本發(fā)明屬于地下工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種蜂巢式地下工程結(jié)構(gòu)體系。

背景技術(shù)：

目前，國內(nèi)的地下隧道及管廊設(shè)計斷面多為矩形或圓形斷面，市政工程各自設(shè)計，互不共用，也就是說，對于同一區(qū)域內(nèi)的多線區(qū)間或管溝疊合處斷面與斷面間還要預留出一定的安全距離方能保證各自斷面結(jié)構(gòu)體系的安全，對于地下空間使用造成極大的浪費，對于綜合管線的排布使用空間也相對局促。圓形斷面對于地下空間隧道與市政管溝的結(jié)合設(shè)計實施也相對受限。

目前地下工程中隧道或是管廊的斷面形式中圓形截面受力好，配筋小，不易開裂；矩形盾構(gòu)截面空間利用好，受力較差。無論圓形、矩形或是任一單一形狀，都只是改善單體截面的某一性能；多線區(qū)間及相關(guān)地下工程分期實施需對各自工程采取保護措施及預留安全距離，對于地下工程量及空間都會造成大量的浪費。

為了更集約的利用地下空間、優(yōu)化施工工序及提高整體結(jié)構(gòu)性能，本案中采用由數(shù)個正六邊形組成的蜂巢體系。

早在公元四世紀的古希臘，數(shù)學家佩波斯就提出：蜂窩的優(yōu)美形狀，是自然界最有效勞動的代表。他猜想人們所見到的截面呈六邊形的蜂窩，是蜜蜂采用最少量的蜂蠟建成的，他的這一猜想被稱為“蜂窩猜想”。而后的事實和理論均證明，蜜蜂所建造的蜂巢的確采用了最少的蜂蠟，占有最大的空間面積，而結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性為最佳。由此可見，六邊形蜂巢結(jié)構(gòu)是自然界的最佳選擇，代表了最有效勞動的成果。從力學角度分析，封閉的六角等邊蜂窩結(jié)構(gòu)相比其他結(jié)構(gòu)，能以最少的材料獲得最大的受力，而蜂窩結(jié)構(gòu)板受垂直于板面的載荷時，它的彎曲剛度與同材料、同厚度的實心板相差無幾，甚至更高，但其重量卻輕70～90%，而且不易變形，不易開裂和斷裂，并具有減震、隔音、隔熱和極強的耐候性等優(yōu)點。

蜜蜂的蜂窩構(gòu)造非常精巧，蜂房由無數(shù)個大小相同的房孔組成，房孔都是正六角形，每個房孔都被其它房孔包圍，兩個房孔之間只隔著一堵蠟制的墻。令人驚訝的是，房孔的底既不是平的，也不是圓的，而是尖的。這個底是由三個完全相同的菱形組成。有人測量過菱形的角度，兩個鈍角都是109°而兩個銳角都是70°。世界上所有蜜蜂的蜂窩都是按照這個統(tǒng)一的角度和模式建造的。

蜂巢結(jié)構(gòu)很早就引起人們的注意并加以研究，已模仿建成各種精巧牢固的設(shè)備或建筑物。新西蘭國會大廈，這個風格獨特的建筑是Basil Spence爵士設(shè)計的，現(xiàn)在，它已經(jīng)成為新西蘭的標志性建筑之一。此外，在航空航天工業(yè)中,蜂窩結(jié)構(gòu)常被用于制作各種壁板,用于翼面、艙面、艙蓋、地板、發(fā)動機護罩、尾噴管、消音板、隔熱板、衛(wèi)星星體外殼、剛性太陽電池翼、拋物面天線、火箭推進劑貯箱箱底等。這種結(jié)構(gòu)的夾芯層是由金屬材料、玻璃纖維或復合材料制成的一系列六邊形孔格，在夾芯層的上下兩面再膠接（或釬焊）上較薄的表板。1945年試制成最早的蜂窩夾層結(jié)構(gòu)。蜂窩結(jié)構(gòu)比其他夾層結(jié)構(gòu)具有更高的強度和剛度,與鉚接結(jié)構(gòu)相比,結(jié)構(gòu)效率可提高15％～30％。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種蜂巢式地下工程結(jié)構(gòu)體系，該結(jié)構(gòu)體系通過采用若干正六邊形管體從而可獲得結(jié)構(gòu)穩(wěn)固、便于快速施工的蜂巢式地下工程結(jié)構(gòu)體系，實現(xiàn)地下空間的有效集約化利用。

本發(fā)明目的實現(xiàn)由以下技術(shù)方案完成：

一種蜂巢式地下工程結(jié)構(gòu)體系，其特征在于所述結(jié)構(gòu)體系包括至少兩個平行設(shè)置的正六邊形管體。

所述正六邊形管體為區(qū)間隧道或地下綜合管廊。

所述結(jié)構(gòu)體系由所述區(qū)間隧道、所述地下綜合管廊中的任意一種或兩種組合構(gòu)成。

所述地下綜合管廊內(nèi)分隔為至少兩個艙體。

所述結(jié)構(gòu)體系由若干預制的所述正六邊形管體組合拼裝而成。

所述結(jié)構(gòu)體系在施工現(xiàn)場采用一體澆筑成型而成。

所述結(jié)構(gòu)體系是由若干管片拼接組合而成的。

相鄰所述正六邊形管體之間的接合面位置處采用呈“丫”字型的所述管片。

所述正六邊形管體轉(zhuǎn)角處的所述管片為呈120°的彎折管片。

本發(fā)明的優(yōu)點是，（1）節(jié)省地下工程量，增強了整個蜂巢式地下工程結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)定和堅固；（2）加大了主體墻體的長度空間區(qū)域；（3）整個蜂巢式地下工程結(jié)構(gòu)體系使地下工程統(tǒng)一規(guī)劃、設(shè)計及實施，集約利用了地下空間，為城市發(fā)展預留寶貴空間；（4）整個結(jié)構(gòu)體系可以采用預制管片進行快速拼裝組合，建設(shè)周期短，建設(shè)成本相對較低，且通過采用“丫”字型管片以及120°的折彎管片能夠提高整個結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)角位置處的連接強度和密封性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中正六邊形管體的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明中由兩個正六邊形管體疊加組成的結(jié)構(gòu)體系示意圖；

圖3為本發(fā)明中由七個正六邊形管體疊加組成的結(jié)構(gòu)體系示意圖；

圖4為本發(fā)明中“丫”字型管片的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明中呈120°的彎折管片的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明中由地下綜合管廊和區(qū)間隧道所組合而成的結(jié)構(gòu)體系示意圖；

圖7為本發(fā)明中由若干區(qū)間隧道組合而成的結(jié)構(gòu)體系示意圖；

圖8為本發(fā)明中由若干地下綜合管廊組合而成的結(jié)構(gòu)體系示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖通過實施例對本發(fā)明的特征及其它相關(guān)特征作進一步詳細說明，以便于同行業(yè)技術(shù)人員的理解：

如圖1-8，圖中標記1-4分別為：正六邊形管體1、地下綜合管廊1a、區(qū)間隧道1b、彎折管片2、“丫”字型管片3、艙體4。

實施例1：本實施例具體涉及一種蜂巢式地下工程結(jié)構(gòu)體系，該地下工程結(jié)構(gòu)體系用于將區(qū)間隧道以及地下綜合管廊進行集中設(shè)計，以將城市內(nèi)的地下空間進行集約化利用。

如圖1-3所示，本實施例中的蜂巢式地下工程結(jié)構(gòu)體系是由多個平行設(shè)置的正六邊形管體1所組合而成的，相鄰正六邊形管體1的側(cè)壁面之間貼合設(shè)置，結(jié)構(gòu)體系中正六邊形管體1的數(shù)量可以是2個、3個…7個，甚至更多，通過選取不同數(shù)量的正六邊形管體1可以拼裝組合成不同的蜂巢式地下工程結(jié)構(gòu)體系，例如上下重疊式、左右并列式、中心環(huán)繞式等等，也就是說，通過將管體采用正六邊形的截面形式，可使蜂巢結(jié)構(gòu)體系的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性增強，并根據(jù)實際的工程需求排布出多種不同形式的組合；此外，正六邊形管體1能夠便于相鄰管體之間的拼裝組合，且正六邊形管體1具有等長的邊距。

如圖6所示，正六邊形管體1可以是地下綜合管廊1a或區(qū)間隧道1b。也就是說，蜂巢式地下工程結(jié)構(gòu)體系可以是由如圖6所示的地下綜合管廊1a和區(qū)間隧道1b組合形成的，而對于地下綜合管廊1a以及區(qū)間隧道1b的數(shù)量搭配則可以是實際工程需要而定；本實施例具體以如圖6所示的蜂巢式結(jié)構(gòu)體系為例進行說明，該蜂巢結(jié)構(gòu)體系共由七個正六邊形管體1組成，位于中央的正六邊形管體1的外側(cè)六個壁面上環(huán)繞貼合設(shè)置有六個正六邊形管體1，形成蜂巢狀；位于中央的正六邊形管體1及其下方的三個正六邊形管體1具體是區(qū)間隧道1b，作為軌道交通的通行隧道使用，而位于上方的剩余三個正六邊形管體1則具體是地下綜合管廊1a，用于鋪設(shè)各類市政工程管線。在該蜂巢式結(jié)構(gòu)體系中，地下綜合管廊1a和區(qū)間隧道1b的布置位置是基于實際作用需求以及換乘線路所作出的，因此，在如圖6所示的蜂巢式結(jié)構(gòu)體系中，地下綜合管廊1a和區(qū)間隧道1b能夠形成多種不同的布置方案。

如圖6所示，在前述的地下綜合管廊1a中分隔有不同數(shù)量的艙體4，例如是2個、4個或者6個，各艙體4用于放置不同的市政工程管線，分為電艙、熱力艙、水艙、燃氣艙、電信艙以及其它管線艙。

如圖1所示，本實施例中的蜂巢式地下工程結(jié)構(gòu)體系的施工方法根據(jù)工程建設(shè)條件分為以下兩種：

（1）當蜂巢式地下工程結(jié)構(gòu)體系擬建場地條件較好，不受既有市政管線遷改、交通疏解、地面建構(gòu)筑拆遷等制約時，可以采用明挖施工方法進行；具體的，當將土層進行明挖后，可以在施工現(xiàn)場設(shè)置模板并進行現(xiàn)場澆筑從而使其構(gòu)成一體式的蜂巢式地下工程結(jié)構(gòu)體系，當然，施工人員也可以采用預制拼裝件進行現(xiàn)場拼裝組合，預制拼裝件可以整體式的正六邊形管體1或者是特制的管片。

（2）當蜂巢式地下工程結(jié)構(gòu)體系受現(xiàn)場條件制約無法采用明挖法施工時，蜂巢式地下工程結(jié)構(gòu)體系的施工可通過專用的盾構(gòu)機具進行盾構(gòu)法施工，或采用暗挖法、頂管法施工。根據(jù)以往工程經(jīng)驗，采用盾構(gòu)法、暗挖法或頂管法施工時，蜂巢式地下工程結(jié)構(gòu)體系的上覆土厚度應不小于結(jié)構(gòu)體系的1倍洞徑。

本實施例中的蜂巢式結(jié)構(gòu)體系可以有效集約化地利用道路下的空間資源，為城市發(fā)展預留寶貴空間，管線增設(shè)、擴容較方便，管線可分階段敷設(shè)，管線建設(shè)資金可分期投資。能避免因埋設(shè)、維修管線而導致道路反復開挖，提高路面使用壽命,并確保交通運輸暢通,減少管線故障對沿線地區(qū)、企業(yè)生產(chǎn)、商業(yè)營業(yè)及居民生活出行的影響，檢修方便，避免出現(xiàn)“拉鏈式”開挖。

實施例2：如圖7所示，本實施例具體涉及一種蜂巢式地下工程結(jié)構(gòu)體系，與實施例1中的蜂巢式地下工程結(jié)構(gòu)體系的不同之處在于：本實施例中的蜂巢式地下工程結(jié)構(gòu)體系全部是由區(qū)間隧道1b組合而成的。

通過將若干區(qū)間隧道1b組合構(gòu)成蜂巢式地下工程結(jié)構(gòu)體系，能夠提升區(qū)間隧道在地下空間中的集約化利用率，尤其是在多條隧道并行的情況下，這種蜂巢式地下工程結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)勢更為明顯，因為以往多條圓形隧道并行時需要考慮相互之間的預留安全距離，而在本實施例中通過使區(qū)間隧道1b的斷面設(shè)置為正六邊形之后，能夠相互組合形成整體式的結(jié)構(gòu)體系，有效提升結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和地下空間的利用率。

實施例3：如圖8所示，本實施例具體涉及一種蜂巢式地下工程結(jié)構(gòu)體系，與實施例1中的蜂巢式地下工程結(jié)構(gòu)體系的不同之處在于：本實施例中的蜂巢式地下工程結(jié)構(gòu)體系全部是由地下綜合管廊1a組合而成的。

通過將若干地下綜合管廊1a組合構(gòu)成地下工程結(jié)構(gòu)體系，能夠提升地下綜合管廊在地下空間中的集約化利用率，尤其是在多條地下綜合管廊并行的情況下，這種蜂巢式地下工程結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)勢更為明顯，因為以往的地下綜合管廊都是各自設(shè)計，相互之間存在管線交叉碰撞等情況，需要各自預留相應的安全距離，造成了城市內(nèi)地下空間利用率的浪費。而在本實施例中通過使地下綜合管廊1a的斷面設(shè)置為正六邊形之后，能夠相互組合形成整體式的結(jié)構(gòu)體系，有效提升結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和地下空間的利用率，便于大量鋪設(shè)各種類型的市政管線。

實施例4：

本實施例具體涉及一種蜂巢式地下工程結(jié)構(gòu)體系的拼裝方法，該拼裝方法通過選用特定造型的預制管片從而組合拼裝出不同形式的地下工程結(jié)構(gòu)體系。

如圖1、5所示，假若蜂巢式地下工程結(jié)構(gòu)體系為單個正六邊形管體1，那么該正六邊形管體1總共由六片管片拼裝而成，各管片為呈120°的彎折管片2，也就是說，正六邊形管體1的六個角位置處通過采用這種彎折管片2的形式，可以避免管片之間的拼裝位置位于轉(zhuǎn)角位置，從而能夠提高正六邊形管體1的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和防滲性能。需要說明的是，相鄰的彎折管片2之間采用螺栓連接的形式，與以往圓形隧道管片之間的螺栓連接形式相同。

如圖2-5所示，假若蜂巢式地下工程結(jié)構(gòu)體系是由多個正六邊形管體1組成的，那么該蜂巢式地下工程結(jié)構(gòu)體系需要采用多種預制的管片，即彎折管片2以及“丫”字型管片3，前述的彎折管片2為呈如圖5所示的120°彎折形式，而前述的“丫”字型管片3則呈如圖4所示的三角叉型構(gòu)造，相鄰邊之間的夾角為120°；在進行具體拼裝時，在無共同轉(zhuǎn)角的位置采用彎折管片2，在相鄰正六邊形管體1之間的共同轉(zhuǎn)角位置處則采用“丫”字型管片3，從而拼裝組合出如圖2或3所示的蜂巢式地下工程結(jié)構(gòu)體系，各管片之間采用螺栓連接的形式；通過使蜂巢式地下工程結(jié)構(gòu)體系中各轉(zhuǎn)角位置處采用一體式的管片，以避免管片之間的拼接位置處于轉(zhuǎn)角位置，從而提高結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)定性和防滲性。