明洞指的是没有覆盖层,在露天施作仰拱、填充、支内模、挂防水板、绑钢筋、支外模、浇筑衬砌混凝土,再人工填土覆盖的洞称明洞,用明挖法修建的隧道。
明洞一般修筑在隧道的进出口处,当遇到地质差且洞顶覆盖层较薄,用暗挖法难以进洞,或洞口路堑边坡上有落石而危及行车安全时,或铁路、公路、河渠必须在铁路上方通过且不宜做立交桥或涵渠时,均需要修建明洞。它是隧道洞口或线路上起防护作用的重要建筑物,在铁路线上使用的较多明洞的结构类型常因地形、地质和危害程度的不同,有多种形式,采用最多的为拱式洞和棚式明洞两种。
(一)拱式明洞
拱式明洞由拱圈、边墙和仰拱(或铺底)组成。它的内轮廓与隧道相一致,但结构截面的厚度要比隧道大一些。结构坚固,可抵抗较大的推力,适用范围较广,它可分为以下几种。
1.路堑式拱形明洞
它适用于路堑边坡处于对称或接近对称,边坡岩层基本稳定,仅防边坡有少量坍塌、落石,或用于隧道洞口岩层破碎,覆盖层较薄而难以用暗挖法修建隧道时。此种明洞承受对称荷载,拱、墙均为等截面,边墙为直墙式。洞顶做防水层,上面夯填土石后,覆盖防水黏土层,并在其上做纵向水沟,以排除地表流水。路堑式拱形明洞如图3-3-9所示。
图3-3-9 路堑式拱形明洞
2.偏压直墙式拱形明洞
这种明洞适用于两侧边坡高差较大的不对称路堑。它承受不对称荷载,拱圈为等截面,边墙为直墙式,外侧边墙厚度大于内侧边墙的厚度。
3.偏压斜墙式拱形明洞
它适用于地形倾斜,低侧处路堑外侧有较宽敞的地面供回填土石,以增加明洞抵抗侧向压力的能力。此种明洞承受偏压荷载,拱圈等厚,内侧边墙为等厚直墙式,外侧边墙为不等厚斜墙式
4.半路堑单压式拱形明洞
它适用于傍山隧道洞口或傍山线路上半路堑地段。因外侧地形狭小,地面陡峻,无法回填土石,以平衡内侧压力。半路堑单压式拱形明洞断面图如图3-3-10所示。
此种明洞荷载不对称,承受偏侧压力,拱圈等截面(有时也可能采用变截面),内侧边墙为等厚直墙,外侧边墙为设有耳墙的不等厚斜墙。由于外墙尺寸较大,为了节省圬工,可做成连拱墙式。另外,特别要注意处理好外墙基础,以防因外墙下沉而使结构开裂。
图3-3-10 半路堑单压式拱形明洞
(二)棚式明洞(简称棚洞)(www.xing528.com)
当山坡的坍方、落石数量较少,山体侧向压力不大,或因受地质、地形限制,难以修建拱式明洞时可采用棚式明洞。
棚式明洞常见的结构形式有盖板式、刚架式和悬臂式三种。
1.盖板式明洞
它由内墙、外墙及钢筋混凝土盖板组成简支结构。其上回填土石,以保护盖板受山体落石的冲击。这种明洞的内侧应置于基岩或稳定的地基上,一般为重力式墩台结构,厚度较大,以抵抗山体的侧向压力。当基岩层完整,坡面较陡,地面水不大,采用重力式内墙开挖量较大时,可采用钢筋混凝土错杆式内墙。外墙只承受由盖板传来的垂直压力,厚度较薄,要求的地基承载力较小。外墙也可做成梁式(即中间留有侧洞)以适应地形和节省圬工。盖板式明洞断面图如3-3-11图所示。
图3-3-11 盖板式明洞
2.刚架式明洞
当地形狭窄,山坡陡峻,基岩埋置较深而上部地基稳定性差时,为了使基础置于基岩上且减小基础工程,可采用刚架式外墙,此时称明洞为刚架式明洞(有时也可采用长腿式明洞)。
该明洞主要由外侧刚架,内侧重力式墩台结构、横顶梁、底横撑及钢筋混凝土盖板组成,并做防水层及填上石处理。
3.悬臂式棚洞
对稳定而陡峻的山坡,外侧地形难以满足一般棚洞的地基要求,且落石不太严重的情况下,可修建悬臂式棚洞。它的内墙为重力式,上端接筑悬臂式横梁,其上铺以盖板,在盖板的内端设平衡重来维持结构受外荷载作用下的稳定性。同时为了保证棚洞的稳定性,要求悬臂必须伸入稳定的基岩内。悬臂式棚洞如图3-3-12所示。
图3-3-12 悬臂式棚洞
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