第一節(jié) 洞門

一、洞門作用及建筑材料

（一）洞門的作用

隧道兩端洞口處的結(jié)構(gòu)部分稱為洞門。它是在隧道洞口利用圬工材料等建筑用以保護(hù)洞口穩(wěn)定、引離地表水、并對(duì)周圍環(huán)境起到裝飾作用的支擋結(jié)構(gòu)物。它聯(lián)系隧道襯砌與隧道外路基部分，是隧道的主題結(jié)構(gòu)物之一。洞門有以下幾方面的作用：

（1）減少洞口土石方的開(kāi)挖量。洞口外的路塹部分是根據(jù)邊坡的穩(wěn)定性按照一定的坡度開(kāi)挖的，當(dāng)隧道埋深較深時(shí)，開(kāi)挖量很大，設(shè)置洞門可以起到擋土墻的作用，同時(shí)又可以減少路塹土石方的開(kāi)挖量。

（2）穩(wěn)定邊仰坡。由于邊坡上的巖體不斷受到風(fēng)化，坡面松石極易脫落滾下；或者邊坡太高，邊坡難于自身穩(wěn)定，仰坡上的石塊也會(huì)沿著坡面向下滾落，有時(shí)會(huì)堵塞洞口，甚至破壞線路軌道，對(duì)行車造成威脅。修建洞門可以減小引線路塹的邊坡高度，縮小正面仰坡的坡面長(zhǎng)度，從而使邊坡及仰坡得以穩(wěn)定。

（3）引離地表水。地表水往往匯集洞口，如果不予排除，將會(huì)侵害線路，妨礙行車安全。修建洞口時(shí)，洞門上方女兒墻應(yīng)有一定高度，同時(shí)設(shè)有排水溝，以便將流水引入側(cè)排水溝排走，保證洞口的正常干燥狀態(tài)。

（4）裝飾洞口。洞口是隧道唯一外漏的部分，是隧道的正面外觀，修建洞門也可以對(duì)洞口起到一定的裝飾作用。特別在城市附近、風(fēng)景區(qū)及旅游區(qū)等處的隧道，洞門的設(shè)計(jì)更應(yīng)與當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境相適應(yīng)，予以美化處理。

公路隧道在照明上有較高的要求，為了處理好司機(jī)在通過(guò)隧道時(shí)的一系列視覺(jué)上的變化，有時(shí)可考慮在入口一側(cè)設(shè)置減光棚等減光構(gòu)造物，對(duì)洞外環(huán)境做某些減光處理。

（二）洞門建筑材料

隧道洞門所采用的建筑材料及強(qiáng)度等級(jí)見(jiàn)表2-1。

二、洞門類型

1.端墻式洞門

端墻式洞門（圖2-1）俗稱一字墻洞門或一字式洞門，這是一種傳統(tǒng)的洞門形式，也是最常見(jiàn)的洞門形式之一。適用于穩(wěn)定的Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ級(jí)圍巖地區(qū)，要求地形開(kāi)闊，石質(zhì)較穩(wěn)定。這種洞門只在隧道洞口的正面設(shè)置一面能抵抗山體縱向推力的端墻。它不僅起到擋土墻的作用，而且能支持洞口正面的仰坡，并將從仰坡流下來(lái)的地表水匯集在洞門上部的排水溝內(nèi)排走。

端墻的構(gòu)造一般采用等厚度的直墻。體積圬工比其他形式都小，而且施工方便。墻身微微向后傾斜，斜度一般為1∶10，這樣可以受到較豎直墻小的土石壓力，而且對(duì)端墻的傾覆穩(wěn)定有利。

端墻的構(gòu)造有如下要求：

（1）端墻的高度應(yīng)使洞身襯砌上方有1m以上的回填層，以減緩山坡滾石對(duì)襯砌的沖擊，洞頂水溝深度應(yīng)不小于0.4m，為保證仰坡滾石不致跳躍超過(guò)洞門落到線路上去，端墻應(yīng)適當(dāng)上延形成擋渣防護(hù)墻，其高度從仰坡坡腳算起，應(yīng)不小于0.5m，在水平方向不應(yīng)小于1.5m，端墻基礎(chǔ)應(yīng)設(shè)置在穩(wěn)固的地基上，其深度視地質(zhì)情況、凍害程度而定，一般應(yīng)在0.6～1.0m，按照上述要求，端墻的高度約為11m。

（2）端墻厚度應(yīng)按擋土墻的方法計(jì)算，但不應(yīng)小于：漿砌片石0.4m；現(xiàn)澆片石混凝土0.35m；預(yù)制混凝土砌塊0.3m；現(xiàn)澆鋼筋混凝土0.2m。

（3）端墻寬度與路塹橫斷面相適應(yīng)。下底寬度應(yīng)為路塹底寬加上兩側(cè)水溝及馬道的寬度。上方則依邊坡坡度按高度比例增寬。端墻兩側(cè)還要嵌入邊坡以內(nèi)約30cm，以增加洞門的穩(wěn)定。

2.翼墻式洞門

當(dāng)洞門邊仰坡穩(wěn)定性較差（Ⅲ級(jí)以上圍巖），山體縱向推力較大時(shí)，可以在端墻式洞門以外，增加單側(cè)或雙側(cè)的翼墻（擋墻），稱為翼墻式洞門，又稱八字式洞門，如圖2-2所示。翼墻起支撐端墻及保持路塹邊坡穩(wěn)定的作用，同時(shí)又有支撐端墻的作用，翼墻和端墻共同作用，抵抗山體縱向推力，增加洞門抗滑和抗傾覆的能力。

翼墻式洞門的正面端墻一般采用等厚度的直墻，微向后傾斜，斜度為1∶10。翼墻前面與端墻垂直，頂帽斜度與仰坡坡度一致，墻頂上設(shè)水溝，將洞頂水溝匯集的地表水從水溝引至路塹邊溝內(nèi)排出，翼墻基礎(chǔ)應(yīng)設(shè)在穩(wěn)固的地基上，其埋深與端墻基礎(chǔ)相同。

洞門頂部、端墻與仰坡坡腳之間的排水溝一般采用60cm寬，40cm深的槽形，溝底應(yīng)設(shè)不小于3%的排水坡，排水坡有單項(xiàng)式排水坡和雙向式排水坡兩種。匯集在排水溝內(nèi)的水沿排水坡流到端墻兩側(cè)，從端墻后面預(yù)留的泄水孔流出端墻進(jìn)入翼墻的排水溝內(nèi)，從而沿著翼墻排水溝流入路塹邊溝。

3.削竹式洞門

削竹式洞門因形似削竹而得名，是將洞身襯砌之間接長(zhǎng)，伸出洞外，并斜截成削竹形式，同時(shí)取消端墻的一種洞門，如圖2-3所示。這種洞門形式目前在公路隧道中應(yīng)用較多。近年來(lái)隨著我國(guó)高速鐵路的快速發(fā)展，在削竹式洞門的基礎(chǔ)上多使用將洞門斷面增大形成喇叭口削竹式洞門，這樣做主要是為了減緩列車進(jìn)洞時(shí)的氣動(dòng)沖擊力。在實(shí)際工程中取得了良好的效果。

4.柱式洞門

當(dāng)洞口仰坡較陡，巖體穩(wěn)定性較差，山體縱向推力較大，仰坡有可能下滑，但又受到地形條件的限制，無(wú)法設(shè)置翼墻時(shí)，可在端墻中部設(shè)置兩個(gè)斷面較大的柱墩。這樣可以增加端墻的穩(wěn)定性，又可不受地形條件限制，同時(shí)柱式洞門雄偉壯觀，還可作為景觀的一部分進(jìn)行設(shè)計(jì)。柱式洞門如圖2-4所示。

5.其他洞門形式

（1）環(huán)框式洞門。當(dāng)洞口石質(zhì)堅(jiān)硬、整體性好、節(jié)理不發(fā)育，且不易風(fēng)化、地形陡峻、坡面穩(wěn)定且無(wú)排水要求時(shí)，可將洞口段襯砌加厚形成洞口環(huán)框，環(huán)框與洞口段襯砌整體澆筑混凝土，將這種環(huán)框直接作為隧道的洞門，如圖2-5所示。這種洞門主要對(duì)洞口段襯砌起加固作用。環(huán)框微向后傾斜，與自然地面坡度相一致，這樣有利于洞內(nèi)散射自然光，增加洞口入口處的亮度。環(huán)框四周恢復(fù)自然植被或重新栽種其他植被，既可保護(hù)邊仰坡、綠化環(huán)境，高大的植被又可起到對(duì)洞口段的減光作用。

（2）臺(tái)階式洞門。在傍山側(cè)坡修建隧道洞門時(shí)，可將端墻一側(cè)頂部做成逐步升級(jí)的臺(tái)階形式，這樣可減少土石方開(kāi)挖量，同時(shí)可減小仰坡高度及外露坡長(zhǎng)，同時(shí)臺(tái)階方便端墻上部的檢修。臺(tái)階式洞門如圖2-6所示。

（3）遮光棚式洞門。遮光棚式洞門（圖2-7）又稱調(diào)光洞門。公路隧道在隧道入口及出口處形成“黑洞現(xiàn)象”及“亮礦現(xiàn)象”，會(huì)給駕乘人員帶來(lái)了不良影響。如果將隧道洞門設(shè)計(jì)為逐漸減光的形式將會(huì)很好地緩解這一問(wèn)題。

遮光棚式洞門是將隧道出入口外伸很遠(yuǎn)。通過(guò)外伸部分的透光性實(shí)現(xiàn)隧道的逐步減光。根據(jù)遮光構(gòu)造物的形式又可分為開(kāi)放式和封閉式兩種，前者遮光板之間是透空的，后者則用透光材料將前者的透空部分封閉。但考慮到透光材料上容易被塵土落葉等覆蓋，影響透光性，且日常養(yǎng)護(hù)維修困難，因此很少采用。

（4）斜交洞門。當(dāng)線路方向與地形等高線斜交時(shí)，可使洞門端墻與線路斜交（即與地形等高線方向一致），這種洞門稱為斜交洞門。斜交洞門與洞口段襯砌受力情況復(fù)雜，施工不便，所以很少采用，斜交洞門端墻與線路中線的交角不應(yīng)小于45°，斜交洞門端墻應(yīng)與洞口段襯砌混凝土整體澆筑。