CN117266878B - 一种隧道用的预制式防爆箱涵 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种隧道用的预制式防爆箱涵，包括混凝土层和位于混凝土层内部的骨架组件，所述骨架组件包括基本钢筋框架以及位于基本钢筋框架上通道腔体中的防爆板和内钢筋骨架，所述内钢筋骨架位于防爆板的内侧，通过防爆板形变吸收箱涵内爆炸产生的冲击能量。本发明可以很好的防止箱涵内部发生爆炸冲击导致箱涵被损坏而失去承载力，使得箱涵无法满足隧道防爆需求的问题。

Description

一种隧道用的预制式防爆箱涵

技术领域

本发明涉及防爆结构技术领域，具体涉及一种隧道用的预制式防爆箱涵。

背景技术

由于箱涵整体性好、受力分布合理，经常被用在隧道中。箱涵作为隧道的主要承载构件，其重要程度不言而喻，一旦内部发生爆炸破坏会导致箱涵失去承载能力，导致箱涵结构的局部构件损坏甚至隧道整体结构垮塌。因此，对于一些有战略意义、防护要求的隧道，进行箱涵的防爆防冲击设计是非常必要的。

申请号为CN202223429001.7的中国专利提出了一种快速拼装式闭合箱涵结构，在该专利中采用拼装式波纹钢结构，拼装式箱涵能够完全替代钢筋混凝土结构，虽然波纹钢结构重量小，能够进行快速安装，但在接受爆炸冲击荷载时，很容易发生较大变形，甚至出现大面积凹陷，影响箱涵附近其他结构的功能与正常使用，该结构在底部立板与弧形波纹钢底板之间焊接有加强筋板，边角处采用圆弧角过渡，避免出现直角，虽然防止了应力集中，但是它只对局部结构强度进行了加强，对强度的提高有限，当上方土荷载较大时，很容易发生破坏，不如钢筋混凝土结构的稳定性，所以它提高整体结构的稳定性程度有限，在爆炸冲击作用下，难以满足正常的安全使用要求。

申请号为CN202110898796.7的中国专利提出了一种装配式预制箱涵，包括顶板、底板和两块侧板，侧板与底板和顶板通过凹槽、连接槽、连接块和承载杆固定连接，连接十分脆弱，主要依靠板的重力与上侧土压力的挤压，保证结构的密实度，当接受爆炸冲击荷载时，很容易产生部件脱离。该结构顶板、底板和侧板的分体设置，结构较为脆弱，遭受冲击荷载时，整体结构将可能发生大变形，甚至坍塌。

现有技术中的箱涵发生爆炸作用会对结构产生剧烈的破坏效应，并且混凝土碎片会产生剥落，钢筋可能进入塑性破坏阶段，完全丧失承载力，不能满足隧道的防爆需求。对此，急需一种隧道用的预制式防爆箱涵以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种隧道用的预制式防爆箱涵，旨在解决现有的箱涵结构防爆炸冲击能力差，无法满足隧道防爆需求的问题，具体技术方案如下：

一种隧道用的预制式防爆箱涵，包括混凝土层和位于混凝土层内部的骨架组件，所述骨架组件包括基本钢筋框架以及位于基本钢筋框架上通道腔体中的防爆板和内钢筋骨架，所述内钢筋骨架位于防爆板的内侧，通过防爆板形变吸收箱涵内爆炸产生的冲击能量。

以上技术方案中优选的，所述骨架组件还包括抗爆组件，所述基本钢筋框架与所述防爆板的之间布设有多件抗爆组件；所述抗爆组件包括吸能体一以及分别设置于吸能体一两端的座板组件一和座板组件二；所述吸能体一上设有多个吸能空腔，通过吸能体一形变吸收箱涵内爆炸产生的冲击能量。

以上技术方案中优选的，所述吸能空腔包括第二吸能空腔和设置于第二吸能空腔周向的多个第一吸能空腔，所述第一吸能空腔和第二吸能空腔均贯穿所述吸能体一，所述第二吸能空腔内填充橡胶颗粒，所述第一吸能空腔内填充泡沫铝；

所述座板组件一包括层叠设置的聚氨酯泡沫块和弹性钢板，所述吸能体一的一端与弹性钢板连接；

所述座板组件二包括碳化硼陶瓷板和包裹于碳化硼陶瓷板上的玻璃纤维布，所述吸能体一的另一端与碳化硼陶瓷板连接。

以上技术方案中优选的，所述基本钢筋框架包括外钢筋骨架和N件中墙骨架，N件所述中墙骨架沿横向间隔设置于外钢筋骨架的内部，以将外钢筋骨架的内部分成N+1个通道腔体，其中N为大于等于1的自然数；

每个所述通道腔体内部均设有防爆板和内钢筋骨架，所述外钢筋骨架与防爆板之间设有多件抗爆组件。

以上技术方案中优选的，所述骨架组件还包括吸能组件，相邻两个通道腔体中的防爆板之间设有多件穿过中墙骨架设置的吸能组件；所述吸能组件包括吸能体二，所述吸能体二的两端分别连接相邻的两个防爆板，所述吸能体二上设有多个吸能腔二，通过吸能体二形变吸收箱涵内爆炸产生的冲击能量。

以上技术方案中优选的，所述吸能体二的端部与防爆板之间通过凹槽和凸块配合进行定位。

以上技术方案中优选的，所述吸能腔二贯穿所述吸能体二设置，所述吸能腔二的内部填充泡沫铝。

以上技术方案中优选的，所述外钢筋骨架上部的两个直角处以及中墙骨架上部的两侧分别与外钢筋骨架间形成的直角处均设有加强钢筋网。

以上技术方案中优选的，所述基本钢筋框架的底面设有多个垫块。

以上技术方案中优选的，所述防爆板的外侧浇筑钢纤维混凝土；所述防爆板的内侧喷涂水泥砂浆覆盖内钢筋骨架。

应用本发明的技术方案，具有以下有益效果：

本发明的防爆箱涵在基本钢筋框架的通道腔体中设置有防爆板和内钢筋骨架，以防爆板内侧的混凝土和内钢筋骨架作为第一冲击结构层，以防爆板作为第二冲击结构层，以防爆板外侧的混凝土和基本钢筋框架作为第三冲击结构层，通过多层冲击结构依次消耗爆炸产生的冲击能量，降低爆炸对箱涵产生的破坏，保证箱涵在爆炸冲击下依然能正常的工作，降低爆炸产生的损失，满足隧道的防爆需求。

防爆板受爆炸冲击力能够起到对力重新分配作用，降低了原有箱涵设计结构中冲击波将表面混凝土撕裂后冲击波继续损坏箱涵内部的影响，防止了整个箱涵结构坍塌截面失去承载力的可能性，保证了爆炸冲击后隧道的结构稳定性。

通过在防爆板和外钢筋骨架之间设置抗爆组件，以及在相邻防爆板之间设置吸能组件，通过抗爆组件和吸能组件产生形变可以吸收大部分的爆炸冲击能量，进一步降低爆炸对箱涵的损害。其中，抗爆组件作为防爆板的支撑构件，可以减缓防爆板在爆炸冲击波作用下的破坏速度，并且可以将防爆板所受的力进行超压作用下内力的重新分配，扩大超压的扩散面，抗爆组件将超压分散至外钢筋骨架等其它结构部位，也就是分散到外钢筋骨架和混凝土组成的空间内，大大提高了箱涵结构的防爆性能，使得隧道运营过程更加安全。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明防爆箱涵未浇筑顶板和中墙的正视图；

图2是图1中A处的局部放大图；

图3是图1中基本钢筋框架的结构示意图；

图4是图1中防爆板的结构示意图；

图5是图1中内钢筋骨架的结构示意图；

图6是图1中吸能组件的结构示意图；

图7是图1中抗爆组件的结构示意图；

图8是本发明防爆箱涵未喷涂复合水泥砂浆的结构示意图；

图9是本发明防爆箱涵预制完成后的结构示意图；

其中，1、基本钢筋框架，2、防爆板，3内钢筋骨架，4、吸能组件，5、抗爆组件；

101、环形钢筋，102、第一纵筋，103、架立筋，104、第二纵筋，105、斜筋，106、垫块，107、钢丝环；201、连接钩，202、安装凹槽，203、安装孔；

301、折弯钢筋，302、第三纵筋；401、吸能体二，402、吸能腔二，403、安装凸块，404、安装螺杆；501、聚氨酯泡沫块，502、弹性钢板，503、吸能体一，504、第一吸能空腔，505、玻璃纤维布，506、碳化硼陶瓷板，507、第二吸能空腔；

01、顶板，02、左侧墙，03、底板，04、中墙，05、右侧墙。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述，并给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明能以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

实施例1：

本实施例提供了一种隧道用的预制式防爆箱涵，包括混凝土层和位于混凝土层内部的骨架组件，所述骨架组件包括基本钢筋框架1以及位于基本钢筋框架1上通道腔体中的防爆板2和内钢筋骨架3，所述防爆板2与基本钢筋框架1连接，所述内钢筋骨架3设置于防爆板2的内侧，通过防爆板2形变吸收箱涵内爆炸产生的冲击能量。

本实施例中的箱涵包括两个通道腔体，本实施例中在箱涵的顶板和中墙增加防爆功能；请继续参见图1-图9，下面对本实施例中箱涵的结构组成进行详细的说明。

参见图3，所述基本钢筋框架1包括外钢筋骨架和N件中墙骨架，N件所述中墙骨架沿横向间隔设置于外钢筋骨架的内部，以将外钢筋骨架的内部分成N+1个通道腔体，其中N为大于等于1的自然数；本实施例中N等于1。

每个所述通道腔体内部均设有防爆板2和内钢筋骨架3，所述防爆板2与外钢筋骨架连接，所述内钢筋骨架3设置在防爆板的内侧，所述外钢筋骨架的上侧边框与防爆板2之间设有多件抗爆组件5，如图1所示，图1中仅示意了右侧通道腔体上的抗爆组件5。

请参见图3，所述外钢筋骨架包括环形钢筋101和第一纵筋102，多件环形钢筋101沿纵向间隔设置，各环形钢筋101之间通过沿环形钢筋101周向布置的多件第一纵筋102连接。进一步的，所述环形钢筋为上侧钢筋、下侧钢筋、左侧钢筋和右侧钢筋形成的方形环件，所述第一纵筋102具体是设置于环形钢筋101的外侧，各环形钢筋101的上侧钢筋间、下侧钢筋间、左侧钢筋间和右侧钢筋间均通过第一纵筋102进行连接，从而形成一个方形的框架结构。

具体的，所述中墙骨架包括两列沿纵向间隔设置的架立筋103，所述架立筋103的上端连接环形钢筋101的上侧钢筋，其下端连接环形钢筋101的下侧钢筋。优选的，单列架立筋103中，相邻架立筋之间的纵向间隔距离与相邻环形钢筋101之间的纵向间隔距离不一定相等；在某些实施例中可能相邻架立筋之间的纵向间隔距离与相邻环形钢筋之间的纵向间隔距离相等；在某些实施例中可能相邻架立筋之间的纵向间隔距离大于相邻环形钢筋之间的纵向间隔距离，如此设置更加经济。所述中墙骨架能减小外钢筋骨架的跨中弯矩并承受结构的压力，具有抗压效果，与混凝土形成钢筋混凝土结构。

进一步的，所述外钢筋骨架上部的两个直角处以及中墙骨架上部的两侧（指的是中墙骨架在纵向方向的两侧）分别与外钢筋骨架间形成的直角处均设有加强钢筋网。即在环形钢筋101上部的两个直角处、两列架立筋分别与环形钢筋上侧钢筋形成的直角处均设有加强钢筋网。

具体的，所述加强钢筋网包括沿纵向间隔设置的多个斜筋105，各斜筋105之间通过多件第二纵筋104进行连接，即多个斜筋和多个第二纵筋形成钢筋网格。在环形钢筋上部的两个直角处，所述斜筋一端连接环形钢筋的左侧钢筋或右侧钢筋，其另一端连接环形钢筋的上侧钢筋。在中墙骨架与环形钢筋形成的直角处，所述斜筋的一端连接架立筋，其另一端连接环形钢筋的上侧钢筋。

所述斜筋105通过钢丝绑扎和焊接进行固定，钢筋焊接采用电弧焊，搭接焊采用E5003焊条，钢筋焊接宜采用双面焊，钢筋搭接长度为50mm。所述加强钢筋网能对箱涵边角处的抗压能力进行增强，减小应力的集中对结构边角处的影响。优选的，不同位置的加强钢筋网的网格大小可以不一样，例如外钢筋骨架上部的两个直角处的加强钢筋网网格小，而中墙骨架与外钢筋骨架间直角处的加强钢筋网网格大，如此设置既可以保证结构的稳定性又可以节省材料。

优选的，所述防爆板的结构形式根据防爆需求的不同可能会有变化。如所述防爆板可以是在顶面板的两侧分别设置斜板，斜板的下端再设置侧边板，即防爆板为一个顶面板、两个斜板和两个侧边板构成的n形，此处称之为第一形状。所述防爆板也可以是在顶面板的两侧分别设置斜板，在一个斜板的下端设置侧边板，即所述防爆板为一个顶面板、两个斜板和一个侧边板构成的如图4所示的形状，此处称之为第二形状。所述防爆板也可以是在顶面板的两侧分别设置斜板，仅由一个顶面板和两个斜板构成，此处称之为第三形状。当然，所述防爆板也可以是与通道腔体相匹配的环形结构，此处称之为第四形状。

其中，第一形状适合对通道腔体的顶板以及两个侧面墙体进行防爆，第二形状则适合对通道腔体的顶板以及一个侧面墙体（如中墙）进行防爆，第三形状则适合对通道腔体的顶板进行防爆，第四形状的防爆板可以对通道腔体四周的墙体均进行防爆保护。防爆板的结构形式如何选择，取决于通道腔体的防爆需求以及通道腔体在箱涵中的位置。一般情况下，位于中部的通道腔体可以采用第一形状，位于横向端部的两个通道腔体可以采用第二形状，针对仅需要顶板防爆的通道腔体（如单孔的箱涵）则可以采用第三形状，对于需要全面防护的通道腔体则可以采用第四形状。此外，本领域人员根据防爆的需求以及通道腔体的横截面形状，也可以对防爆板的结构形式进行改进。

本实施例中采用第二形状的防爆板结构，本实施例中所述防爆板的底部，即侧边板的底部设有多个限位凹槽，限位凹槽的数量及间距与环形钢筋101的数量及间距一致，所述防爆板的底部通过限位凹槽卡设在各环形钢筋101上，并且通过焊接将防爆板的底部与环形钢筋连接在一起。进一步的，所述防爆板的斜板则与加强钢筋网焊接固定。所述防爆板能承受结构的拉力，具有一定的抗拉效果。

优选的，所述防爆板2上设有多个安装孔203，所述安装孔203用于装入连接钩201，实现内钢筋骨架3钩连在防爆板的内侧。所述连接钩在防爆板的外侧为斜角钩，在防爆板的内侧为直角钩；连接钩201使用高碳钢，含碳量在1.5%左右，具有较好的弹性与较高的强度；直角钩固定内钢筋骨架，直角钩与内钢筋骨架的接触间隙小于1mm，保证其连接的稳定性，该结构可防止内钢筋骨架和混凝土的脱落。

具体的，所述内钢筋骨架3的结构形式与防爆板的结构形式相匹配，可以为第一形状、第二形状、第三形状和第四形状结构形式中的任意一种。所述内钢筋骨架3包括折弯钢筋301和第三纵筋302，其中折弯钢筋301折弯成与防爆板结构形式相匹配的第一形状、第二形状、第三形状或第四形状，多件折弯钢筋301沿纵向间隔设置且各折弯钢筋301之间通过多件第三纵筋302进行连接，从而形成与防爆板相匹配的内钢筋骨架3。本实施例中折弯钢筋为第二形状，所述内钢筋骨架如图5所示，其中图5未绘制各折弯钢筋301竖直段部分的第三纵筋302。

进一步的，所述防爆板上的连接钩201勾住内钢筋骨架3中的第三纵筋302，从而实现两者之间连接。优选的，若所述防爆板的斜板较窄不方便设置连接钩时，所述防爆板的斜板与内钢筋骨架之间可以直接焊接在一起。

请参见图1、图2、图3和图6，相邻两个通道腔体中的防爆板2之间设有多件穿过中墙骨架设置的吸能组件4；所述吸能组件4包括吸能体二401，所述吸能体二401的两端分别连接相邻的两个防爆板2，所述吸能体二401上设有多个吸能腔二402，设置吸能腔二使得吸能体二更容易发生变形，通过吸能体二401形变吸收箱涵内爆炸产生的冲击能量。

进一步的，本实施例中所述吸能腔二402沿横向（即沿吸能体二的长度方向）贯穿所述吸能体二401设置，所述吸能腔二402的内部填充泡沫铝。所述泡沫铝采用屈服强度30~45mpa的纯铝制成，泡沫铝结构泡孔大小为1~2mm、孔隙率为80%~85%。所述泡沫铝的泡孔大小适中，保证吸能体二中泡沫铝具有较高泡孔数量，接受外力时可发生更大变形。孔隙率保证泡沫铝在发生50%以上变形时，吸收更多的能量（约为2.5MJ/m³）。所述吸能腔二沿着吸能体二的长度方向设置，保证吸能体二在横向方向上具有较好的刚度，不会在收到较小压力（如浇筑混凝土的压力）时产生变形，同时也防止了浇筑的混凝土进入吸能腔二中影响吸能体二的效果。本实施例中所述吸能体二采用高弹性钢制成。

本实施例中所述吸能体二401的端部与防爆板2之间通过凹槽和凸块配合进行定位；请参见图4和图6，本实施例中在吸能体二401的端部设有凸出的安装凸块403，在防爆板的侧板上设有安装凹槽202，同时在吸能体二的端部设有安装螺杆404，安装螺杆穿过防爆板的侧板后安装凸块与安装凹槽卡合，并在安装螺杆上套设螺母实现吸能体二与防爆板之间紧固。

如图3所示，在安装吸能组件4时，可以在架立筋103上套设钢丝环107，将吸能组件4放置在钢丝环107上进行初步定位，后续在与防爆板进行固定连接并完成混凝土浇筑。

优选的，如图3所示，所述基本钢筋框架1的底面设有多个垫块106；具体的，本实施例中的垫块与环形钢筋101中下侧钢筋底部的第一纵筋102连接，所述垫块106可以通过钢丝绑扎在第一纵筋102上。所述垫块106用于将基本钢筋框架垫起，保证在混凝土浇筑时基本钢筋框架底部的钢筋都被混凝土所包裹。本实施例中垫块厚度为30mm，所述垫块为混凝土梅花垫块。

具体的，如图7所示，所述抗爆组件5包括吸能体一503以及分别设置于吸能体一503两端的座板组件一和座板组件二；所述吸能体一503上设有多个吸能空腔，吸能空腔使得吸能体一更容易发生变形，通过吸能体一503形变吸收箱涵内爆炸产生的冲击能量。

图7中吸能体一503绘制成两段仅仅是为了方便看到吸能体一内部的吸能空腔，吸能体一实际是一个长条的柱体形状。所述吸能空腔包括第二吸能空腔507和设置于第二吸能空腔507周向的多个第一吸能空腔504，所述第一吸能空腔和第二吸能空腔均沿支撑方向（即吸能体一的长度方向）贯穿所述吸能体一503，所述第二吸能空腔507内填充橡胶颗粒，所述第一吸能空腔504内填充泡沫铝；具体的，泡沫铝的硬度较橡胶颗粒大，分别填充橡胶颗粒和泡沫铝之后，使得吸能体一周围强度较中间部分高，当发生变形时结构断面会向内凹陷，相比于第一吸能空腔和第二吸能空腔中填充同样的材质具有更高的吸能效果。

所述座板组件一包括层叠设置的聚氨酯泡沫块501和弹性钢板502（两者之间优选采用胶连接），所述吸能体一的一端与弹性钢板502连接；

所述座板组件二包括碳化硼陶瓷板506和包裹于碳化硼陶瓷板506上的玻璃纤维布505，所述吸能体一的另一端与碳化硼陶瓷板506连接。

具体的，碳化硼陶瓷板与玻璃纤维布为组合防护结构，碳化硼陶瓷材料具有断裂韧性低和塑性差等缺陷，单独作为装甲材料使用时必须有刚性背板作为支撑。玻璃纤维布可起到支撑碳化硼陶瓷面板和吸收冲击动能的双重作用。玻璃纤维布具有良好的柔韧性和变形性，可以通过压缩、剪切、拉伸变形等方式吸收碳化硼陶瓷板传来的残余动能。

所述抗爆组件5通过聚氨酯泡沫块501与防爆板抵接，通过包裹有玻璃纤维布的碳化硼陶瓷板506与环形钢筋101抵接；由于抗爆组件5安装后聚氨酯泡沫块501被压缩产生较大的压缩力，从而可以保证抗爆组件5放置的牢固度。

所述抗爆组件5的数量根据防爆等级确定，所述抗爆组件5一般设置在环形钢筋101与第一纵筋102的交点处。抗爆组件5作为防爆板的支撑构件，可以减缓防爆板在爆炸冲击波作用下的破坏速度，并且可以将防爆板所受的力进行超压作用下内力的重新分配，扩大超压的扩散面，抗爆组件5将超压分散至环形钢筋、第一纵筋、加强钢筋网等其它结构部位，也就是分散到基本钢筋框架和混凝土组成的空间内，大大提高了箱涵结构的防爆性能，使得隧道运营过程更加安全。

优选的，所述防爆板2的外侧浇筑钢纤维混凝土，所述防爆板的外侧指的是防爆板远离内钢筋骨架的一侧，防爆板外侧浇筑混凝土之后与基本钢筋框架、抗爆组件、吸能组件等形成混凝土钢筋结构的墙体；根据防爆板的结构形式不同，箱涵的顶板、中墙墙体、侧墙墙体以及底板均可以具备防爆功能。针对无须进行防爆的墙体，即墙体中不含防爆板的墙体，可以直接采用普通混凝土浇筑即可，如此可以降低箱涵的造价。

在普通混凝土（如C30混凝土）中加入防爆钢纤维，使其成为钢纤维混凝土。钢纤维是一种无机纤维，具有强度高、化学性质稳定的优点，钢纤维采用细长冷轧钢丝，长度为40mm，形状为剪切波浪形，散乱分布的钢纤维可以减少开裂，具有较强的抗剪切能力。

优选的，所述防爆板2的内侧喷涂水泥砂浆覆盖内钢筋骨架3，使得该箱涵的外表与普通箱涵一致，起到伪装的作用。本实施例中的水泥砂浆为强度等级不低于M25的复合水泥砂浆。

优选的，本实施例中防爆板采用三层复合结构，上侧为增强钢纤维水泥板，可以与浇筑的混凝土进行更好的连接，下侧为加压镀锌钢板，中间为环氧树脂结合层。防爆板承受结构的拉力，具有较强的抗拉效果，代替传统结构受拉钢筋的功能。防爆板受力能够起到对力重新分配作用，降低了现有箱涵设计结构中冲击波将表面混凝土撕裂后冲击波继续损坏箱涵内部的影响，防止了整个箱涵结构坍塌截面失去承载力的可能性。

优选的，本实施例中所述钢筋均采用HPB400钢材，抗拉性能良好，作为防爆防冲击结构的劲性骨架，弥补了混凝土抗拉力学性能较弱的不足，削弱爆炸冲击波的超压峰值。

针对本实施例中的箱涵，本实施例还提供了该隧道用的预制式防爆箱涵的制造方法，包括以下步骤：

S1、制造基本钢筋框架1，并在基本钢筋框架1的底面固定安装多个垫块106，如图3所示；

S2、制造与通道腔体匹配的防爆板2和内钢筋骨架3，如图4和图5所示；

S3、将防爆板2送入各通道腔体中，将防爆板2与基本钢筋框架1之间进行固定，并且在相邻两个防爆板2之间安装多个吸能组件4；在防爆板2与基本钢筋框架1的上侧边框之间预留安装空间；

S4、将内钢筋骨架3送入防爆板2的内侧，并将两者进行固定；

S5、配合浇筑模板，进行箱涵的左侧墙、底板以及右侧墙的混凝土浇筑，直至左侧墙和右侧墙的混凝土与防爆板2的顶面平齐，如图1所示；

S6、在各安装空间中均安装多件抗爆组件5，完成顶板以及相邻防爆板之间的混凝土浇筑；

S7、浇筑完毕，等待终凝，脱模养护，如图8所示；

S8、对内钢筋骨架3的表面进行清理，喷涂水泥砂浆覆盖内钢筋骨架3后抹平。

施工完成的箱涵如图9所示，其中顶板01、左侧墙02、底板03、中墙04、右侧墙05均为钢筋混凝土结构，其中顶板01和中墙04具备防爆功能；内钢筋骨架喷涂水泥砂浆后，可以使具有较强防护功能的箱涵外观与普通预制箱涵一致，起到伪装作用。

需要说明的是，在某些实施例中由于防爆板的结构形式不同，箱涵的施工方法也可能不同。上述施工方法并不适用于防爆板的所有结构形式，本领域人员可以根据箱涵的实际防爆需求调整箱涵的施工方法。

优选的，所述步骤S6中浇筑的混凝土均为钢纤维混凝土；所述步骤S5中浇筑的混凝土均为C30混凝土，降低箱涵的造价。

本实施例中的箱涵进行防爆的工作原理是：

防爆箱涵在工厂预制完毕后，直接进行顶进法施工，在正常环境下，防爆板2结构承受拉力，基本钢筋框架1与混凝土承担一定的压力，保证结构的稳定性。

在遭受爆破冲击荷载后，箱涵顶板以内钢筋骨架和喷涂的水泥砂浆为第一层冲击结构，在爆炸冲击下可能会产生一定的变形，并将力传递给第二层冲击结构；防爆板2为第二层冲击结构，后侧的钢纤维混凝土为第三层冲击结构，并吸收一定的能量；抗爆构件在钢纤维混凝土之中，通过防爆板2传递的力发生挤压变形，吸收大部分能量，并将一部分能量传递给基本工具框架和混凝土层。

中墙以内钢筋骨架和喷涂的水泥砂浆为第一层冲击结构，防爆板为第二层冲击结构，防爆板将剪切力传递给吸能组件4，吸能组件4承受一定的挤压力发生变形，吸收一部分能量，包裹架立筋103的钢纤维混凝土承担大部分剪切力，保证了结构的稳定性。

实施例2：

本实施例中的防爆箱涵为单孔箱涵，且该箱涵四周的墙体均具备防爆功能。

本实施例与实施例1的区别在于：所述基本钢筋框架不包括中墙骨架（即实施例1中的N等于0），由外钢筋骨架直接作为基本钢筋框架，外钢筋骨架上部的两个直角处均设置加强钢筋网。

本实施例中防爆板的结构形式为第四形状，同时防爆板的四个面与基本钢筋框架之间均设有抗爆组件。该箱涵在防爆板的外侧采用钢纤维混凝土浇筑，在防爆板的内侧喷涂水泥砂浆对内钢筋骨架进行覆盖。

实施例3：

本实施例中的防爆箱涵为单孔箱涵，且该箱涵顶板墙体和两个侧墙均具备防爆功能。

本实施例与实施例1的区别在于：所述基本钢筋框架不包括中墙骨架（即实施例1中的N等于0），由外钢筋骨架直接作为基本钢筋框架，外钢筋骨架上部的两个直角处均设置加强钢筋网。

本实施例中防爆板的结构形式为第一形状，同时防爆板与基本钢筋框架的上侧边框、左侧边框以及右侧边框之间均设有多个抗爆组件。该箱涵的底板采用普通混凝土浇筑以降低造价，在防爆板的外侧采用钢纤维混凝土浇筑形成顶板墙体、左侧墙体和右侧墙体，在防爆板的内侧喷涂水泥砂浆对内钢筋骨架进行覆盖。

实施例4：

本实施例中的防爆箱涵为单孔箱涵，且该箱涵顶板墙体具备防爆功能。

本实施例与实施例1的区别在于：所述基本钢筋框架不包括中墙骨架（即实施例1中的N等于0），由外钢筋骨架直接作为基本钢筋框架，外钢筋骨架上部的两个直角处均设置加强钢筋网。

本实施例中防爆板的结构形式为第三形状，同时防爆板与基本钢筋框架的上侧边框之间均设有抗爆组件。该箱涵的底板、右侧墙和左侧墙采用普通混凝土浇筑以降低造价，在防爆板的外侧采用钢纤维混凝土浇筑形成顶板墙体，在防爆板的内侧喷涂水泥砂浆对内钢筋骨架进行覆盖。

实施例5：

本实施例中的防爆箱涵为单孔箱涵，并且该箱涵的各墙体均具备防爆功能。

本实施例与实施例1的区别在于：所述基本钢筋框架不包括中墙骨架（即实施例1中的N等于0），由外钢筋骨架直接作为基本钢筋框架，外钢筋骨架上部的两个直角处均设置加强钢筋网。

本实施例中防爆板的结构形式为第四形状，防爆板与基本钢筋框架连接，但是防爆板与基本钢筋框架之间未设置抗爆组件。该箱涵在防爆板的外侧采用钢纤维混凝土浇筑，在防爆板的内侧喷涂水泥砂浆对内钢筋骨架进行覆盖。该箱涵通过防爆板内侧的水泥砂浆作为第一冲击结构层，以防爆板作为第二冲击结构层，以防爆板外侧的钢纤维混凝土以及基本钢筋框架作为第三冲击结构层。

实施例6：

本实施例中的防爆箱涵为多孔箱涵，并且该箱涵的各墙体均具备防爆功能。

本实施例与实施例1的区别仅在于：所述防爆板为第四形状，相邻防爆板之间通过多个贯穿中墙骨架的吸能组件进行连接，所述防爆板与外钢筋骨架之间则布置多个抗爆组件，采用钢纤维混凝土对防爆板的外侧进行浇筑，在防爆板的内侧喷涂水泥砂浆对内钢筋骨架进行覆盖，从而形成顶板墙体、左侧墙体、右侧墙体、底板和中墙。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种隧道用的预制式防爆箱涵，其特征在于，包括混凝土层和位于混凝土层内部的骨架组件，所述骨架组件包括基本钢筋框架（1）以及位于基本钢筋框架（1）上通道腔体中的防爆板（2）和内钢筋骨架（3），所述内钢筋骨架（3）位于防爆板（2）的内侧，通过防爆板（2）形变吸收箱涵内爆炸产生的冲击能量；

所述骨架组件还包括抗爆组件（5），所述基本钢筋框架（1）与所述防爆板（2）的之间布设有多件抗爆组件（5）；所述抗爆组件（5）包括吸能体一（503）以及分别设置于吸能体一（503）两端的座板组件一和座板组件二；所述吸能体一（503）上设有多个吸能空腔，通过吸能体一（503）形变吸收箱涵内爆炸产生的冲击能量；

所述基本钢筋框架（1）包括外钢筋骨架和N件中墙骨架，N件所述中墙骨架沿横向间隔设置于外钢筋骨架的内部，以将外钢筋骨架的内部分成N+1个通道腔体，其中N为大于等于1的自然数；

每个所述通道腔体内部均设有防爆板（2）和内钢筋骨架（3），所述外钢筋骨架与防爆板（2）之间设有多件抗爆组件（5）；

所述骨架组件还包括吸能组件（4），相邻两个通道腔体中的防爆板（2）之间设有多件穿过中墙骨架设置的吸能组件（4）；所述吸能组件（4）包括吸能体二（401），所述吸能体二（401）的两端分别连接相邻的两个防爆板（2），所述吸能体二（401）上设有多个吸能腔二（402），通过吸能体二（401）形变吸收箱涵内爆炸产生的冲击能量。

2.根据权利要求1所述的隧道用的预制式防爆箱涵，其特征在于，所述吸能空腔包括第二吸能空腔（507）和设置于第二吸能空腔（507）周向的多个第一吸能空腔（504），所述第一吸能空腔和第二吸能空腔均贯穿所述吸能体一（503），所述第二吸能空腔（507）内填充橡胶颗粒，所述第一吸能空腔（504）内填充泡沫铝；

所述座板组件一包括层叠设置的聚氨酯泡沫块（501）和弹性钢板（502），所述吸能体一的一端与弹性钢板（502）连接；

所述座板组件二包括碳化硼陶瓷板（506）和包裹于碳化硼陶瓷板（506）上的玻璃纤维布（505），所述吸能体一的另一端与碳化硼陶瓷板（506）连接。

3.根据权利要求1所述的隧道用的预制式防爆箱涵，其特征在于，所述吸能体二（401）的端部与防爆板（2）之间通过凹槽和凸块配合进行定位。

4.根据权利要求1所述的隧道用的预制式防爆箱涵，其特征在于，所述吸能腔二（402）贯穿所述吸能体二（401）设置，所述吸能腔二（402）的内部填充泡沫铝。

5.根据权利要求1所述的隧道用的预制式防爆箱涵，其特征在于，所述外钢筋骨架上部的两个直角处以及中墙骨架上部的两侧分别与外钢筋骨架间形成的直角处均设有加强钢筋网。

6.根据权利要求1所述的隧道用的预制式防爆箱涵，其特征在于，所述基本钢筋框架（1）的底面设有多个垫块（106）。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的隧道用的预制式防爆箱涵，其特征在于，所述防爆板（2）的外侧浇筑钢纤维混凝土；所述防爆板（2）的内侧喷涂水泥砂浆覆盖内钢筋骨架（3）。