一、棚洞基本形式

  棚洞适用于高位发育、规模较大的危岩下部有重要线状或带状结构物(道路、管线)需要保护,且难以采用锚固、清除、拦截措施进行防治和绕避时设置。其结构形式可分为墙式棚洞、钢架式棚洞、柱式棚洞、悬臂式棚洞、拱形棚洞等类型。棚洞支撑体系结构宜采用钢筋混凝土结构,由棚洞顶板、棚洞内墙、棚洞外墙和棚洞基础组成。

  棚洞结构形式应根据使用要求、崩塌落石量大小、地形、地质、地基条件和施工条件等综合考虑确定:

  a)边坡崩塌落石量较大,地基承载力较低、抗震要求较高地区,宜优先采用拱形棚洞、墙式棚洞。

  b)边坡落石量少,地基承载力高、非抗震地区,宜采用钢架式棚洞、柱式棚洞。

  c)边坡落石量少,外侧地基不良或不宜设置基础、非抗震地区,宜采用悬臂式棚洞。

  棚洞基础应置于基岩或者稳定地基上,当地基不稳定时,应对地基进行加固或采用整体式基础、桩基础、锚杆加固等。

  棚洞内边墙宜采用重力式结构,置于基岩或稳固的地基上;当岩层坚实完整,干燥无水或少水时,可采用锚杆式内边墙;外边墙可采用墙式、刚架式、柱式结构。

  棚洞除靠山侧外,顶板周边应设置有效挡土措施,避免缓冲层土体冲刷流失。棚洞结构主要承受自重、回填土石压力及落石冲击荷载等。内力基于静力问题分析的极限平衡理论计算,按照承载能力极限状态及正常使用极限状态验算构件截面强度、配筋及抗裂等,可参照GB 50010要求进行计算。外墙基础位于稳定斜坡时,尚应符合GB50007之5.4节(即斜坡地基)的要求。

  另外要特别注意规范对内空尺寸和建筑界限的要求。

二、棚洞的计算

危岩治理-棚洞设计

  棚(明)洞的设计偏于结构方向,掌握原理、方法、工具之后,设计路径也比较明确。荷载主要为三部分,一部分为自重,其二为内侧及顶侧的土压力,其三为冲击荷载。三种荷载各规范皆有计算公式,公式复杂参数多,只能硬算;在计算前应搞清结构力学模型,如下E1-E6可做参考。除了简单的刚架和简支模型可以用结构力学求解器或结构设计软件(PKPM、YJK、理正工具箱等)计算外,其余的带受压弹簧(类似于岩土的弹性支点)的,除了有限元(M或P应该都可以)都不好用其他软件计算,在条件合适时可优先选用刚架型简支型棚洞,比例刚架型跟单层框架房屋结构几乎一致,简支型则更简洁,内侧墙为岩土压力挡墙,外立柱为悬臂柱,顶部纵梁为连续梁,顶部横梁为简支梁,受力明确,计算简单,施工方便,对于中小型治理工程相当实用









  对于冲击荷载,四川地标给出了常见冲击能条件下导致的等效冲击荷载参考表,方便使用,其中的能量、速度、冲击力可用附录A附录B公式计算。

三、部分实例照片


参考资料:《江苏省矿山生态修复工程技术规程4077.2-2021》、四川地标《DB51T2599-2019FDIS公路明(棚)洞勘察设计指南》、中国工程建设标准化协会《公路明洞与棚洞勘察设计标准T/CECS G XXXX:2022》征求意见稿。