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摘要：环保是21世纪最大的课题，而在公路隧道建设中，仍存在很大的问题，本文以公路隧道洞口设计为重点，提出采用绿色洞口、棚洞这两种新型环保的洞门设计，介绍了其施工的工序，最后就隧道洞门设计现阶段存在的问题展开讨论，并提出应对措施。
关键词：隧道工程；洞门设计；环境保护；应对措施
0引言
环境问题是当今世界各国瞩目的重要问题，在基础设计建设中树立工程建设与环境保护协调的设计理念尤为重要，以环境保护为前提，以降低对生态的破坏为原则，力求在工程建设中将对生态环境的负作用降到最低。而在公路工程中，隧道的建设对自然环境的破坏最大，主要体现在：隧道洞口建设时刷坡对环境的破坏；隧道洞门及其附属结构与自然环境之间的不协调；隧道内车辆的废气、废水对环境的影响；隧道施工土方对环境的影响。而最主要的影响均出现在隧道洞口位置，在设计阶段如何处理洞口是隧道环境问题的重中之重[1]。我国公路隧道建设经过多年发展，在设计和施工阶段均提倡环保，并取得较多的成果，比如由传统大开挖的柱式洞门到现阶段常用的削竹式洞门，但仍存在对山体进行大开挖的问题。鉴于当前整体的设计水平和现状，本文就隧道洞门设计提出新的思路，以提高公路隧道建设环境保护的水平。
1洞门形式
隧道洞门是隧道两端露出山体的部分，是连接隧道结构与洞外路基或桥梁的结构部分，也是隧道的标识。洞门的形式从结构形式、建筑材料和相对位置可分为多种类型[2]。目前，公路隧道洞门设计的总体原则依然是追求简单、小体量、隐蔽、环境协调、少破坏山体。隧道进出洞的位置和型式应根据隧道出入口的地形和地质条件，最大限度地保护环境，并从技术和经济等方面进行综合比选，确定进出洞位置。此外还应遵循“早进洞，晚出洞”的原则，减少洞口刷坡和开挖的规模。在公路隧道建设起步阶段，大多引用铁路隧道的洞门形式，即柱式、端墙式居多，这两种结构形式受力明确、施工便捷、投资较少，但需要进行大量的开挖。随着国家经济的发展，对隧道洞口设计提出景观式的要求，出现了削竹式和喇叭式等结构形式，均要求在洞口施工完成后，及时进行生态恢复，使洞门融入到自然环境中。
2绿色洞门设计与施工工序
2.1绿色洞门设计原理
绿色洞口又称为前置式洞口、假拟洞口工法，其采用零开挖进洞的方式，在山脚采用两侧开槽逐榀施工工字梁拱架，钢架之间采用纵向连接钢筋连接，提高整体性，浇筑混凝土形成临时衬砌结构，随着钢拱架不断向山体内部推进，在正式进洞前以临时衬砌为明洞，回填反压后再进行内部暗挖。传统做法是先对洞口进行大开挖、大刷坡，然后在稳定的边仰坡进洞，进洞一段距离后再施工明洞，绿色洞口工法的不同之处在于，在暗洞施工前形成临时衬砌作为微开挖边仰坡的防护措施。正常情况下，山体在开挖前是稳定的。传统的工法是清除隧道顶板上方风化覆盖层，在隧道洞口进行大规模的刷坡以确保进洞安全。绿色洞口法则减小了隧道开挖刷坡的范围，只对隧道边墙进行必要的开挖，通过加强隧道进洞临时衬砌确保边仰坡的稳定。该方式不仅确保了边仰坡的稳定，还保留洞口位置原山体面貌，减少对植被的破坏，极大减少了对边坡的开挖和防护的工作量。而针对分离式隧道，其在保护单侧隧道洞口山体的条件下，还保护了两隧道洞口之间的土埂，使其维持原生植被的面貌[4]。
2.2施工工序
绿色洞口主要施工工序为：（1）修筑洞顶及周边截水沟，形成连贯完整的排水系统；（2）施工临时衬砌并微开挖与山体接触部位的边仰坡并喷射混凝土；（3）开挖临时衬砌施工槽并施工防护；（4）施工临时衬砌钢拱架，浇筑边墙混凝土；（5）浇筑临时衬砌拱部混凝土；（6）洞顶回填反压并施工绿化工程；（7）临时衬砌内暗挖；（8）隧道标准段暗挖施工。
3棚洞设计与施工工序
3.1棚洞设计原理
傍山隧道的设计，应以保护环境为基本原则，采取有效可行的措施代替大规模刷方，力求最大限度的保护山体原始植被。国内傍山地段多采用明洞方案，也有采用棚洞结构形式，不仅美观，土方量小，同样可以有效地保护洞口的自然景观。傍山公路的棚洞多采用平顶斜腿方柱这种轻型结构形式，棚洞靠近山体部分棚洞其内部结构与隧道暗洞一致，为钢筋混凝土结构，棚洞段边墙的下部为条形扩大基础，棚洞结构与山体边坡之间采用浆砌片石回填，基础部位需要设置锁脚锚杆，远离山体侧，即棚洞临空侧，其受力构件为顶板、托梁及斜方柱，柱下为桩基础，并采用纵向的地基梁将桩基之间连接起来，提高棚洞结构的整体性，棚洞下部无需设置仰拱。
3.2棚洞施工工序
（1）对棚洞内侧的山体按照上自下的原则按照一定坡率进行刷坡，并采取防护措施，常用的防护结构为锚杆+喷射混凝土，或锚索加带肋挡墙结构，坡面加固可以采用逆作法进行施工。（2）开挖靠棚洞内侧边墙下部，施工棚洞内侧边墙的条形基础，以及外侧斜柱下部桩基础、纵向地基连系梁，边墙条形基础下部的地基的承载力需大于1MPa，山体地质条件比较差的情况下可以先用浆砌片石。（3）施工棚洞外侧的钢筋混凝土斜方柱，混凝土等级为C35的钢筋混凝土结构。（4）施工钢筋混凝土托梁。（5）施工棚洞内侧的边墙，然后进行顶板施工。（6）防水工程施工，沉降缝位置是防水工程的重点部位，背贴式止水带要固定牢固，以防振捣混凝土时变形移位。（7）棚洞与山体边坡之间利用浆砌片石进行回填，最后在顶部覆土恢复绿化。
3.3工程案例
南京老山隧道二号隧道右线傍山段长约400m，隧道上部围岩为0.5~2.8m厚的碎石层，中部为0.5~2.5m厚的强风化灰岩，隧道底部为弱风化的灰岩。隧址区地植被茂盛、坡体较陡峭，为保护该区段的自然环境，同时减少刷坡的开挖量，从经济和技术两方面综合考虑，从明洞、棚洞、半隧道三个方案中进行比选，最终决定采用棚洞。棚洞与山体连接部分的结构形式与主体隧道相同，为钢筋混凝土暗拱结构，混凝土为C35，暗拱与边坡先回填0.5~1.0m的碎石层，形成排水系统，然后再用片石进行回填，达到顶板后进行覆土绿化；边坡根据岩石性质进行放坡，并采用锚杆与喷混防护，对于高度超过10m段应分级放坡，并设置1~2m宽的平台，同时锚杆防护应加强，采用3φ25锚束进行加固；顶板为0.8m厚钢筋混凝土结构，斜柱尺寸为1.2m×1.4m，柱距为12m，柱下设置桩基础，斜柱下部设置0.5m×0.5m纵向连系梁，将两侧斜柱连接在一起。
4环保型隧道洞口现阶段存在的问题与对策
4.1现阶段存在的问题
（1）在隧道建设前期的总体设计阶段，方案的论证不够深入，调查、研究也没有深入进行，许多不利因素没有完全考虑在内，隧道规模与实际需要不符等问题；工程勘察阶段对地质情况勘察不到位，不能为设计提供准确完备的地质资料。（2）由于业主不合理的压缩工期，将设计阶段的时间也进行压缩，设计单位未能展开深入研究就面临交图的压力，只能借鉴以往的工程经验，而未能因地制宜，推陈出新，使设计更符合实际的需要。（3）在施工阶段，由于承包商多以低价中标，在转包给分包商，还要追逐利益的最大化，即使在设计合理的情况下，仍采用传统的开挖方式，进行大开挖，高刷坡，对环境仍破坏巨大。
4.2应对措施
（1）改变以往的招投标方式，由常规市场竞标转为从事该行业的独立法人机构进行专门投资建设，打破中标后再分包的局面，也将权责进一步明确。（2）勘察设计阶段是隧道建设的关键，应加大勘察费用在勘察设计阶段的投入，获取完善准确的地质资料，同时在设计招投标前设计单位应提出相应的设计方案，提出多种切实可行的方案，并从经济和技术等方面进行比选，确定推荐方案并经过行业内专家的论证，力求方案技术安全、形式创新、经济合理。（3）施工阶段，应建立完善的监管部门，对隧道建设的全过程进行有效的监管，同时还应加强对施工作业人员的培训，提高其环保意识。
5结论
当今世界各国在工程建设中都比较重视环境保护，国内在公路隧道的设计、施工、运营等方面均提出环保的要求。本文以公路隧道建设中的环境问题为切入点，通过分析发现隧道洞口是隧道建设环境问题的关键部位，其结构形式直接影响整个隧道工程对环境的破坏，具体结论如下：（1）隧道进洞应遵循“早进洞、晚出洞”的设计原则，常规地段隧道洞口可选用假拟洞口工法，通过临时衬砌作为防护措施，以微开挖的方式进洞，傍山段隧道可采用棚洞的结构形式，以减少对山体的破坏。（2）勘察设计阶段是隧道建设的关键环节，对于隧道建设方案应深入研究，从技术和经济等方面进行比选，并进行专家论证。
参考文献：
[1]黄伦海，蒋树屏，张军．公路隧道洞口环保型设计施工现状及展望[J]．地下空间与工程学报，2005，1（3）：455-459．
[2]蒋树屏，刘元雪，黄伦海，等．隧道出口段环保型结构稳定性分析[J]．岩土工程学报，2005，27（5）．
[3]朱俊，彭明，刘小勇．公路隧道无仰坡洞口设计及施工关键技术研究[J]．公路隧道，2014（3）：70-72．
[4]基于环境保护的隧道洞门选型研究[D]．重庆：重庆交通大学，2010.
作者:朱科 单位:中交公路规划设计院有限公司
