明洞在鐵路高陡邊坡滑坡病害整治工程中的應(yīng)用

管炎增 中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司安全監(jiān)察室

1 引言

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稱式和不對稱式。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。

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。我國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)營安全方面起到了較好的效果。

2 工程概況

2.1 現(xiàn)場條件

既有金千線嶺后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)狀圖

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 病害產(chǎn)生原因分析

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)送滑塌，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)狀圖

3 病害整治方案研究

受既有場地條件限制，若采用常規(guī)的刷坡方式或者對巖體主動(dòng)錨桿加固方式進(jìn)行治理，不僅工程量較大、工程投資較高，而且施工期間對既有鐵路及公路的運(yùn)營均有較大影響。因此，為確保鐵路行車和公路交通安全，擬在既有鐵路隧道的出口處采用明洞接長的方式進(jìn)行病害整治。

對既有3#隧道出口明洞接長25 m。既有明洞寬度5.7 m，接長明洞寬度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 m~6 m，采用挖孔樁基礎(chǔ)群樁承臺，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)長度1 m，吊裝重量約18.5 t，預(yù)制場擬設(shè)在既有鐵路路基外側(cè)，預(yù)制場地約1 000 m2。通過修建施工便道連接預(yù)制場地與坡體下方公路，預(yù)制拱圈采用汽車吊吊裝。明洞橫斷面如圖4所示。

圖4 明洞橫斷面

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1.0 m，橫向吊溝設(shè)10 cm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 工程實(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 m~4.28 m，嵌入巖體2.0 m，挖孔樁施工工期1個(gè)月。

受預(yù)制場地限制，每次只能預(yù)制9片拱圈，因此接長段25片拱圈，采用100 t汽車吊分三次進(jìn)行吊裝（見圖5、圖6、圖7、圖8）。

圖5 側(cè)墻及部分已吊裝好拱圈

圖6 預(yù)制拱圈

圖7 吊裝作業(yè)

圖8 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，填筑土石及粘土隔水層，接長段明洞內(nèi)設(shè)置避車洞。

5 結(jié)論

新建山區(qū)鐵路隧道應(yīng)遵循“早進(jìn)洞、晚出洞”的原則進(jìn)行修建，從而避免運(yùn)營期間的洞口高陡滑坡病害的產(chǎn)生；既有山區(qū)鐵路隧道的洞口則應(yīng)重視其邊坡受自然環(huán)境的多重侵蝕而造成的安全影響，應(yīng)對山體進(jìn)行主動(dòng)加固或洞口增設(shè)必要的明洞防護(hù)措施。本工程受場地條件及周邊環(huán)境影響，對鐵路進(jìn)行明洞接長處理，得到了較好的處理效果，對鐵路隧道口邊坡加固具有較大的借鑒意義。

在明洞設(shè)計(jì)與施工過程中，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際條件，對設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。如采用吊裝工藝，則需對吊裝構(gòu)建的整體重量及結(jié)構(gòu)受力進(jìn)行優(yōu)化，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。