理论教育 隧道洞门设计原则及作用

隧道洞门设计原则及作用

时间:2023-08-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:洞口段的地质条件千差万别且结构复杂,使得洞门结构的受力状态尤其复杂。这种洞门墙面有凸出线条,较为美观,适宜在城市附近或风景区内采用。

隧道洞门设计原则及作用

1.洞门的作用

隧道两端洞口处的结构部分称为洞门,洞门有以下几方面的作用。

(1)减少洞口土石方开挖量。洞口外的路堑是根据边坡岩体的稳定性按一定的坡度开挖的,设置隧道洞门,既可以起到挡土墙的作用,又可以减少路堑土石方开挖量。

(2)稳定边坡、仰坡。由于边坡上的岩体不断受到风化作用,坡面石块极易脱落滚下。仰坡上的石块也会沿着坡面向下滚落,有时会堵塞洞口,甚至砸坏线路轨道,对行车造成威胁。修建洞门可以减小引线路堑的边坡高度,缩小正面仰坡的坡面长度,从而使边坡及仰坡得以稳定。

(3)引离地面流水。地表水流往往汇集在洞口,如排除不及时,将会侵害线路,妨碍行车安全。修建洞门,可以把流水有组织地引入侧沟,保证洞口处于干燥状态。

(4)装饰洞口。洞口是隧道唯一的外露部分,是隧道正面的外观,洞门也是一种装饰。城市附近的隧道,尤其应当配合城市景观要求予以美化处理。

2.洞门的设计原则

在实际应用中,应遵循早进晚出的设计原则,根据洞口范围地表原始形态和环境保护要求等具体情况,选择适当的洞门形式。值得注意的是,洞门的结构和构造形式已出现多样化的趋势,如浙江某高速公路隧道用假石将洞口装饰成天然洞口,景观效果很好。

洞口段的地质条件千差万别且结构复杂,使得洞门结构的受力状态尤其复杂。洞口段衬砌和洞门结构,除了受竖向和侧向压力作用,还受仰坡纵向推力作用。所以规定隧道洞口段5m范围内的衬砌应比中段衬砌有所加强,并宜与洞身衬砌整体砌筑。(www.daowen.com)

3.洞门的类型

洞门分为端墙式洞门、翼墙式洞门、环框式洞门等。

(1)端墙式洞门:只在隧道口正面设置一面能抵抗山体纵向推力的端墙。端墙的作用相当于挡土墙,主要抵抗洞口正面的仰坡土压力;此外,还可将从仰坡流下来的地面水汇集到排水沟中去。

(2)翼墙式洞门:当洞口边坡及仰坡稳定性较差,山体纵向推力较大时,可以在端墙式洞门以外增加单侧或双侧的翼墙,称为翼墙式洞门。翼墙与端墙共同抵抗仰坡纵向推力,增加洞门的抗滑走和抗倾覆能力。

(3)环框式洞门:当洞口石质坚硬、地形陡峻、坡面稳定又无排水要求时,可以将洞口段衬砌加厚,形成洞口环框。洞口环框主要对洞口段衬砌起加固作用,同时也可以减少雨水对洞口段的侵蚀作用。环框微向后倾,其倾斜度与顶上的仰坡一致。环框的宽度与洞口外观相匹配,一般不小于70 cm,突出仰坡坡面不小于30 cm,使仰坡上流下的水不会从洞口正面淌下。但其安全保障不足,目前已较少使用。

(4)其他形式的洞门:削竹式洞门是在环框式洞门的基础上变化而成的,它是直接将洞身衬砌接长,伸出洞外,并斜截成削竹形式,同时取消端墙。削竹式洞门在公路隧道中使用较多,我国高速公路隧道洞口在此基础上将洞口断面加大,形成喇叭口削竹式洞门,主要是为了缓和高速列车进洞时的气动冲击力。

当洞口仰坡较陡时,岩体稳定性较差,山体纵向推力较大,仰坡有下滑的可能性,但受地形条件限制,不能设置翼墙时,可以在端墙中部设置两个断面较大的柱墩,以增加端墙的稳定性,这种洞门称为柱式洞门。这种洞门墙面有凸出线条,较为美观,适宜在城市附近或风景区内采用。

当洞门处于傍山侧坡地区,洞门一侧边坡较高时,可以与地形条件相适应,将端墙一侧顶部做成逐步升级的台阶形式,以减小仰坡高度及外露坡长,减少仰坡土石方开挖量,这种洞门称为台阶式洞门。

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