CN111335193A - 一种棚洞顶部箱式模块化分层复合防板结砂垫单元及施工方法 - Google Patents

一种棚洞顶部箱式模块化分层复合防板结砂垫单元及施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种箱式模块化分层复合防板结砂垫单元，包括：底框、立柱、波纹薄钢板、螺栓、垫块、防水膜层；所述角钢可通过螺栓连接，通过设置角钢间垫块组成带有插槽的立柱。由四根立柱架立起一个箱式单元，所述波纹薄钢板分层插入立柱插槽中形成箱壁。每层装满砂石后，上部均铺设防水膜层，形成复合砂垫层独立单元。本发明的有益技术效果是:防水膜层能够有效防止缓冲砂垫层的板结，充分发挥砂垫层的缓冲效果，并且实现了预制与模块化，便于更换并提高适应性。

Description

一种棚洞顶部箱式模块化分层复合防板结砂垫单元及施工 方法
技术领域
本申请属于落石防治领域，具体涉及一种箱式模块化分层复合防板结砂垫单元。
背景技术
我国作为多山国家，交通运输建设发展过程经常受到危岩、滑坡、泥石流等自然灾害的制约，尤其是落石灾害，对人员伤亡影响是最直接的。近几年来，由于地震频发，落石灾害呈现高发趋势。在众多落石防治手段中，棚洞是最为有效且环保的方式之一。棚洞顶部作为抵御落石的直接结构，通常会设置专门的缓冲垫层，如中国专利CN208105091U所公开的适用于抗落石冲击的缓冲耗能棚洞顶部复合结构，包括设置在棚洞顶部的回填土层，回填土层和棚洞顶部之间设置有缓冲垫层，所述缓冲垫层包括依次上下间隔设置的第一板层和第二板层，第一板层和第二板层之间连接有多个平行间隔排列的弹簧且第一板层和第二板层均与棚洞顶部平行设置，两两弹簧间填充有聚苯乙烯材料，这种结构虽然缓冲效果优良，但其缓冲垫层结构复杂，包括了两层板层和弹簧，并且还填充有聚苯乙烯材料，导致成本较高，并且施工周期较长。类似结构的专利还包括中国专利CN109183639A、CN102677703B，存在同样问题。
较为经济的方法是利用砂土或砾石在棚洞顶部铺设一层缓冲垫层，利用落石与砂石垫层碰撞过程中的变形及摩擦能量耗散等行为达到吸收冲击能量的效果，但直接铺设砂石垫层存在许多缺点，由于砂石垫层并不防水，在降雨天气，将影响棚洞的正常使用，且随着使用时间变长，经过日晒雨淋后砂石容易板结，其缓冲性能大大降低，现有缓冲垫层设计使得砂石垫层更换十分困难。
发明内容
本发明的目的在于提出一种新型箱式模块化分层复合防板结砂垫单元，既保留了传统砂石缓冲垫层可就地取材、施工方便、成本低廉等优点，还能克服雨水及板结的影响。
为达到上述目的，本发明通过以下方式来实现：
一种棚洞顶部箱式模块化分层复合防板结砂垫单元，包括：底框、角钢、垫块、螺栓、波纹薄钢板、防水膜层；其中，
底框，所述底框为带有凹槽的矩形闭合框架，底框可间隔一定距离用螺栓与棚洞的预埋件连接，也可以直接焊接固定于棚洞顶部；
角钢，四根角钢通过垫块互相间隔形成插槽空间并通过螺栓连接成为带有插槽的立柱，所述立柱包括边缘立柱和中间立柱，所述边缘立柱设置在所述底框的矩形顶点以及每一边的中点，所述边缘立柱具有与所述底框的凹槽适配的尺寸，使得位于边缘的所述立柱能够固定安装到所述底框的凹槽中，所述中间立柱设置于所述底框的矩形中心点，中间立柱底部设置柱脚底板，采用螺栓与棚洞的预埋件连接固定；
所述波纹薄钢板插入角钢的插槽中围合形成一个砂垫层单元，该砂垫层单元内分层铺设缓冲砂石，每层缓冲砂石之间铺设防水膜层。
进一步地，波纹薄钢板按使用需求分层插入立柱插槽中，每层铺满缓冲砂石后铺设防水膜层。
进一步地，砂垫层的单元面积根据落石尺寸来确定，砂垫层长宽应大于落石尺寸的2倍以上。
进一步地，砂垫层单元的厚度按每承受500kJ能量设置一米厚的砂垫层单元设计，均匀分为4-5层设置。
进一步地，砂垫层单元长1米，宽1米，厚1米，均分为5层。
进一步地，防水膜层面积大于单个箱式单元面积，四边向下弯折入砂土层内，形成分层复合砂垫单元。
进一步地，所述砂垫单元的顶面为防水膜层。
进一步地，所述砂垫单元包括四个砂垫子单元，每个砂垫子单元通过插入在所述中间立柱和矩形每一边的中点的所述边缘立柱的插槽中的波纹薄钢板分隔开。
进一步地，顶面的防水膜层上方用角钢压制，所述角钢一端连接与中间立柱，另一端连接于位于矩形边中点的边缘立柱。
另一方面，本发明保护根据前述之一所述的箱式模块化分层复合防板结砂垫单元构成的缓冲垫层，多个砂垫单元紧密排列构成缓冲垫层。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果：
通过螺栓垫块连接角钢形成带插槽立柱，由立柱与波纹薄钢板形成各独立模块单元，使得施工简单，达到预制且易于更换的效果。
通过波纹薄钢板内分层插入立柱插槽中，每层填充缓冲砂土，且每层上部均铺设防水膜层料，形成复合砂垫单元，提高结构防水能力。防止砂垫层板结，从而提高沙垫层缓冲能力。
通过根据工程实际需求，确定单个箱式砂垫单元面积与单层波纹薄钢板高度，保证箱式模块化复合防板结砂垫单元的可适性。
通过设置底框固定边缘构件，保证棚洞与箱式模块化复合防板结砂垫单元的良好连接。
附图说明
图1为本发明实施例的一种棚洞顶部箱式模块化分层复合防板结砂垫单元的结构示意图；
图2为本发明实施例的一种棚洞顶部箱式模块化分层复合防板结砂垫单元的砂垫单元分层复合示意图；
图3为本发明实施例的一种棚洞顶部箱式模块化分层复合防板结砂垫单元的边缘立柱与底框连接示意图；
图4为本发明实施例的一种棚洞顶部箱式模块化分层复合防板结砂垫单元的角钢连接示意图。
上述附图中，附图标记对应的部件名称如下：
1、固定立柱底框，2、角钢，3、垫块，4、螺栓，5、波纹薄钢板，6防水膜层。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
如图1所示，本实发明箱式模块化分层复合防板结砂垫单元，包括固定立柱底框1、角钢2、垫块3、螺栓4、波纹薄钢板5、防水膜层6。四根角钢由螺栓固定在一起形成立柱，角钢之前设置垫块，形成插槽。由四根立柱形成一个箱式单元，每个箱式单元可按工程实际需求确定面积，插槽中插入波纹薄钢板，形成箱壁。
其中，底框1，所述底框1为带有凹槽的矩形闭合框架，底框1可间隔一定距离用螺栓与棚洞的预埋件连接，也可以直接焊接固定于棚洞顶部；
角钢2，四根角钢2通过垫块3互相间隔形成插槽空间并通过螺栓4连接成为带有插槽的立柱，所述立柱包括边缘立柱和中间立柱，所述边缘立柱设置在所述底框1的矩形顶点以及每一边的中点，所述边缘立柱具有与所述底框1的凹槽适配的尺寸，使得位于边缘的所述立柱能够固定安装到所述底框1的凹槽中，所述中间立柱设置于所述底框1的矩形中心点，中间立柱底部设置柱脚底板，采用螺栓与棚洞的预埋件连接固定；
所述波纹薄钢板5插入角钢2的插槽中围合形成一个砂垫层单元，该砂垫层单元内分层铺设缓冲砂石，每层缓冲砂石之间铺设防水膜层6。波纹薄钢板5按使用需求分层插入立柱插槽中，每层铺满缓冲砂石后铺设防水膜层6。砂垫层单元的面积根据落石尺寸来确定，砂垫层单元的长宽应大于落石尺寸的2倍以上。砂垫层单元的厚度按每承受500kJ能量设置一米厚的砂垫层单元设计，均匀分为4-5层设置。砂垫层单元的长宽高厚均可根据实际工程情况调整，在本申请一个优选的实施例中，砂垫层单元长1米，宽1米，厚1米，均分为5层。
波纹薄钢板分层插入插槽中，每层高度按实际需求确定，防水膜层6面积大于单个箱式单元面积，四边向下弯折入砂土层内，形成分层复合砂垫单元。所述砂垫单元的顶面为防水膜层6。所述砂垫单元包括四个砂垫子单元，每个砂垫子单元通过插入在所述中间立柱和矩形每一边的中点的所述边缘立柱的插槽中的波纹薄钢板5分隔开。顶面的防水膜层6上方用角钢压制，所述角钢一端连接与中间立柱，另一端连接于位于矩形边中点的边缘立柱。
多个砂垫单元紧密排列构成缓冲垫层，排列方式可以有多种，例如横排和竖排，为了设计需要，还可多层排列。
按照上述实施例，便可很好地实现本发明。值得说明的是，基于上述设计原理的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本发明所公开的内容基础上做出一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本发明一样，故其也应当在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种棚洞顶部箱式模块化分层复合防板结砂垫单元，其特征在于，包括：底框(1)、角钢(2)、垫块(3)、螺栓(4)、波纹薄钢板(5)、防水膜层(6)；其中，
底框(1)，所述底框(1)为带有凹槽的矩形闭合框架，底框(1)可间隔一定距离用螺栓与棚洞的预埋件连接，也可以直接焊接固定于棚洞顶部；
角钢(2)，四根角钢(2)通过垫块(3)互相间隔形成插槽空间并通过螺栓(4)连接成为带有插槽的立柱，所述立柱包括边缘立柱和中间立柱，所述边缘立柱设置在所述底框(1)的矩形顶点以及每一边的中点，所述边缘立柱具有与所述底框(1)的凹槽适配的尺寸，使得位于边缘的所述立柱能够固定安装到所述底框(1)的凹槽中，所述中间立柱设置于所述底框(1)的矩形中心点，中间立柱底部设置柱脚底板，采用螺栓与棚洞的预埋件连接固定；
所述波纹薄钢板(5)插入角钢(2)的插槽中围合形成一个砂垫层单元，该砂垫层单元内分层铺设缓冲砂石，每层缓冲砂石之间铺设防水膜层(6)。
2.根据权利要求1所述的棚洞顶部箱式模块化分层复合防板结砂垫单元，其特征在于，波纹薄钢板(5)按使用需求分层插入立柱插槽中，每层铺满缓冲砂石后铺设防水膜层(6)。
3.根据权利要求1所述的箱式模块化分层复合防板结砂垫单元，其特征在于，砂垫层的单元面积根据落石尺寸来确定，砂垫层长宽应大于落石尺寸的2倍以上。
4.根据权利要求1所述的箱式模块化分层复合防板结砂垫单元，其特征在于，砂垫层单元的厚度按每承受500kJ能量设置一米厚的砂垫层单元设计，均匀分为4-5层设置。
5.根据权利要求3或4所述的箱式模块化分层复合防板结砂垫单元，其特征在于，砂垫层单元长1米，宽1米，厚1米，均分为5层。
6.根据权利要求1-5之一所述的箱式模块化分层复合防板结砂垫单元，其特征在于，防水膜层(6)面积大于单个箱式单元面积，四边向下弯折入砂土层内，形成分层复合砂垫单元。
7.根据权利要求1-5之一所述的箱式模块化分层复合防板结砂垫单元，其特征在于，所述砂垫单元的顶面为防水膜层(6)。
8.根据权利要求1所述的箱式模块化分层复合防板结砂垫单元，其特征在于，所述砂垫单元包括四个砂垫子单元，每个砂垫子单元通过插入在所述中间立柱和矩形每一边的中点的所述边缘立柱的插槽中的波纹薄钢板(5)分隔开。
9.根据权利要求1所述的箱式模块化分层复合防板结砂垫单元，其特征在于，顶面的防水膜层(6)上方用角钢压制，所述角钢一端连接与中间立柱，另一端连接于位于矩形边中点的边缘立柱。
10.根据权利要求1-7之一所述的箱式模块化分层复合防板结砂垫单元构成的缓冲垫层，其特征在于，多个砂垫单元紧密排列构成缓冲垫层。
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