加强型装配式波纹钢棚洞结构

技术领域

本发明属于铁路、公路隧道工程技术领域，尤其涉及一种加强型装配式波纹钢棚洞结构。

背景技术

棚洞是指明挖路堑后，构筑简支的顶棚架，并回填而成的洞身，属于明洞范畴的隧道。

公路或铁路干线在通过高山峡谷时，其路基常由较稳定一侧坡体削坡开挖而成，多属坡面高位路基。这类桥路工程因位于特殊的地质地貌环境，特别是中/高位崩塌形成的高速坡面滚石灾害，常砸毁车辆、阻断交通，严重影响经济和社会的发展。尤其在西部山区的交通干线上，崩塌滚石灾害严重，危害尤为严重。

参见图1，现有技术中，常见棚洞结构采用钢筋混凝土矩形框架结构，矩形框架通过传统的板式混凝土现浇施工工艺完成，由于矩形结构的受力性质决定了其适应变形能力差、承载能力和抗落石冲击能力都较差。与此同时，钢筋混凝土矩形框架结构施工过程复杂，施工场地受限，对环境的破坏较严重，工程造价高，施工工期长。

发明内容

本申请提供要解决的技术问题是提供一种加强型装配式波纹钢棚洞结构，解决现有技术中板式混凝土棚洞结构适应变形能力和承载能力差、施工过程复杂、工期长、造价高的问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

加强型装配式波纹钢棚洞结构，包括埋设于地基的底部支撑结构，地基上端面铺设复合式路面，所述底部支撑结构由钢筋混凝土浇筑而成，其截面为倒“凹”字型结构或“H”字型结构，在底部支撑结构的上端两侧分别设置内墙和外墙，在所述内墙和外墙之间架设波纹钢顶拱支护体，波纹钢顶拱支护体包括波纹钢顶棚和钢筋混凝土加固顶拱，所述波纹钢顶棚由多块波纹钢板波峰波谷叠置后连接成拱形片构成，波纹钢顶棚通过锚固固定连接其上部的钢筋混凝土加固顶拱，所述钢筋混凝土加固顶拱在外墙侧一体成型设有侧边加固体，所述侧边加固体包括基台部和挡边部，所述基台部与钢筋混凝土加固顶拱一体，挡边部沿基台部向上方延伸并，挡边部向近山一侧倾斜与铅垂线的夹角范围为5-15度；在内墙与山体之间填充水泥砂浆加固层，在外墙、侧边加固体的外部砌设浆砌片石，在水泥砂浆加固层上方、波纹钢顶拱支护体和山体之间砌设浆砌片石，在砌设浆砌片石的上方依次设置厚砂砾垫层、厚黏土层和草被层。

进一步的，所述波纹钢顶棚的下端通过多组地脚螺栓与内墙和外墙固定。

进一步的，沿棚洞方向每间隔10m，所述波纹钢顶棚预留2-5cm的变形缝。

进一步的，所述波纹钢顶拱支护体上方还设置有防水层，所述防水层由防水板和土工布制成。

进一步的，所述波纹钢板的壁厚区间为2.5mm—12mm，波距*波高选型包括380mm*140mm、150mm*50mm、200mm*55mm、230mm*64mm、300mm*110mm或400mm*150mm，钢板材质包括Q345、Q235或Q355。

进一步的，所述多块波纹钢板之间叠置的重合缝隙内设置泡沫密封垫或橡胶止水带。

进一步的，在波纹钢顶拱支护体的下端面，远山侧、顶拱和近山侧均设置有波纹钢应变计。

本发明的有益效果：

1.本发明的波纹钢顶拱支护体采用预制拼装技术，其组装拼接简单快捷、施工风险低、结构耐久安全、节能环保，施工人员安全风险低，综合造价大幅下降，经济效益显著；本发明波纹钢顶拱支护体结合其底部的支撑结构及填充设置，有力的改善了棚洞结构的受力性能，提升了棚洞结构抗落石冲击的能力，提高行车舒适性和安全性，提高高边坡路段的运营安全和质量。

2.本发明的钢筋混凝土加固顶拱在外墙侧一体成型钢筋混凝土结构的侧边加固体，侧边加固体包括基台部和挡边部，挡边部向山体侧倾斜5-15度，具有良好的抗滑坡和抗冲击能力，有效降低灾变体引起的棚洞结构应力集中现象，更适用于山区,自然灾害频发地区建设。

附图说明

图1为现有技术中的钢筋混凝土矩形框架棚洞结构；

图2为本发明的整体结构示意图；

图3为本发明波纹钢顶拱支护体的安装结构简图；

图4为本发明的波纹钢板示意图；

图中，1-底部支撑结构，2-内墙，3-外墙，4-波纹钢顶拱支护体，5-波纹钢顶棚，6-钢筋混凝土加固顶拱，7-侧边加固体，8-水泥砂浆加固层，9-浆砌片石，10-波纹钢板。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图和实施例对本发明作进一步地详细描述，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

参见图2和图3所述的加强型装配式波纹钢棚洞结构，包括埋设于地基的底部支撑结构1，地基上端面铺设复合式路面，底部支撑结构1由钢筋混凝土浇筑而成，其截面为倒“凹”字型结构，在其他实施例中，底部支撑结构1也可以是“H”字型结构或其他结构；在底部支撑结构1的上端两侧分别设置内墙2和外墙3，在内墙2和外墙3之间架设波纹钢顶拱支护体4，波纹钢顶拱支护体4的下端通过多组地脚螺栓与内墙2和外墙3中埋设的角钢固定；

波纹钢顶拱支护体包括波纹钢顶棚5和钢筋混凝土加固顶拱6，波纹钢顶棚5由多块波纹钢板10波峰波谷叠置后连接成拱形结构，波纹钢顶棚5架设在内墙2和外墙3后，锚固固定连接在其上部的钢筋混凝土加固顶拱6，钢筋混凝土加固顶拱6的主体为拱形结构，由于波纹钢顶拱支护体4力学性能优秀，钢筋混凝土加固顶拱6厚度为50cm，远小于传统矩形框架的80cm，钢筋混凝土加固顶拱6在外墙3一侧一体成型的设有侧边加固体7，侧边加固体7包括基台部和挡边部，基台部下部与外墙3连接并与钢筋混凝土加固顶拱6一体，挡边部沿基台部向上方延伸构成长墙形结构，挡边部与钢筋混凝土加固顶拱6等高，挡边部向近山一侧倾斜，具体的，其与铅垂线的夹角范围为10度；在内墙2与山体之间填充水泥砂浆加固层8，在外墙3、侧边加固体7的外部砌设浆砌片石9，在水泥砂浆加固层8上方、波纹钢顶拱支护体4和山体之间砌设浆砌片石9，在砌设浆砌片石9的上方依次设置厚砂砾垫层、厚黏土层和草被层。

为了避免在外界因素作用下棚洞产生变形对构造的破坏，沿棚洞方向每间隔10m，所述波纹钢顶棚5预留2-5cm的变形缝。

波纹钢顶拱支护体4上方还设置有防水层，防水层由防水板和土工布制成，在多块波纹钢板6之间叠置的重合缝隙内设置泡沫密封垫或橡胶止水带，防止多块波纹钢板5的接缝处漏水。

参见图4，波纹钢板的壁厚区间为2.5mm—12mm，波距*波高选型包括380mm*140mm、150mm*50mm、200mm*55mm、230mm*64mm、300mm*110mm或400mm*150mm，钢板材质包括Q345、Q235或Q355；本实施例中，优选波距*波高*壁厚为380mm*140mm*5mm。

为了实时监控波纹钢顶拱支护体4的受力和变形情况，在波纹钢顶拱支护体4的下端面，远山侧、顶拱和近山侧多点可以设置波纹钢应变计，与中央监控室有线或者无线连接。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内的局部修改或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内。