第六章结构可靠性的概率论和数理统计基础.docx
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第六章结构可靠性的概率论和数理统计基础
隧道认识实习材料
第一部分隧道的概念及现状
一、隧道的概念
隧道是埋置于地层中的工程建筑物，是人类利用地下空间的一种形式。
1970年国际经济合作与发展组织召开的隧道会议综合了各种因素，对隧道所下的定义为：
“以某种用途、在地面下用任何方法按规定形状和尺寸修筑的断面积大于2m2的洞室。
”
二、隧道的分类
隧道的种类繁多，从不同的角度来区分，就有不同的分类方法。
从隧道所处的地质条件来分，可以分为土质隧道和石质隧道，从埋置的深度来分，可以为浅埋隧道和深埋隧道，从隧道所在的位置来分，可以分为山岭隧道、水底隧道和城市隧道。
分类比较明确的还是按照它的用途来划分，可以有以下的分类：
（一）交通隧道
这是隧道中为数最多的一种。
它们的作用是提供运输的通道。
其中有：
1.铁路隧道：
我国是个多山国家，山地、丘陵、高原等山区面积约占全国面积的2/3。
铁路穿越这些地区时，往往会遇到山岭障碍。
而铁路限坡平缓，无法上升到越岭所需要的高度，同时，铁路还有最小半径限制，常限于山岳地形无法绕过，需要修建隧道以克服高程或平面障碍。
在沿着河谷修建铁路时，遇到河道弯曲、两岸横坡陡峻、地质不良等现象，常修隧道使线路从山里通过。
隧道既可使线路顺直、线路缩短，又可以减小坡度，还可躲开各种不良地质条件，从而提高牵引定数，多拉快跑，使运营条件得以改善。
所以，在山区铁路线上修建隧道的范例是很多的。
川黔线上的凉风垭隧道，成昆线沙木拉达隧道，大秦线军都山隧道，西康线秦岭隧道，朔黄线长梁山隧道以及即将完工的兰新复线乌鞘岭隧道等都是著名的越岭隧道，而成昆线的关村坝隧道，衡广复线大瑶山隧道等都是河谷地段截弯取直的良好范例。
宝成线宝鸡至秦岭一段45Km线路上就设有48座隧道，蜿蜒盘旋于秦岭崇山峻岭之中。
2.公路隧道：
公路的限制坡度和限制最小曲线半径都没有铁路那样严格，过去在山区修建公路时为节省工程造价，常常是宁愿绕行，而不愿修建费用昂贵的隧道。
因此，过去公路隧道为数不多。
但是，随着社会生产的发展，高速公路逐渐出现，它要求线路顺直、平缓、路面宽敞，于是在穿越山区时，也常采用隧道方案。
此外，在城市附近，为避免平面交叉，利于高速行车，也常采用隧道方式通过。
目前，公路隧道逐渐多起来。
3.水底隧道：
当交通线需要横跨河道时，一般可以架桥或轮渡通过。
但是，如果在城市区域以内，河道通航需要较高的净空，而桥梁两端引道常需占用宝贵的城市用地或修建结构复杂的很长的引桥，此时采用水底隧道，既不影响河道通航，也避免了风暴天气轮渡中断的情况，而且在战时不致暴露交通设施的目标，防护层厚，是国防上的较好选择。
我国上海横跨黄浦江就已修建了全长2793m的水底隧道，广州地铁穿越珠江，武汉地铁穿越长江都修建了水底隧道。
4.地下铁道：
地下铁道是解决大城市中交通拥挤、车辆堵塞问题、能大量快速运送乘客的一种城市交通设施。
它可以使很大一部分地面客流转入地下，可以高速行车，且可缩短车次间隔时间，节省了乘车时间，便利了乘客的活动。
在战时，还可以起到人防的功能。
5.航运隧道：
当运河需要越过分水岭时，克服高程障碍成为十分困难的问题，一般需要绕行很长的途程。
如果层层设立船闸则建设投资很大，运转和维修的费用也很高，而且过往船只延误时间很多。
如果修建航运隧道，把分水岭两边的河道沟通起来，既可以缩短航程，又可以省掉船闸的费用，迅速而顺直地驶过，航运条件就大为改善了。
6.人行地道：
城市闹市区，行人众多，往来交错，而且与车辆混行，偶有不慎便会发生交通事故。
在横跨十字路口处，即使有指示灯和人行横道线，但快速的机动车也不得不频频地减速，甚至要停车避让。
为了提高交通运送能力及减少交通事故，除架设街心高架桥以外，也可以修建人行地道和地下立交车道。
这样可以缓解地面交通互相交叉的繁忙景象，也大大减少了交通事故。
（二）水工隧道
它是水利枢纽的一个重要组成部分。
水工隧道（也称为隧洞）根据其用途又可分为：
1.引水隧洞：
它把水引入水电站的发电机组，产生动力资源。
引水隧道有的全部充水因而内壁承压，有的只是部分过水因而内部承受大气压力和部分水压，分别称之为有压隧道和无压隧道。
2.尾水隧洞：
它是发电机组排水通道。
3.导流隧洞或泄洪隧洞：
它是水利工程中一个重要组成部分。
由它疏导水流或作水库容量超限后的泄洪作用。
4.排沙隧道：
它是用来冲刷水库中淤积的泥沙，把泥沙裹带送出水库。
有时也用来放空水库里的水，以便进行库身检查或修理建筑物。
（三）市政隧道
它是城市中为安置各种不同市政设施而修建的地下孔道。
由于城市不断发展，工商业日趋繁荣，人民生活水平逐步提高，对公用事业的要求也越来越高。
许多城市不得不利用地下空间，把市政设施安置在地下，既可不占用地面面积，又不至扰乱高空位置和损伤了市容的整齐。
按其用途市政隧道有：
1.给水隧道：
城市自来水管网遍布市区，必须有地下的孔道来容纳安置这些管道，或将水引入泵站或水厂，既不占用地面，也避免遭受人为的损坏。
2.污水隧道：
城市污水，需要引入到污水处理厂以净化返用，条件不充分时仍有部分的污水还要排放到城市以外去。
这都需要有地下的排污隧道。
这种隧道可能是本身导流排送，此时隧道的形状多采用卵形；也可能是在孔道中安放排污管，由管道排污。
一般排污隧道的进口处，多设有拦碴隔栅，把漂浮的杂物拦在隧道之外，不致涌入造成堵塞。
3.管路隧道：
城市中，供给煤气、暖气、热水等，都是把管路放置在地下的孔道中。
经过防漏及保温措施，把这些能源送到居民家中去。
4.线路隧道：
城市中，输送电力的电缆以及通讯的电缆，都安置在地下孔道中。
既可以保证不为人们的活动所损伤或破坏，又免得悬挂高空，有碍市容观瞻。
这些地下孔道多半是沿着街道两侧敷设的。
也有将以上四种隧道合建成一个大隧道，称之为“共同沟”。
5.人防隧道：
为了战时的防空目的，城市中需要建造人防工程。
在受到空袭威胁时，市民可以进入安全的蔽护所。
人防工程除应设有排水、通风、照明和通讯设备以外，在洞口处还需设置各种防爆装置，以阻止冲击波的侵入。
同时，并要做到多口联通、互相贯穿，在紧急时刻，可以随时找到出口。
（四）矿山隧道
在矿山开采中，常设一些隧道（也称为巷道），从山体以外通向矿床。
其中有：
1.运输巷道：
向山体开凿隧道通到矿床，并逐步开辟巷道，通往各个开采面。
前者称为主巷道，为地下矿区的主要出入口和主要的运输干道。
后者分布如树枝状，分向各个采掘面。
此种巷道多用临时支撑，仅供作业人员进行开采工作的需要。
2.给水巷道：
送入清洁水为采掘机械使用，并将废水及积水通过泵抽，排出洞外。
3.通风巷道：
矿山地下巷道穿过许多地层，将会有多种地下气体涌入巷道中来，再加上采掘机械不断排出废气，还有工作人员呼出气体，使得巷道内空气变得污浊。
如果地下气体含有瓦斯，在含量达到一定深度后，将会发生危险，轻者致人窒息，重则引起爆炸。
必须及时把有害气体排除出去，因此需要设置通风巷道，用通风机把污浊空气抽出去，并把新鲜空气补进来。
三、我国隧道工程的发展现状
（一）交通隧道
目前我国铁路隧道在数量、总长度已处于世界领先地位，截至2002年，在我国的铁路线上已建成并正式交付运营的隧道大约6876座，总长度约3670km。
目前我国已建成铁路中隧道占线路长度比例30%以上的就有襄渝线34.3%，成昆线31.6%，隧道占线路长度比例最大的达到50.42%（西康线）。
目前已建成的最长隧道是西康线的秦岭单线隧道，长18.4km，在建的兰武复线乌鞘岭隧道长20.02km。
从河北穿过太行山进入山西的高速客运专线还计划修建27.848km长的隧道。
地铁工程目前仅有京、津、沪、穗四市约80km正在运营，而在建工程则很多，目前除上述四城市仍在继续扩建地铁外，南京、重庆、青岛、沈阳、深圳、成都等约20个大中城市进行了地铁和轻轨交通系统规划，部分项目正在全面施工。
上海黄浦江下已建成多条水底隧道将浦东浦西连接起来，广州的珠江，宁波的甬江下都已建成水底地铁和公路隧道。
武汉过长江，厦门岛与大陆的水下通道都正在兴建之中。
我国公路隧道在80年代前，因公路等级较低，同时限于设计、施工及短期投资大等多种原因，很少设计长大隧道，且数量（总长度）上也不多，但改革开放以后，为了实现截弯、降坡、提速、提高运营安全及实现长期运营收益提高等，相继修建了一批长大公路隧道。
近年来，随着我国高速公路建设的大规模展开和设计、施工总体水平的提高，公路隧道工程在总量、单体长度上有了突飞猛进的发展。
截至2002年，我国公路隧道总数已达1782座，总长度704km。
隧道单洞长度也越来越长，如正在施工中的福建美菰岭隧道全长5.3km、湖南的雪峰山隧道长度约为7.0km、四川泥巴山隧道全长约8.0km，而陕西秦峰终南山隧道全长约18.4km是世界第二、亚洲第一的公路隧道。
（二）水利水电隧洞
我国自20世纪70年代中期以后，先后建成了一大批著名的水电工程，如二滩、黄河小浪底、葛洲坝等，还有目前正在建设的世界最大的水电工程长江三峡工程。
在水利水电系统的地下工程和隧道建设中一个明显特点是工程规模不断大型化，具体体现为：
引水隧洞埋深增加，导流、泄洪洞断面增大、跨度增大、边墙增高，隧洞承压水头增大，如锦屏二级引水隧洞埋深达2600m（与目前世界上最大埋深的法国谢栏引水隧洞埋深2620m相近），二滩电站导流洞，断面达403m2，已建成的天湖抽水蓄能电站的水头则高达1074m，在长度方面，1991年建成的太平驿引水隧洞就达10km，在建中的辽宁省大伙房引水隧洞全长85km。
（三）城市地下工程
随着现代化城市高密度化，生活水准的高标准化，各种供给设施（如电信、电气、煤气、上下水等）的需求量将会急剧增加，需要改造和增设的供管线愈来愈多，解决这一问题的最好对策是进行统一规划与管理的城市地下共同沟（城市地下公用事业综合隧道），1994年上海浦东建成了我国第一条规模较大的张扬路共同沟。
城市地下空间开发利用，目前较广泛的有高层建筑物地下室，平战结合的人防工程，如上海人民广场地下商场，哈尔滨、长春、石家庄等地下商业街。
利用地下工程恒温恒湿，受地面干扰小，防灾抗灾能力强等特点，我国修建了许多地下储库，如地下粮库、油库、金库等。
随着我国经济和科技的发展，地下工程的应用领域和应用深度将不断拓展。
四、我国隧道的发展前景
随着我国经济的持续发展，综合国力不断增强，高新技术不断发展，我国隧道发展前景是非常广阔的，同时隧道的发展也是我国国民经济发展、国家西部大开发战略、开展通海战略的迫切需要。
交通设施、水电工程越来越成为制约一个地区经济发展的瓶颈所在。
在交通隧道方面，随着我国高速公路干线网的不断完善，特别是向我国西部多山地区的不断延伸，海南岛与陆地的跨海延伸，以及辽东半岛、胶东半岛之间的跨海连接，崇明岛与上海之间等长江沿线的地下连接等都需要巨大的隧道工程来支撑，随着西部的开发，我国铁路隧道、公路隧道的单体长度及数量记录，都将不断被刷新。
在跨海、跨江隧道方面，目前我国国内已对琼州海峡隧道完成了可行性研究，不少有识人士已提出了跨越渤海湾联接辽东与胶州半岛的南桥北隧固定联络通道，跨越长江入海口连接上海－崇明－启东的江底隧道，甚至提出了兴建台湾海峡隧道的设想。
日本的青函海底隧道（全长53.85km，海底部分长23.3km），英法海底隧道（全长50km，海底38km）的建成运营，以及其它国家正在规划与实施的众多海峡隧道，都已为我国树立了先例。
在水电隧道方面，随着以世纪工程三峡水利水电工程等一大批大型、超大型水电工程项目的实施与完成，我国在深埋、长大隧道及大跨度地下厂房的设计与施工能力上，都已经或将要达到或接近世界先进水平，随着我国西部大开发的进行，雅鲁藏布江、金沙江等水力资源丰富的江河上梯级电站建设，我国水利水电隧道的建设也将进入了个全新的发展时期。
各种用途的地下工程的大力发展，能够有效地缓解经济发展，特别是城市发展与我国土地资源紧张的矛盾。
据气象卫星遥感资料判断和测算，1986~1996年10年间，全国31个特大城市城区实际占地规模扩大50.2%，城市不能无限制的蔓延扩张，只能走内涵式集约发展道路。
充分利用城市地下资源，建设各类地下工程是城市经济高速发展的客观需要，另外，设计与施工技术的发展也为其提供了充分的技术保障，目前，我国沿海地区人均国民生产总值已超过1000美元，达到发达国家地下空间开发、地下工程建设达到高潮时的标准，所以，我国地下工程的建设，特别是东部经济发达地区和大中城市，将迎来建设高潮，同时也为土木工程施工企业带来了无限商机。
第二部分 隧道结构构造
隧道可分为主体建筑物和附属建筑物。
前者是为了保持隧道的稳定，保证隧道正常使用而修建的，由洞身结构及洞门组成。
后者指保证隧道正常使用所需的各种辅助设施，例如铁路隧道供过往行人及维修人员避让列车而设的避车洞、长大隧道中为加强洞内外空气更换而设的机械通风设施以及必要的消防、报警装置等等。
一、衬砌构造
（一）衬砌类型
开挖后的隧道，为了保持围岩的稳定性，一般需要进行支护和衬砌。
支护的主要方式有：
锚杆、钢架、钢筋网、喷射混凝土及其它的组合。
衬砌的主要方式有：
整体式混凝土衬砌、拼装式衬砌、喷射混凝土衬砌和复合式衬砌等。
1.整体式混凝土衬砌
隧道开挖后，以较大厚度和刚度的整体模筑混凝土作为隧道的结构。
为防止围岩掉坎，坍塌，采用支撑或临时支护（传统上为各类支撑，如木支撑、钢支撑等），随着喷锚技术形成改为喷锚支护。
但这种支撑或支护现作临时支护，而不作为结构的组成部分。
整体式衬砌按照工程类比不同的围岩类别采用不同的衬砌厚度，其形式有直墙式和曲墙式两种，而曲墙式又分为有仰拱和无仰拱两种。
当有较大的偏压、冻胀力、倾斜的滑动推力或施工中出现大量坍方以及七度以上地震区等情况时，则应根据荷载特点进行个别设计。
（1）直墙式衬砌
这种类型的衬砌适用于地质条件比较好，垂直围岩压力为主而水平围岩压力较小的情况。
主要适用于
～Ⅲ级围岩，在短距离的高级别围岩相同的Ⅳ级围岩区段也可采用。
衬砌由上部拱圈、两侧竖直边墙和下部铺底三部分组合而成。
图3-1-1为铁路隧道Ⅲ级围岩直墙式衬砌定型设计图，拱部内轮廓线系由三心圆曲线组成。
（2）曲墙式衬砌
曲墙式衬砌适用于地质较差，有较大水平围岩压力的情况。
主要适用于Ⅳ级及以上的围岩，Ⅲ级围岩双线。
多线隧道也采用曲墙有仰拱的衬砌。
它由顶部拱圈、侧面曲边墙和底板（或铺底）组成。
除在Ⅳ级围岩无地上水，且基础不产生沉降的情况下可不设仰拱，只做平铺底外，一般均设仰拱，以抵御底部的围岩压力和防止衬砌沉降，并使衬砌形成一
个环状的封闭整体结构，以提高衬砌的承载能力，图3-1-2为铁路隧道
级围岩整体曲墙式衬砌标准图，其内部轮廓线由五心圆曲线组成。
双线或三线隧道的洞身衬砌，可采取单孔式，四线隧道可采取双孔式。
单孔式衬砌应满足双线或三线隧道衬砌净空要求。
双孔式衬砌系有两个双线隧道组成，中间设隔墙，为节省圬工，隔墙上设有孔洞。
图3-1-3为贵昆线上某四线铁路隧道的衬砌断面图，其隔墙厚度为3m，孔洞宽4m，高3.6m，纵向间隔为2.6m。
2.装配式衬砌
装配式衬砌是将衬砌分成若干块构件，这些构件在现场或工厂预制，然后运到坑道内用机械将它们拼装成一环接着一环的衬砌。
这种衬砌的特点是：
拼装成环后立即受力，便于机械化施工，改善劳动条件，节省劳力。
目前多在使用盾构法施工的城市地下铁道和水底隧道中采用。
在铁路、公路隧道中由于装配式衬砌要求有一定的机械化设备，施工工艺复杂，衬砌的整体性及抗渗性差而未能推广使用。
3.锚喷式衬砌
锚喷式衬砌是锚喷结构既作为隧道支护，又作为隧道永久结构的形式。
它具有隧道开挖后衬砌及时，施工方便和经济的显著特点，特别是纤维喷射砼技术显著改善喷混凝土性能后，在围岩整体性较好的军事工程、各类用途的使用期较短及重要性较低的隧道中广泛使用。
在公路、铁路隧道设计规范中，都有根据隧道围岩地质条件、施工条件和使用要求可采用锚喷衬砌的规定。
铁路隧道设计规定中规定，锚喷衬砌设计应符合下列要求：
锚喷衬砌内轮廓线应比整体式衬砌适当发大，除考虑施工误差和位移量外，应再预留10cm作为必要时补强用。
遇下列情况不应采用锚喷衬砌：
地下水发育或大面积淋水地段；能造成衬砌腐蚀或特殊膨胀性围岩地段；最冷月平均气温低于－5℃地区的冻害地段；有其它要求的隧道。
4.复合式衬砌
复合式衬砌把衬砌分成两层或两层以上，可以是同一种型式、方法和材料施作的，也可以是不同型式、方法、时间和材料施作的。
目前大都采用内外两层衬砌。
按内外衬砌的组合情况可分为：
锚喷支护与混凝土衬砌；根据围岩条件不同分别采用不同的断面形式和支护、衬砌参数。
如图3-1-4所示铁路隧道
级围岩复合式衬砌标准图，图3-1-5为公路隧道二级围岩复合式衬砌断面。
复合式衬砌是先在开挖好的洞壁表面喷射一层早强的混凝土（有时也同时施作锚杆），凝固后形成薄层柔性支护结构（称初期支护）。
它既能容许围岩有一定的变形，又能限制围岩产生有害变形，其厚度多在5～20㎝之间。
一般待初期支护与围岩变形基本稳定后再施作内衬。
为了防止地下水流入或渗入隧道内，可以在外衬和内衬之间设防水层，其材料可采用软聚氯乙烯薄膜、聚异丁烯片、聚乙烯等防水卷材，或用喷涂防水涂料等。
关于复合式衬砌内外层结构受力状态，一种看法认为：
围岩中因围岩具有自承能力，它与初期支护组合在一起能起到永久建筑物的作用，故二次衬砌只是用来提高安全度的；另一种看法则认为，二次衬砌的承载作用是主要的，它不仅稳定围岩的变形且在整个衬砌结构中占有主导地位；还有一种看法认为内、外衬砌是共同承载受力的。
根据模型试验和理论分析的结果表明：
复合式衬砌的极限承载能力比同等厚度的单层模筑混凝土衬砌可提高15%～25%，如能调整好内衬的施作时间，还可以改善结构的受力条件。
总之，复合式衬砌可以满足初期支护施作及时、刚度小易变形的要求，且与围岩密贴，从而能保护和加固围岩，充分发挥围岩的自承作用。
二衬后，衬砌内表面光滑平整，可以防止外层风化，装饰内壁，增强安全感，是一种合理的结构形式，是目前公路铁路隧道主要的结构形式。
二、洞门与明洞
（一）、洞门
1、洞门的作用
洞门的作用有以下几个方面：
（1）减少洞口土石方开挖量。
洞口段范围内的路堑是根据地质条件以一定坡率开挖的，当隧道埋置较深时，开挖量较大，设置隧道洞门可以起到挡土墙的作用，减少土石方开挖量。
（2）稳定边、仰坡。
修建洞门可减小引线路堑的边坡高度，缩小正面仰坡的坡面长度，使边坡及仰坡得以稳定。
（3）引离地表水流。
地表水流往往汇集在洞口，如不排除，将会浸害线路，妨碍行车安全。
修建洞门可以把水流引入侧沟排走，确保运营安全。
4.装饰洞口。
洞口是隧道唯一外露部分，是隧道的正面外观。
修建洞门可起装饰作用，特别在城市附近、风景区及旅游区内的隧道更应配合当地的环境，给予艺术处理进行美化。
2、洞门的形式
由于隧道洞口所处的地形、地质条件不同，洞门形式也有所不同，主要有如下几种：
（1）洞口环框
当洞口石质坚硬稳定（Ⅰ～
级围岩），且地形陡峻无排水要求时，可仅修建洞口环框（如图3-2-1所示），以起到加固洞口和减少洞口雨后滴水的作用。
（2）端墙式（一字式）洞门
端墙式（一字式）洞门是最常见的洞门，如图3-2-2所示。
它适用于地形开阔、石质较稳定（Ⅱ～Ⅲ级围岩）的地区，由端墙和洞门顶排水沟组成。
端墙的作用是抵抗山体纵向推力及支持洞口正面上的仰坡，保持其稳定。
洞门顶水沟用来将仰坡流下来的地表水汇集后排走。
（3）翼墙式（八字式）洞门
当洞口地质较差（Ⅳ级及以上围岩），山体纵向推力较大时，可以在端墙式洞门的单侧或双侧设置翼墙，如图3-2-3所示。
翼墙在正面起到抵抗山体纵向推力，增加洞门的抗滑及抗倾覆能力的作用。
两侧面保护路堑边坡起挡土墙作用。
翼墙顶面与仰坡的延长面相一致，其上设置水沟，将洞门顶水沟汇集的地表水引至路堑侧沟内排走。
（4）柱式洞门
当地形较陡（Ⅳ级围岩），仰坡有下滑的可能性，又受地形或地质条件限制，不能设置翼墙时，可在端墙中部设置2个（或4个）断面较大的柱墩，以增加端墙的稳定性，如图3-2-4所示。
柱式洞门比较美观，适用于城市附近、风景区或长大隧道的洞口。
（5）台阶式洞门
当洞门位于傍山侧坡地区，洞门一侧边仰坡较高时，为了提高靠山侧仰坡起坡点，减少仰坡高度，将端墙顶部改为逐级升高的台阶形式，以适应地形的特点，减少洞门圬工及仰坡开挖数量，也能起到一定的美化作用，如图3-2-5所示。
（6）斜交式洞门
当隧道洞口线路与地面等高线斜交时，为了缩短隧道长度，减少挖方数量，可采用平行于等高线与线路呈斜交的洞口（洞门与线路中线的交角不应小于45°）。
一般斜交式洞门与衬砌斜口段应整体灌筑。
由于斜交式洞门及衬砌斜口段的受力复杂，施工也不方便，所以只有在十分必要时才采用它。
（7）喇叭口式洞
速度铁路隧道，为减缓高速列车的空气动力学效应，在单线隧道洞一般设喇叭口洞口缓冲段，同时兼作隧道洞门，如图3-2-6所示。
由于隧道洞口段受力复杂，除了受有横向的垂直及水平荷载外还受有纵向的推力，所以《铁路隧道设计规范》规定：
单线铁路隧道洞口应设置不小于5m长的模筑混凝土加强衬砌，双线和多线隧道应适当加长。
洞门宜与洞身整体砌筑。
综上所述，洞门的形式较多，选择洞门形式应根据洞口的地形、地质条件、隧道长度和所处的位置等而定，特别要注意洞口施工后地形改变的特点。
（二）明洞
明洞是隧道的一种变化形式，它用明挖法修筑。
所谓明挖指把岩体挖开，在露天修筑衬砌，然后回填土石。
这样修筑的构筑物，外形几乎与隧道无异，有拱圈、边墙和底板，净空与隧道相同，和地表相连处，也设有洞门、排水设施等。
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，用暗挖法难以进洞时，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，采用最多的为拱式明洞和棚式明洞两种。
1、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，可分为：
（1）路堑式对称型
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，仅防止边坡有少量坍塌、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，如图3-2-7所示。
此种明洞承受对称荷载，拱、墙均为等截面，边墙为直墙式。
洞顶作防水层，上面夯填土石后，覆盖防水粘土层，并在其上做纵向水沟，以排除地表流水。
（2）路堑式偏压型
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，如图3-2-8所示。
（3）半路堑式偏压型
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，如图3-2-9所示。
（4）半路堑式单压型
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。
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。
如图3-2-10所示。
另外，要注意处理好外墙基础，以防因外墙下沉而使结构开裂。
2、棚式明洞（简称棚洞）
有些傍山隧道，地形的自然横坡比较陡，外侧没有足够的场地设置外墙及基础或确保其稳定，这是可考虑采用另一种建筑物——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
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，以保护盖板不受山体落石的冲击。
这种明洞的内侧应
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