门

图4-3-3　端墙式洞门（单位：cm）

端墙式（一字式）洞门是最常见的洞门，如图4-3-3所示。它适用于地形开阔，石质较稳定（铁路Ⅱ～Ⅲ级围岩，公路Ⅲ级以上围岩）的地区，由端墙和洞门顶排水沟组成。端墙的作用相当于挡土墙，主要抵抗山体纵向推力及支持洞口正面上的仰坡，保持其稳定。端墙的构造一般是采用等厚的直墙，墙身微向后倾斜，斜度约为1∶10，这样可以受到比竖直墙小的土石压力，而且对端墙的抗倾覆稳定性有好处。洞门顶排水沟用来将仰坡流下来的地表水汇集后排走。端墙式洞门具有结构简单、工程量小、施工简便的优点，在岩层较好时使用最为经济，也是最常见的一种洞门。唯其洞门顶排水条件稍差，若横向山坡一侧较低时，宜开挖沟槽横向引排。

柱式洞门是从端墙式洞门发展起来的，当地形较陡（铁路Ⅳ级围岩），仰坡有下滑的可能性，又受地形或地质条件限制，不能设置翼墙时，可在端墙中部设置2个（或4个）断面较大的柱墩，每侧可以有单柱或双柱，以增加端墙的稳定性，如图4-3-4所示。由于柱式洞门墙面有凸出线条，较为雄伟美观，所以在城市、风景区或有建筑艺术装饰要求的地区，适宜采用柱式洞门，特别是对于较长大的隧道，采用柱式洞门比较壮观。

3．翼墙式洞门及耳墙式洞门

翼墙式洞门俗称八字式洞门，适用于地质条件较差的Ⅳ级以下围岩，山体纵向推力较大时，以及需要开挖较深路堑的地方，可以在端墙式洞门的单侧或双侧设置翼墙，如图4-3-5所示。

图4-3-4　柱式洞门

图4-3-5　翼墙式洞门（单位：cm）

翼墙式洞门由端墙及翼墙组成。翼墙是为了增加端墙的稳定性而设置的，正面起到抵抗山体纵向推力，增加洞门的抗滑及抗倾覆能力的作用。两侧面保护路堑边坡，起挡土墙作用。翼墙顶面通常与仰坡坡面一致，其上设置水沟，将洞门顶水沟汇集的地表水引至路堑侧沟内排走。若洞外路堑较深较长，翼墙常变为挡土墙，并沿挡土墙设置泄水沟。翼墙开度可随地形变化，也可因地制宜设置单侧翼墙等。

耳墙式洞门即带耳墙的翼墙式洞门，如图4-3-6所示。这种洞门结构形式对于排泄边仰坡地表汇水，阻挡洞顶风化剥落体，效果良好，并可大大减少对坡面的冲刷，洞口显得宽敞，结构式样比较美观，而且对于边仰坡坡度不一致的洞口，设计时亦便于处理。虽因砌筑耳墙圬工量略有增加，但可减少铺砌范围，在总的造价上与无耳墙的翼墙式洞门相比，增加费用很有限。采用它可减少运营期间很大的养护工程量，故耳墙式洞门受到现场欢迎，被认为是一种适用、经济、美观的结构形式。

图4-3-6　耳墙式洞门

翼墙、端墙式洞门设计时，洞口仰坡坡脚至洞门墙背应有不小于1.5 m的水平距离，洞门端墙与仰坡之间水沟的沟底与衬砌拱顶外缘的高度不应小于1.0 m，洞门墙顶应高出仰坡脚0.5 m以上。铁路隧道铺设有砟轨道的地段，当洞口有翼墙或挡土墙时，沿轨枕底面水平方向由线路中线至邻近翼墙、挡土墙的距离，至少有一侧（曲线地段系曲线外侧）不应小于3.5 m。洞门墙应根据情况设置伸缩缝、沉降缝，在墙身处应设置泄水孔。洞门墙的厚度可按计算或结合其他工程类比确定，墙身厚度最小不得小于0.5 m。洞门端墙与衬砌之间应设置保证结构完整性的连接钢筋，以利于洞口衬砌与端墙的整体稳定性。洞门墙基础应置于稳固的地基之上，并埋入地面以下一定深度。

4．台阶式洞门

当洞门处于傍山侧坡地区，地面横坡较陡，洞门一侧边坡较高时，为了提高靠山侧仰坡起坡点，减小仰坡高度及外露坡长，可以将端墙顶部改为逐步升级的台阶形式（图4-3-7），以适应地形的特点，减少洞门圬工及仰坡土石开挖量，也能起到一定的美化作用。此种洞门一般配合偏压隧道衬砌使用，故亦称偏压隧道门。(www.xing528.com)

在靠山侧通常需设置挡墙，以降低边坡开挖高度，并压缩端墙宽度。低山坡一侧如地质较差，地面较高，也可采用矮挡墙。选用台阶式洞门时，通常需要根据洞口地形地质条件，与采用明洞或斜洞门做技术经济比较。

图4-3-7　台阶式洞门

5．斜交式洞门

当隧道洞口线路与地面等高线斜交时，为了缩短隧道长度，减少挖方数量，可采用端墙平行于等高线与线路呈斜交的洞口（图4-3-8），端墙顶处在同一高度上。在松软地层中，不宜采用斜洞门。斜交洞门端墙与线路中线的交角不应小于45°，一般斜交式洞门端墙与衬砌斜口段应整体灌注。斜洞门一般分端墙式和翼墙式两种，个别工点因受地形限制也可采用柱式斜洞门。

由于斜交式洞门及衬砌斜口段的受力复杂，施工也不方便，所以只有在十分必要时才采用它。道路隧道一般应少设或不设斜洞门，不得已必须设置时，对视见性诱导标志应有较高的要求，以便保证行车安全。

图4-3-8　斜交式洞门（单位：cm）

6．拱形明洞门

明洞有拱形明洞和棚洞之分，相应明洞门也分拱形明洞门和棚式明洞门两大类。棚式明洞门并不单独设置，通常在棚洞洞口端横向顶梁上，加设端墙，以拦截落石，避免其坠入线路影响行车安全，故一般阐述的明洞门形式多指拱形明洞门而言。

拱形明洞门可分为路堑式和半路堑式两类。路堑式明洞门有端墙式（常用柱式）和翼墙式两种，与一般隧道门形式相类似。半路堑式明洞门多用于傍山线路，一般用台阶式高端墙。

7．削竹式洞门

削竹式洞门由于洞门正面结构形式类似竹筒被斜向削断的样子而得名（图4-3-9）。削竹式洞门最初使用于洞口为松软的堆积层，为避免大刷边仰坡而采用较长接长明洞的情况。这种洞门结构与环框式非常相似，但洞门坡面较平缓，一般与自然地形坡度相一致，其上一般回填土石恢复自然植被。洞门两侧边墙与翼墙一样能起到保护路堑边坡的作用，倾斜的洞门还有利于向洞内散射自然光。洞门四周恢复自然植被或重新栽植根系发达的树木以使边仰坡稳定。如果具备条件，在引道两旁边沟外侧可以栽植乔木，形成林荫道，对洞外减光十分有益。不过洞门上方及两侧仍应设置排水沟（渠）以排除地表水，或沿洞脸环向设置高度不小于30 cm厚的钢筋混凝土帽石，以防止漫流。削竹式洞门适合于洞口宽敞的场合，现在各种围岩条件都有使用。

图4-3-9　削竹式洞门（单位：cm）

8．喇叭口式洞门

为美观起见，高速公路隧道也修筑了不少喇叭口式洞门（图4-3-10）。结合建筑物修建洞门，其形式则更加多样化，一般应根据地形条件，与周围环境相协调设计洞门形式。

图4-3-10　喇叭口式洞门

9．遮光式洞门

公路隧道在照明上有相当高的要求，有时要求在入口一侧设置遮光棚等减光构造物，有时要求对洞外环境作某些减光处理，其入口通常外伸很远。这样的洞门位置，就不需要再做洞门建筑艺术设计，而是用明洞和减光建筑将衬砌接长，直至减光建筑物的端部，构成新的入口。出口洞门的朝向如果有眩光问题，在洞门外侧可以设置遮光板，此时洞门也无须做建筑艺术设计。遮光构造物（图4-3-11）有开放式和封闭式之分，开放式的遮光板之间是透空的，封闭式则用透光材料将前者透空部分封闭。但由于透光材料上面容易沾染尘垢油污，养护困难，所以很少使用后者。遮光构造物在形状上又有喇叭式与棚式之分。

图4-3-11　遮光式洞门