隧道工程论文 隧道洞门设计原则及门洞设计形式比较.doc

研究生课程论文
(2009-2010学年第一学期)

隧道工程课程论文
研究生:周森
提交日期: 2010年2月1日研究生签名:周森
学号
200920105032
学院
土木与交通学院
课程编号
S0813083
课程名称
隧道工程
学位类别
硕士
任课教师
刘庭金
教师评语:

成绩评定: 分任课教师签名: 年月日
隧道洞门设计原则及门洞设计形式比较
周森
摘要:探讨了隧道洞门设计原则和设计思路,对不同门洞设计形式进行比较,并指出了它们的适用范围。
关键词:隧道洞门;设计原则;设计形式
0 前言
随着基础设施建设步伐的逐步加快,隧道建设规模正日益扩大,人们不但重视隧道施工技术水平的提高,还不断追求它的艺术性,尤其注重隧道洞门的美学效应,使隧道不单成为交通通道,同时又起着点缀周围环境的作用。隧道洞门的外墙设计,应与城市周围的景观相协调,洞门的形式在研究建筑的现象学基础上,结合当地的特色,设计成既美观又经济的隧道洞门。
(图1 隧道洞门与景观)

(图2 隧道洞门与景观)
(图3、4 隧道洞门与周围环境)
(图 5 赋予隧道洞门文化内涵)
洞门是连接隧道和路基的建筑物,是实现大地绿化的装饰点,广大设计者对洞门形式进行了探索和追求。铁路隧道根据地形将门洞分为洞口环框式、端墙式、翼墙式、株式、台阶式、斜交式、喇叭口式等类型。公路隧道洞门根据工程特点则大有突破和创新,如削竹式、城堡式、欧式等风格。洞门设计是隧道设计的重要组成部分,属于主体工程范围,对其结构形式、外观造型进行多方案比较是非常有必要的。
1 洞门的作用
隧道洞门的作用体现在以下几个方面:
隧道洞门可以减少洞口土石方开挖量。洞口段范围内的路堑是根据地质条件以一定坡率开挖的,当隧道埋至较深时,开挖量较大,设置隧道洞门可以起到挡土墙的作用,减少土石方开挖量。
稳定边坡、仰坡。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,使边坡及仰坡得以稳定。
引离地表水流。地表水流往往汇集在洞口,如不排除,将会侵害路线,妨碍行车安全。修建洞门可以把水流引入侧沟排走,确保运营安全。
装饰洞口。洞口时隧道唯一外露部分,是隧道的正面外观。修建洞门可以起到装饰作用,特别在城市附近、风景区及旅游区内的隧道更应配合当地的环境,给予艺术处理,进行美化。
2 隧道洞门设计原则
隧道洞门位置应该根据地形、地质水文等条件,着重考虑仰坡及边坡的稳定,同时应该结合洞外有关工程及施工条件、运营要求,同时还要满足有关规范的要求,不能随心所欲,但我们可以利用这些因素进行巧妙的结合,使洞门建筑融汇于自然环境当中,达到所需之目的。因此,在洞门设计构思时应考虑若干主要原则。
建筑与结构相结合的原则
洞门是隧道工程的门墙,其总体作用分为结构和美化两个方面。前者具有支持山体,稳定边坡并承受该处地层上的压力的作用,后者起到美化隧道的作用。前者是受力所需,后者是审美和艺术的需要。研究隧道洞门设计是研究建筑物的现象学,建筑物的外观在人们头脑中产生一种直觉,使他们意识受到影响并转变为感受理解。公众通常认为隧道洞门设计是类似于挡土墙,其实隧道洞门外墙的作用要比公众认为的大一些,其外部形式不仅仅是赏心悦目,从实用角度而言,它有着更深远的意义,它成为一种环境的隔膜,把外部自然环境与内部人工环境分开,并可将隧道与周围环境连接起来。建筑设计的艺术和科学就是把各种元素组合成一个建筑物的整体,将建筑与结构设计有机地结合起来,使之既美观又符合功能要求。
(图6 隧道洞门与周围结构相结合)
环境与意境相结合的原则
隧道洞门位置或在丛林之中,或在岩石之壁,或依山傍水,洞门所处的自然环境是得天独厚的。通过隧道所处的地理特点进行构思,它可丰富我们在洞门设计中意境构思的素材,将环境和意境结合起来就会构思出优美的洞门形式。
洞门形式与洞口地形相协调的原则
一座隧道采用什么形式的洞门,应结合隧道所处的地理位置、地形地貌情况、洞口场地的宽阔程度来确定,使之协调统一。
(图7 隧道洞门与洞口地形相结合)
外墙装饰与相邻建筑物相协调的原则
洞门外墙装饰对隧道建筑的美观效果和功能发挥起着很大的作用。一幢建筑物的设计效果除了它的立面造型、比例尺寸和功能分区等设计手法和风格有关外,还与其饰面材质的选用有关。外墙的装饰效果是通过对材料的色调、质感和线条三方面来体现。隧道洞口又称之为“洞脸”,脸是要装饰和打扮的,否则会失去应有的美丽。
3 隧道洞门设计形式
根据隧道洞口所处的地形、地质条件,洞门形式也有所不同,主要有如下几种:
洞口环框
当洞口石质坚硬稳定(I-II级围岩),且地形陡峻无排水要求时,可仅修建洞口环框,以