隧道洞门缓冲结构及景观设计.ppt

隧道洞门缓冲结构及景观设计 主讲老师：张俊儒主要内容：主要内容：一、新型铁路隧道洞门形式一、新型铁路隧道洞门形式二、洞口建筑设计实用方法二、洞口建筑设计实用方法三、景观设计的原则和景观要素三、景观设计的原则和景观要素四、洞口工程实例四、洞口工程实例一、新型铁路隧道洞门形式一、新型铁路隧道洞门形式一、新型铁路隧道洞门形式一、新型铁路隧道洞门形式 我国传统的铁路隧道有端墙式、柱式、翼墙式、我国传统的铁路隧道有端墙式、柱式、翼墙式、耳墙式、台阶式等结构形式，其组成始终未脱离端墙耳墙式、台阶式等结构形式，其组成始终未脱离端墙、翼墙等挡土结构。相对于传统的铁路隧道洞门，高、翼墙等挡土结构。相对于传统的铁路隧道洞门，高速铁路隧道洞口结构的设计应本着简洁大方，美观实速铁路隧道洞口结构的设计应本着简洁大方，美观实用，保护环境的原则，以不刷坡或少刷坡施作的突出用，保护环境的原则，以不刷坡或少刷坡施作的突出山体的切削式洞口为主要建筑形式。除个别需要的工山体的切削式洞口为主要建筑形式。除个别需要的工点（靠近城市、旅游景区等）外，不做更多的建筑修点（靠近城市、旅游景区等）外，不做更多的建筑修饰，体现自然美的环境意识。根据切削方式的不同及饰，体现自然美的环境意识。根据切削方式的不同及一些功能上的要求，铁路隧道洞口新型洞门的基本类一些功能上的要求，铁路隧道洞口新型洞门的基本类型包括：直切，正切，倒切，弧形挡墙加切削几种，型包括：直切，正切，倒切，弧形挡墙加切削几种，又根据洞门与山体的相交关系分为正交和斜交两种情又根据洞门与山体的相交关系分为正交和斜交两种情况。况。一、新型铁路隧道洞门形式一、新型铁路隧道洞门形式 在基本形式的基础上，洞身延出式（凸出式）在基本形式的基础上，洞身延出式（凸出式）的切削形式，又可分为平面切削和曲面切削两种。的切削形式，又可分为平面切削和曲面切削两种。各种新型洞门的基本类型各种新型洞门的基本类型 洞身延出式的切削形式洞身延出式的切削形式 一、新型铁路隧道洞门形式一、新型铁路隧道洞门形式 倒切渐变切削形式主要是指倒切突出山体的洞口倒切渐变切削形式主要是指倒切突出山体的洞口段像喇叭口那样扩大，按扩大的形式又可分为直线型段像喇叭口那样扩大，按扩大的形式又可分为直线型和曲线型两种，按放大开始位置的不同分为渐变和曲线型两种，按放大开始位置的不同分为渐变型型和渐变和渐变型。渐变型。渐变型洞口从与山体相交位置开始扩型洞口从与山体相交位置开始扩大，渐变大，渐变型是洞身先延伸出山体一定长度，洞口再型是洞身先延伸出山体一定长度，洞口再逐渐扩大。逐渐扩大。倒切渐变斜切形式倒切渐变斜切形式 一、新型铁路隧道洞门形式一、新型铁路隧道洞门形式 隧道洞口的排水设计主要有加檐型、喇叭口型两隧道洞口的排水设计主要有加檐型、喇叭口型两种形式，取消了原来传统式洞口的天沟和洞门墙顶水种形式，取消了原来传统式洞口的天沟和洞门墙顶水沟。沟。加檐型排水设计见表，一种是在洞口最外面加一加檐型排水设计见表，一种是在洞口最外面加一定厚度的直檐，一种是在洞口最外面加一定厚度的斜定厚度的直檐，一种是在洞口最外面加一定厚度的斜檐，斜檐又分为斜檐檐，斜檐又分为斜檐型和斜檐型和斜檐型两种形式。型两种形式。加檐型排水设计加檐型排水设计 一、新型铁路隧道洞门形式一、新型铁路隧道洞门形式 喇叭口型排水设计，用于正切直线渐变和正切喇叭口型排水设计，用于正切直线渐变和正切曲线渐曲线渐型和型和型，见表。型，见表。喇叭口型排水设计喇叭口型排水设计 一、新型铁路隧道洞门形式一、新型铁路隧道洞门形式 除了洞门结构的基本类型和防排水设计外，洞除了洞门结构的基本类型和防排水设计外，洞门的铭牌设置原则也应该引起重视。门的铭牌设置原则也应该引起重视。铁路隧道的铭牌和号标记载着隧道的名称、编铁路隧道的铭牌和号标记载着隧道的名称、编号、长度和工程的竣工时间，是整个隧道洞口最后号、长度和工程的竣工时间，是整个隧道洞口最后画龙点睛之处。隧道的铭牌应根据洞口的尺寸来确画龙点睛之处。隧道的铭牌应根据洞口的尺寸来确定其尺寸，以达到铭牌与洞门的和谐统一。定其尺寸，以达到铭牌与洞门的和谐统一。铭牌安放的位置可以在隧道洞口坡面上，也可铭牌安放的位置可以在隧道洞口坡面上，也可以作为碑或牌立于洞口的一侧，也可以因地制宜刻以作为碑或牌立于洞口的一侧，也可以因地制宜刻于洞口附近的岩壁上或直接镶嵌于洞口衬砌上。总于洞口附近的岩壁上或直接镶嵌于洞口衬砌上。总之，在保证铭牌坚固耐久的条件下，应尽可能做到之，在保证铭牌坚固耐久的条件下，应尽可能做到美观和协调。美观和协调。一、新型铁路隧道洞门形式一、新型铁路隧道洞门形式针对具体隧道，洞口形式应根据洞口段的地形、地质、针对具体隧道，洞口形式应根据洞口段的地形、地质、水文条件及洞外有关工程，同时考虑人文、历史因素进水文条件及洞外有关工程，同时考虑人文、历史因素进行选择。对上述新型洞门基本类型的适用条件建议如下：行选择。对上述新型洞门基本类型的适用条件建议如下：(一一)直切：适用于洞口山体坡度较陡，或距离城市较近，直切：适用于洞口山体坡度较陡，或距离城市较近，或有风景要求的隧道。或有风景要求的隧道。一、新型铁路隧道洞门形式一、新型铁路隧道洞门形式直切式洞门直切式洞门 (二二)倒切：适用于洞口岩层稳定，整体性好，洞口山体倒切：适用于洞口岩层稳定，整体性好，洞口山体坡度很陡，或峭壁岩体处的隧道。坡度很陡，或峭壁岩体处的隧道。一、新型铁路隧道洞门形式一、新型铁路隧道洞门形式直线渐变倒切式洞门直线渐变倒切式洞门 倒切式洞门倒切式洞门 (三三)正切：适用于洞口山体坡度较缓，或距离城市较近，正切：适用于洞口山体坡度较缓，或距离城市较近，或有风景要求或桥隧相连地段的隧道。或有风景要求或桥隧相连地段的隧道。一、新型铁路隧道洞门形式一、新型铁路隧道洞门形式直线正切式洞门直线正切式洞门 曲线正切式洞门曲线正切式洞门 (三三)正切：如果洞口山体坡度很缓，且洞口外有路堑边正切：如果洞口山体坡度很缓，且洞口外有路堑边坡时，可以考虑采用弧形挡墙式，使弧形挡墙与路堑边坡时，可以考虑采用弧形挡墙式，使弧形挡墙与路堑边坡有机连接。坡有机连接。一、新型铁路隧道洞门形式一、新型铁路隧道洞门形式弧形挡墙式洞门弧形挡墙式洞门 喇叭口式洞门喇叭口式洞门 不同的洞口形式可以采用不用的排水形式。直切、正切式不同的洞口形式可以采用不用的排水形式。直切、正切式隧道洞门采用加檐型或喇叭口型排水形式；倒切式隧道洞口隧道洞门采用加檐型或喇叭口型排水形式；倒切式隧道洞口最好采用喇叭口型排水形式；弧形挡墙式隧道门采用加檐型最好采用喇叭口型排水形式；弧形挡墙式隧道门采用加檐型排水形式。排水形式。计算机虚拟技术的发展，方便了方案的比选。新型洞门可计算机虚拟技术的发展，方便了方案的比选。新型洞门可以采用计算机静动态效果图，在隧道洞口三维地形模型的基以采用计算机静动态效果图，在隧道洞口三维地形模型的基础上，进行隧道洞口段的建筑设计。设计中要注意洞口与地础上，进行隧道洞口段的建筑设计。设计中要注意洞口与地形、地貌的紧密结合及与隧道周边自然环境的完美协调，进形、地貌的紧密结合及与隧道周边自然环境的完美协调，进行方案的比选。行方案的比选。一、新型铁路隧道洞门形式一、新型铁路隧道洞门形式目前隧道洞口建筑设计方法还处于研究阶段，没有也不可目前隧道洞口建筑设计方法还处于研究阶段，没有也不可能有统一的模式。但从实用角度出发，隧道洞口的建筑设计，能有统一的模式。但从实用角度出发，隧道洞口的建筑设计，一般可以按以下步骤和方法进行。一般可以按以下步骤和方法进行。（1 1）在选定的洞口位置用地表测绘或数码相机进行多方位）在选定的洞口位置用地表测绘或数码相机进行多方位的摄影，作为洞口背景和洞口形式合成的景观模拟基础资料；的摄影，作为洞口背景和洞口形式合成的景观模拟基础资料；（2 2）在室内对照片进行画像处理，包括地形、地貌，植被、）在室内对照片进行画像处理，包括地形、地貌，植被、坡体形状等；坡体形状等；（3 3）洞口类型及形式的定性选择；目前，洞口的形式主要）洞口类型及形式的定性选择；目前，洞口的形式主要有贴壁式和突出式有贴壁式和突出式2 2大类，应首先在这大类，应首先在这2 2大类中取舍。当洞口大类中取舍。当洞口的基本形式确定后，再对其进行细部建筑的研究；的基本形式确定后，再对其进行细部建筑的研究；二、洞口建筑设计实用方法二、洞口建筑设计实用方法（4 4）从隧道洞口数据库中，选择合适的洞口类型和形式，）从隧道洞口数据库中，选择合适的洞口类型和形式，进行建筑样本的比较研究；进行建筑样本的比较研究；（5 5）研究之前，应确定洞口建筑的评价方法、评价体系和）研究之前，应确定洞口建筑的评价方法、评价体系和评价指标；评价指标；（6 6）把初步选定的几个比较方案，在一定层次，如司机、）把初步选定的几个比较方案，在一定层次，如司机、乘务人员、大学生、专业人员、领导层人员等，对各组的建乘务人员、大学生、专业人员、领导层人员等，对各组的建筑样本，按照评价指标进行评价；筑样本，按照评价指标进行评价；（7 7）根据评价结果，确定设计方案，进行包括景观和结构）根据评价结果，确定设计方案，进行包括景观和结构的细部的结构和建筑设计。设计方法主要是经验性的，通过的细部的结构和建筑设计。设计方法主要是经验性的，通过类似工程的对比决定与周边环境条件协调的洞口结构。类似工程的对比决定与周边环境条件协调的洞口结构。二、洞口建筑设计实用方法二、洞口建筑设计实用方法 上述设计方法的关键是洞口景观数据库的上述设计方法的关键是洞口景观数据库的建立和完善，应该尽可能地将国内外已经得到建立和完善，应该尽可能地将国内外已经得到较好评价的洞口建筑实例收集起来，作为进一较好评价的洞口建筑实例收集起来，作为进一步研究洞口建筑设计的参考样本。从建筑设计步研究洞口建筑设计的参考样本。从建筑设计的个性化角度看，这些样本只能作为参考，真的个性化角度看，这些样本只能作为参考，真正符合实际的建筑设计，还要依靠工程师和建正符合实际的建筑设计，还要依靠工程师和建筑师的共同创造。筑师的共同创造。二、洞口建筑设计实用方法二、洞口建筑设计实用方法 景观设计应突出工程与自然的和谐，第一条原则就是要景观设计应突出工程与自然的和谐，第一条原则就是要尊重自然，尊重天地，尊重自然的山、自然的地形地貌、自然尊重自然，尊重天地，尊重自然的山、自然的地形地貌、自然的水。此外，景观设计还应遵守以下基本原则：的水。此外，景观设计还应遵守以下基本原则：（一）适用性（一）适用性 建筑景观的设计主要是以使用者的需求为对象来考虑的，建筑景观的设计主要是以使用者的需求为对象来考虑的，各种设施、设备、配置及动线均须符合人性化的要求，并综合各种设施、设备、配置及动线均须符合人性化的要求，并综合考虑各项因素的影响，这样才能作出更合适的设计，以发挥所考虑各项因素的影响，这样才能作出更合适的设计，以发挥所设计的结构物及其景观的最大功效。设计的结构物及其景观的最大功效。（二）经济性（二）经济性 在设计上要做到对费用、空间和时间的合理利用，达到在设计上要做到对费用、空间和时间的合理利用，达到“省本多利省本多利”的目的。的目的。三、景观设计的原则和景观要素三、景观设计的原则和景观要素（三）美观性（三）美观性 景观设计的美包括在视觉、嗅觉、听觉、味觉等多方景观设计的美包括在视觉、嗅觉、听觉、味觉等多方面的享受，但目前多偏重于视觉上的美观。景观设计应在注面的享受，但目前多偏重于视觉上的美观。景观设计应在注重设计的社会性、群众性及经济实用性之后再论及美。景观重设计的社会性、群众性及经济实用性之后再论及美。景观设计的美实际上是指自然美加以人工化的人工模拟的自然美，设计的美实际上是指自然美加以人工化的人工模拟的自然美，因而可以由美的种类、美的表现方式及美的造型组合法则来因而可以由美的种类、美的表现方式及美的造型组合法则来表达。表达。三、景观设计的原则和景观要素三、景观设计的原则和景观要素 隧道洞口景观设计要素主要应考虑：自然景观要素与人隧道洞口景观设计要素主要应考虑：自然景观要素与人工景观要素（造园艺术）。工景观要素（造园艺术）。自然景观要素主要包括地形和地貌两个因素。地形因素自然景观要素主要包括地形和地貌两个因素。地形因素是洞门景观要素必须考虑的内容之一，可参见下页表。植被是洞门景观要素必须考虑的内容之一，可参见下页表。植被有无、植被组成发育程度、秃山岩石形态等是隧道洞口景观有无、植被组成发育程度、秃山岩石形态等是隧道洞口景观设计要考虑的地貌因素。设计要考虑的地貌因素。三、景观设计的原则和景观要素三、景观设计的原则和景观要素地地形形因因素素 三、景观设计的原则和景观要素三、景观设计的原则和景观要素人工景观要素主要包括：人工景观要素主要包括：1.1.当地地理历史文化（建筑符号）；当地地理历史文化（建筑符号）；2.2.隧道洞门造型隧道洞门造型几何图形、体的选择和组合；几何图形、体的选择和组合；3.3.相关工程相关工程洞口相连工程洞口相连工程(如桥隧相连、路隧相连如桥隧相连、路隧相连),),洞口洞口设风机及辅助用房设风机及辅助用房,双线水平之间有开阔地带可造园，双线高双线水平之间有开阔地带可造园，双线高低、前后、错落等；低、前后、错落等；4.4.装饰材料（材质）装饰材料（材质）条纹、色彩、光线（照明）等；条纹、色彩、光线（照明）等；5.5.铭牌形式铭牌形式墙顶嵌入式、侧墙嵌入式、洞身侧壁镶嵌式、墙顶嵌入式、侧墙嵌入式、洞身侧壁镶嵌式、洞口架立式、洞口山体刻字、洞口建筑雕刻小品（孤石）。洞口架立式、洞口山体刻字、洞口建筑雕刻小品（孤石）。三、景观设计的原则和景观要素三、景观设计的原则和景观要素 在进行人工景观设计（造景）的同时，要注意与自然景观在进行人工景观设计（造景）的同时，要注意与自然景观的和谐一致（借景），主要天人合一；各种人工景观（相邻工的和谐一致（借景），主要天人合一；各种人工景观（相邻工程）之间也应考虑相互之间的协调关系；除此之外，硬质景观程）之间也应考虑相互之间的协调关系；除此之外，硬质景观（隧道洞门结构）与软质景观（洞口及周边的装饰、绿化、植（隧道洞门结构）与软质景观（洞口及周边的装饰、绿化、植被等）的协调一致也是不容忽视的。以上被等）的协调一致也是不容忽视的。以上“三协调三协调”要综合加要综合加以分析，同时考虑费用上与需求之间的关系，才能做出合理科以分析，同时考虑费用上与需求之间的关系，才能做出合理科学的方案选择。学的方案选择。三、景观设计的原则和景观要素三、景观设计的原则和景观要素台湾高速铁路某隧道洞口台湾高速铁路某隧道洞口 韩国高速铁路隧道洞口韩国高速铁路隧道洞口 比较成功的案例！比较成功的案例！三、景观设计的原则和景观要素三、景观设计的原则和景观要素台湾高速铁路某隧道洞口台湾高速铁路某隧道洞口 比较成功的案例！比较成功的案例！三、景观设计的原则和景观要素三、景观设计的原则和景观要素不采取支挡的完全绿化洞口不采取支挡的完全绿化洞口 局部支挡的绿化洞口局部支挡的绿化洞口 四、洞口工程实例四、洞口工程实例 现代型铁路隧道洞口要尽量现代型铁路隧道洞口要尽量不用支挡，洞口段要全部采不用支挡，洞口段要全部采用天然植被或人工植被恢复用天然植被或人工植被恢复成施工前状态。成施工前状态。有些地段由于稳定性的要求，需要护有些地段由于稳定性的要求，需要护坡，则可以采取局部支挡措施，局部坡，则可以采取局部支挡措施，局部支挡的形式可以使下半部用混凝土支支挡的形式可以使下半部用混凝土支护，上班不恢复植被。护，上班不恢复植被。局部支挡（格栅）的绿化洞口局部支挡（格栅）的绿化洞口 阶梯形护坡的绿化洞口阶梯形护坡的绿化洞口 四、洞口工程实例四、洞口工程实例 也可以采用格栅或网格护坡，也可以采用格栅或网格护坡，然后再网格中恢复植被，待然后再网格中恢复植被，待到植被茂盛时，格栅或网格到植被茂盛时，格栅或网格就被植被掩盖，达到比较好就被植被掩盖，达到比较好的效果。的效果。如果局部支挡还达不到稳定要求，则需全部支挡，如果局部支挡还达不到稳定要求，则需全部支挡，不过也没必要完全封闭洞口段仰坡，可以采用阶不过也没必要完全封闭洞口段仰坡，可以采用阶梯形支护，每一个阶梯侧面支挡，顶面恢复植被，梯形支护，每一个阶梯侧面支挡，顶面恢复植被，支护植被交替出现，融为一体，待到植被茂盛时，支护植被交替出现，融为一体，待到植被茂盛时，上面的植被垂挂下来，支护就不会很明显，具有上面的植被垂挂下来，支护就不会很明显，具有若隐若现之效。若隐若现之效。比较自然回填的绿化洞口比较自然回填的绿化洞口 四、洞口工程实例四、洞口工程实例 以上洞口以上洞口都是先开都是先开挖洞口段挖洞口段少部分，少部分，再施作明再施作明洞，再回洞，再回填土形成填土形成的。回填的。回填土也是有土也是有文章可做文章可做的，比较的，比较自然的回自然的回填可以使填可以使人感觉不人感觉不到开挖过到开挖过的痕迹。的痕迹。鸟瞰隧道群鸟瞰隧道群 台湾高速铁路隧道群台湾高速铁路隧道群 四、洞口工程实例四、洞口工程实例 随着经济的发展和社会的进步，开挖深路堑已经越来越少被采用，随着经济的发展和社会的进步，开挖深路堑已经越来越少被采用，取而代之的是修建明洞再回填恢复植被，往日的一连串路堑被今日取而代之的是修建明洞再回填恢复植被，往日的一连串路堑被今日的隧道群取代，这也是今后环保日益受到重视的一种发展趋势。的隧道群取代，这也是今后环保日益受到重视的一种发展趋势。德国高速铁路某隧道洞口德国高速铁路某隧道洞口 日本一公路隧道洞口日本一公路隧道洞口 四、洞口工程实例四、洞口工程实例 洞口虽然还未完全恢复植被，但你也许发现一双眼睛在注视这你，洞口虽然还未完全恢复植被，但你也许发现一双眼睛在注视这你，整体呈现出脸谱形状。整体呈现出脸谱形状。台湾高速铁路某隧道洞口台湾高速铁路某隧道洞口 四、洞口工程实例四、洞口工程实例 洞口的扩大口和洞口顶部的两个天窗起到了如缓解空气动力学效应修建缓冲结构洞口的扩大口和洞口顶部的两个天窗起到了如缓解空气动力学效应修建缓冲结构的作用，避免了旅客乘坐高速列车经过隧道时诱发的压力波动造成的耳膜不适。的作用，避免了旅客乘坐高速列车经过隧道时诱发的压力波动造成的耳膜不适。西南交通大学西南交通大学Southwest jiaotong university