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摘要：環保是21世紀最大的課題，而在公路隧道建設中，仍存在很大的問題，本文以公路隧道洞口設計為重點，提出采用綠色洞口、棚洞這兩種新型環保的洞門設計，介紹了其施工的工序，最后就隧道洞門設計現階段存在的問題展開討論，并提出應對措施。
關鍵詞：隧道工程；洞門設計；環境保護；應對措施
0引言
環境問題是當今世界各國矚目的重要問題，在基礎設計建設中樹立工程建設與環境保護協調的設計理念尤為重要，以環境保護為前提，以降低對生態的破壞為原則，力求在工程建設中將對生態環境的負作用降到最低。而在公路工程中，隧道的建設對自然環境的破壞最大，主要體現在：隧道洞口建設時刷坡對環境的破壞；隧道洞門及其附屬結構與自然環境之間的不協調；隧道內車輛的廢氣、廢水對環境的影響；隧道施工土方對環境的影響。而最主要的影響均出現在隧道洞口位置，在設計階段如何處理洞口是隧道環境問題的重中之重[1]。我國公路隧道建設經過多年發展，在設計和施工階段均提倡環保，并取得較多的成果，比如由傳統大開挖的柱式洞門到現階段常用的削竹式洞門，但仍存在對山體進行大開挖的問題。鑒于當前整體的設計水平和現狀，本文就隧道洞門設計提出新的思路，以提高公路隧道建設環境保護的水平。
1洞門形式
隧道洞門是隧道兩端露出山體的部分，是連接隧道結構與洞外路基或橋梁的結構部分，也是隧道的標識。洞門的形式從結構形式、建筑材料和相對位置可分為多種類型[2]。目前，公路隧道洞門設計的總體原則依然是追求簡單、小體量、隱蔽、環境協調、少破壞山體。隧道進出洞的位置和型式應根據隧道出入口的地形和地質條件，最大限度地保護環境，并從技術和經濟等方面進行綜合比選，確定進出洞位置。此外還應遵循“早進洞，晚出洞”的原則，減少洞口刷坡和開挖的規模。在公路隧道建設起步階段，大多引用鐵路隧道的洞門形式，即柱式、端墻式居多，這兩種結構形式受力明確、施工便捷、投資較少，但需要進行大量的開挖。隨著國家經濟的發展，對隧道洞口設計提出景觀式的要求，出現了削竹式和喇叭式等結構形式，均要求在洞口施工完成后，及時進行生態恢復，使洞門融入到自然環境中。
2綠色洞門設計與施工工序
2.1綠色洞門設計原理
綠色洞口又稱為前置式洞口、假擬洞口工法，其采用零開挖進洞的方式，在山腳采用兩側開槽逐榀施工工字梁拱架，鋼架之間采用縱向連接鋼筋連接，提高整體性，澆筑混凝土形成臨時襯砌結構，隨著鋼拱架不斷向山體內部推進，在正式進洞前以臨時襯砌為明洞，回填反壓后再進行內部暗挖。傳統做法是先對洞口進行大開挖、大刷坡，然后在穩定的邊仰坡進洞，進洞一段距離后再施工明洞，綠色洞口工法的不同之處在于，在暗洞施工前形成臨時襯砌作為微開挖邊仰坡的防護措施。正常情況下，山體在開挖前是穩定的。傳統的工法是清除隧道頂板上方風化覆蓋層，在隧道洞口進行大規模的刷坡以確保進洞安全。綠色洞口法則減小了隧道開挖刷坡的范圍，只對隧道邊墻進行必要的開挖，通過加強隧道進洞臨時襯砌確保邊仰坡的穩定。該方式不僅確保了邊仰坡的穩定，還保留洞口位置原山體面貌，減少對植被的破壞，極大減少了對邊坡的開挖和防護的工作量。而針對分離式隧道，其在保護單側隧道洞口山體的條件下，還保護了兩隧道洞口之間的土埂，使其維持原生植被的面貌[4]。
2.2施工工序
綠色洞口主要施工工序為：（1）修筑洞頂及周邊截水溝，形成連貫完整的排水系統；（2）施工臨時襯砌并微開挖與山體接觸部位的邊仰坡并噴射混凝土；（3）開挖臨時襯砌施工槽并施工防護；（4）施工臨時襯砌鋼拱架，澆筑邊墻混凝土；（5）澆筑臨時襯砌拱部混凝土；（6）洞頂回填反壓并施工綠化工程；（7）臨時襯砌內暗挖；（8）隧道標準段暗挖施工。
3棚洞設計與施工工序
3.1棚洞設計原理
傍山隧道的設計，應以保護環境為基本原則，采取有效可行的措施代替大規模刷方，力求最大限度的保護山體原始植被。國內傍山地段多采用明洞方案，也有采用棚洞結構形式，不僅美觀，土方量小，同樣可以有效地保護洞口的自然景觀。傍山公路的棚洞多采用平頂斜腿方柱這種輕型結構形式，棚洞靠近山體部分棚洞其內部結構與隧道暗洞一致，為鋼筋混凝土結構，棚洞段邊墻的下部為條形擴大基礎，棚洞結構與山體邊坡之間采用漿砌片石回填，基礎部位需要設置鎖腳錨桿，遠離山體側，即棚洞臨空側，其受力構件為頂板、托梁及斜方柱，柱下為樁基礎，并采用縱向的地基梁將樁基之間連接起來，提高棚洞結構的整體性，棚洞下部無需設置仰拱。
3.2棚洞施工工序
（1）對棚洞內側的山體按照上自下的原則按照一定坡率進行刷坡，并采取防護措施，常用的防護結構為錨桿+噴射混凝土，或錨索加帶肋擋墻結構，坡面加固可以采用逆作法進行施工。（2）開挖靠棚洞內側邊墻下部，施工棚洞內側邊墻的條形基礎，以及外側斜柱下部樁基礎、縱向地基連系梁，邊墻條形基礎下部的地基的承載力需大于1MPa，山體地質條件比較差的情況下可以先用漿砌片石。（3）施工棚洞外側的鋼筋混凝土斜方柱，混凝土等級為C35的鋼筋混凝土結構。（4）施工鋼筋混凝土托梁。（5）施工棚洞內側的邊墻，然后進行頂板施工。（6）防水工程施工，沉降縫位置是防水工程的重點部位，背貼式止水帶要固定牢固，以防振搗混凝土時變形移位。（7）棚洞與山體邊坡之間利用漿砌片石進行回填，最后在頂部覆土恢復綠化。
3.3工程案例
南京老山隧道二號隧道右線傍山段長約400m，隧道上部圍巖為0.5~2.8m厚的碎石層，中部為0.5~2.5m厚的強風化灰巖，隧道底部為弱風化的灰巖。隧址區地植被茂盛、坡體較陡峭，為保護該區段的自然環境，同時減少刷坡的開挖量，從經濟和技術兩方面綜合考慮，從明洞、棚洞、半隧道三個方案中進行比選，最終決定采用棚洞。棚洞與山體連接部分的結構形式與主體隧道相同，為鋼筋混凝土暗拱結構，混凝土為C35，暗拱與邊坡先回填0.5~1.0m的碎石層，形成排水系統，然后再用片石進行回填，達到頂板后進行覆土綠化；邊坡根據巖石性質進行放坡，并采用錨桿與噴混防護，對于高度超過10m段應分級放坡，并設置1~2m寬的平臺，同時錨桿防護應加強，采用3φ25錨束進行加固；頂板為0.8m厚鋼筋混凝土結構，斜柱尺寸為1.2m×1.4m，柱距為12m，柱下設置樁基礎，斜柱下部設置0.5m×0.5m縱向連系梁，將兩側斜柱連接在一起。
4環保型隧道洞口現階段存在的問題與對策
4.1現階段存在的問題
（1）在隧道建設前期的總體設計階段，方案的論證不夠深入，調查、研究也沒有深入進行，許多不利因素沒有完全考慮在內，隧道規模與實際需要不符等問題；工程勘察階段對地質情況勘察不到位，不能為設計提供準確完備的地質資料。（2）由于業主不合理的壓縮工期，將設計階段的時間也進行壓縮，設計單位未能展開深入研究就面臨交圖的壓力，只能借鑒以往的工程經驗，而未能因地制宜，推陳出新，使設計更符合實際的需要。（3）在施工階段，由于承包商多以低價中標，在轉包給分包商，還要追逐利益的最大化，即使在設計合理的情況下，仍采用傳統的開挖方式，進行大開挖，高刷坡，對環境仍破壞巨大。
4.2應對措施
（1）改變以往的招投標方式，由常規市場競標轉為從事該行業的獨立法人機構進行專門投資建設，打破中標后再分包的局面，也將權責進一步明確。（2）勘察設計階段是隧道建設的關鍵，應加大勘察費用在勘察設計階段的投入，獲取完善準確的地質資料，同時在設計招投標前設計單位應提出相應的設計方案，提出多種切實可行的方案，并從經濟和技術等方面進行比選，確定推薦方案并經過行業內專家的論證，力求方案技術安全、形式創新、經濟合理。（3）施工階段，應建立完善的監管部門，對隧道建設的全過程進行有效的監管，同時還應加強對施工作業人員的培訓，提高其環保意識。
5結論
當今世界各國在工程建設中都比較重視環境保護，國內在公路隧道的設計、施工、運營等方面均提出環保的要求。本文以公路隧道建設中的環境問題為切入點，通過分析發現隧道洞口是隧道建設環境問題的關鍵部位，其結構形式直接影響整個隧道工程對環境的破壞，具體結論如下：（1）隧道進洞應遵循“早進洞、晚出洞”的設計原則，常規地段隧道洞口可選用假擬洞口工法，通過臨時襯砌作為防護措施，以微開挖的方式進洞，傍山段隧道可采用棚洞的結構形式，以減少對山體的破壞。（2）勘察設計階段是隧道建設的關鍵環節，對于隧道建設方案應深入研究，從技術和經濟等方面進行比選，并進行專家論證。
參考文獻：
[1]黃倫海，蔣樹屏，張軍．公路隧道洞口環保型設計施工現狀及展望[J]．地下空間與工程學報，2005，1（3）：455-459．
[2]蔣樹屏，劉元雪，黃倫海，等．隧道出口段環保型結構穩定性分析[J]．巖土工程學報，2005，27（5）．
[3]朱俊，彭明，劉小勇．公路隧道無仰坡洞口設計及施工關鍵技術研究[J]．公路隧道，2014（3）：70-72．
[4]基于環境保護的隧道洞門選型研究[D]．重慶：重慶交通大學，2010.
作者:朱科 單位:中交公路規劃設計院有限公司
