專利名稱：通透肋式拱梁隧道的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及隧道工程領(lǐng)域，更具體涉及一種通透肋式拱梁隧道結(jié)構(gòu)形式，適用 于山區(qū)道路傍山隧道的修建。
背景技術(shù)：
中國(guó)山脈縱橫，地形地勢(shì)陡峻險(xiǎn)要，地質(zhì)條件復(fù)雜。在中國(guó)山區(qū)交通工程建設(shè) 項(xiàng)目快速推進(jìn)的過(guò)程中，沿河谷、山谷修建的傍山道路占有相當(dāng)?shù)谋戎亍０降囟?以往多采用深挖路塹方案，由于受到山區(qū)陡峭地形條件的限制，該方案往往需要大 范圍開(kāi)挖山體邊坡，不僅對(duì)周圍植被造成嚴(yán)重破壞，同時(shí)也帶來(lái)了高切坡穩(wěn)定性問(wèn) 題，其支護(hù)和后期維護(hù)費(fèi)用較高。目前，淺埋傍山隧道(隧址區(qū)地表傾斜，隧道傍 山開(kāi)挖形成洞室，埋深較淺，基本為半明半暗洞室結(jié)構(gòu))逐漸取代傳統(tǒng)的深挖路塹 方案，以減少對(duì)山體植被的破壞，避免高切坡的安全隱患。由于淺埋傍山隧道覆蓋 層較薄、圍巖類別較低，開(kāi)挖后影響范圍波及到地表且不能形成"自然拱"，洞身承 受顯著不對(duì)稱荷載。因此，設(shè)計(jì)上需要在山坡外側(cè)設(shè)置高大的護(hù)拱結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行洞 頂回填后暗挖，以平衡山體的偏壓力；另外，為了保證護(hù)拱結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，需要設(shè)置 擋土墻基礎(chǔ)，在地表傾斜的山坡地段，擋土墻尤為寬大而厚重，且對(duì)坡面植被造成 了一定程度的破壞。由此可見(jiàn)，淺埋傍山隧道存在工程造價(jià)高，施工難度大，對(duì)環(huán) 境同樣具有一定破壞性的缺點(diǎn)。
通透肋式拱梁隧道是基于對(duì)淺埋傍山隧道受力特點(diǎn)的系統(tǒng)分析基礎(chǔ)上提出的一 種新型隧道結(jié)構(gòu)型式，在充分認(rèn)識(shí)拱頂山坡圍巖松弛壓力是隧道結(jié)構(gòu)偏壓應(yīng)力的主 要來(lái)源，采用管棚注漿對(duì)拱頂山坡進(jìn)行支護(hù)，減小坡體變形，有效降低隧道結(jié)構(gòu)荷 載；隧道外側(cè)采用通透的肋式拱梁結(jié)構(gòu)取代傳統(tǒng)的封閉式護(hù)拱結(jié)構(gòu)，并用抗滑樁取 代高大的擋土墻，整體襯砌后形成封閉的承力體系。通透肋式拱梁隧道最大限度地 減小了對(duì)山體植被的破壞，能很好地適應(yīng)山區(qū)地形，整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔輕盈，無(wú)需通風(fēng) 和采光系統(tǒng)，行車視覺(jué)效果好，與山區(qū)景觀協(xié)調(diào)。
因此，通透肋式拱梁隧道結(jié)構(gòu)很好地實(shí)現(xiàn)了工程安全、環(huán)保和景觀協(xié)調(diào)的統(tǒng)一，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在于提供了一種通透肋式拱梁隧道，該結(jié)構(gòu)根據(jù)淺埋傍山隧道 的受力特點(diǎn)而設(shè)計(jì)，能很好地適應(yīng)山坡地形，最大程度地減少了對(duì)周圍植被的破壞； 整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔輕盈，改變了傳統(tǒng)隧道的封閉性，行車視覺(jué)效果好，無(wú)需通風(fēng)和采光 系統(tǒng)，與山區(qū)景觀協(xié)調(diào)統(tǒng)一，可推廣應(yīng)用于山區(qū)傍山道路的建設(shè)工程中。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)措施
一種通透肋式拱梁隧道，它包括拱頂管棚，內(nèi)側(cè)拱圈二次襯砌，拱頂?shù)亓?，?落石擋塊，肋式拱梁，防撞墻，抗滑樁，其特征在于肋式拱梁為長(zhǎng)方形截面的弧 形鋼筋混凝土拱梁，相鄰肋式拱梁的中心間距為4.0~6.5m，各片肋式拱梁頂端與拱 頂?shù)亓合噙B，底端與防撞墻相連，內(nèi)側(cè)拱圈二次襯砌頂端與拱頂?shù)亓合噙B，底端與 仰拱相連，防撞墻通過(guò)樁基承臺(tái)與抗滑樁相連，拱頂?shù)亓汉头雷矇鶠殚L(zhǎng)方形截面 的條形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，沿線路縱向通長(zhǎng)布置，隧道中內(nèi)側(cè)拱圈二次襯砌、拱頂?shù)?梁、肋式拱梁和防撞墻依次連接、統(tǒng)一澆筑的整體結(jié)構(gòu)，抗滑樁為正方形截面的鋼 筋混凝土結(jié)構(gòu)，抗滑樁中心線與肋式拱梁中心線位于同一條軸線上，拱頂管棚以向
下傾斜0~25°的角度鉆入，鉆孔軸線與線路走向正交。
通透肋式拱梁隧道是一種全新的隧道結(jié)構(gòu)型式，該結(jié)構(gòu)體系利用管棚注漿進(jìn)行 拱頂山坡的支護(hù)，并采用抗滑樁支撐外側(cè)拱腳，以減小坡體變形，降低隧道結(jié)構(gòu)荷
載，同時(shí)有效地減小了對(duì)山坡植被的破壞面；采用隧道內(nèi)側(cè)襯砌結(jié)構(gòu)與外側(cè)肋式拱
梁異型結(jié)構(gòu)及抗滑樁形成封閉的承力體系，以平衡隧道圍巖的偏壓應(yīng)力，保證隧道
結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性；肋式拱梁的通透式設(shè)計(jì)，極大地改善了隧道內(nèi)的通風(fēng)、采光和
行車視覺(jué)效果。通透肋式拱梁隧道結(jié)構(gòu)凸顯了工程安全、環(huán)保與景觀協(xié)調(diào)的理念。 通透肋式拱梁隧道結(jié)構(gòu)由拱頂管棚、初期襯砌、支護(hù)錨桿、內(nèi)側(cè)拱圈二次襯砌、 拱頂?shù)亓?、防落石擋塊、肋式拱梁、防撞墻、樁基承臺(tái)、抗滑樁、仰拱等部分組成。
拱頂管棚采用預(yù)鉆孔埋設(shè)的熱扎無(wú)縫鋼管，外徑108 138mrn，壁厚6 8mrn, 埋入深度為15 20m,管壁四周設(shè)2排直徑20mm的注漿孔，鋼管內(nèi)設(shè)置鋼筋籠，鋼 筋籠由4根直徑20mm的鋼筋組成，并焊接在外徑42mm壁厚4mm的無(wú)縫鋼管上； 鋼管內(nèi)為高壓注入水泥砂漿(壓力為l-2Mpa)，水泥砂漿通過(guò)注漿孔充填鋼管與巖層之間的縫隙及圍巖內(nèi)部裂隙，共同起到加固拱頂邊坡巖層的作用。
隧道內(nèi)側(cè)初期襯砌層采用25~30cm厚的混凝土，并布設(shè)直徑8mm的鋼筋網(wǎng)。 隧道內(nèi)側(cè)開(kāi)挖面布置支護(hù)錨桿，錨桿采用直徑為22 25mm的中空注漿錨桿，長(zhǎng)度為 5~8m，沿拱形開(kāi)挖巖面徑向布置，環(huán)向間距為60cm，縱向間距為100cm，支護(hù)錨桿 露頭端與初期襯砌層相連，共同形成開(kāi)挖階段的初期支護(hù)。
內(nèi)側(cè)拱圈二次襯砌為50cm 70cm厚的鋼筋混凝土殼體結(jié)構(gòu)，其頂端與拱頂?shù)亓?相連，底部與仰拱相連。拱頂?shù)亓簽閷?.5~2.0m、高1.2m 1.5m的條形鋼筋混凝土 結(jié)構(gòu)，沿線路縱向通長(zhǎng)布置，主要作為隧道內(nèi)側(cè)拱圈襯砌層與外側(cè)肋式拱梁的聯(lián)接 結(jié)構(gòu)。拱頂?shù)亓荷峡可狡峦鈧?cè)設(shè)置寬0.5m、高1.5m的鋼筋混凝土擋快，防止山坡碎 石落入隧道內(nèi)。
肋式拱梁為1/4圓弧形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，梁體截面為寬0.8~1.5m、高0.8 1.4m 的長(zhǎng)方形，相鄰肋梁之間的中心間距為4.0 6.5m，形成寬4.0 5.5m、高6.0~7.0m的 通透式開(kāi)間，各片肋梁頂端與拱頂?shù)亓合噙B，底部與防撞墻相連。防撞墻為寬 1.0~1.8m、高1.5m~2.2m的條形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，沿線路縱向通長(zhǎng)布置，主要起到 防止車輛沖撞隧道結(jié)構(gòu)物的作用，并作為肋式拱梁與樁基承臺(tái)的聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)。
樁基承臺(tái)為寬2.2 ~3.0m、高1.2~1.5m的條形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)?？够瑯稙檫呴L(zhǎng) 1.5 2.0m的正方形截面的鋼筋混凝土樁，長(zhǎng)度為8m 12m，相鄰樁基之間的中心間 距與肋梁保持一致，即樁體中心線與肋式拱梁中心線位于同一橫截面上。
仰拱采用50cm 70cm厚的弧形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)， 一端與內(nèi)側(cè)拱圈二次襯砌相 連，另一段與樁基承臺(tái)相連，形成封閉的結(jié)構(gòu)。
通透肋式拱梁隧道拱頂管棚、抗滑樁和樁基承臺(tái)在隧道開(kāi)挖前施做，以達(dá)到對(duì) 圍巖進(jìn)行有效支護(hù)，保證外側(cè)拱腳穩(wěn)定的目的；隧道的主要結(jié)構(gòu)物，即內(nèi)側(cè)拱圈二 次襯砌、拱頂?shù)亓?、肋式拱梁和防撞墻在開(kāi)挖后采用主筋聯(lián)結(jié)、統(tǒng)一澆筑的方式形 成整體結(jié)構(gòu)，仰拱通過(guò)主筋焊接與上述整體結(jié)構(gòu)聯(lián)為一體，形成環(huán)形承力體系。
本發(fā)明是一種全新的發(fā)明，具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果通透肋式拱梁隧道改變了傳 統(tǒng)隧道完全封閉的特征，采用肋式拱梁形成通透式開(kāi)間，極大地改善了隧道內(nèi)的通 風(fēng)、采光和行車視覺(jué)效果，整體結(jié)構(gòu)具有很強(qiáng)的視覺(jué)沖擊力和建筑美感；拱頂管棚 支護(hù)可以對(duì)隧道開(kāi)挖引起的圍巖松弛范圍進(jìn)行有效加固，同時(shí)避免了對(duì)山體植被的 大面積破壞；隧道結(jié)構(gòu)物的整體式襯砌很好地保證了該異型隧道的整體剛度，并通過(guò)抗滑樁將結(jié)構(gòu)荷載向巖層中傳遞，形成了合理的傳力體系，保證了隧道外側(cè)拱腳 的穩(wěn)定性，避免了采用高大支擋結(jié)構(gòu)物存在的自身穩(wěn)定、基礎(chǔ)承載力要求高和開(kāi)挖 破壞面大的問(wèn)題。
申請(qǐng)人將通透肋式拱梁隧道應(yīng)用于安徽省黃塔桃高速公路龍瀑隧道的建設(shè)工程 中，龍瀑隧道施工期間未發(fā)生任何塌方、落石等安全事故，施工監(jiān)控量測(cè)顯示隧道 圍巖和結(jié)構(gòu)物的變形與受力穩(wěn)定；隧址區(qū)山坡植被得到了很好的保護(hù)，于隧道內(nèi)行 車過(guò)程中可欣賞到黃山秀麗的風(fēng)景，目前該建設(shè)項(xiàng)目主體施工即將完成。
龍瀑隧道的順利完工是通透肋式拱梁隧道的成功實(shí)踐，實(shí)際檢驗(yàn)了本發(fā)明提出 的通透肋式拱梁隧道結(jié)構(gòu)的可行性和工程安全性，達(dá)到了環(huán)保和景觀協(xié)調(diào)的效果， 可推廣應(yīng)用于中國(guó)山區(qū)傍山地段的道路建設(shè)工程中。


圖l、圖2為一種通透肋式拱梁隧道的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1、圖2. l.拱頂管棚，2.初期襯砌，3.支護(hù)錨桿，4.內(nèi)側(cè)拱圈二次襯砌，5. 拱頂?shù)亓海?.防落石擋塊，7.肋式拱梁，8.防撞墻，9.樁基承臺(tái)，IO.抗滑樁，ll.仰拱。
具體實(shí)施例方式
下面根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述
根據(jù)圖l、圖2可知，該通透肋式拱梁隧道結(jié)構(gòu)由拱頂管棚1，初期襯砌2，支 護(hù)錨桿3，內(nèi)側(cè)拱圈二次襯砌4，拱頂?shù)亓?，防落石擋塊6，肋式拱梁7，防撞墻8， 樁基承臺(tái)9，抗滑樁IO，仰拱11構(gòu)成。
其特征在于拱頂管棚1采用預(yù)鉆孔埋設(shè)的熱扎無(wú)縫鋼管，內(nèi)設(shè)鋼筋籠，并高 壓注漿形成拱頂山坡支護(hù)結(jié)構(gòu)；初期襯砌2采用預(yù)設(shè)鋼筋網(wǎng)噴射混凝土形成，和隧 道內(nèi)側(cè)徑向布置的支護(hù)錨桿3形成圍巖加固體系；肋式拱梁7為1/4圓弧形鋼筋混凝 土結(jié)構(gòu)，肋梁截面為長(zhǎng)方形，相鄰肋式拱梁7之間的中心間距為4.0或4.5或5或5.5 或6或6.5m，形成寬4.0或4.5或5或5.5m、高6.0或6.5或7.0m的通透式開(kāi)間， 肋梁主筋于頂端與拱頂?shù)亓?的主筋連接，主筋底端與防撞墻8的主筋連接。
內(nèi)側(cè)拱圈二次襯砌4為鋼筋混凝土殼體結(jié)構(gòu)，主筋于頂端與拱頂?shù)亓?的主筋 連接，底端與仰拱11的主筋連接；拱頂設(shè)置防落石擋塊6，并與拱頂?shù)亓?連接，防止山坡碎石滾入隧道內(nèi)；隧道外側(cè)拱腳設(shè)置了防撞墻8，防止車輛直接撞擊肋式拱 梁7;防撞墻8以樁基承臺(tái)9和抗滑樁10作為基礎(chǔ)支撐，相鄰樁基之間的中心間距 與肋梁保持一致，即樁體中心線與肋式拱梁7中心線位于同一條軸線上。拱頂管棚 以向下傾斜0~25°的角度鉆入，鉆孔軸線與線路走向正交。
隧道主要結(jié)構(gòu)部件，即內(nèi)側(cè)拱圈二次襯砌4、拱頂?shù)亓?、防落石擋塊6、肋式 拱梁7、防撞墻8為主筋連接、統(tǒng)一澆筑的整體結(jié)構(gòu)，仰拱11通過(guò)主筋焊接與該整 體結(jié)構(gòu)連為一體，形成環(huán)形承力體系。
權(quán)利要求
1、一種通透肋式拱梁隧道，它包括拱頂管棚(1)、隧道內(nèi)側(cè)拱圈二次襯砌(4)、拱頂?shù)亓?5)、防撞墻(8)、抗滑樁(10)，其特征在于肋式拱梁(7)為長(zhǎng)方形截面的弧形鋼筋混凝土拱梁，相鄰肋式拱梁(7)的中心間距為4.0～6.5m，肋式拱梁(7)頂端與拱頂?shù)亓?5)相連，底端與防撞墻(8)相連，內(nèi)側(cè)拱圈二次襯砌(4)頂端與拱頂?shù)亓?5)相連，底端與仰拱(11)相連，防撞墻(8)通過(guò)樁基承臺(tái)(9)與抗滑樁(10)相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通透肋式拱梁隧道，其特征在于拱頂?shù)亓?5) 和防撞墻(8)均為長(zhǎng)方形截面的條形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，沿線路縱向通長(zhǎng)布置。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通透肋式拱梁隧道，其特征在于隧道內(nèi)側(cè)拱圈 二次襯砌(4)、拱頂?shù)亓?5)、肋式拱梁(7)和防撞墻(8)依次連接，統(tǒng)一澆筑 的整體結(jié)構(gòu)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通透肋式拱梁隧道，其特征在于抗滑樁(10) 為正方形截面的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，抗滑樁(10)中心線與肋式拱梁(7)中心線位于 同一條軸線上。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通透肋式拱梁隧道，其特征在于拱頂管棚(1)以向下傾斜0~25° ，鉆孔軸線與線路走向正交。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通透肋式拱梁隧道，其特征在于拱頂管棚(1) 采用預(yù)鉆孔埋設(shè)的熱扎無(wú)縫鋼管，外徑108 138mrn，壁厚6~8mm，埋入深度為 15~20m，管壁四周設(shè)2排直徑20mm的注漿孔，鋼管內(nèi)設(shè)置鋼筋籠，鋼筋籠由4根 直徑20mm的鋼筋組成，并焊接在外徑42mm壁厚4mm的無(wú)縫鋼管上；鋼管內(nèi)注入 水泥砂漿。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種通透肋式拱梁隧道，它包括拱頂管棚、初期襯砌、內(nèi)側(cè)拱圈二次襯砌、拱頂?shù)亓骸⒎缆涫瘬鯄K、肋式拱梁、防撞墻、抗滑樁，其特征在于肋式拱梁為長(zhǎng)方形截面的弧形鋼筋混凝土拱梁，相鄰肋式拱梁的中心間距為4.0～6.5m，肋式拱梁頂端與拱頂?shù)亓合噙B，底端與防撞墻相連，內(nèi)側(cè)拱圈二次襯砌頂端與拱頂?shù)亓合噙B，底端與仰拱相連，防撞墻通過(guò)樁基承臺(tái)與抗滑樁相連。本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔輕盈，能很好地適應(yīng)山坡地形，減少對(duì)周圍植被的破壞，具有通透的視覺(jué)效果，無(wú)需通風(fēng)和采光系統(tǒng)，與山區(qū)景觀協(xié)調(diào)統(tǒng)一，可推廣應(yīng)用于山區(qū)傍山道路的建設(shè)工程中。
文檔編號(hào)E02D29/045GK101324071SQ20081004863
公開(kāi)日2008年12月17日 申請(qǐng)日期2008年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月30日
發(fā)明者飛 余, 勝 張, 飛 王, 陳修和, 陳善雄 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所