山區(qū)公路隧道洞口設計新理念探討

于海龍，王飛

（安徽省交通規(guī)劃設計研究院有限公司，安徽 合肥 230088）

0 前 言

隧道是路線在山嶺區(qū)克服高程障礙，減少對地表植被破壞，保護生態(tài)環(huán)境，避免因開挖過多造成危害程度大的有效手段。隨著我國公路建設的快速發(fā)展，公路隧道修建的也越來越多，隧道洞口環(huán)保問題也逐步受到重視。如何使隧道洞口景觀和環(huán)保設計更加完善，使設計和施工達到完美的協(xié)調(diào)配合，隧道洞口設計的理念等問題值得研究和探討。

1 工程概況

黃山至塔嶺和小賀至桃林高速公路是國家高速公路網(wǎng)中北京至臺北高速公路、杭州至瑞麗高速公路的重要組成部分，績溪至黃山（歙縣呈村降）高速公路是安徽省高速公路網(wǎng)規(guī)劃揚州—績溪—黃山—千島湖高速公路的重要組成部分。以上項目均處在安徽省黃山地區(qū)，項目附近有著名的黃山風景區(qū)、西遞和宏村古村落，自然景觀奇特，徽派文化底蘊豐富，是中國旅游資源最豐富的地區(qū)之一。

黃塔桃高速公路設置隧道共計16座，其中分離式隧道14座，連拱隧道2座，單洞總計約24km?？凕S高速公路共設置隧道4座，其中分離式隧道1座，連拱隧道3座，目前安徽省最長的公路隧道——佛嶺隧道就處在本項目上。在以上項目的設計過程中，隧道技術(shù)人員結(jié)合沿線景觀資源和地形地貌特色，提出了項目設計目標：“融入山水間、承載徽文化、構(gòu)筑新走廊”。在設計過程中堅持“以人為本，全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)”的科學發(fā)展觀，嚴格控制沿線隧道洞口的邊仰坡開挖高度，盡量避免對山體自然植被的破壞，較好的保護了沿線隧道洞口的生態(tài)環(huán)境，基本體現(xiàn)了“安全、環(huán)保、舒適、和諧”的設計理念。

2 洞口位置及洞門形式

2.1 洞口位置確定

洞口位置的選擇對隧道施工和運營安全非常重要。隧道洞口位置應根據(jù)地形、地質(zhì)條件，結(jié)合環(huán)境保護、洞外工程、施工條件及營運要求等，通過經(jīng)濟、技術(shù)綜合比較后確定。隧道的設置對自然環(huán)境起著極大的保護作用，但洞口段是個弱點，洞口位置與周邊環(huán)境密切相關。在工程設計階段，如果不分地質(zhì)及水文條件優(yōu)劣，過分地偏重考慮經(jīng)濟問題，片面縮短隧道長度，采取大挖大刷的方案，將會造成洞口邊仰坡過高過陡，甚至出現(xiàn)邊仰坡坍塌或順層滑動現(xiàn)象，給施工帶來很大的困難。

黃塔桃高速與績黃高速隧道洞口位置擬定從施工和運營安全的角度出發(fā)，服從路線總體設計要求，遵循“早進晚出”，倡導“零埋深”、“少開挖”的原則，結(jié)合洞口地形地貌、地質(zhì)狀況、水文條件等多種因素綜合確定。洞口布局依山就勢，防止大挖大填，避免過多人工裝飾，減少人工痕跡，保護和最大限度地恢復原有地形地貌。

2.2 洞門形式確定

隧道洞門形式應結(jié)合洞口地形綜合選定，洞門形式應貼近自然與環(huán)境條件，遵循“安全、簡單、實用”的原則。目前國內(nèi)公路隧道洞門主要采用端墻式、臺階式、斜切式以及削竹式等幾種形式。端墻式與臺階式洞門適用于地形較為陡峭、偏壓較大或橫斷面地形復雜條件下的洞口；削竹式洞門適用于洞口地段較為平緩處，該形式能修飾洞口周圍景觀，與自然環(huán)境協(xié)調(diào)較好；斜切式洞門適用于洞口地形較為陡峭且兩側(cè)挖方較少的地方，并能與以上幾種洞門形式較好地協(xié)調(diào)。

黃塔桃高速與績黃高速隧道洞門形式的選擇，積極與地形、環(huán)境協(xié)調(diào)，倡導洞口綜合設計理念，優(yōu)先采用了不受力洞門，如削竹式、斜切式。針對洞口地形極為陡峭以及橫斷面起伏較大的洞口，設計時遵循洞門形式與防護方案相結(jié)合的設計理念，淡化洞門處理，如長干、五城隧道均采用了貼壁進洞方案，洞門設計在洞口仰坡防護方案的基礎上采用了假山塑石裝飾方案，避免了洞口的大挖大填，與周邊自然環(huán)境融合較好。

3 洞口段設計與施工

洞口段設計是隧道設計的重要組成部分，它關系到隧道施工的安全和難易程度以及自然地形的保護和人文景觀的協(xié)調(diào)組合。洞口段設計應最大限度的保護山體的自然狀態(tài)，洞口仰坡根據(jù)圍巖情況宜控制在3.0m以內(nèi)，避免洞口出現(xiàn)高仰坡和深拉槽，洞口臨時邊坡坡率及高度應結(jié)合洞口地形及洞外路基邊坡綜合確定。在正常條件下，隧道洞口施工開挖坡率一般控制在1∶0.3～1∶1較為合適，并采用噴錨掛網(wǎng)進行防護。對于特殊條件下的隧道洞口，比如淺埋偏壓、不良地質(zhì)等條件下，應結(jié)合地形地質(zhì)狀況，采取前置式洞口、接長明洞、半明半暗施工、設置護拱、回填反壓、地表加固等技術(shù)措施進行處理，以減少邊仰坡開挖高度和降低施工風險。

隧道洞口坡頂?shù)沫h(huán)向截水溝設置應根據(jù)地形地貌以及匯水面積等因素綜合確定。若山頂坡長不大或地面山坡與隧軸線有夾角時，地面水對洞口基本無危害或影響較小，洞門排水溝即可滿足排水要求，設置截水溝既破壞山體表面又不美觀，并且損壞了自然水土的保持。洞門排水溝設置時要能滿足大雨時的排水能力，并與路基排水工程、天然溝渠共同組成有效的綜合排水系統(tǒng)。

圖1 塔嶺隧道零開挖洞口效果

圖2 通透肋式異型結(jié)構(gòu)隧道

圖3 月山隧道假山塑石洞門

圖4 竹下隧道徽派馬頭墻洞門

黃塔桃高速和績黃高速隧道洞口設計與施工在傳統(tǒng)的洞口設計理念上進行了創(chuàng)新，采用了“零開挖”進洞模式。洞口段設計結(jié)合洞口地形地質(zhì)狀況，取消了環(huán)向截水溝設置，采用地表錨桿、地表注漿、反壓護拱回填等方案，確保隧道洞口段在保持原有自然風貌的前提下的施工安全。洞口段施工時，將隧道斷面由大化小，分部開挖，逐層消蝕。在洞口段施工開挖過程中，嚴格控制爆破強度，防止洞口地表自然植被以及古建筑遺跡受震開裂或坍塌，并要求多次重復工序，延緩施工進度，完整保持了洞口段的原有風貌。洞口段回填方案以恢復洞口原始地形為出發(fā)點，與周邊自然環(huán)境進行融合，應真正體現(xiàn)“零開挖”效果。在黃塔桃高速公路設計中，為減少高大邊坡對原始山體及自然景色的破壞，創(chuàng)意出國內(nèi)最新型的隧道結(jié)構(gòu)形式-通透肋式異型結(jié)構(gòu)，較好地保護了沿線的自然風景。

4 洞口景觀設計

洞門的修筑不僅改變了周邊的自然環(huán)境，同時修筑的洞口及附屬的構(gòu)筑物對地區(qū)局部景觀也會產(chǎn)生一定的影響。因此，隧道洞口景觀設計不但要融自然環(huán)境于一體，還要體現(xiàn)地方人文特點和時代特征，以減少或避免隧道建設對景觀環(huán)境產(chǎn)生負面的影響。

黃塔桃高速與績黃高速隧道洞口景觀設計以鄉(xiāng)土人情、人文精神、自然景色與洞門的交融等方面為立足點，采用了自然環(huán)境與人文藝術(shù)相融合的洞門景觀設計新理念。對隧道端墻式洞門裝飾融入徽派文化元素，采用了牌坊、馬頭墻、鵲尾墻以及雕塑等徽派文化特色，美化了呆板的圬工結(jié)構(gòu)，達到天人合一的效果。對削竹式及斜切式洞門，結(jié)合洞口“零開挖”效果，采用植草進行綠化護坡，并輔以當?shù)靥厣参稂c綴，覆蓋了人工開挖痕跡，較好的恢復了洞口原始地貌，與周邊自然環(huán)境融合完美。對于洞口貼壁進洞的，設計時根據(jù)洞口地質(zhì)地形狀況，并結(jié)合洞口仰坡防護方案，靈活采用了假山塑石洞門，既能保證洞口的穩(wěn)定，又能完美與洞口環(huán)境相融合，大大改善了洞口景觀，提高了工程品味。

這種新穎的隧道洞口景觀設計理念，把隧道洞門的安全作用和景觀藝術(shù)結(jié)合起來，實現(xiàn)洞門結(jié)構(gòu)“穩(wěn)”與“美”的統(tǒng)一。黃塔桃高速與績黃高速隧道洞口景觀設計不僅維護了山坡的自然平衡狀態(tài)，還與當?shù)芈劽谶兊摹盎瘴幕彼囆g(shù)完美融合，可以讓旅客在旅途中欣賞美景，忘卻旅途疲勞，又可以宣傳黃山美景，促進旅游資源競爭力。

5 結(jié) 論

黃塔桃高速是安徽省隧道建設史上首次采用洞口景觀設計新理念，該設計成果對公路隧道洞口景觀藝術(shù)研究有重要的指導意義，這也是未來公路隧道規(guī)劃設計的重要內(nèi)容，該設計理念在績黃高速公路進行了成功的推廣應用。黃塔桃高速與績黃高速公路自通車以來獲得交通部門專家以及各界人士的好評，隧道洞口設計新理念成果更為該項目增添了一道靚麗的風景，真正體現(xiàn)了“生態(tài)路、旅游路、文化路”的設計特點。

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