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一种大型岩溶空洞防落石弹性隧道结构及构筑方法

阅读：915发布：2020-05-08

专利汇可以提供一种大型岩溶空洞防落石弹性隧道结构及构筑方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种大型岩溶空洞防落石弹性隧道结构及构造方法，以解决大型岩溶空洞内隧道结构的安全和经济性问题。隧道结构采用钢筋混凝土整体浇筑，底部坐落在位于稳定岩石地基之上的隧道基础上，隧道基础上于隧道结构横向两侧外沿线路纵向间隔对称设置受力墩柱。受力墩柱的顶端高出隧道结构顶部2-3m，且固定安装橡胶垫。隧道结构的上方设置沿线路纵向延伸的承载板，该承载板的横向两端坐落在橡胶垫上，且通过穿过橡胶垫的固定锚索与同侧受力墩柱形成连接。承载板的顶面上设置上部弹性结构，且在弹性结构的顶端设置抗冲板，抗冲板顶面上固定设置缓冲体；所述隧道结构横向两侧外填筑隧道弃碴形成反压体。，下面是一种大型岩溶空洞防落石弹性隧道结构及构筑方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种大型岩溶空洞防落石弹性隧道结构，包括穿越大型岩溶空洞的隧道结构(1)，其特征是：所述隧道结构(1)采用钢筋混凝土整体浇筑，底部坐落在位于稳定岩石地基之上的隧道基础(2)上，隧道基础(2)上于隧道结构(1)横向两侧外沿线路纵向间隔对称设置受力墩柱(3)；所述受力墩柱(3)的顶端高出隧道结构(1)顶部2-3m，且固定安装橡胶垫(4)；所述隧道结构(1)的上方设置沿线路纵向延伸的承载板(6)，该承载板(6)的横向两端坐落在橡胶垫(4)上，且通过穿过橡胶垫(4)的固定锚索(5)与同侧受力墩柱(3)形成连接；所述承载板(6)的顶面上设置上部弹性结构(7a)，且在弹性结构(7)的顶端设置抗冲板(8)，抗冲板(8)顶面上固定设置缓冲体(9)；所述隧道结构(1)横向两侧外填筑隧道弃碴形成反压体(10)。
2.如权利要求1所述的一种大型岩溶空洞防落石弹性隧道结构，其特征是：所述隧道结构(1)顶部与承载板(6)之间设置下部弹性结构(7b)。
3.如权利要求1或2所述的一种大型岩溶空洞防落石弹性隧道结构，其特征是：所述上部弹性结构(7a)是沿线路纵向间隔成列、横向间隔成排设置的高弹模量压缩弹簧，下部弹性结构(7b)是沿线路纵向间隔设置的一列高弹模量压缩弹簧，其设置高度不小于1m。
4.如权利要求1所述的一种大型岩溶空洞防落石弹性隧道结构，其特征是：所述抗冲板(8)的断面呈人字形。
5.如权利要求1所述的一种大型岩溶空洞防落石弹性隧道结构，其特征是：所述隧道基础(2)采用混凝土浇筑或浆砌片石砌筑而成。
6.如权利要求1所述的一种大型岩溶空洞防落石弹性隧道结构，其特征是：所述缓冲体(9)为绑扎在抗冲板(8)顶面上的废弃轮胎。
7.如权利要求1所述的一种大型岩溶空洞防落石弹性隧道结构，其特征是：所述反压体(10)设置高度与隧道结构(1)的顶部高程相一致。
8.如权利要求1至7所述一种大型岩溶空洞防落石弹性隧道结构的构筑方法，包括如下步骤：
①清除隧道结构(1)底部对应位置的松散土石，直至稳定基岩面；
②施工隧道基础(2)；
③待隧道基础(2)达到设计强度的80％以后，施工隧道结构(1)钢筋混凝土；
④施工受力墩柱(3)钢筋混凝土，并在受力墩柱(3)顶部中心预埋连接固定锚索(5)下部；
⑤在受力墩柱3顶部安装橡胶垫(4)，固定锚索(5)穿过橡胶垫(4)；
⑥绑扎橡胶垫(4)顶部的承载板(6)钢筋笼，主钢筋与固定锚索(5)上部轻张拉固定连接，并在承载板(6)顶部和中心对应设置上部弹性结构(7a)、下部弹性结构(7b)的位置预埋连接钢筋，浇筑承载板(6)混凝土；
⑦安装上部弹性结构(7a)、下部弹性结构(7b)，与预埋连接钢筋连接；
⑧在上部弹性结构(7a)顶部安装固定抗冲(8)；
⑨在抗冲板(8)顶部固定安装缓冲体(9)；
⑩采用隧道弃碴分层对称填筑反压体(10)。

说明书全文

一种大型岩溶空洞防落石弹性隧道结构及构筑方法

技术领域

[0001] 本发明涉及岩土工程，特别涉及一种大型岩溶空洞防落石弹性隧道结构及构筑方法。

背景技术

[0002] 我国喀斯特地貌分布广泛，喀斯特地区可溶岩形成的岩溶空洞存在不确定性，并且通常难以准确探测，对于隧道工程而言，穿越可溶岩遇到岩溶空洞是十分常见的事，如果遇到的岩溶空洞较小，通常采用混凝土对空洞充填处理，当遇到的岩溶空洞较大时，采用混凝土进行全部充填处理则非常不经济，如果不全部处理，岩溶空洞顶部的岩石掉块会对隧道结构安全造成隐患，故提出一种大型岩溶空洞防落石弹性隧道结构及构筑方法具有重要意义，并应具有抗落石冲击效果好、施工方便、经济、环保和利于推广等特点。

发明内容

[0003] 本发明所要解决的技术问题是提供一种大型岩溶空洞防落石弹性隧道结构，以解决大型岩溶空洞内隧道结构的安全和经济性问题，有效抵抗岩溶空洞顶部的落石冲击力，确保隧道结构和线路运营安全。

[0004] 本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：

[0005] 本发明的一种大型岩溶空洞防落石弹性隧道结构，包括穿越大型岩溶空洞的隧道结构，其特征是：所述隧道结构采用钢筋混凝土整体浇筑，底部坐落在位于稳定岩石地基之上的隧道基础上，隧道基础上于隧道结构横向两侧外沿线路纵向间隔对称设置受力墩柱；所述受力墩柱的顶端高出隧道结构顶部2-3m，且固定安装橡胶垫；所述隧道结构的上方设置沿线路纵向延伸的承载板，该承载板的横向两端坐落在橡胶垫上，且通过穿过橡胶垫的固定锚索与同侧受力墩柱形成连接；所述承载板的顶面上设置上部弹性结构，且在弹性结构的顶端设置抗冲板，抗冲板顶面上固定设置缓冲体；所述隧道结构横向两侧外填筑隧道弃碴形成反压体。

[0006] 所述隧道结构顶部与承载板之间设置下部弹性结构。

[0007] 本发明所要解决的另一技术问题是提供一种大型岩溶空洞防落石弹性隧道结构的构筑方法，该方法包括如下步骤：

[0008] ①清除隧道结构底部对应位置的松散土石，直至稳定基岩面；

[0009] ②施工隧道基础；

[0010] ③待隧道基础达到设计强度的80％以后，施工隧道结构钢筋混凝土；

[0011] ④施工受力墩柱钢筋混凝土，并在受力墩柱顶部中心预埋连接固定锚索下部；

[0012] ⑤在受力墩柱顶部安装橡胶垫，固定锚索穿过橡胶垫；

[0013] ⑥绑扎橡胶垫顶部的承载板钢筋笼，主钢筋与固定锚索上部轻张拉固定连接，并在承载板顶部和中心对应设置上部弹性结构、下部弹性结构的位置预埋连接钢筋，浇筑承载板混凝土；

[0014] ⑦安装上部弹性结构、下部弹性结构，与预埋连接钢筋连接；

[0015] ⑧在上部弹性结构顶部安装固定抗冲板；

[0016] ⑨在抗冲板顶部固定安装缓冲体；

[0017] ⑩采用隧道弃碴分层对称填筑反压体。

[0018] 本发明的有益效果是，通过在隧道结构顶部以上设置承载板、弹性结构、抗冲板和废弃轮胎组成大变形弹性高强度抗冲击组合结构，用以抵抗岩溶空洞顶部的落石冲击力；冲击力主要传递至受力墩柱上，避免了对隧道结构的影响；承载板与受力墩柱间设有橡胶垫，大大缓解了承载板的抗冲切作用；承载板与隧道结构顶部间有足够大的悬空距离并设置有下部弹性结构，可以改善承载板受力，节约工程投资，并有足够大的变形空间；反压体的设置保证了隧道结构的横向稳定和大大缓解顶部落石对隧道结构两侧的冲击；该结构解决了大型岩溶空洞内隧道结构的安全和经济性问题，有效抵抗岩溶空洞顶部的落石冲击力，确保隧道结构和线路运营安全。

[0019] 本发明提出的构筑方法简单，可以快速、经济的实现岩溶空洞弹性隧道结构的施工，并具有安全、方便、环保和利于推广等特点。附图说明

[0020] 本说明书包括如下一幅附图：

[0021] 图1是本发明一种大型岩溶空洞防落石弹性隧道结构的断面示意图；

[0022] 图中示出构件名称及所对应的标记：隧道结构1、隧道基础2、受力墩柱3、橡胶垫4、固定锚索5、承载板6、上部弹性结构7a、下部弹性结构7b、抗冲板8、缓冲体9、反压体10、岩溶空洞边界A、地面线B。

具体实施方式

[0023] 下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明：

[0024] 参照图1，本发明的一种大型岩溶空洞防落石弹性隧道结构包括穿越大型岩溶空洞的隧道结构1，所述隧道结构1采用钢筋混凝土整体浇筑，底部坐落在位于稳定岩石地基之上的隧道基础2上，隧道基础2上于隧道结构1横向两侧外沿线路纵向间隔对称设置受力墩柱3。所述受力墩柱3的顶端高出隧道结构1顶部2-3m，且固定安装橡胶垫4。所述隧道结构1的上方设置沿线路纵向延伸的承载板6，该承载板6的横向两端坐落在橡胶垫4上，且通过穿过橡胶垫4的固定锚索5与同侧受力墩柱3形成连接。所述承载板6的顶面上设置上部弹性结构7a，且在弹性结构7a的顶端设置抗冲板8，抗冲板8顶面上固定设置缓冲体9。所述隧道结构1横向两侧外填筑隧道弃碴形成反压体10。所述隧道结构1顶部与承载板6之间设置下部弹性结构7b。

[0025] 本发明通过在隧道结构1顶部以上设置承载板6、上部弹性结构7a、抗冲板8和缓冲体9组成大变形弹性高强度抗冲击组合结构，用以抵抗岩溶空洞顶部的落石冲击力。冲击力主要传递至受力墩柱3上，避免了对隧道结构1的影响。承载板6与受力墩柱间7设有橡胶垫4，与隧道结构1顶部间设有下部弹性结构7b，大大缓解了承载板6的抗冲切作用和中部大悬空的不利受力形式，从而有效改善了承载板受力，节约工程投资；反压体10的设置保证了隧道结构1的横向稳定和大大缓解顶部落石对隧道结构1两侧的冲击。解决了大型岩溶空洞内隧道结构的安全和经济性问题，有效抵抗岩溶空洞顶部的落石冲击力，确保隧道结构和线路运营安全。

[0026] 所述承载板6和抗冲板8结构受力可由岩溶空洞顶部最大危石冲击力进行估算，并考虑上部弹性结构7a和下部弹性结构7b的消能作用进行折减。

[0027] 参照图1，作为一种优选的实施方式，所述上部弹性结构7a采用沿线路纵向间隔成列、横向间隔成排设置的高弹模量压缩弹簧，下部弹性结构7b采用沿线路纵向间隔设置的一列高弹模量压缩弹簧，其设置高度不小于1m。所述抗冲板8的断面呈人字形。所述隧道基础2采用混凝土浇筑或浆砌片石砌筑而成。所述缓冲体9为绑扎在抗冲板8顶面上的废弃轮胎。所述反压体10设置高度一般应与隧道结构1的顶部高程相一致。

[0028] 参照图1，本发明一种大型岩溶空洞防落石弹性隧道结构的构筑方法，包括如下步骤：

[0029] ①清除隧道结构1底部对应位置的松散土石，直至稳定基岩面；

[0030] ②施工隧道基础2；

[0031] ③待隧道基础2达到设计强度的80％以后，施工隧道结构1钢筋混凝土；

[0032] ④施工受力墩柱3钢筋混凝土，并在受力墩柱3顶部中心预埋连接固定锚索5下部；

[0033] ⑤在受力墩柱3顶部安装橡胶垫4，固定锚索5穿过橡胶垫4；

[0034] ⑥绑扎橡胶垫4顶部的承载板6钢筋笼，主钢筋与固定锚索5上部轻张拉固定连接，并在承载板6顶部和中心对应设置上部弹性结构7a、下部弹性结构7b的位置预埋连接钢筋，浇筑承载板6混凝土；

[0035] ⑦安装上部弹性结构7a、下部弹性结构7b，与预埋连接钢筋连接；

[0036] ⑧在上部弹性结构7a顶部安装固定抗冲8；

[0037] ⑨在抗冲板8顶部固定安装缓冲体9；

[0038] ⑩采用隧道弃碴分层对称填筑反压体10。

[0039] 该构筑方法简单，可以快速、经济的实现岩溶空洞弹性隧道结构的施工，并具有安全、方便、环保和利于推广等特点。

[0040] 以上所述只是用图解说明本发明一种大型岩溶空洞防落石弹性隧道结构及构筑方法的一些原理,并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和构筑方法适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。

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