第一节 洞门

一、洞门作用及建筑材料

（一）洞门的作用

隧道两端洞口处的结构部分称为洞门。它是在隧道洞口利用圬工材料等建筑用以保护洞口稳定、引离地表水、并对周围环境起到装饰作用的支挡结构物。它联系隧道衬砌与隧道外路基部分，是隧道的主题结构物之一。洞门有以下几方面的作用：

（1）减少洞口土石方的开挖量。洞口外的路堑部分是根据边坡的稳定性按照一定的坡度开挖的，当隧道埋深较深时，开挖量很大，设置洞门可以起到挡土墙的作用，同时又可以减少路堑土石方的开挖量。

（2）稳定边仰坡。由于边坡上的岩体不断受到风化，坡面松石极易脱落滚下；或者边坡太高，边坡难于自身稳定，仰坡上的石块也会沿着坡面向下滚落，有时会堵塞洞口，甚至破坏线路轨道，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）引离地表水。地表水往往汇集洞口，如果不予排除，将会侵害线路，妨碍行车安全。修建洞口时，洞门上方女儿墙应有一定高度，同时设有排水沟，以便将流水引入侧排水沟排走，保证洞口的正常干燥状态。

（4）装饰洞口。洞口是隧道唯一外漏的部分，是隧道的正面外观，修建洞门也可以对洞口起到一定的装饰作用。特别在城市附近、风景区及旅游区等处的隧道，洞门的设计更应与当地的环境相适应，予以美化处理。

公路隧道在照明上有较高的要求，为了处理好司机在通过隧道时的一系列视觉上的变化，有时可考虑在入口一侧设置减光棚等减光构造物，对洞外环境做某些减光处理。

（二）洞门建筑材料

隧道洞门所采用的建筑材料及强度等级见表2-1。

二、洞门类型

1.端墙式洞门

端墙式洞门（图2-1）俗称一字墙洞门或一字式洞门，这是一种传统的洞门形式，也是最常见的洞门形式之一。适用于稳定的Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ级围岩地区，要求地形开阔，石质较稳定。这种洞门只在隧道洞口的正面设置一面能抵抗山体纵向推力的端墙。它不仅起到挡土墙的作用，而且能支持洞口正面的仰坡，并将从仰坡流下来的地表水汇集在洞门上部的排水沟内排走。

端墙的构造一般采用等厚度的直墙。体积圬工比其他形式都小，而且施工方便。墙身微微向后倾斜，斜度一般为1∶10，这样可以受到较竖直墙小的土石压力，而且对端墙的倾覆稳定有利。

端墙的构造有如下要求：

（1）端墙的高度应使洞身衬砌上方有1m以上的回填层，以减缓山坡滚石对衬砌的冲击，洞顶水沟深度应不小于0.4m，为保证仰坡滚石不致跳跃超过洞门落到线路上去，端墙应适当上延形成挡渣防护墙，其高度从仰坡坡脚算起，应不小于0.5m，在水平方向不应小于1.5m，端墙基础应设置在稳固的地基上，其深度视地质情况、冻害程度而定，一般应在0.6～1.0m，按照上述要求，端墙的高度约为11m。

（2）端墙厚度应按挡土墙的方法计算，但不应小于：浆砌片石0.4m；现浇片石混凝土0.35m；预制混凝土砌块0.3m；现浇钢筋混凝土0.2m。

（3）端墙宽度与路堑横断面相适应。下底宽度应为路堑底宽加上两侧水沟及马道的宽度。上方则依边坡坡度按高度比例增宽。端墙两侧还要嵌入边坡以内约30cm，以增加洞门的稳定。

2.翼墙式洞门

当洞门边仰坡稳定性较差（Ⅲ级以上围岩），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（挡墙），称为翼墙式洞门，又称八字式洞门，如图2-2所示。翼墙起支撑端墙及保持路堑边坡稳定的作用，同时又有支撑端墙的作用，翼墙和端墙共同作用，抵抗山体纵向推力，增加洞门抗滑和抗倾覆的能力。

翼墙式洞门的正面端墙一般采用等厚度的直墙，微向后倾斜，斜度为1∶10。翼墙前面与端墙垂直，顶帽斜度与仰坡坡度一致，墙顶上设水沟，将洞顶水沟汇集的地表水从水沟引至路堑边沟内排出，翼墙基础应设在稳固的地基上，其埋深与端墙基础相同。

洞门顶部、端墙与仰坡坡脚之间的排水沟一般采用60cm宽，40cm深的槽形，沟底应设不小于3%的排水坡，排水坡有单项式排水坡和双向式排水坡两种。汇集在排水沟内的水沿排水坡流到端墙两侧，从端墙后面预留的泄水孔流出端墙进入翼墙的排水沟内，从而沿着翼墙排水沟流入路堑边沟。

3.削竹式洞门

削竹式洞门因形似削竹而得名，是将洞身衬砌之间接长，伸出洞外，并斜截成削竹形式，同时取消端墙的一种洞门，如图2-3所示。这种洞门形式目前在公路隧道中应用较多。近年来随着我国高速铁路的快速发展，在削竹式洞门的基础上多使用将洞门断面增大形成喇叭口削竹式洞门，这样做主要是为了减缓列车进洞时的气动冲击力。在实际工程中取得了良好的效果。

4.柱式洞门

当洞口仰坡较陡，岩体稳定性较差，山体纵向推力较大，仰坡有可能下滑，但又受到地形条件的限制，无法设置翼墙时，可在端墙中部设置两个断面较大的柱墩。这样可以增加端墙的稳定性，又可不受地形条件限制，同时柱式洞门雄伟壮观，还可作为景观的一部分进行设计。柱式洞门如图2-4所示。

5.其他洞门形式

（1）环框式洞门。当洞口石质坚硬、整体性好、节理不发育，且不易风化、地形陡峻、坡面稳定且无排水要求时，可将洞口段衬砌加厚形成洞口环框，环框与洞口段衬砌整体浇筑混凝土，将这种环框直接作为隧道的洞门，如图2-5所示。这种洞门主要对洞口段衬砌起加固作用。环框微向后倾斜，与自然地面坡度相一致，这样有利于洞内散射自然光，增加洞口入口处的亮度。环框四周恢复自然植被或重新栽种其他植被，既可保护边仰坡、绿化环境，高大的植被又可起到对洞口段的减光作用。

（2）台阶式洞门。在傍山侧坡修建隧道洞门时，可将端墙一侧顶部做成逐步升级的台阶形式，这样可减少土石方开挖量，同时可减小仰坡高度及外露坡长，同时台阶方便端墙上部的检修。台阶式洞门如图2-6所示。

（3）遮光棚式洞门。遮光棚式洞门（图2-7）又称调光洞门。公路隧道在隧道入口及出口处形成“黑洞现象”及“亮矿现象”，会给驾乘人员带来了不良影响。如果将隧道洞门设计为逐渐减光的形式将会很好地缓解这一问题。

遮光棚式洞门是将隧道出入口外伸很远。通过外伸部分的透光性实现隧道的逐步减光。根据遮光构造物的形式又可分为开放式和封闭式两种，前者遮光板之间是透空的，后者则用透光材料将前者的透空部分封闭。但考虑到透光材料上容易被尘土落叶等覆盖，影响透光性，且日常养护维修困难，因此很少采用。

（4）斜交洞门。当线路方向与地形等高线斜交时，可使洞门端墙与线路斜交（即与地形等高线方向一致），这种洞门称为斜交洞门。斜交洞门与洞口段衬砌受力情况复杂，施工不便，所以很少采用，斜交洞门端墙与线路中线的交角不应小于45°，斜交洞门端墙应与洞口段衬砌混凝土整体浇筑。