明洞在鐵路高陡邊坡滑坡危害中的應(yīng)用探討

夏金良，寧育才

（杭州鐵路設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，浙江 杭州310043）

1 概 述

明洞的結(jié)構(gòu)類型，根據(jù)地形、地質(zhì)、回填土狀況而定，通常由頂部結(jié)構(gòu)和邊墻組成。當(dāng)?shù)撞康貙涌赡軘D入洞內(nèi)時(shí)，須設(shè)置仰拱。當(dāng)頂部結(jié)構(gòu)作成拱形，稱為拱式明洞。按其受力情況又分為對(duì)稱式和不對(duì)稱式。若頂部結(jié)構(gòu)為梁板，則稱為棚洞。當(dāng)陡崖或靠河一側(cè)明洞邊墻的基礎(chǔ)無法設(shè)置時(shí)，可將頂部作為懸臂式結(jié)構(gòu)而稱為懸臂式棚洞。明洞邊墻厚度較大時(shí)，只要受力允許，可以隔一定距離開設(shè)窗洞，以節(jié)省材料。

成永剛教授［1］以川藏高速公路滑坡及崩塌處理案例為依據(jù)，采用柔性、剛性明洞處理高陡山體滑坡、崩塌，取得了較好的治理效果；張康寧［2］基于張吉懷鐵路巖屋隧道陡峭邊坡橋隧相連明洞，提出施工技術(shù)控制要點(diǎn)；曹小亮［3］通過對(duì)甘肅天巉公路K1530＋300處隧道口滑坡，提出抗滑明洞＋放緩邊坡治理方案，采用預(yù)制拱圈吊裝施工減少對(duì)既有道路的交通影響，從治理效果、技術(shù)工藝、經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境影響等方面提供了較好的解決方案；唐建輝［4］采用有限元數(shù)值方法探討了單壓式拱形明洞各部位不同的回填方式對(duì)結(jié)構(gòu)受力的影響，運(yùn)用離散元和有限元方法對(duì)落實(shí)沖擊拱形明洞結(jié)構(gòu)沖擊荷載的影響因素和力學(xué)相應(yīng)進(jìn)行了研究。

明洞主要用于遭受坍方、落石或流石、流泥危害的隧道洞口或路塹地段，有時(shí)也作為整治路塹出現(xiàn)落石滑坡等病害的有效手段。中國(guó)許多鐵路特別是山區(qū)的鐵路干線，如成（都）昆（明）、貴（陽）昆（明）鐵路修建了不少各種類型的明洞，在整治路塹病害、保證運(yùn)營(yíng)安全方面起到了較好的效果。

2 項(xiàng)目基本情況

2.1 現(xiàn)場(chǎng)情況

金千線嶺后3＃隧道位于朱家埠站—千島湖南站區(qū)間，鐵路隧道建成于1976年，隧道出口鐵路里程K75＋492，既有隧道洞口1992年加長(zhǎng)12 m。隧道出口左側(cè)邊坡上方20 m處為公路，2020年4月，因雨水沖刷，公路邊坡發(fā)生塌方，塌方量約400 m3。見圖1。

圖1 鐵路及公路現(xiàn)狀

金千線K75＋502處有一鐵路排水涵洞，規(guī)模為1－0.75×0.75 m蓋板涵。鐵路隧道出口左側(cè)山體有一吊溝。鐵路排水見圖2。

圖2 既有鐵路排水設(shè)施

2.2 滑坡原因分析

滑坡發(fā)生于白小線盤山公路180°拐彎處，既有邊坡較陡峭，后方山體高差一百多米，拐彎山坳處形成一條水流，經(jīng)公路邊溝引至鐵路右側(cè)吊溝。由于雨水沖刷，導(dǎo)致公路路塹邊坡坡腳軟化，部分山體沿軟弱節(jié)理面發(fā)生滑塌，滑移面明顯，滑移后左側(cè)巖體仍能看到較為明顯的貫穿節(jié)理面。見圖3。

圖3 公路塌方體現(xiàn)狀

3 加固處理

受既有場(chǎng)地條件限制，若采用刷坡方式或者對(duì)巖體主動(dòng)加固方式進(jìn)行治理，工程量巨大，且對(duì)既有運(yùn)行的鐵路及公路均有較大影響。因此，為保障鐵路運(yùn)營(yíng)安全，采用對(duì)鐵路進(jìn)行防護(hù)方式進(jìn)行處理。

對(duì)既有3＃隧道出口明洞接長(zhǎng)25 m。既有明洞寬度5.7 m，接長(zhǎng)明洞寬度7.0 m，高度6.85 m，拱圈厚度0.5 m，明洞內(nèi)側(cè)墻體采用C25片石混凝土墻身及擴(kuò)大基礎(chǔ)，外側(cè)墻體位于原隧道棄渣堆填土體，厚度約5～6 m，采用挖孔樁基礎(chǔ)群樁承臺(tái)，C25片石混凝土墻身。墻背與山體間填筑片石混凝土，拱頂回填2 m厚土石。拱圈采用預(yù)制吊裝，分節(jié)長(zhǎng)度1 m，吊裝重量約18.5 t，預(yù)制場(chǎng)擬設(shè)在既有鐵路路基外側(cè)，預(yù)制場(chǎng)地約1 000 m2。通過修建施工便道連接預(yù)制場(chǎng)地與坡體下方公路，預(yù)制拱圈采用汽車吊吊裝。明洞橫斷面見圖4。

圖4 明洞接長(zhǎng)橫斷面

為保障既有排水系統(tǒng)暢通，既有吊溝改造為兩條吊溝，內(nèi)側(cè)吊溝沿鐵路縱向，吊溝寬0.5 m；明洞頂?shù)鯗涎罔F路橫向，吊溝寬1 m，橫向吊溝設(shè)100 mm高擋水坎，明洞頂設(shè)匯水溝將面上積水排至橫向吊溝。

同步加強(qiáng)鐵路側(cè)山體主動(dòng)防護(hù)，在隧道明洞上方山體設(shè)預(yù)應(yīng)力錨索防護(hù)，錨索間距6 m×6 m布置，共設(shè)置25根。

4 實(shí)施情況

明洞左側(cè)側(cè)墻采用人工挖孔樁基礎(chǔ)，孔間距沿線路方向?yàn)?.5～4.28 m，嵌入巖體2.0 m，挖孔樁施工工期1個(gè)月。

受預(yù)制場(chǎng)地限制，每次只能預(yù)制9片拱圈，因此接長(zhǎng)段25片拱圈，采用100 t汽車吊分三次進(jìn)行吊裝。見圖5。

圖5 拱圈吊裝

拱圈吊裝完成后，澆筑防水層及外墻擋土墻及端墻，填筑土石及黏土隔水層，接長(zhǎng)段明洞內(nèi)設(shè)置避車洞。

5 結(jié) 語

山區(qū)鐵路隧道洞口的處理需要得到更多的重視，洞口邊坡受多重侵蝕造成安全隱患，須對(duì)山體進(jìn)行主動(dòng)加固或鐵路被動(dòng)加固。本工程受場(chǎng)地條件及周邊環(huán)境影響，對(duì)鐵路進(jìn)行明洞接長(zhǎng)處理，得到了較好的處理效果，對(duì)鐵路隧道口邊坡加固具有較大的借鑒作用。

在設(shè)計(jì)及施工過程中，應(yīng)結(jié)合施工工藝，對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，如采用吊裝工藝，則須對(duì)吊裝構(gòu)建的整體重量及結(jié)構(gòu)受力進(jìn)行優(yōu)化，以減輕兩端支座體重量；在支座間加設(shè)橫撐，以減少吊裝時(shí)增加拱圈彎矩；吊裝完成后，宜將拱圈進(jìn)行縱向連接，增加拱圈整體穩(wěn)定性等。