CN111560865B - 一种用于浅埋偏压隧道的棚洞结构及施工方法 - Google Patents
一种用于浅埋偏压隧道的棚洞结构及施工方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种用于浅埋偏压隧道的棚洞结构及施工方法，该棚洞结构包括：棚洞主体基础(1)、棚洞支撑基础(2)、棚洞支撑组件(3)和防撞结构(4)；棚洞主体基础(1)由拱形板和拱形板基础(102)组成；棚洞支撑基础(2)与拱形板基础(102)连接；棚洞支撑组件(3)连接在棚洞支撑基础(2)与棚洞主体基础(1)之间；防撞结构(4)套接在棚洞支撑组件(3)与棚洞支撑基础(2)的连接位置处。本发明满足了棚洞侧向偏压和垂直方向的支撑需要，提高了棚洞主体的稳定性；防止了棚洞支撑组件意外碰撞损坏，并提高了车辆通行的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及棚洞结构技术领域，具体的，涉及一种用于浅埋偏压隧道的棚洞结构。
背景技术
随着我国铁路、公路基础交通设施建设的迅猛发展，隧道工程施工技术也得到了大幅提升。近年来，我国铁路、公路工程隧道穿越恶劣地质条件的情况时有发生，因此加大复杂地质条件下隧道施工技术的研究，对于提升铁路、公路施工质量具有十分重要的意义。
用于浅埋偏压隧道的棚洞结构就是用于在浅埋偏压地质条件的棚洞，目前道路施工使用的棚洞结构其支撑结构多为单一的倾斜式支撑桩，同时支撑桩与棚洞主体基础的连接点较为简单，虽然可以很好的对棚洞受到的偏压进行支撑，但是对垂直方向上的压力不能很好地支撑，支撑点面积较小，支撑效果较差；此外，在棚洞使用过程中，人的不安全行为导致事故和损坏的因素占到88％，而传统的棚洞结构的支撑组件多为裸露式设置，缺少必要的防撞等措施的保护，过往车辆的意外碰撞易导致棚洞破坏，造成安全事故。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种用于浅埋偏压隧道的棚洞结构。本发明既可以满足棚洞侧向偏压支撑需要，也对棚洞垂直方向的压力进行支撑；提高了棚洞主体的稳定性；防止了棚洞支撑组件意外碰撞损坏，并提高了车辆通行的安全性。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种用于浅埋偏压隧道的棚洞结构，包括：棚洞主体基础、棚洞支撑基础、棚洞支撑组件和防撞结构；
所述棚洞主体基础由拱形板和拱形板基础组成；
所述棚洞支撑基础与拱形板基础连接；
所述棚洞支撑组件连接在棚洞支撑基础与棚洞主体基础之间；
所述防撞结构套接在棚洞支撑组件与棚洞支撑基础的连接位置处。
优选的，所述棚洞支撑基础由条形钢筋混凝土基础和连接梁基础组成，所述条形钢筋混凝土基础与拱形板基础相互平行设置，所述连接梁基础共设有多个，且多个连接梁基础等距连接在条形钢筋混凝土基础和拱形板基础之间。
在上述任一方案中优选的是，所述条形钢筋混凝土基础的底部等距连接有多个定位桩基础，且多个定位桩基础的位置与多个连接梁基础的位置一一对应。
在上述任一方案中优选的是，棚洞支撑组件由倾斜支撑柱和垂直支撑柱组成，所述倾斜支撑柱和垂直支撑柱底端均通过支撑衬砌垫块与条形钢筋混凝土基础连接，且倾斜支撑柱的顶端通过混凝土支撑托梁与混凝土拱形板相互连接，所述垂直支撑柱顶端之间通过支撑垫块与混凝土拱形板连接。
在上述任一方案中优选的是，所述混凝土支撑托梁为与混凝土拱形板的内壁相匹配的弧形板状结构，且混凝土拱形板的内测设有棚洞照明设施。
在上述任一方案中优选的是，所述防撞结构由防撞保护套架和桥梁缓冲块组成；
所述防撞保护套架套接在棚洞支撑组件与棚洞支撑基础的连接位置处，且防撞保护套架的内侧等距连接有多个桥梁缓冲块。
在上述任一方案中优选的是，所述防撞保护套架内侧还通过连接钢架等距连接有多个支撑组件护套，且支撑组件护套套接在棚洞支撑组件上。
在上述任一方案中优选的是，所述防撞保护套架位于棚洞内部一侧侧面上等距设有多个防撞警示板，且防撞警示板为沿着棚洞走向呈30°夹角倾斜式设置。
在上述任一方案中优选的是，所述拱形板为混凝土拱形板，所述混凝土拱形板和拱形板基础一体浇筑成型；混凝土拱形板的外表面开设有弧形凹槽；所述棚洞支撑基础设置在拱形板基础的外侧；所述棚洞支撑组件共设有多个，且多个所述棚洞支撑组件等距连接在棚洞支撑基础与棚洞主体基础之间。
在上述任一方案中优选的是，所述浅埋偏压隧道的棚洞结构的施工方法包括以下步骤：
S1：对边坡自上而下逐级开挖，并采用锚杆配合钢筋网进行联合防护，保证边坡开挖的稳定性，在开挖路基外侧进行打孔，并使用钢筋笼进行浇筑成型获得定位桩基础，且定位桩基础的顶端预留上部连接钢筋；
S2：将条形钢筋混凝土基础配合定位桩基础上预留的连接钢筋进行浇筑成型，同时将棚洞支撑组件连接在条形钢筋混凝土基础上，在棚洞支撑组件与条形钢筋混凝土基础的连接位置处架设防撞结构；
S3：浇筑棚洞主体基础，然后通过混凝土支撑托梁将棚洞主体基础与棚洞支撑组件进行连接，对棚洞主体基础进行支撑；
S4：在棚洞主体基础中的拱形板基础与条形钢筋混凝土基础之间等距架设连接梁基础，并对棚洞浅埋段地表进行注浆加固，对棚洞偏压段地表进行反压回填。
本发明的有益效果为：
1.本发明用于浅埋偏压隧道的棚洞结构的棚洞支撑组件采用倾斜支撑柱和垂直支撑柱的组合式设置，实现对棚洞主体基础进行二次支撑，既可以满足棚洞侧向偏压支撑需要，同时可以对棚洞垂直方向的压力进行支撑，且倾斜支撑柱的顶端设置与棚洞主体基础相匹配弧形结构的混凝土支撑托梁对棚洞主体基础进行支撑，显著增大对棚洞的支撑面积，进一步增强对侧向偏压支撑的效果，可以满足大宽度棚洞的侧向偏压支撑需要，同时可以将棚洞照明设施安装在混凝土支撑托梁上，不需要对棚洞主体基础进行钻孔安装，防止对棚洞主体基础造成损伤。
2.本发明用于浅埋偏压隧道的棚洞结构的棚洞支撑基础中的条形钢筋混凝土基础配合定位桩基础与地基进行浇筑成型固定，同时配合连接梁基础与棚顶主体基础中的拱形板基础连接，从而提高该棚洞主体的稳定性。
3.本发明用于浅埋偏压隧道的棚洞结构在棚洞支撑组件与棚洞支撑基础连接位置处设置了防撞结构；在棚洞使用过程中，人的不安全行为因素占88％，而传统的棚洞结构的支撑组件多为裸露式设置，缺少防撞保护措施，通过设置防撞结构，防撞结构的防撞保护套架配合桥梁缓冲块可以在出现意外碰撞时对棚洞支撑组件进行保护，防止棚洞支撑组件意外碰撞损坏，引发安全事故，同时防撞保护套架外侧的防撞警示板可以对过往的车辆进行警示，提高车辆通行的安全性。
附图说明
图1为根据本发明的用于浅埋偏压隧道的棚洞结构的整体结构示意图；
图2为根据本发明的用于浅埋偏压隧道的棚洞结构中的棚洞主体基础、棚洞支撑基础和棚洞支撑组件的连接结构示意图；
图3为根据本发明的用于浅埋偏压隧道的棚洞结构中的棚洞主体基础的结构示意图；
图4为根据本发明的用于浅埋偏压隧道的棚洞结构中的棚洞主体基础和棚洞支撑基础连接结构示意图；
图5为根据本发明的用于浅埋偏压隧道的棚洞结构中的棚洞支撑组件的结构示意图；
图6为根据本发明的用于浅埋偏压隧道的棚洞结构中的混凝土支撑托梁结构示意图；
图7为根据本发明的用于浅埋偏压隧道的棚洞结构中的防撞结构的结构示意图。
其中：1、棚洞主体基础；101、混凝土拱形板；102、拱形板基础；103、弧形凹槽；2、棚洞支撑基础；21、条形钢筋混凝土基础；22、定位桩基础；23、连接梁基础；3、棚洞支撑组件；31、倾斜支撑柱；32、垂直支撑柱；33、支撑衬砌垫块；34、混凝土支撑托梁；35、棚洞照明设施；4、防撞结构；41、防撞保护套架；42、桥梁缓冲块；43、支撑组件护套；44、连接钢架；45、防撞警示板。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例中的附图，对本发明的实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1-7，一种用于浅埋偏压隧道的棚洞结构，其特征在于，包括：棚洞主体基础1、棚洞支撑基础2、棚洞支撑组件3和防撞结构4；
所述棚洞主体基础1由拱形板和拱形板基础102组成；
所述棚洞支撑基础2与拱形板基础102连接；
所述棚洞支撑组件3连接在棚洞支撑基础2与棚洞主体基础1之间；
所述防撞结构4套接在棚洞支撑组件3与棚洞支撑基础2的连接位置处。
所述棚洞支撑基础2由条形钢筋混凝土基础21和连接梁基础23组成，所述条形钢筋混凝土基础21与拱形板基础102相互平行设置，所述连接梁基础23共设有多个，且多个连接梁基础23等距连接在条形钢筋混凝土基础21和拱形板基础102之间。
所述条形钢筋混凝土基础21的底部等距连接有多个定位桩基础22，且多个定位桩基础22的位置与多个连接梁基础23的位置一一对应。
条形钢筋混凝土基础21配合定位桩基础22与地基进行浇筑成型固定，同时配合连接梁基础23与棚顶主体基础1中的拱形板基础102连接，从而提高该棚洞主体的稳定性。
棚洞支撑组件3由倾斜支撑柱31和垂直支撑柱32组成，所述倾斜支撑柱31和垂直支撑柱32底端均通过支撑衬砌垫块33与条形钢筋混凝土基础21连接，且倾斜支撑柱31的顶端通过混凝土支撑托梁34与混凝土拱形板101相互连接，所述垂直支撑柱32顶端之间通过支撑垫块与混凝土拱形板101连接。
所述混凝土支撑托梁34为与混凝土拱形板101的内壁相匹配的弧形板状结构，且混凝土拱形板101的内测设有棚洞照明设施35。
棚洞支撑组件3采用倾斜支撑柱31和垂直支撑柱32的组合式设置，实现对棚洞主体基础1进行二次支撑，既可以满足棚洞主体基础1侧向偏压支撑需要，同时可以对棚洞主体基础1垂直方向的压力进行支撑，且倾斜支撑柱31的顶端设置与棚洞主体基础1相匹配弧形结构的混凝土支撑托梁34对棚洞主体基础1进行支撑，显著增大对棚洞主体基础1支撑支撑面积，进一步增强对侧向偏压支撑的效果，可以满足大宽度棚洞的侧向偏压支撑需要，同时可以将棚洞照明设施35安装在混凝土支撑托梁34上，不需要对棚洞主体基础1进行钻孔安装，防止对棚洞主体基础造成损伤。
所述防撞结构4由防撞保护套架41和桥梁缓冲块42组成；
所述防撞保护套架41套接在棚洞支撑组件3与棚洞支撑基础2的连接位置处，且防撞保护套架41的内侧等距连接有多个桥梁缓冲块42。
所述防撞保护套架41内侧还通过连接钢架44等距连接有多个支撑组件护套43，且支撑组件护套43套接在棚洞支撑组件3上。
防撞结构4的中防撞保护套架41配合桥梁缓冲块42可以在出现意外碰撞时对棚洞支撑组件3进行保护，并配合支撑组件护套43对棚洞支撑组件3进行二次保护，防止棚洞支撑组件3意外碰撞损坏，引发安全事故。
所述防撞保护套架41位于棚洞内部一侧侧面上等距设有多个防撞警示板45，且防撞警示板45为沿着棚洞走向呈30°夹角倾斜式设置。
沿着棚洞走向呈30°设置的防撞警示板45可以对进入棚洞的车辆进行警示，提高车辆通行的安全性。
所述拱形板为混凝土拱形板101，所述混凝土拱形板101和拱形板基础102一体浇筑成型；混凝土拱形板101的外表面开设有弧形凹槽103；所述棚洞支撑基础2设置在拱形板基础102的外侧；所述棚洞支撑组件3共设有多个，且多个所述棚洞支撑组件3等距连接在棚洞支撑基础2与棚洞主体基础1之间。
所述浅埋偏压隧道的棚洞结构的施工方法包括以下步骤：
S1：对边坡自上而下逐级开挖，并采用锚杆配合钢筋网进行联合防护，保证边坡开挖的稳定性，在开挖路基外侧进行打孔，并使用钢筋笼进行浇筑成型获得定位桩基础22，且定位桩基础22的顶端预留上部连接钢筋；
S2：将条形钢筋混凝土基础21配合定位桩基础22上预留的连接钢筋进行浇筑成型，同时将棚洞支撑组件3连接在条形钢筋混凝土基础21上，在棚洞支撑组件3与条形钢筋混凝土基础21的连接位置处架设防撞结构4；
S3：浇筑棚洞主体基础1，然后通过混凝土支撑托梁34将棚洞主体基础1与棚洞支撑组件3进行连接，对棚洞主体基础1进行支撑；
S4：在棚洞主体基础1中的拱形板基础102与条形钢筋混凝土基础21之间等距架设连接梁基础23，并对棚洞浅埋段地表进行注浆加固，对棚洞偏压段地表进行反压回填。
由所述实施例可知，本发明用于浅埋偏压隧道的棚洞结构的棚洞支撑组件采用倾斜支撑柱和垂直支撑柱的组合式设置，实现对棚洞主体基础进行二次支撑，既可以满足棚洞侧向偏压支撑需要，同时可以对棚洞垂直方向的压力进行支撑，且倾斜支撑柱的顶端设置与棚洞主体基础相匹配弧形结构的混凝土支撑托梁对棚洞主体基础进行支撑，显著增大对棚洞的支撑面积，进一步增强对侧向偏压支撑的效果，可以满足大宽度棚洞的侧向偏压支撑需要，同时在可以将棚洞照明设施安装在混凝土支撑托梁上，不需要对棚洞主体基础进行钻孔安装，防止对棚洞主体基础造成损伤。
本发明用于浅埋偏压隧道的棚洞结构的棚洞支撑基础中的条形钢筋混凝土基础配合定位桩基础与地基进行浇筑成型固定，同时配合连接梁基础与棚顶主体基础中的拱形板基础连接，从而提高该棚洞主体的稳定性。
本发明用于浅埋偏压隧道的棚洞结构在棚洞支撑组件与棚洞支撑基础连接位置处设置了防撞结构；在棚洞使用过程中，人的不安全行为因素占88％，而传统的棚洞结构的支撑组件多为裸露式设置，缺少防撞保护措施，通过设置防撞结构，防撞结构的中防撞保护套架配合桥梁缓冲块可以在出现意外碰撞时对棚洞支撑组件进行保护，防止棚洞支撑组件意外碰撞损坏，引发安全事故，同时防撞保护套架外侧的防撞警示板可以对过往的车辆进行警示，提高车辆通行的安全性。
在本说明书的描述中，参考术语“实施例”的描述意指结合该实施例描述的具体特征、结构、材料过着特点包含于本发明的至少一个实施例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例中以合适的方式结合。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种用于浅埋偏压隧道的棚洞结构，其特征在于，包括：棚洞主体基础(1)、棚洞支撑基础(2)、棚洞支撑组件(3)和防撞结构(4)；
所述棚洞主体基础(1)由拱形板和拱形板基础(102)组成；所述拱形板为混凝土拱形板(101)，所述混凝土拱形板(101)和拱形板基础(102)一体浇筑成型；混凝土拱形板(101)的外表面开设有弧形凹槽(103)；所述棚洞支撑基础(2)设置在拱形板基础(102)的外侧；所述棚洞支撑组件(3)共设有多个，且多个所述棚洞支撑组件(3)等距连接在棚洞支撑基础(2)与棚洞主体基础(1)之间；
所述棚洞支撑基础(2)与拱形板基础(102)连接；所述棚洞支撑基础(2)由条形钢筋混凝土基础(21)和连接梁基础(23)组成，所述条形钢筋混凝土基础(21)与拱形板基础(102)相互平行设置，所述连接梁基础(23)共设有多个，且多个连接梁基础(23)等距连接在条形钢筋混凝土基础(21)和拱形板基础(102)之间；所述条形钢筋混凝土基础(21)的底部等距连接有多个定位桩基础(22)，且多个定位桩基础(22)的位置与多个连接梁基础(23)的位置一一对应；
所述棚洞支撑组件(3)连接在棚洞支撑基础(2)与棚洞主体基础(1)之间；棚洞支撑组件(3)由倾斜支撑柱(31)和垂直支撑柱(32)组成，所述倾斜支撑柱(31)和垂直支撑柱(32)底端均通过支撑衬砌垫块(33)与条形钢筋混凝土基础(21)连接，且倾斜支撑柱(31)的顶端通过混凝土支撑托梁(34)与混凝土拱形板(101)相互连接，所述垂直支撑柱(32)顶端之间通过支撑垫块与混凝土拱形板(101)连接；
所述防撞结构(4)套接在棚洞支撑组件(3)与棚洞支撑基础(2)的连接位置处；所述防撞结构(4)由防撞保护套架(41)和桥梁缓冲块(42)组成；所述防撞保护套架(41)套接在棚洞支撑组件(3)与棚洞支撑基础(2)的连接位置处，且防撞保护套架(41)的内侧等距连接有多个桥梁缓冲块(42)；所述防撞保护套架(41)内侧还通过连接钢架(44)等距连接有多个支撑组件护套(43)，且支撑组件护套(43)套接在棚洞支撑组件(3)上；
所述浅埋偏压隧道的棚洞结构通过以下步骤进行施工：
S1：对边坡自上而下逐级开挖，并采用锚杆配合钢筋网进行联合防护，保证边坡开挖的稳定性，在开挖路基外侧进行打孔，并使用钢筋笼进行浇筑成型获得定位桩基础(22)，且定位桩基础(22)的顶端预留上部连接钢筋；
S2：将条形钢筋混凝土基础(21)配合定位桩基础(22)上预留的连接钢筋进行浇筑成型，同时将棚洞支撑组件(3)连接在条形钢筋混凝土基础(21)上，在棚洞支撑组件(3)与条形钢筋混凝土基础(21)的连接位置处架设防撞结构(4)；
S3：浇筑棚洞主体基础(1)，然后通过混凝土支撑托梁(34)将棚洞主体基础(1)与棚洞支撑组件(3)进行连接，对棚洞主体基础(1)进行支撑；
S4：在棚洞主体基础(1)中的拱形板基础(102)与条形钢筋混凝土基础(21)之间等距架设连接梁基础(23)，并对棚洞浅埋段地表进行注浆加固，对棚洞偏压段地表进行反压回填。
2.根据权利要求1所述的一种用于浅埋偏压隧道的棚洞结构，其特征在于，所述混凝土支撑托梁(34)为与混凝土拱形板(101)的内壁相匹配的弧形板状结构，且混凝土拱形板(101)的内侧设有棚洞照明设施(35)。
3.根据权利要求2所述的一种用于浅埋偏压隧道的棚洞结构，其特征在于，所述防撞保护套架(41)位于棚洞内部一侧侧面上等距设有多个防撞警示板(45)，且防撞警示板(45)为沿着棚洞走向呈30°夹角倾斜式设置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 510665 5th floor, building B, No.16 Keyun Road, Tianhe District, Guangzhou City, Guangdong Province Applicant after: CHINA CONSTRUCTION FOURTH ENGINEERING DIVISION CORP.,LTD. Applicant after: China Construction Fourth Engineering Bureau First Construction Co.,Ltd. Address before: 510665 5th floor, building B, No.16 Keyun Road, Tianhe District, Guangzhou City, Guangdong Province Applicant before: CHINA CONSTRUCTION FOURTH ENGINEERING DIVISION CORP.,LTD. Applicant before: China Construction Fourth Engineering Bureau First Construction Engineering Co.,Ltd. |
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |