DB51/T 2599-2019 公路明（棚）洞勘察设计指南

ICS93.060

P21

DB51

四川省地方标准

DB51/T2599—2019

公路明(棚)洞勘察设计指南

GuideforInvestigationandDesignofRoadTunnel

2019-08-22发布2019-09-01实施

四川省市场监督管理局发布

DB51/T2599—2019

目次

前言................................................................................II

引言...............................................................................III

1范围..............................................................................1

2规范性引用文件....................................................................1

3术语和定义........................................................................1

4总则..............................................................................2

5控制要素..........................................................................3

6地质勘察..........................................................................3

7总体设计..........................................................................8

8建筑限界.........................................................................10

9建筑材料.........................................................................14

10结构计算........................................................................16

11结构设计........................................................................19

12防水与排水......................................................................23

13基础设计........................................................................24

14回填设计........................................................................25

15机电及其他设施..................................................................26

16质量检验与工程验收..............................................................27

用词说明............................................................................28

附录A（规范性附录）落石冲击动能计算方法（供参考）.................................29

附录B（规范性附录）明（棚）洞落石冲击荷载计算方法（供参考）.......................30

I

DB51/T2599—2019

前言

本标准按照GB/T1.1-2009的规定编制。

本标准由四川省交通运输厅提出并归口。

本标准起草单位：四川省交通勘察设计研究院有限公司。

主要起草人：袁松、廖沛源、王希宝、张廷彪、张生、邵林、李兴陆、郑国强、赵鹏、黎良仆、刘

四昌、王屹、李杰、庄卫林、刘云辉、周威锦、甘立松、魏记承、周科、骆才镔、王明镜。

本标准由四川省市场监督管理局首次发布。

II

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引言

近年来，多次山区强烈地震后的公路震害显示，对公路破坏最大、抢通保通难度最大、破坏影响最

深远的是山体滑坡和高位崩塌等次生地质灾害。自从汶川地震后，应对山体滑坡、高位崩塌的技术对策

已引起有关各方高度重视。在公路原位恢复重建中采用明（棚）洞防护结构成为公认的有效解决方案，

特别是在四川山区公路中尤为常见。

目前国内现行的《公路隧道设计规范》(JTG3370.1)、《公路隧道设计细则》(JTG/TD70)等均

没有对公路明（棚）洞结构勘察设计提供明确的细化规定及相应的设计对策，没有完善的设计指南供设

计人员参考。为更好的推进和规范四川省明（棚）洞防护体系标准化勘察设计工作，对现行国家规范补

充完善，四川省交通运输厅组织四川省交通勘察设计研究院有限公司编制了本《指南》。

本《指南》是根据我公司总结已经建成的大量明（棚）洞勘察设计经验教训，结合相关科研项目成

果，针对我省自然条件、地形地质工程特点，较为系统地进行编制。具有较强的可操作性及适用性，可

作为明（棚）洞防护体系勘察、设计、咨询过程中的参考。

鉴于编者学识水平，本指南有不妥之处在所难免。如发现本指南有需要修改和不足之处，请及时将

意见寄交四川省交通勘察设计研究院有限公司（地址：四川省成都市太升北路35号，邮编：610017），

以便今后修订时参考。

四川省交通勘察设计研究院有限公司

二〇一九年七月

III

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公路明(棚)洞勘察设计指南

1范围

为了细化和完善公路明洞、棚洞勘察设计中的关键及细节问题，保障公路行车安全，进一步提高勘

察设计技术与质量，制定本指南。本指南主要适用于四川省行政区划内新建、改扩建的各等级公路上的

明洞、棚洞工程，抢险救灾工程可参照使用。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

《公路工程地质勘察规范》（JTGC20）

《公路工程技术标准》（JTGB01）

《公路隧道设计规范》（JTG3370.1）

《公路隧道设计细则》（JTG/TD70）

《公路路线设计规范》（JTGD20）

《钢筋混凝土结构设计规范》(GB50010)

《钢结构设计规范》(GB50017)

《建筑结构荷载规范》（GB50009）

《碳素结构钢》(GB/T700)

《低合金高强度结构钢》(GB/T1591)

《建筑结构用钢板》(GB/T19879)

《厚度方向性能钢板》(GB/T5313)

《耐候结构钢》(GB/T4171)

《公路工程质量检验评定标准第一册土建工程》(JTGF80/1)

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

明洞open-cuttunnel

用明挖法修建的钢筋混凝土结构。

3.2

拱形明洞archopen-cuttunnel

1

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为防御塌方、落石、泥石流、积雪等，用明挖法修建的、然后进行覆盖的、供汽车和行人通行的拱

形钢筋混凝土结构。

3.3

矩形明洞rectangleopen-cuttunnel

为防御塌方、落石、泥石流、积雪等，用明挖法修建的、然后进行覆盖的、供汽车和行人通行的矩

形钢筋混凝土结构。

3.4

棚洞hangartunnel

建于公路上的棚式建筑物。

3.5

钢筋混凝土棚洞reinforced-concretehangartunnel

为防御塌方、落石、泥石流、积雪等而修建的钢筋混凝土棚式建筑物。

3.6

钢棚洞steelhangartunnel

为防御塌方、落石、积雪等而修建的钢结构棚式建筑物。

3.7

柔性棚洞flexiblehangartunnel

为防御小型落石、积雪等灾害或有遮光需求，主体结构覆盖层采用柔性材料，基于耗能减震原理制

作而成的棚式建筑物。

4总则

4.1本指南是根据现行国家标准和交通运输部颁布的有关公路勘察设计的标准、规范、规程和办法，

结合四川省省情进行编制，未尽事宜应按现行国家标准和交通运输部颁布的有关公路勘察设计的标准、

规范、规程和办法执行。

4.2本指南适用于四川省新建、改扩建的各等级公路，抢险救灾工程可参照使用。

4.3本指南所指明（棚）洞为处治边斜坡不良地质病害而设置的明（棚）洞，若公路隧道洞口段不良

地质病害需要防护时可参照使用。

4.4公路明（棚）洞的设计，应坚持“安全、经济、适用、先进”的理念，综合考虑施工、养护、管

理等成本效益，注重节约资源及保护环境，有条件时可采用装配式结构。

4.5公路明（棚）洞勘察设计原则：

a)公路明（棚）洞一般是为了防治公路边坡崩塌、落石、泥石流等不良地质问题而设置。

b)公路明（棚）洞的勘察设计应坚持“安全适用、质量可靠、经济合理、技术先进”的原则。

2

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c)公路明（棚）洞应确保使用寿命，提高抗灾能力，提升公路安全性能。

d)应合理评估不良地质发生的类型、规模、频率及危险性，结合地形、地质条件选择合理的明（棚）

洞防护类型；超出明（棚）洞防护能力范围的情况时应考虑绕避方案。

e)设置明（棚）洞时应对其技术方案进行充分论证，确保防护的有效性。

f)应符合明（棚）洞段落的路线总体设计，满足视距要求，尽量避免超高过大的情况，应充分重

视交通安全设施的设计。

g)公路明（棚）洞一般情况下宜按永久性结构设计，充分考虑结构的耐久性要求。

h)公路明（棚）洞应设置在稳定的地层中。

4.6公路明（棚）洞必须纳入公路主体工程同期实施。

5控制要素

5.1公路明洞通常按断面形状可分为两类，棚洞通常按建筑材料分为三类，见表1。

条文说明：

公路明（棚）洞根据不同的特征有多种分类方式，明洞按照断面形状分类、棚洞按照建筑材料分类

是最常用的分类方式，虽然二者分类方式不同，但能够较为准确的体现各种类型的技术特征，因此《指

南》在编制中沿用了这样的分类方法。

5.2公路明（棚）洞根据其横断面布置形式可分为三类，见表2。

表1公路明（棚）洞分类

分类明洞棚洞

子类拱形明洞矩形明洞钢筋混凝土棚洞钢棚洞柔性棚洞

正面正面正面正面正面

图示

侧面侧面侧面侧面侧面

上部采用弧形，类似结构为矩形框架，钢结构由顶梁、内墙、结构由顶梁、立结构由主拱架、柔

特点于山岭隧道明洞，钢筋混凝土结构外侧支承结构组成，柱、内墙组成，性防护网组成，一

筋混凝土结构钢筋混凝土结构钢结构般采用钢结构

表2公路明（棚）洞按横断面布置形式分类

分类特点

单孔同一断面布置一座独立的明（棚）洞

双孔同一断面并排布置相连的两座明（棚）洞

多孔同一断面并排布置三座及以上的明（棚）洞

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6地质勘察

6.1一般规定

6.1.1选择明（棚）洞位置时，应结合路线总体设计，并进行经济技术比较，尽量绕避不良地质体；

当绕避困难时，宜选择合适位置以较短距离通过。

6.1.2因防护危岩落石、崩塌、泥石流等地质灾害而设置明（棚）洞时，应开展危岩落石、崩塌岩堆、

泥石流等不良地质及明（棚）洞场地勘察工作，其成果应满足明（棚）洞设计和施工要求。

6.1.3应根据明（棚）洞结构特点、不良地质情况及相应勘察设计阶段的要求，制定地质勘察方案。

6.1.4明（棚）洞勘察应进行资料收集和地质调绘，并加强地质勘探与取样试验工作；在调绘、勘探

和试验的基础上，提供岩土体基本参数，并进行危岩崩塌岩堆与地基综合分析与评价。

6.1.5高位危岩体、泥石流等难以到达现场，调查和测量宜采用无人机摄影辅助调查、数码摄影测量、

三维激光扫描等先进方法进行。

6.1.6大型危岩体或高位崩塌，经评估后的冲击能量超过明（棚）洞承载能力时，应考虑绕避方案，

或增加多道防护措施。

6.1.7明（棚）洞场地为覆盖层且抗冲刷能力差、又面临河流冲刷或泥石流切割河（沟）床时，应分

析评价场地抗冲刷稳定性。

6.2勘察内容与方法

6.2.1地质调查与测绘

a)地形地貌的类型及形态特征，气象、水文及地震动参数资料。

b)地层岩性、软质岩与硬质岩的分布情况、岩石的风化程度。

c)地质构造特征，节理、层理、断裂等结构面的产状、规模、结合程度，边坡岩体的结构类型和

完整性。

d)地表水和地下水类型、分布、成因、水质、水量。

e)危岩崩塌的类型、规模、分布范围及崩塌、落石情况。

f)岩堆的类型、分布范围、物质组成及稳定性。

g)调查访问灾害点灾害发育历史，包括发生时间及频率、单次失稳规模、落石运动路径、危害范

围、落石粒径大小等。

h)测绘典型边坡地质剖面，上部超出崩塌源位置，下部超过崩塌落石最远危害范围。

i)泥石流地段的类型、规模、分布范围。

j)调查最大雪压或积雪深度资料。

k)调查可用于回填的地材。

条文说明:

灾害发育历史不局限于本条款中所列出的崩塌、落石、泥石流，还包括地震、暴雨引起的次生灾害。

在冰冻区还应重视回填材料的抗冻融特性。

6.2.2地质勘探与测试

a)明（棚）洞场地勘探应以钻探为主，查明地基情况；坡面勘探应以调绘为主，查明不良地质体

规模、分布等情况。

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b)查明地基的地层结构、岩土类型及其物理力学性质、承载力。

c)查明边坡与地基岩土体的锚固条件及地基的嵌固条件。

d)应做危岩体块体尺寸分析与崩塌岩堆块体尺寸统计分析，提出落石最大粒径标准值。

e)宜做现场落石试验，定量掌握落石的滚落路径、跳跃高度、影响范围。

f)危岩崩塌、岩堆室内测试项目可按表3选用。

表3危岩崩塌、岩堆测试项目表

测试项目符号单位粉土、粘性土砂土、碎石土岩石

颗粒分析%++

天然含水率W%(+)(+)

密度ρg/cm3(+)(+)

塑限Wp%+

液限WL%+

天然休止角φ°(+)

剪切试黏聚力ckPa(+)

验内摩擦角φ°(+)

抗压强度RcMPa(+)

注：“+”为必做项目；“(+)”为选做项目。

6.2.3危岩崩塌预测与评估

a)勘察阶段应根据调查与测绘，结合已有崩塌岩堆发育特征，分析预测可能的崩塌规模和落石特

征参数。

b)分析评估边坡岩土体失稳风险、单次失稳岩体规模、岩块块体尺寸，分析预测失稳岩土体坡面

运动路径、弹跳高度、危害范围等，分析评估明（棚）洞结构的适用性。

c)对拟设明（棚）洞位置处的落石冲击动能进行预测，确定落石冲击动能设计值，计算方法可参

见附录A。

6.3可行性研究工程地质勘察

6.3.1目标与任务

收集现有工程地质资料，研究项目所在地的地质环境，了解明（棚）洞选址区一般地质条件、危岩

崩塌产生条件及其规模、类型、范围，对明（棚）洞建设适宜性进行评价，为明（棚）洞工程方案的比

选和编制可行性研究报告等提供地质资料。

6.3.2勘察内容

a)研究明（棚）洞选址区地形、地貌、地层岩性、构造、不良地质、水文、气象、地震等条件及

其与明（棚）洞的关系，对选址区的工程地质条件作出初步评价。

b)进行危岩崩塌专项评价、地基专项评价等工程地质工作，概略了解明（棚）洞选址区危岩崩塌

岩堆发育条件、形态特征等。

6.3.3勘察方法

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以收集区域地质资料、遥感地质、航空摄影、调查、测绘为主，必要时可根据地基岩土发育情况进

行钻探和测试。

6.3.4资料编制

a)工程地质说明中应结合所收集资料，阐述明（棚）洞所防护的危岩崩塌落石发育特征；进行明

（棚）洞方案比选，提出下阶段工程地质勘察工作建议。

b)在全线工程地质图中标明危岩崩塌落石岩堆的分布位置。

6.4初步工程地质勘察

6.4.1目标与任务

在可行性研究成果的基础上，应基本查明各方案明（棚）洞场地的工程地质、水文地质条件，并对

明（棚）洞工程场地进一步做好工程地质比选工作，为初步选定明（棚）洞位置、设计方案、基础方案

和编制初步设计文件提供必要的工程地质依据。

6.4.2勘察内容

a)地形地貌的类型及形态特征，气象、水文及地震动参数资料。

b)地层岩性、软质岩与硬质岩的分布情况、岩石的风化程度。

c)地质构造特征，节理、层理、断裂等结构面的产状、规模、结合程度，边坡岩体的结构类型和

完整性。

d)地表水和地下水类型、分布、成因、水质、水量和环境水的腐蚀性。

e)危岩体边坡岩体结构特征，危岩体分布位置、规模和稳定性。

f)崩塌的类型、规模、分布范围及崩塌、落石情况。

g)岩堆的类型、分布范围、物质组成及稳定性。

h)泥石流的类型、分布、规模、成因、发生的时间及频率。

i)泥石流的冲淤情况、流动痕迹、沟谷转弯及沟道狭窄处最高泥痕的位置。

j)地基覆盖层的厚度、土质类型、分布范围、地层结构、密实度和含水状态。

k)基岩的埋深、起伏形态，地层及其岩性组合，岩石的风化程度及节理发育程度。

l)地基岩土的物理力学性质及承载力。

6.4.3勘察方法

收集区域地质资料，对明（棚）洞场地的危岩落石、崩塌岩堆进行调查、测绘，进行地球物理勘探

及钻探、测试工作。

a)收集区域性地质资料及场地历史崩塌落石资料。

b)地质调绘

1)结合路线及明（棚）洞的工程方案比选进行1:2000工程地质调绘，调绘范围应包括危岩

落石、崩塌岩堆发育区及对明（棚）洞稳定性有影响的区域。

2)对控制岩体稳定的层理、断层、泥化夹层、层间错动带等软弱结构面，应结合危岩、崩塌

稳定性分析，采用挖探、钻探、硐探等探明。

3)地下水的补、径、排条件以及地下水与崩塌、泥石流的相互关系。

c)可选用二维、三维地震法，高密度电法、地质雷达等地球物探手段综合勘探危岩坡体的完整性

及风化程度，崩塌、岩堆等的发育及变化特征。

6.4.4钻探、测试

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a)勘探点的数量和位置应根据地形地质条件及危岩、崩塌与岩堆的发育特点确定，明（棚）洞地

基勘察应根据基础方案布置勘探点数量和位置。

b)勘探深度应至稳定地层中不小于3m，且应大于最大块石直径的1.5倍。明（棚）洞采用桩基

础时，勘探点深度应满足公路桥梁的规定。

c)钻探应分层采取土样，取样后应立即做动力触探试验或标贯测试。

d)钻探过程中遇地下水时，应量测地下水的初见水位和稳定水位。

e)室内测试项目可根据勘察要求按表3选择。

f)应做危岩体块体尺寸分析与崩塌岩堆块体尺寸统计分析，提出落石最大粒径标准值。

g)有条件时，宜结合现场条件做简易岩块滚落试验，了解落石的滚落途径、方向、跳越高度、影

响范围。

6.4.5资料编制

a)工程地质说明：应对本规范勘察所要求查明的内容进行说明，分析危岩、岩堆稳定性，评价崩

塌、落石可能发育情况、规模和影响范围，对明（棚）洞工程方案设计提出工程地质建议。

b)图表资料：应对危岩落石崩塌的分布及威胁影响范围、岩堆的分布范围、软质岩与硬质岩的分

布情况、张拉裂隙产状、岩堆的地层结构等进行图示和说明。提供1:500～1:2000工程地质平

面图；1:200～1:500工程地质断面图；1:50～1:200工程地质钻孔柱状图；1:50～1:200探坑

（井、槽）展示图；土工试验资料；物探测试图表；原位测试图表；现场照片等。

6.5详细工程地质勘察

6.5.1目的与任务

a)根据已批准的初步设计文件所确定的修建原则、设计方案、技术要求等资料，有针对性地进行

工程地质勘察工作，为编制施工图设计文件，提供准确、完整的工程地质资料。

b)在初步勘察成果基础上，根据设计需要进一步查明明（棚）洞场地工程地质条件。

6.5.2勘察内容

在调查测绘、现场测试、计算分析基础上，评价场地危岩崩塌稳定性，提出落石冲击动能参数、崩

塌堆积范围和高度，查明泥石流过流流量和堆积形态特征等。

6.5.3勘察方法

详勘阶段勘察方法以钻探为主，辅以必要的物探与原位测试。

6.5.4钻探

在确定的线位及明（棚）洞结构布置基础上，进一步查明地基地质结构及稳定性。

6.5.5测试

a)室内测试项目可根据勘察要求按表3选择。

b)详勘阶段应做危岩体块体尺寸分析与崩塌岩堆块体尺寸统计分析，提出落石最大粒径标准值；

宜结合现场条件做简易岩块滚落试验，了解落石的滚落途径、方向、跳越高度、影响范围。

6.5.6资料编制

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应在初勘要求基础上，提供设计所需岩土体的物理力学参数及环境水的腐蚀性。给出明（棚）洞方

案及基础型式建议。

7总体设计

7.1一般规定

7.1.1公路明（棚）洞平纵线型、建筑限界、净空断面、主体结构应按照《公路工程技术标准》（JTG

B01）规定的技术标准进行设计。

7.1.2公路明（棚）洞设计过程中，应根据公路等级、不良地质类型及对公路的危害性等控制因素合

理确定明（棚）洞结构类型。

7.1.3明（棚）洞设计应综合考虑公路总体功能、防护特殊需要、对生态环境影响、可持续发展等方

面要求，树立全寿命周期成本的设计新理念，保证明（棚）洞主体结构稳定可靠，避免运营期间病害的

发生。

7.1.4明（棚）洞设计应遵循以下原则：

a)应遵循公路总体设计。明（棚）洞内外平纵线形应协调，符合行车安全与行车舒适的要求；明

（棚）洞断面布置形式应根据所处地质条件、周边环境等合理确定，符合经济性与施工安全的

要求；明（棚）洞施工方法与施工组织应适应结构特点与地质条件，符合环境保护的要求。

b)应进行不良地质防护方案的比选。在地形地貌、周边环境、地质病害等调查的基础上，综合比

选路基边坡防护、明（棚）洞防护、路线绕避等处治方案；当明（棚）洞长度过长时，应综合

比选明（棚）洞防护与路线绕避方案。

c)应开展公路明（棚）洞施工方案的交通组织设计。在山区公路的改扩建项目中，明（棚）洞的

布设应结合其结构特点，充分考虑施工方案和施工期间对交通组织的影响。

d)公路明（棚）洞与洞外结构物宜协调。结合公路等级、明（棚）洞设置情况等，对其内外防排

水系统、泥石流排导系统、交通工程设施、环境保护等作综合考虑。

e)明（棚）洞防护结构设计中应明确其防护冲击荷载的能力。

f)抗震设防烈度VII度及以上地区，明（棚）洞应进行抗震设计。

7.1.5明（棚）洞洞口两端连接线应设置距洞口不小于3s设计速度行程长度且不小于50m的过渡段，

保持横断面的顺适过渡。

条文说明：

本条参照《公路隧道设计规范第一册土建工程》(JTG3370.1)第4.4.9条规定。

7.2明（棚）洞的适用条件

7.2.1明（棚）洞防护能力由高至低依次为：拱形明洞、矩形明洞、钢筋混凝土棚洞、钢棚洞、柔性

棚洞。

条文说明：

明（棚）洞防护能力高低是根据各种结构的受力特点进行排序，若采用不同的结构尺寸其防护能力

有所不同。

7.2.2各类型明（棚）洞的适用条件及主要特点如表4。

8

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表4公路明（棚）洞按类型分类

分类子类适用条件主要特点及要求

防护各类崩塌、落石、泥石流等，且建筑限界路基外侧需要较宽的空间，对地基承

拱形明洞

明洞不发生变化的工点载力要求较高

矩形明洞防护各类崩塌、落石、泥石流等对地基承载力要求低

钢筋混凝土棚洞防护中小型崩塌、落石、泥石流等路基内侧边坡不宜太缓

路基内侧边坡不宜太缓；具有施工周

钢棚洞防护小型崩塌、落石

棚洞期短的特点

防护规模和粒径较小的落石、防治风吹雪、遮对地基承载力要求低；具有施工周期

柔性棚洞

光等短的特点

7.2.3明（棚）洞的结构类型，应根据地形、地质、施工条件，考虑结构安全、经济实用、美观等因

素综合分析确定。

a)边坡一次塌方量大、落石较多、外侧较宽且基底地质条件较好时，宜采用拱形明洞。

b)在建筑高度受到限制或地基软弱、宽度有限的地方，宜采用矩形明洞。

c)当路基外侧地形狭窄、内外侧墙基底地质明显不同，外侧基础工程量较大或洞顶荷载较小时，

可采用棚洞。

7.2.4滑坡地段不宜修建明（棚）洞，但若采取综合整治措施能确保明（棚）洞结构安全稳定时，可

修建抗滑明（棚）洞。抗滑明（棚）洞应按支挡工程设计，其构造应确保滑坡体稳定与明洞安全。

条文说明：

常规明（棚）洞一般不具备抗滑能力，抗滑明（棚）洞应设置专门的抗滑结构。

7.3明（棚）洞线形设计

7.3.1应根据地质、地形、路线走向