明洞在铁路高陡边坡滑坡病害整治工程中的应用

管炎增 中国铁路上海局集团有限公司安全监察室

1 引言

明洞的结构类型，根据地形、地质、回填土状况而定，通常由顶部结构和边墙组成。当底部地层可能挤入洞内时，须设置仰拱。当顶部结构作成拱形，称为拱式明洞。按其受力情况又分为对称式和不对称式。若顶部结构为梁板，则称为棚洞。当陡崖或靠河一侧明洞边墙的基础无法设置时，可将顶部作为悬臂式结构而称为悬臂式棚洞。明洞边墙厚度较大时，只要受力允许，可以隔一定距离开设窗洞，以节省材料。

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堑地段，有时也作为整治路堑出现落石滑坡等病害的有效手段。我国许多铁路特别是山区的铁路干线，如成（都）昆（明）、贵（阳）昆（明）铁路修建了不少各种类型的明洞，在整治路堑病害、保证运营安全方面起到了较好的效果。

2 工程概况

2.1 现场条件

既有金千线岭后3#隧道位于朱家埠站~千岛湖南站区间，铁路隧道建成于1976年，隧道出口铁路里程K75+492，既有隧道洞口1992年加长12 m。隧道出口左侧边坡上方20 m处为公路，2020年4月，因雨水冲刷，公路边坡发生塌方，塌方量约400 m3（见图1）。

图1 铁路及公路现状图

金千线K75+502处有一铁路排水涵洞，规模为1-0.75×0.75 m盖板涵。铁路隧道出口左侧山体有一吊沟。铁路排水见图2。

图2 既有铁路排水设施

2.2 病害产生原因分析

滑坡发生于白小线盘山公路180°拐弯处，既有边坡较陡峭，后方山体高差一百多米，拐弯山坳处形成一条水流，经公路边沟引至铁路右侧吊沟。由于雨水冲刷，导致公路路堑边坡坡脚软化，部分山体沿软弱节理面发送滑塌，滑移面明显，滑移后左侧岩体仍能看到较为明显的贯穿节理面（见图3）。

图3 公路塌方体现状图

3 病害整治方案研究

受既有场地条件限制，若采用常规的刷坡方式或者对岩体主动锚杆加固方式进行治理，不仅工程量较大、工程投资较高，而且施工期间对既有铁路及公路的运营均有较大影响。因此，为确保铁路行车和公路交通安全，拟在既有铁路隧道的出口处采用明洞接长的方式进行病害整治。

对既有3#隧道出口明洞接长25 m。既有明洞宽度5.7 m，接长明洞宽度7.0 m，高度6.85 m，拱圈厚度0.5 m，明洞内侧墙体采用C25片石混凝土墙身及扩大基础，外侧墙体位于原隧道弃渣堆填土体，厚度约5 m~6 m，采用挖孔桩基础群桩承台，C25片石混凝土墙身。墙背与山体间填筑片石混凝土，拱顶回填2 m厚土石。拱圈采用预制吊装，分节长度1 m，吊装重量约18.5 t，预制场拟设在既有铁路路基外侧，预制场地约1 000 m2。通过修建施工便道连接预制场地与坡体下方公路，预制拱圈采用汽车吊吊装。明洞横断面如图4所示。

图4 明洞横断面

为保障既有排水系统畅通，既有吊沟改造为两条吊沟，内侧吊沟沿铁路纵向，吊沟宽0.5 m；明洞顶吊沟沿铁路横向，吊沟宽1.0 m，横向吊沟设10 cm高挡水坎，明洞顶设汇水沟将面上积水排至横向吊沟。

同步加强铁路侧山体主动防护，在隧道明洞上方山体设预应力锚索防护，锚索间距6 m×6 m布置，共设置25根。

4 工程实施情况

明洞左侧侧墙采用人工挖孔桩基础，孔间距沿线路方向为3.5 m~4.28 m，嵌入岩体2.0 m，挖孔桩施工工期1个月。

受预制场地限制，每次只能预制9片拱圈，因此接长段25片拱圈，采用100 t汽车吊分三次进行吊装（见图5、图6、图7、图8）。

图5 侧墙及部分已吊装好拱圈

图6 预制拱圈

图7 吊装作业

图8 拱圈吊装

拱圈吊装完成后，浇筑防水层及外墙挡土墙及端墙，填筑土石及粘土隔水层，接长段明洞内设置避车洞。

5 结论

新建山区铁路隧道应遵循“早进洞、晚出洞”的原则进行修建，从而避免运营期间的洞口高陡滑坡病害的产生；既有山区铁路隧道的洞口则应重视其边坡受自然环境的多重侵蚀而造成的安全影响，应对山体进行主动加固或洞口增设必要的明洞防护措施。本工程受场地条件及周边环境影响，对铁路进行明洞接长处理，得到了较好的处理效果，对铁路隧道口边坡加固具有较大的借鉴意义。

在明洞设计与施工过程中，应结合现场实际条件，对设计结构进行优化。如采用吊装工艺，则需对吊装构建的整体重量及结构受力进行优化，减轻两端支座体重量；在支座间加设横撑，以减少吊装时增加拱圈弯矩；吊装完成后，宜将拱圈进行纵向连接，增加拱圈整体稳定性等。