一種彈性消能隧道棚洞結構及施工方法與流程

2023-10-22 15:59:37 4

本發明涉及巖土工程，特別涉及道路工程危巖落石極發育的工程防治。

背景技術：

我國西南山區地形艱險，地質複雜，危巖落石極為發育，這給道路工程的修建及運營帶來巨大困難。由於經濟及技術原因，山區無法做到採用暗作施工的隧道工程來繞避所有危巖落石，實際工程中出現了大量的路基結合剛性隧道棚洞工程來解決危巖落石防治的案例。但當危巖落石的衝擊能增大以後，剛性隧道棚洞工程面臨許多問題，其結構厚度及強度要求明顯提高，一是造成工程投資非常巨大，另外對高能級危巖防治效果欠佳。在這種情況下提出一種經濟、效果好的危巖落石防治隧道棚洞結構及施工方法具有十分重要的意義和發展前景。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是提供一種彈性消能隧道棚洞結構，以有效增強危巖落石防治效果，且具有較好的經濟性。

本發明解決上述技術問題採用技術方案如下：

本發明的一種彈性消能隧道棚洞結構，其特徵是它包括：左側基礎牆和右側基礎牆，沿隧道棚洞延伸方向間隔對稱設置在路基面兩側地基上，左側基礎牆和右側基礎牆的頂部具有槽型結構；拱型構築體，由弧形結構和兩側下端的矩形結構構成，矩形結構位於槽型結構內；彈性體，設置於槽型結構的底壁與矩形結構的端壁之間；錨索，穿過彈性體，其兩端分別與拱型構築體和左側基礎牆、右側基礎牆固定連接；緩衝體，固定設置在拱型構築體頂部。

本發明所要解決的另一技術問題是提供一種上述彈性消能隧道棚洞結構的施工方法，該方法包括如下步驟：

①修築完成路基工程，在路基面上對左側基礎牆和右側基礎牆平面定位；

②在路基面上開槽形成左側基礎牆和右側基礎牆基坑；

③綁紮連接左側基礎牆和右側基礎牆鋼筋，固定連接左側基礎牆和右側基礎牆鋼筋頂部的主筋和錨索；

④立模澆築左側基礎牆和右側基礎牆混凝土；

⑤在左側基礎牆和右側基礎牆頂部的槽型結構中放入彈性體，錨索穿過彈性體；

⑥分塊綁紮拱型構築體鋼筋；

⑦對錨索進行預張拉，張拉力大小等於或略大於拱型構築體重量；

⑧固定連接拱型構築體頂部的主鋼筋和錨索；

⑨立模澆築拱型構築體混凝土；

⑩將緩衝體固定設置在拱型構築體頂部。

本發明的有益效果是，有效增強危巖落石防治效果，易於修復，施工簡便，可有效節約工程投資，具有廣闊推廣應用價值。

附圖說明

本說明書包括如下三幅附圖：

圖1是本發明一種彈性消能隧道棚洞結構的斷面圖。

圖2是本發明一種彈性消能隧道棚洞結構的正面圖。

圖3是圖1中B局部的放大圖。

圖中示出構件名稱及所對應的標記：左側基礎牆11、右側基礎牆12、槽型結構13、拱型構築體20、弧形結構21、矩形結構22、緩衝體23，彈性體30、固定板31、壓縮彈簧31、錨索40、地基A。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明：

參照圖1和圖2，本發明一種彈性消能隧道棚洞結構包括：左側基礎牆11和右側基礎牆12，沿隧道棚洞延伸方向間隔對稱設置在路基面兩側地基A上，左側基礎牆11和右側基礎牆12的頂部具有槽型結構13；拱型構築體20，由弧形結構21和兩側下端的矩形結構22構成，矩形結構22位於槽型結構13內；彈性體30，設置於槽型結構13的底壁與矩形結構22的端壁之間；錨索40，穿過彈性體30，其兩端分別與拱型構築體20和左側基礎牆11、右側基礎牆12固定連接；緩衝體23，固定設置在拱型構築體20頂部。

參照圖1，左側基礎牆11和右側基礎牆12承擔危巖落石豎向衝擊力和上部拱型構築體20的重力，並且通過上部槽型結構13與拱型構築體20銜接，對拱型構築體20起平面固定作用。拱型構築體20可避免危巖落石進入路基內，從而確保道路運營安全。利用彈性體30的受力收縮變形吸能作用，大大減輕危巖落石對拱型構築體20和左側基礎牆11、右側基礎牆12的衝擊作用，可以有效節約工程投資。彈性體30向上的變形恢復可有利於危巖落石迅速離開拱型構築體20。錨索40的向下拉力作用確保拱型構築體20在彈性體30恢復變形時的穩定性。利用緩衝體23的緩衝作用，避免危巖落石直接與拱型構築體20硬接觸發生衝擊破壞，增加拱型構築體20的使用壽命，並節約工程投資。左側基礎牆11、右側基礎牆12與拱型構築體20分離設置，還可以解決在發生特殊工況下拱型構築體20破壞重建，而不用更換左側基礎牆11和右側基礎牆12的問題，較傳統棚洞結構更具優勢和靈活性。

參照圖2和圖3，所述彈性體30由固定板31和沿槽型結構13長度方向間隔設置的壓縮彈簧31構成，所述錨索40與壓縮彈簧31對應設置。所述錨索40可採用4-6束的高強鋼絞線製作，並作好防鏽處理，其直徑與壓縮彈簧31的內徑相匹配。

參照圖1，所述左側基礎牆11和右側基礎牆12每幅寬度一般為3-5m，厚度不小於0.3m，兩相鄰空距為2-3m。所述槽型結構13的設置深度不小於1.0m，寬度與矩形結構22匹配，槽型結構13的側壁與矩形結構22的側壁之間具有空隙(2cm左右)。所述緩衝體23可採用廢棄輪胎固定在拱型構築體20頂部。

參照圖1，本發明一種彈性消能隧道棚洞結構的施工方法，包括如下步驟：

①修築完成路基工程，在路基面上對左側基礎牆11和右側基礎牆12平面定位；

②在路基面上開槽形成左側基礎牆11和右側基礎牆12基坑；

③綁紮左側基礎牆11和右側基礎牆12鋼筋，固定連接左側基礎牆11和右側基礎牆12鋼筋頂部的主筋和錨索40；

④立模澆築左側基礎牆11和右側基礎牆12混凝土；

⑤在左側基礎牆11和右側基礎牆12頂部的槽型結構13中放入彈性體30，錨索40穿過彈性體30；

⑥分塊綁紮拱型構築體20鋼筋；

⑦對錨索40進行預張拉，張拉力大小等於或略大於拱型構築體20重量；

⑧固定連接拱型構築體20頂部的主鋼筋和錨索40；

⑨立模澆築拱型構築體20混凝土；

⑩將緩衝體23固定設置在拱型構築體20頂部。

以上所述只是用圖解說明本發明一種彈性消能隧道棚洞結構及其施工方法的一些原理,並非是要將本發明局限在所示和所述的具體結構和施工方法適用範圍內，故凡是所有可能被利用的相應修改以及等同物，均屬於本發明所申請的專利範圍。