CN113322844B - 带预制挡墙和拼装拱形结构的抗雪崩冲击棚洞及施工方式 - Google Patents

Abstract

本发明提供了带预制挡墙和拼装拱形结构的抗雪崩冲击棚洞及施工方式，包括棚洞基础，棚洞基础设置在路基上，棚洞基础顶面两侧对称设置有若干钢筋混凝土挡墙，相对设置的钢筋混凝土挡墙之间设置有若干预制拼装拱形结构，若干钢筋混凝土挡墙与若干预制拼装拱形结构上面设置有消能缓冲层、若干彩钢板，消能缓冲层与若干彩钢板之间铺设有防水层；预制拼装拱形结构在吊装过程中根据自重形成柔性曲线拱圈；各钢筋混凝土挡墙连接处、钢筋混凝土挡墙与路基连接处固定连接有灌浆套筒连接机构。本发明通过采用节段预制拼装的方法进行棚洞施工，施工方便，操作过程简单，有效减少了现场施工难度，增加了施工效率，更主要的是能够抵抗雪崩的巨大冲击。

Description

带预制挡墙和拼装拱形结构的抗雪崩冲击棚洞及施工方式

技术领域

本发明属于道路施工领域，涉及棚洞的施工建造技术，尤其涉及带预制挡墙和拼装拱形结构的抗雪崩冲击棚洞及施工方式。

背景技术

随着我国经济建设的迅猛发展，交通基础设施建设也向高原高寒地区延伸，雪崩作为高原寒冷地区一种经常发生的自然现象，灾后积雪堆积路面，严重影响了道路通畅，使社会经济遭到巨大影响并潜伏多种威胁。为避免雪崩造成的道路封闭，通常在雪崩易发地区设置棚洞保证道路通畅。棚洞目前分为刚性棚洞和柔性棚洞两种。刚性棚洞通常有以下缺陷：一是采用水泥混凝土现浇，其施工周期长、造价高。二是棚洞一般采用钢筋混凝土梁板结构，而棚洞洞顶一般设1.5-2m填土作为缓冲层，由于填土荷载较大，通常需要增大棚洞的结构尺寸来承载填土和结构自重。柔性棚洞虽然可以利用自身较强变形能力吸收一部分动能，但是雪崩瞬间冲击能量极大，柔性棚洞本身的排雪能力差，造成冲击作用时长延长，棚洞的主要支撑结构难以抵挡雪崩带来的巨大冲击。

综上所述，亟需一种可以快速方便施工的棚洞搭建技术，并使棚洞能够有效抵抗雪崩的冲击作用。

发明内容

本发明的目的是提供带预制挡墙和拼装拱形结构的抗雪崩冲击棚洞及施工方式，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：带预制挡墙和拼装拱形结构的抗雪崩冲击棚洞，包括棚洞基础，所述棚洞基础设置在路基上，所述棚洞基础顶面两侧对称设置有若干钢筋混凝土挡墙，相对设置的所述钢筋混凝土挡墙之间设置有若干预制拼装拱形结构，若干所述钢筋混凝土挡墙与若干所述预制拼装拱形结构上面设置有消能缓冲层，所述消能缓冲层的顶面设置有若干彩钢板，所述消能缓冲层与若干所述彩钢板之间铺设有防水层；

所述预制拼装拱形结构在吊装过程中根据自重形成柔性曲线拱圈；

各所述钢筋混凝土挡墙连接处、所述钢筋混凝土挡墙与所述路基连接处固定连接有灌浆套筒连接机构。

优选的，相对设置的所述钢筋混凝土挡墙的内侧上部分别固定连接有若干牛腿支座，每两个所述牛腿支座相对设置，所述牛腿支座上开设有凹槽，所述预制拼装拱形结构的两端分别与所述凹槽相适配。

优选的，所述预制拼装拱形结构包括若干拱形块，若干所述拱形块侧面顺序接触设置，所述拱形块上方两侧设置有至少一个钢铰，相邻所述拱形块之间通过所述钢铰固定连接，若干所述拱形块上方间隔固接有吊装扣，最中间的所述拱形块与最中间的所述吊装扣固接，所述预制拼装拱形结构两端的第二个所述拱形块分别与两端的第一个所述吊装扣固接。

所述吊装扣固定连接在所述拱形块的上方。

优选的，所述棚洞基础、钢筋混凝土挡墙与预制拼装拱形结构采用超高性能混凝土，所述超高性能混凝土的主要成份包括机制砂、钢纤维、水泥、水、硅灰和高效减水剂。

优选的，所述消能缓冲层包括EPS混凝土，厚度为450-550mm。

优选的，所述EPS混凝土包括粒径2-3mm的EPS颗粒、机制砂、水泥、硅灰和高效减水剂，所述EPS颗粒含量28-32％。

优选的，所述消能缓冲层顶面靠近山坡的一侧向上倾斜3.6-5.4°。

优选的，所述彩钢板为带泡沫夹层的彩钢板，相邻所述彩钢板搭接设置且通过螺栓固定在所述消能缓冲层上。

带预制挡墙和拼装拱形结构的抗雪崩冲击棚洞的施工方式，包括以下步骤：

a在施工现场对所述棚洞基础浇筑，然后对钢筋混凝土挡墙与预制拼装拱形结构进行预制；

b完成所述钢筋混凝土挡墙与所述拱形结构的预制后，通过吊装设备将预制所述钢筋混凝土挡墙与所述预制拼装拱形结构运送至施工现场对应的位置；

c将所述钢筋混凝土挡墙放置在所述棚洞基础上，然后通过所述灌浆套筒连接机构向所述钢筋混凝土挡墙与所述棚洞基础之间灌浆，待干燥后，完成所述钢筋混凝土挡墙与所述棚洞基础之间的相互固定；接下来，使用同样的灌浆方式完成各所述钢筋混凝土挡墙之间的固定；

d将所述预制拼装拱形结构吊装至相对设置的所述钢筋混凝土挡墙之间，并完成放置，在吊装过程中，所述预制拼装拱形结构自动形成曲线拱圈，辅助完成放置；

e施工现场，在所述钢筋混凝土挡墙与所述预制拼装拱形结构上方浇筑所述消能缓冲层，当所述消能缓冲层完成干燥并达到一定强度后，在所述消能缓冲层上铺设防水层；

f在所述消能缓冲层上安装彩钢板，最终完成预制挡墙和拼装拱形结构的抗雪崩冲击棚洞施工。

本发明具有如下技术效果：采用若干棚洞基础、钢筋混凝土挡墙和预制拼装拱形结构，方便搬运和拼装，可以灵活施工，有效减少现场搭设难度，增加施工效率；根据预制拼装拱形结构的可拼装以及拱形的受力特点，在吊装过程中快速放置到位后便可以进行下一步施工，进一步为施工提高效率；消能缓冲层和彩钢板可以大大提高棚洞的抗冲击性，缓冲减震有利于及时卸载，减少结构的负载，延长其使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为带预制挡墙和拼装拱形结构的抗雪崩冲击棚洞结构示意图；

图2为牛腿支座结构示意图；

图3为预制拼装拱形结构水平状态示意图；

图4为预制拼装拱形结构吊装状态示意图；

图5为拱形块示意图；

其中，1、棚洞基础；2、钢筋混凝土挡墙；201、牛腿支座；202、凹槽；3、预制拼装拱形结构；301、拱形块；4、消能缓冲层；5、彩钢板；6、钢铰；7、吊装扣。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图1-5所示，本发明提供了带预制挡墙和拼装拱形结构的抗雪崩冲击棚洞，包括棚洞基础1，所述棚洞基础1设置在路基上，所述棚洞基础1顶面两侧对称设置有若干钢筋混凝土挡墙2，相对设置的所述钢筋混凝土挡墙2之间设置有若干预制拼装拱形结构3，若干所述钢筋混凝土挡墙2与若干所述预制拼装拱形结构3上面设置有消能缓冲层4，所述消能缓冲层4的顶面设置有若干彩钢板5，所述消能缓冲层4与若干所述彩钢板5之间铺设有防水层；

所述预制拼装拱形结构3在吊装过程中根据自重形成柔性曲线拱圈；

各所述钢筋混凝土挡墙2连接处、所述钢筋混凝土挡墙2与所述路基连接处固定连接有灌浆套筒连接机构。采用若干所述棚洞基础1、钢筋混凝土挡墙2和预制拼装拱形结构3，方便搬运和拼装，可以灵活施工，有效减少现场搭设难度，增加施工效率；根据所述预制拼装拱形结构3的可拼装以及拱形的受力特点，在吊装过程中快速放置到位后便可以进行下一步施工，进一步为施工提高效率；所述消能缓冲层4和所述彩钢板5可以大大提高棚洞的抗冲击性，缓冲减震有利于及时卸载，减少结构的负载，延长其使用寿命。

进一步优化方案，相对设置的所述钢筋混凝土挡墙2的内侧上部分别固定连接有若干牛腿支座201，每两个所述牛腿支座201相对设置，所述牛腿支座201上开设有凹槽202，所述预制拼装拱形结构3的两端分别与所述凹槽202相适配。只需要将所述预制拼装拱形结构3对应放置在所述凹槽202内，便可以对所述预制拼装拱形结构3进行施加压力，施工效率高。

进一步优化方案，所述预制拼装拱形结构3包括若干拱形块301，若干所述拱形块301侧面顺序接触设置，所述拱形块301上方两侧设置有至少一个钢铰6，相邻所述拱形块301之间通过所述钢铰6固定连接，若干所述拱形块301上方间隔固接有吊装扣7，最中间的所述拱形块301与最中间的所述吊装扣7固接，所述预制拼装拱形结构3两端的第二个所述拱形块301分别与两端的第一个所述吊装扣7固接。若干所述拱形块301之间通过所述钢铰6连接，在整体所述预制拼装拱形结构3吊装的过程中自动形成曲线拱圈，有利于放置在所述钢筋混凝土挡墙2上，降低施工难度。

进一步优化方案，所述棚洞基础1、钢筋混凝土挡墙2与预制拼装拱形结构3采用超高性能混凝土，所述超高性能混凝土的主要成份包括机制砂、钢纤维、水泥、水、硅灰和高效减水剂。采用所述超高性能混凝土，可以充分保证整体结构的强度，有效承载雪崩的冲击。

进一步优化方案，所述消能缓冲层4包括EPS混凝土，厚度为450-550mm。

进一步优化方案，所述EPS混凝土包括粒径2-3mm的EPS颗粒、机制砂、水泥、硅灰和高效减水剂，所述EPS颗粒含量28-32％。所述EPS混凝土的成份、比例以及在这个厚度范围内，所述消能缓冲层4一方面可以保证有效的缓冲效果，另一方面可以保证整体结构的强度。

进一步优化方案，所述消能缓冲层4顶面靠近山坡的一侧向上倾斜3.6-5.4°。所述消能缓冲层4顶面倾斜设置，有利于雪向棚洞一侧移动，更有利于提高棚洞的抗冲击性，并保持棚洞的强度。

进一步优化方案，所述彩钢板5为带泡沫夹层的彩钢板，相邻所述彩钢板5搭接设置且通过螺栓固定在所述消能缓冲层4上。带泡沫夹层的彩钢板进一步提高棚洞整体上的缓冲吸能作用。

带预制挡墙和拼装拱形结构的抗雪崩冲击棚洞的施工方式，包括以下步骤：

a在施工现场对所述棚洞基础1浇筑，然后对钢筋混凝土挡墙2与预制拼装拱形结构3进行预制；

b完成所述钢筋混凝土挡墙2与所述拱形结构3的预制后，通过吊装设备将预制所述钢筋混凝土挡墙2与所述预制拼装拱形结构3运送至施工现场对应的位置；

c将所述钢筋混凝土挡墙2放置在所述棚洞基础1上，然后通过所述灌浆套筒连接机构向所述钢筋混凝土挡墙2与所述棚洞基础1之间灌浆，待干燥后，完成所述钢筋混凝土挡墙2与所述棚洞基础1之间的相互固定；接下来，使用同样的灌浆方式完成各所述钢筋混凝土挡墙2之间的固定；

d将所述预制拼装拱形结构3吊装至相对设置的所述钢筋混凝土挡墙2之间，并完成放置，在吊装过程中，所述预制拼装拱形结构3自动形成曲线拱圈，辅助完成放置；

e施工现场，在所述钢筋混凝土挡墙2与所述预制拼装拱形结构3上方浇筑所述消能缓冲层4，当所述消能缓冲层4完成干燥并达到一定强度后，在所述消能缓冲层4上铺设防水层；

f在所述消能缓冲层4上安装彩钢板5，最终完成预制挡墙和拼装拱形结构的抗雪崩冲击棚洞施工。

本实施例的工作过程如下：

首先在施工现场完成所述棚洞基础1浇筑，对所述钢筋混凝土挡墙2与所述预制拼装拱形结构3的预制；根据道路情况设置对应的尺寸，待其干燥并达到规定强度后，通过吊装设备将预制所述钢筋混凝土挡墙2与所述预制拼装拱形结构3运送至施工现场对应的位置，便可以随时开始施工，省去在施工现场等待的时间。

然后根据定位，将若干所述钢筋混凝土挡墙2放置在所述棚洞基础1上，通过所述灌浆套筒连接机构向各所述钢筋混凝土挡墙2之间、所述钢筋混凝土挡墙2与所述棚洞基础1之间灌浆，并完成固定；

通过所述吊装扣7，将所述预制拼装拱形结构3吊装至相对设置的所述钢筋混凝土挡墙2之间，即将对应的所述拱形块301放置在所述凹槽202中，在吊装过程中，所述预制拼装拱形结构3自动形成拱形曲线，辅助完成放置；

施工现场，在所述钢筋混凝土挡墙2与所述预制拼装拱形结构3上方浇筑所述消能缓冲层4，当所述消能缓冲层4完成干燥并达到一定强度后，在所述消能缓冲层4上铺设防水层；所述消能缓冲层4顶面设置3.6-5.4°的倾斜角度，一方面提高缓冲卸载的效果，另一方面还可以保证棚洞的强度。

在所述消能缓冲层4上安装彩钢板5，最终完成预制挡墙和拼装拱形结构的抗雪崩冲击棚洞施工。

本实施例与现场浇筑的普通混凝土相比较，使用预制的结构可以显著降低本身的自重，且其本身力学性能优于普通混凝土。各所述拱形块301、钢筋混凝土挡墙2和预制拼装拱形结构3形成一个完整的封闭结构，在自身压力下，各所述拱形块301相互挤压，受力明确。

采用预制的方式进行施工，大幅减少了模板搭建工作量，施工简单方便，有效加快了施工进度，且预制的混凝土构件的质量得到了保证，容易在高寒高海拔、施工环境恶劣的地区推广应用，具有较高的经济社会效益。主要针对高寒高海拔地区隧道施工环境恶劣环境、施工周期长、物资补给速度慢、成本高等问题进行改进，可以全天进行隧道施工，有效解决高寒高海拔气候环境下的现浇混凝土施工质量问题，可用于高寒高海拔地区的快速施工中。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.带预制挡墙和拼装拱形结构的抗雪崩冲击棚洞，其特征在于：包括棚洞基础(1)，所述棚洞基础(1)设置在路基上，所述棚洞基础(1)顶面两侧对称设置有若干钢筋混凝土挡墙(2)，相对设置的所述钢筋混凝土挡墙(2)之间设置有若干预制拼装拱形结构(3)，若干所述钢筋混凝土挡墙(2)与若干所述预制拼装拱形结构(3)上面设置有消能缓冲层(4)，所述消能缓冲层(4)的顶面设置有若干彩钢板(5)，所述消能缓冲层(4)与若干所述彩钢板(5)之间铺设有防水层；

所述预制拼装拱形结构(3)在吊装过程中根据自重形成柔性曲线拱圈；

各所述钢筋混凝土挡墙(2)连接处、所述钢筋混凝土挡墙(2)与所述路基连接处固定连接有灌浆套筒连接机构；

所述预制拼装拱形结构(3)包括若干拱形块(301)，若干所述拱形块(301)侧面顺序接触设置，所述拱形块(301)上方两侧设置有至少一个钢铰(6)，相邻所述拱形块(301)之间通过所述钢铰(6)固定连接，若干所述拱形块(301)上方间隔固接有吊装扣(7)，最中间的所述拱形块(301)与最中间的所述吊装扣(7)固接，所述预制拼装拱形结构(3)两端的第二个所述拱形块(301)分别与两端的第一个所述吊装扣(7)固接；

所述吊装扣(7)固定连接在所述拱形块(301)的上方；

所述消能缓冲层(4)顶面靠近山坡的一侧向上倾斜3.6-5.4°。

2.根据权利要求1所述的带预制挡墙和拼装拱形结构的抗雪崩冲击棚洞，其特征在于：相对设置的所述钢筋混凝土挡墙(2)的内侧上部分别固定连接有若干牛腿支座(201)，每两个所述牛腿支座(201)相对设置，所述牛腿支座(201)上开设有凹槽(202)，所述预制拼装拱形结构(3)的两端分别与所述凹槽(202)相适配。

3.根据权利要求1所述的带预制挡墙和拼装拱形结构的抗雪崩冲击棚洞，其特征在于：所述棚洞基础(1)、钢筋混凝土挡墙(2)与预制拼装拱形结构(3)采用超高性能混凝土，所述超高性能混凝土的主要成份包括机制砂、钢纤维、水泥、水、硅灰和高效减水剂。

4.根据权利要求1所述的带预制挡墙和拼装拱形结构的抗雪崩冲击棚洞，其特征在于：所述消能缓冲层(4)包括EPS混凝土，厚度为450-550mm。

5.根据权利要求4所述的带预制挡墙和拼装拱形结构的抗雪崩冲击棚洞，其特征在于：所述EPS混凝土包括粒径2-3mm的EPS颗粒、机制砂、水泥、硅灰和高效减水剂，所述EPS颗粒含量28-32％。

6.根据权利要求1所述的带预制挡墙和拼装拱形结构的抗雪崩冲击棚洞，其特征在于：所述彩钢板(5)为带泡沫夹层的彩钢板，相邻所述彩钢板(5)搭接设置且通过螺栓固定在所述消能缓冲层(4)上。

7.带预制挡墙和拼装拱形结构的抗雪崩冲击棚洞的施工方式，其特征在于：根据权利要求1-6任一项所述的棚洞，包括以下步骤：

a在施工现场对所述棚洞基础(1)浇筑，然后对钢筋混凝土挡墙(2)与预制拼装拱形结构(3)进行预制；

b完成所述钢筋混凝土挡墙(2)与所述拱形结构(3)的预制后，通过吊装设备将预制所述钢筋混凝土挡墙(2)与所述预制拼装拱形结构(3)运送至施工现场对应的位置；

c将所述钢筋混凝土挡墙(2)放置在所述棚洞基础(1)上，然后通过所述灌浆套筒连接机构向所述钢筋混凝土挡墙(2)与所述棚洞基础(1)之间灌浆，待干燥后，完成所述钢筋混凝土挡墙(2)与所述棚洞基础(1)之间的相互固定；接下来，使用同样的灌浆方式完成各所述钢筋混凝土挡墙(2)之间的固定；

d将所述预制拼装拱形结构(3)吊装至相对设置的所述钢筋混凝土挡墙(2)之间，并完成放置，在吊装过程中，所述预制拼装拱形结构(3)自动形成曲线拱圈，辅助完成放置；

e施工现场，在所述钢筋混凝土挡墙(2)与所述预制拼装拱形结构(3)上方浇筑所述消能缓冲层(4)，当所述消能缓冲层(4)完成干燥并达到一定强度后，在所述消能缓冲层(4)上铺设防水层；

f在所述消能缓冲层(4)上安装彩钢板(5)，最终完成预制挡墙和拼装拱形结构的抗雪崩冲击棚洞施工。

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