具有開孔明洞結構的隧道的製作方法

2023-05-04 09:01:06 1

專利名稱：具有開孔明洞結構的隧道的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種隧道，尤其涉及ー種具有開孔明洞結構的隧道。
背景技術：
隨著國民經濟現代化水平的不斷提高，人類因居住和從事各種活動而爭佔土地的矛盾日趨激化。從宏觀上看，人ロ的増加和生活需求的增長與土地等自然條件的日益惡化和資源的逐漸枯竭引起的人類生存空間問題，應該說已達到了危機程度。在這種情況下，地下空間資源的開發與綜合利用，為人類生存空間的擴展提供了具有很大潛力的自然資源。目前在城市的建設過程中，大量的採用了隧洞這種結構形式下穿城市的商業和生 活區，以便節約用地，減少對環境的破壞。一般公路隧道建設中採用的結構形式主要有以下幾種(I)按隧道斷面形狀可以分為矩形、拱形、圓形和橢圓形等斷面形式；(2)矩形斷面可分為單跨、雙跨及多跨等種類；(3)拱形斷面可分為單拱、雙拱及多拱等種類；(4)圓形斷面可分為單圓和多圓兩種形式。雙向通行的公路隧道根據施工方法不同，採用的斷面形式也有差異。採用鑽爆法施工的隧道一般採用拱形斷面，採用盾構法施工的隧道一般採用圓形斷面，採用沉管法施エ的隧道可採用圓形或矩形斷面。一般來說，暗挖施工的隧道採用圓形或近圓形的拱形斷面對結構受カ較好，明挖施工的隧道則宜採用矩形或圓形斷面。隧道設置矩形斷面的目的是儘可能地利用斷面的有效面積、降低工程規模及與接線的可靠銜接，並可有效減少拱部高度，適用於路線縱面標高受限制的區域，一般在城市道路中較為常見。矩形斷面的隧洞結構受カ不如圓形斷面的好，拱頂一般不考慮額外增加荷載，故利用率不高，形成浪費，尤其在人口稠密的商業生活區，這種現象更加突出。隧道其實是ー個封閉的地下管狀結構，洞內空氣流通速度慢，有害氣體濃度較隧道外高，煙霧及粉塵不易消散。目前一般採用在隧道內設機械通風的形式解決此問題，利用風機從洞ロ送風進隧道或排風出隧道，後期的運營及養護成本均較高。為此，我們有必要對隧道的結構形式及通風系統進行改進，以解決節約用地及隧道運營期的通風防災問題。

實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種結構形式簡單、施工方便、節約用地、節能環保的具有開孔明洞結構的隧道。為解決上述技術問題，本實用新型提出的技術方案為ー種具有開孔明洞結構的隧道，所述隧道主要由實體結構和開孔結構連接而成，所述實體結構包括位於隧道兩側的邊牆、位於隧道中部的中牆以及由所述邊牆和中牆支承的第一頂板；所述開孔結構包括位於隧道兩側的邊牆和位於隧道中部的支承件，所述支承件與其ー側邊牆的頂部鋪設第二頂板，所述支承件與其另ー側邊牆的頂部間隔鋪設有若干大梁，大梁上方鋪設有第三頂板，第三頂板圍成一開孔，開孔上方覆設透光板。上述的具有開孔明洞結構的隧道中，所述支承件優選包括一排間隔布置的立柱和立柱上方設置的框架梁；所述第二頂板的兩側分別固接在所述框架梁和所述開孔結構的一側邊牆上；所述大梁的兩側分別固接在所述框架梁和所述開孔結構的另ー側邊牆上。上述的具有開孔明洞結構的隧道中， 所述實體結構和開孔結構交替布置，所述開孔結構中的開孔位置沿隧道走向在隧道左右幅交替布設。上述本實用新型的技術方案中，整個隧道結構根據開孔設置的有無化分為實體結構和開孔結構兩種類型。實體結構和開孔結構均採用雙洞型的「M」截面。實體結構中兩個隧洞結構的設置方式可以完全相同，即在隧道左右兩側各設置邊牆一片，在隧道中部設置中牆一片，頂部則可設置兩跨連續板(即上述的第一頂板)，第一頂板與兩側的邊牆均可採用固結方式；所有邊牆及中牆的牆體基礎均採用條形基礎，條形基礎需設置在穩定並符合承載カ要求的地基上，牆背需回填密實，並做好相應的排水工作。開孔結構中兩個隧洞結構的設置方式則存在差異，左右幅的隧洞需分別考慮，一般一處開孔結構只在左幅或右幅開孔，在優選的技術方案中，第三頂板上的開孔還應沿隧道走向左右幅錯開設置，以便更好地實現通風和採光功能。開孔結構在隧道左右兩側同樣各設置一片邊牆，中間則設置支承件，在優選的技術方案中，該支承件採用ー排間隔布置的立柱替代，柱頂設置框架梁，單根立柱之間形成通風道，使左右兩側的隧洞能夠互相通風。開孔結構不開孔的半幅側頂部可直接採用現澆板(即第二頂板)鋪設，第二頂板分別與邊牆和中間的框架梁固接；開孔結構開孔的半幅側頂部則設置有若干大梁(大梁數量一般與立柱的數量相等，且設於立柱上方)，大梁分別與邊牆及中間的框架梁固接，現澆面板(即第三頂板)支撐在大梁上部，其共同圍成孔ロ的截面形式。與現有技術相比，本實用新型的優點在於本實用新型的上述隧道採用雙孔明洞結構，隧道截面呈類似的「 M」形，兩孔通道將上下行交通分隔，整個隧道結構由牆、梁、板、柱等組合而成，結構簡単，容易施工。本實用新型隧道的上部可作為人群集散廣場，隧洞中是行車通道，能充分利用土地。另外，本實用新型隧道的頂部每隔一定距離設置通風採光孔，可少設或不設隧道風機，充分利用自然條件通風照明，減少能耗和設備維護費用，尤其適用幹城市中的長隧道。綜上，本實用新型的隧道不僅可大大提高隧道的空間利用率，而且結構形式新穎，施工方便，為今後公路隧道的施工建造開闢了廣闊的應用前景。

圖I為本實用新型實施例中具有開孔明洞結構的隧道平面布置結構示意圖(局部俯視)。圖2為圖I中A-A處的剖面圖。圖3為圖I中B-B處的剖面圖。圖4為圖I中左側開孔結構的局部放大圖。圖5為本實用新型實施例中隧道施工方式的狀態示意圖。圖例說明I.實體結構；11.第一頂板；2.開孔結構；21.第二頂板；22.大梁；23.第三頂板；24.透光板；25.橢圓形開孔；26.立柱；27.框架梁；28.支撐架；3.邊牆；4.中牆；5.支承件；6.條形基礎；7.滿堂支架。
具體實施方式
以下結合說明書附圖和具體實施例對本實用新型作進ー步描述。實施例某地擬將貫穿城區的高速公路採用隧道方式改造，將城區的兩大部分連接，井利用隧道的洞頂作為人群活動的廣場。設計的隧道長度為超過I. 5km，原高速公路採用雙向四車道設計施工，考慮到通行能力的限制，將來會拓寬為雙向六車道，故隧道按雙向六車道設計，以便滿足規劃的使用要求。整個隧道結構淨空根據原高速公路的設計標準擬定。由於本實施例的隧道路線較長，連成整體後的隧道將成為ー個長隧道，而長隧道需考慮照明、通風等各項要求。為降低工程規模、並節約運營費用，本實施例採用了一種如圖I 圖4所示 的本實用新型的具有開孔明洞結構的隧道。如圖I 圖4所示，本實施例的隧道主要由實體結構I和開孔結構2連接而成，實體結構I包括位於隧道兩側的邊牆3、位於隧道中部的中牆4以及由邊牆3和中牆4支承的第一頂板11 ;開孔結構2包括位於隧道兩側的邊牆3和位於隧道中部的支承件5，支承件5與其一側邊牆3的頂部鋪設第二頂板21，支承件與其另ー側邊牆的頂部間隔鋪設有若干大梁22，大梁22上方鋪設有第三頂板23，第三頂板23圍成ー橢圓形開孔25，開孔上方覆設具有一定透光係數的透光板24，透光板24通過支撐架28支撐，這使得橢圓形開孔25能起到很好的自然通風和採光效果。由圖I可見，本實施例的具有開孔明洞結構的隧道中，實體結構I和開孔結構2交替布置，且開孔結構2中的橢圓形開孔25的位置沿隧道走向在隧道左右幅交替布設，本實施例中橢圓形開孔25的縱向間距設計為60m (兩橢圓中心的水平距離)。圖2為本實施例的隧道中實體結構I的斷面結構示意圖，由圖2可見，實體結構I的截面呈「M」形，其基礎均採用條形基礎。實體結構I頂部的第一頂板11採用鋼筋混凝土板，厚度根據受カ分析確定，由於本實施例的隧道頂部將用作人群集散的城市廣場，可過人而不能行車，因此計算時需考慮廣場荷載的影響。實體結構I的邊牆3受カ一般較中牆4大，邊牆3的設置也較中牆4厚，但考慮單幅施工時的施工荷載，故中牆4也需要一定的承載能力。第一頂板11與邊牆3和中牆4連接的節點受衝切影響較大，本實施例採用了加腋的辦法擴大受カ面積，減少混凝土的應カ集中現象。圖3為本實施例的隧道中開孔結構2的斷面結構示意圖，由圖3可見，開孔結構2的部分結構與實體結構I大體相同，其基礎均採用條形基礎。開孔結構2未開孔側頂部鋪設的第二頂板21採用鋼筋混凝土板，開孔側頂部設有鋼筋混凝土大梁22，大梁22上方設置的第三頂板23採用鋼筋混凝土板，鋼筋混凝土板的厚度根據受カ分析確定，計算時同樣需考慮廣場荷載的影響。開孔結構2中頂部的孔ロ可採用圓形、橢圓形、方形等形狀，本實施例中採用橢圓形開孔25，橢圓形開孔25由大梁22及與之連接的第三頂板23共同圍成，第三頂板23同樣需考慮廣場集中荷載的作用。兩側的邊牆3同實體結構1，但開孔結構2的中央分隔帶部分則不採用實體結構I中的中牆4，而採用支承件5的形式，本實施例中的支承件5包括一排間隔布置的立柱26和立柱26上方設置的鋼筋混凝土框架梁27 ;第ニ頂板21的兩側分別固接在框架梁27和開孔結構2的一側邊牆3上；大梁22的兩側分別固接在框架梁27和開孔結構2的另ー側邊牆3上。為減少大梁、頂板等構件對節點衝切力的影響，在節點處均採用加腋方式處理。相鄰兩立柱26之間形成一定大小的通道，這樣有利於左右隧洞的通風和防災。本實施例的隧道施工過程中，為儘量減少對隧道內高速公路通行的幹擾，本實施例採用半幅施工、半幅放行的方式進行施工。實體結構I的施工狀態示意圖如圖5所示，半幅施工採用碗扣式滿堂支架7方式整體半幅現澆，先施工中牆4及ー側的邊牆3和第一頂板11，待左幅(或右幅)施工完畢後再施工另ー側的邊牆3和第一頂板11。開孔結構2的施エ方式與實體結構I相同，也採用半幅施工、半幅放行的施工方式。另外，考慮到本實施例的隧道主要應用於舊路改造工程，為控制工程規模，應儘可能保留原高速公路的路面及路基，設計方案考慮不破壞原路面及路基，只在高速公路的路基兩側及中間分隔帶部位進行施工，拆除路基兩側的擋牆和維護結構。不論是實體結構I部分還是開孔結構2部分均要先在公路的兩側及中央分隔帶位置開挖基坑，施作好基礎墊層及條形基礎6 ;基礎寬度根據上部結構傳至基礎的カ和地基的基底承載カ確定，局部有孔洞需要跨越的地方需設置基 礎梁。由上可見，本實施例提出的這種隧道結構形式是ー種雙跨箱型明洞，該結構分為左右兩個隧洞，分別通行上、下行車輛，該結構適用於各種雙向通行的公路隧道。整個隧道結構為現澆鋼筋混凝土結構，兩孔相連，整個隧道結構的橫截面呈「M」形，上、下行交通可通過中牆4和支承件5分離，頂板作為人群集散的城市廣場，可過人而不行車。本實施例的隧道不僅達到連接城市、增設人行廣場的目的，而且具有節地、環保和節能的顯著優勢。上述實施例僅僅是為了進一步闡釋和描述本實用新型的技術方案，以幫助本領域技術人員進ー步理解本實用新型技術方案的核心思想。本領域的普通技術人員在應用本實用新型的過程中，在具體實施方式
及細節上所作的非實質性改變(包括開孔形式、結構形狀等)，均在本實用新型的保護範圍內。
權利要求1.ー種具有開孔明洞結構的隧道，其特徵在於，所述隧道主要由實體結構和開孔結構連接而成，所述實體結構包括位於隧道兩側的邊牆、位於隧道中部的中牆以及由所述邊牆和中牆支承的第一頂板；所述開孔結構包括位於隧道兩側的邊牆和位於隧道中部的支承件，所述支承件與其ー側邊牆的頂部鋪設第二頂板，所述支承件與其另ー側邊牆的頂部間隔鋪設有若干大梁，大梁上方鋪設有第三頂板，第三頂板圍成一開孔，開孔上方覆設透光板。
2.根據權利要求I所述的具有開孔明洞結構的隧道，其特徵在於，所述支承件包括一排間隔布置的立柱和立柱上方設置的框架梁；所述第二頂板的兩側分別固接在所述框架梁和所述開孔結構的一側邊牆上；所述大梁的兩側分別固接在所述框架梁和所述開孔結構的另ー側邊牆上。
3.根據權利要求I所述的具有開孔明洞結構的隧道，其特徵在於，所述實體結構和開孔結構交替布置，所述開孔結構中的開孔位置沿隧道走向在隧道左右幅交替布設。
專利摘要本實用新型公開了一種具有開孔明洞結構的隧道，該隧道主要由實體結構和開孔結構連接而成，實體結構包括位於隧道兩側的邊牆、位於隧道中部的中牆以及由邊牆和中牆支承的第一頂板；開孔結構包括位於隧道兩側的邊牆和位於隧道中部的支承件，支承件與其一側邊牆的頂部鋪設第二頂板，支承件與其另一側邊牆的頂部間隔鋪設有若干大梁，大梁上方鋪設有第三頂板，第三頂板圍成一開孔，開孔上方覆設透光板。本實用新型的隧道具有結構形式簡單、施工方便、節約用地、節能環保等優點。
文檔編號E21D9/14GK202451164SQ20112056277
公開日2012年9月26日 申請日期2011年12月29日 優先權日2011年12月29日
發明者任會, 傅立新, 王建華, 王明明, 蔣武軍 申請人:湖南省交通規劃勘察設計院