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隧道洞門設(shè)計(jì)原則及門洞設(shè)計(jì)形式比較
資源天下 2013/2/15 10:28:42
摘 要：探討了隧道洞門設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)思路，對(duì)不同門洞設(shè)計(jì)形式進(jìn)行比較，并指出了它們的適用范圍。
關(guān)鍵詞：隧道洞門；設(shè)計(jì)原則；設(shè)計(jì)形式
引言：隨著基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)步伐的逐步加快，隧道建設(shè)規(guī)模正日益擴(kuò)大，人們不但重視隧道施工技術(shù)水平的提高，還不斷追求它的藝術(shù)性，尤其注重隧道洞門的美學(xué)效應(yīng)，使隧道不單成為交通通道，同時(shí)又起著點(diǎn)綴周圍環(huán)境的作用。隧道洞門的外墻設(shè)計(jì)，應(yīng)與城市周圍的景觀相協(xié)調(diào)，洞門的形式在研究建筑的現(xiàn)象學(xué)基礎(chǔ)上，結(jié)合當(dāng)?shù)氐奶厣O(shè)計(jì)成既美觀又經(jīng)濟(jì)的隧道洞門。
洞門是連接隧道和路基的建筑物，是實(shí)現(xiàn)大地綠化的裝飾點(diǎn)，廣大設(shè)計(jì)者對(duì)洞門形式進(jìn)行了探索和追求。鐵路隧道根據(jù)地形將門洞分為洞口環(huán)框式、端墻式、翼墻式、株式、臺(tái)階式、斜交式、喇叭口式等類型。公路隧道洞門根據(jù)工程特點(diǎn)則大有突破和創(chuàng)新，如削竹式、城堡式、歐式等風(fēng)格。洞門設(shè)計(jì)是隧道設(shè)計(jì)的重要組成部分，屬于主體工程范圍，對(duì)其結(jié)構(gòu)形式、外觀造型進(jìn)行多方案比較是非常有必要的
在20世紀(jì)初期，歐洲和北美洲一些國家鐵路形成鐵路網(wǎng)，建成的5公里以上長隧道有 20座，其中最長的瑞士和意大利間的辛普朗鐵路隧道長19.8公里。美國長約12.5公里的新喀斯喀特鐵路隧道和加拿大長約 8.1公里的康諾特鐵路隧道都采用中央導(dǎo)坑法施工。其施工平均年進(jìn)度分別為4.1和4.5公里，是當(dāng)時(shí)最高的施工進(jìn)度。至1950年，世界鐵路隧道最多的國家有意大利、日本、法國和美國。日本至20世紀(jì)70年代末共建成鐵路隧道約3800座，總延長約1850公里,其中5公里以上的長隧道達(dá)60座，為世界上鐵路長隧道最多的國家。1974年建成的新關(guān)門雙線隧道，長18675米,為當(dāng)時(shí)世界最長的海底鐵路隧道。1981年建成的大清水雙線隧道，長22228米,為世界最長的山嶺鐵路隧道。連接本州和北海道的青函海底隧道，長達(dá)53850米,為當(dāng)今世界最長的海底鐵路隧道 。20世紀(jì)60年代以來，隧道機(jī)械化施工水平有很大提高。全斷面液壓鑿巖臺(tái)車和其他大型施工機(jī)具相繼用于隧道施工。噴錨技術(shù)的發(fā)展和新奧法的應(yīng)用為隧道工程開辟了新的途徑。掘進(jìn)機(jī)的采用徹底改變了隧道開挖的鉆爆方式。盾構(gòu)構(gòu)造不斷完善，已成為松軟、含水地層修建隧道最有效的工具。中國于1887～1889年在臺(tái)灣省臺(tái)北至基隆窄軌鐵路上修建的獅球嶺隧道，是中國的第一座鐵路隧道,長261米。此后，又在京漢、中東、正太等鐵路修建了一些隧道。京張鐵路關(guān)溝段修建的4座隧道,是用中國自己技術(shù)力量修建的第一批鐵路隧道。其中最長的八達(dá)嶺鐵路隧道長為1091米，于1908年建成。中國在1950年以前，僅建成標(biāo)準(zhǔn)軌距鐵路隧道238座,總延長89公里。自20世紀(jì)50年代以來，隧道修建數(shù)量大幅度增加，1950～1984年期間共建成標(biāo)準(zhǔn)軌距鐵路隧道4247座，總延長2014.5公里，成為世界上鐵路隧道最多的國家之一。中國標(biāo)準(zhǔn)軌距鐵路隧道修建數(shù)量如表。此外，中國還建有窄軌距鐵路隧道191座,總延長23公里。截至1984年,中國共建成5公里以上長隧道10座，最長者為京原鐵路的驛馬嶺鐵路隧道，長7032米。現(xiàn)正在施工的京廣鐵路衡韶段大瑤山雙線隧道，長14.3公里。中國最高的鐵路隧道是青藏鐵路關(guān)角鐵路隧道,長4010米,海拔3690米。
隧道的勘察方法和主要勘察手段、地質(zhì)勘察和水文勘察要求以及隧道結(jié)構(gòu)建筑環(huán)境評(píng)價(jià)，由于隧道工程是直接開挖山體，注重人類環(huán)境保護(hù)具有重要意義。
1.1 洞門的作用
隧道洞門的作用體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
（1） 隧道洞門可以減少洞口土石方開挖量。洞口段范圍內(nèi)的路塹是根據(jù)地質(zhì)條件以一定坡率開挖的，當(dāng)隧道埋至較深時(shí)，開挖量較大，設(shè)置隧道洞門可以起到擋土墻的作用，減少土石方開挖量。
（2） 穩(wěn)定邊坡、仰坡。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度，使邊坡及仰坡得以穩(wěn)定。
（3） 引離地表水流。地表水流往往匯集在洞口，如不排除，將會(huì)侵害路線，妨礙行車安全。修建洞門可以把水流引入側(cè)溝排走，確保運(yùn)營安全。
（4） 裝飾洞口。洞口時(shí)隧道唯一外露部分，是隧道的正面外觀。修建洞門可以起到裝飾作用，特別在城市附近、風(fēng)景區(qū)及旅游區(qū)內(nèi)的隧道更應(yīng)配合當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境，給予藝術(shù)處理，進(jìn)行美化。
2 .1 隧道洞門設(shè)計(jì)原則
2.1.1 建筑與結(jié)構(gòu)相結(jié)合的原則
洞門是隧道工程的門墻，其總體作用分為結(jié)構(gòu)和美化兩個(gè)方面。前者具有支持山體，穩(wěn)定邊坡并承受該處地層上的壓力的作用，后者起到美化隧道的作用。前者是受力所需，后者是審美和藝術(shù)的需要。研究隧道洞門設(shè)計(jì)是研究建筑物的現(xiàn)象學(xué)，建筑物的外觀在人們頭腦中產(chǎn)生一種直覺，使他們意識(shí)受到影響并轉(zhuǎn)變?yōu)楦惺芾斫�。公眾通常認(rèn)為隧道洞門（未完，下一頁）
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