專利名稱：一種大跨度高回填明洞結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及隧道結(jié)構(gòu)，特別涉及一種大跨度高回填明洞結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
考慮節(jié)約工程造價(jià)、預(yù)留規(guī)劃用地、減少運(yùn)營風(fēng)險(xiǎn)等要求，鐵路、公路設(shè)計(jì)中在高邊坡、危巖落石地段或有規(guī)劃需要而無法繞避的段落采用隧道明洞方案通過，尤其是在多山地區(qū)修建鐵路，受車站設(shè)置要求，經(jīng)常出現(xiàn)大跨高回填隧道襯砌結(jié)構(gòu)。隧道襯砌跨度已由一般單、雙線隧道發(fā)展到三線、四線隧道，甚至更多線隧道，伴隨隧道跨度的不斷突破，隧道明洞襯砌回填土厚度及荷載在不斷增加，保證安全的明洞結(jié)構(gòu)厚度不斷增加，甚至出現(xiàn)2m以上超厚襯砌結(jié)構(gòu)。大跨、高回填荷載超厚大體積混凝土襯砌結(jié)構(gòu)在變形、安全性、耐久性等方面面臨新的挑戰(zhàn)和新的技術(shù)難題，關(guān)于超厚回填土超大跨度明洞斷面型式、襯砌結(jié)構(gòu)形式等設(shè)計(jì)參數(shù)及明洞的施工工藝問題亟待解決?，F(xiàn)有隧道襯砌結(jié)構(gòu)有復(fù)合式襯砌或整體式明洞襯砌，雙線隧道復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)厚度一般小于55cm，整體式明洞襯砌結(jié)構(gòu)厚度一般小于80cm，普通襯砌設(shè)計(jì)荷載較小，尤其是明洞襯砌設(shè)計(jì)荷載一般小于4m回填土荷載，襯砌結(jié)構(gòu)型式均采用實(shí)心混凝土或?qū)嵭匿摻罨炷翑嗝?。隨著大跨、大斷面隧道建設(shè)的不斷增多，隧道襯砌設(shè)計(jì)荷載的不斷增大，使得隧道襯砌傳統(tǒng)修建技術(shù)及理論面臨的問題越來越多。盡管我國在近十年里也很重視隧道明洞建設(shè)技術(shù)的提高，但至今仍無統(tǒng)一的勘察設(shè)計(jì)規(guī)范，同類工程在設(shè)計(jì)和施工方面差別比較大。為防護(hù)一般的落石、崩坍，公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范(JTGD70-2004)明確規(guī)定明洞填土厚度不得小于1.5m,但對(duì)于明洞襯砌洞頂最大回填土厚度未做要求。規(guī)范規(guī)定的洞頂填土厚度不小于1.5m，只考慮了承受邊、仰坡的少量坍塌，當(dāng)邊、仰坡有病害，未來有可能發(fā)生較大坍塌時(shí)，則應(yīng)適當(dāng)增加洞頂回填土厚度以確保明洞的穩(wěn)定和安全。往往實(shí)際工程中為恢復(fù)洞口開挖前的原始地貌，甚至在原始地貌增加覆土厚度以達(dá)到某種建筑或工程需求。洞頂填土厚度增加，勢必會(huì)增加洞頂上方荷載，導(dǎo)致明洞襯砌結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大內(nèi)力。工程經(jīng)驗(yàn)表明當(dāng)明洞上方填土高度大于三十米后，常規(guī)斷面明洞襯砌的厚度往往大于2m，以貴陽樞紐東北環(huán)線龍洞堡機(jī)場隧道高回填明洞襯砌結(jié)構(gòu)研究為例，采用凈跨25m回填高度33m的傳統(tǒng)拱形明洞襯砌結(jié)構(gòu)，如采用常規(guī)設(shè)計(jì)，拱部襯砌厚度需達(dá)到2.6m，仰拱處則達(dá)到2.Sm，并采用加強(qiáng)配筋才能滿足承載力要求。這在實(shí)際工程中屬于大體積混凝土，施工澆筑難度大、施工質(zhì)量難于控制，且混凝土導(dǎo)熱系數(shù)比較小，往往會(huì)造成溫度裂縫，大體積混凝土隧道襯砌結(jié)構(gòu)難于滿足結(jié)構(gòu)安全性和耐久性要求，不能實(shí)施應(yīng)用。由此可見，當(dāng)明洞襯砌跨度大且上方填土較高時(shí)，即使對(duì)明洞斷面進(jìn)行整體優(yōu)化，依舊不可避免地會(huì)對(duì)明洞襯砌內(nèi)部產(chǎn)生較大的內(nèi)力。如果一味增加襯砌厚度,既造成大量圬工浪費(fèi)，又會(huì)因?yàn)榇篌w積混凝土水化熱無法有效消除而產(chǎn)生較多溫度裂縫，導(dǎo)致明洞襯砌耐久性無法得到保障。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種大跨度高回填明洞結(jié)構(gòu)，在保證結(jié)構(gòu)受力安全前提下，減少混凝土襯砌結(jié)構(gòu)厚度，并滿足其結(jié)構(gòu)安全性和耐久性要求。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下:本發(fā)明的一種大跨度高回填明洞結(jié)構(gòu)，其特征是它包括:左邊墻和右邊墻，分別澆筑于明洞斷面橫向側(cè)；底板，澆筑于左邊墻、右邊墻下端之間；桁架式拱頂，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，設(shè)置在左邊墻、右邊墻的上端且與之固結(jié)為一體。本發(fā)明的有益效果是，截面豎向抗彎剛度大，在彎矩較大的工況下可以更好地發(fā)揮材料的力學(xué)性能，可根據(jù)受力大小而靈活改變各構(gòu)件的剛度和截面特點(diǎn)，展現(xiàn)了良好的經(jīng)濟(jì)性能；自重輕、抗震性能好，能減小拱圈混凝土結(jié)構(gòu)厚度，減少水化熱及有害裂縫的產(chǎn)生，有效提高結(jié)構(gòu)抗?jié)B性、整體性，確保明洞結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量和耐久性，減少隧道工程投入運(yùn)營后的維修費(fèi)用，延長工程使用壽命，降低壽命期的成本；桁架式拱頂內(nèi)存在可供設(shè)備安裝及其他空間利用，可以為車站隧道、大跨隧道及特殊隧道襯砌結(jié)構(gòu)管線、通風(fēng)、設(shè)備安裝等提供有利空間，使隧道襯砌既受力安全又開發(fā)了地下空間。


本說明書包括如下一幅附圖:圖1是本發(fā)明一種大跨度高回填明洞結(jié)構(gòu)的斷面圖；圖中示出構(gòu)件及所對(duì)應(yīng)的標(biāo)記:左邊墻11、右邊墻12、底板13、桁架式拱頂20、拱圈21、系梁22、豎梁23。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。參照?qǐng)D1，本發(fā)明一種大跨度高回填明洞結(jié)構(gòu)包括:左邊墻11和右邊墻12，分別澆筑于明洞斷面橫向側(cè)；底板13，澆筑于左邊墻11、右邊墻12下端之間；桁架式拱頂20，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，設(shè)置在左邊墻11、右邊墻12的上端且與之固結(jié)為一體。與傳統(tǒng)拱形明洞襯砌結(jié)構(gòu)相比，有如下優(yōu)點(diǎn):截面豎向抗彎剛度大，在彎矩較大的工況下可以更好地發(fā)揮材料的力學(xué)性能，可根據(jù)受力大小而靈活改變各構(gòu)件的剛度和截面特點(diǎn)，展現(xiàn)了良好的經(jīng)濟(jì)性能；自重輕、抗震性能好，能減小拱圈混凝土結(jié)構(gòu)厚度，減少水化熱及有害裂縫的產(chǎn)生，有效提高結(jié)構(gòu)抗?jié)B性、整體性，確保明洞結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量和耐久性，減少隧道工程投入運(yùn)營后的維修費(fèi)用，延長工程使用壽命，降低壽命期的成本；桁架式拱頂內(nèi)存在可供設(shè)備安裝及其他空間利用，可以為車站隧道、大跨隧道及特殊隧道襯砌結(jié)構(gòu)管線、通風(fēng)、設(shè)備安裝等提供有利空間，使隧道襯砌既受力安全又開發(fā)了地下空間。圖1中示出了桁架式拱頂20的一種具體結(jié)構(gòu)，即所述拱桁架式拱頂20由拱圈21、系梁22和豎梁23構(gòu)成，系梁22的兩端固結(jié)于拱圈21的拱腳部位，豎梁23沿橫向間隔設(shè)置，其兩端與拱圈21、系梁22固結(jié)。拱圈21主要承擔(dān)豎向荷載產(chǎn)生的彎矩，豎梁22主要傳遞豎向荷載，系梁22主要平衡拱圈21的推力。以某隧道高回填明洞的設(shè)計(jì)為例，如采用凈跨25m回填高度33m的傳統(tǒng)拱形明洞襯砌結(jié)構(gòu)，彎矩集中在拱部與仰拱，拱部厚度達(dá)到2.6m，仰拱處則達(dá)到2.Sm。而采用本發(fā)明的一種大跨度高回填明洞結(jié)構(gòu)，彎矩集中在左邊墻11、右邊墻12及墻角處，而軸力在拱圈21及左邊墻11、右邊墻12處較大，拱圈21厚度僅為1.2m，仰拱部底板13厚度僅為1.8m。與傳統(tǒng)拱形明洞襯砌結(jié)構(gòu)相比較，混凝土澆筑量減少15% 25%，鋼筋設(shè)置量減小20% 28%，由于襯砌厚度的減小，襯砌水化熱溫差減小6 11°C，能有效減低水化熱產(chǎn)生的有害裂縫。以上所述只是用圖解說明本發(fā)明一種大跨度高回填明洞結(jié)構(gòu)的一些原理，并非是要將本發(fā)明局限在所示和所述的具體結(jié)構(gòu)和適用范圍內(nèi)，故凡是所有可能被利用的相應(yīng)修改以及等同物，均屬于本發(fā)明所申請(qǐng)的專利范圍。
權(quán)利要求
1.一種大跨度高回填明洞結(jié)構(gòu)，其特征是它包括:左邊墻(11)和右邊墻(12)，分別澆筑于明洞斷面橫向側(cè)；底板(13)，澆筑于左邊墻(11)、右邊墻(12)下端之間；桁架式拱頂(20)，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，設(shè)置在左邊墻(11)、右邊墻(12)的上端且與之固結(jié)為一體。
2.如權(quán)利要求1所述的一種大跨度高回填明洞結(jié)構(gòu)，其特征是:所述拱桁架式拱頂(20)由拱圈(21)、系梁(22)和豎梁(23)構(gòu)成，系梁(22)的兩端固結(jié)于拱圈(21)的拱腳部位，豎梁(23)沿橫向間隔設(shè)置，其兩端與拱圈(21)、系梁(22)固結(jié)。
全文摘要
一種大跨度高回填明洞結(jié)構(gòu)，在保證結(jié)構(gòu)受力安全前提下，減少混凝土襯砌結(jié)構(gòu)厚度，并滿足其結(jié)構(gòu)安全性和耐久性要求。它包括左邊墻(11)和右邊墻(12)，分別澆筑于明洞斷面橫向側(cè)；底板(13)，澆筑于左邊墻(11)、右邊墻(12)下端之間；桁架式拱頂(20)，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，設(shè)置在左邊墻(11)、右邊墻(12)的上端且與之固結(jié)為一體。
文檔編號(hào)E21D11/10GK103147771SQ20131009552
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月24日
發(fā)明者高楊, 朱穎, 楊雄, 趙萬強(qiáng), 鄭宗溪, 陳赤坤, 譚永杰, 王建磊, 何昌國, 陶偉明, 匡亮, 琚國全, 袁偉, 周路軍, 陳勇, 凌燕婷, 薛強(qiáng) 申請(qǐng)人:中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司