一种用于多年冻土地区的装配式钢波纹管明洞结构的制作方法

本实用新型涉及公路工程建设技术领域，具体涉及一种用于多年冻土地区的装配式钢波纹管明洞结构。

背景技术：

在多年冻土地区修建公路工程为避免深路堑、高边坡需设置明洞，为保护自然生态、预留动物通道往往也需设置明洞通过。冻土中土石颗粒、含冰量、冰层分布部位有差异，有时路线会从多冰或饱冰冻土中通过，其最突出问题是多年冻土热平衡被破坏后出现的融沉与冻胀，具体表现为边坡热融滑塌、地基不均匀沉降。传统明洞采用钢筋混凝土结构，其适应变形能力低，在冻胀和融沉反复作用下，出现结构开裂、错台、扭曲等病害，导致明洞结构不能正常使用，且修复难度大，严重影响了车辆的正常通行与畅通。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种用于多年冻土地区的装配式钢波纹管明洞结构, 解决多年冻土地区修建明洞采用钢筋混凝土衬砌结构可能出现的病害问题。

本实用新型所采用的技术方案为：

一种用于多年冻土地区的装配式钢波纹管明洞结构，其特征在于：

于路基开挖范围内设置拼装式波纹钢板明洞结构；

拼装式波纹钢板明洞结构底部设置有钢筋混凝土预制底板并通过螺栓连接；路基开挖范围内、拼装式波纹钢板明洞结构外的下部填充浆砌片石层，上部填充级配碎石层，级配碎石层完全覆盖拼装式波纹钢板明洞结构。

路基开挖范围上方设置有通过钢管立柱支撑的遮阳网。

拼装式波纹钢板明洞结构底部的钢筋混凝土预制底板下方自下而上依次设置有片块石垫层、XPS板和砂砾垫层。

拼装式波纹钢板明洞结构为马蹄形明洞结构，由波纹钢板通过螺栓拼接组成。

波纹钢板为弯制成型的弧形条状板，成环拼接后沿纵向错缝拼装。

拼装式波纹钢板明洞结构内侧设置有防火涂层，外侧设置有外包防水层及砂浆保护层。

拼装式波纹钢板明洞结构内底部设置有填充及路面，填充及路面两侧设置有电缆槽及排水边沟。

级配碎石层表面设置有碎石土回填及移植草皮。

本实用新型具有以下优点：

本实用新型在多年冻土区使用，该结构为组合式轻型结构，有利于工厂化生产、装配化施工，安装方便，利于快速施工；施工工期短，减短了多年冻土开挖面的暴露时间以及对深层冻土地基的热扰动；不采用现浇模筑混凝土，避免了水化热对冻土的影响，利于保护冻土。波纹钢板成型后具有很强的适应地基与基础变形的能力，抗震能力加强，可减少运营期间病害的发生，减少工后养护成本。

附图说明

图1为本实用新型施工流程图。

图2为本实用新型的剖面图。

图3为拼装式钢波纹钢板连接示意图（平面）。

图4为拼装式钢波纹钢板连接示意图（截面）。

图5为拼装式钢波纹钢板连接示意图（立面）。

图中：1-钢管立柱，2-遮阳网，3-路基开挖临时边坡，4-片块石垫层，5- XPS板，6-砂砾垫层，7-钢筋混凝土预制底板，8-拼装式波纹钢板明洞结构，9-电缆槽及排水边沟，10-填充及路面，11-防火涂层，12-外包防水层及砂浆保护层，13-级配碎石层，14-浆砌片石层，15-碎石土回填及移植草皮。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型进行详细的说明。

本实用新型涉及的一种用于多年冻土地区的装配式钢波纹管明洞结构，于路基开挖范围内设置拼装式波纹钢板明洞结构8，以拼装式波纹钢板明洞结构8作为主体受力结构，代替现浇混凝土结构。

拼装式波纹钢板明洞结构8呈马蹄形，由波纹钢板通过螺栓拼接组成。波纹钢板为弯制成型的弧形条状板，板上设置有螺栓孔，成环拼接后沿纵向错缝拼装。拼装式波纹钢板明洞结构8内侧设置有防火涂层11，防止车辆发生火灾后烧毁波纹钢板；外侧设置有外包防水层及砂浆保护层12。拼装式波纹钢板明洞结构8内底部设置有填充及路面10，填充及路面10两侧设置有电缆槽及排水边沟9。

拼装式波纹钢板明洞结构8底部设置有钢筋混凝土预制底板7，并通过螺栓与钢筋混凝土预制底板7固定连接。钢筋混凝土预制底板7下方自下而上依次设置有片块石垫层4、XPS板5和砂砾垫层6，可封闭暴露的冻土，避免冻土融化。钢筋混凝土预制底板7置于XPS板5上方的砂砾垫层6上，避免了模筑混凝土浇筑过程中水化热对冻土的影响。

拼装式波纹钢板明洞结构8外围间隔一定距离采用浆砌片石层14对钢波纹管固定，回填级配碎石层13。路基开挖范围内、拼装式波纹钢板明洞结构8外的下部填充浆砌片石层14，上部填充级配碎石层13，级配碎石层13完全覆盖拼装式波纹钢板明洞结构8。级配碎石层13表面设置有碎石土回填及移植草皮15。

路基开挖范围上方设置有通过钢管立柱1支撑的遮阳网2。遮阳网2是在路基开挖前设置的，在开挖范围上方可起到控制温度的作用。

上述用于多年冻土地区的装配式钢波纹管明洞结构的施工方法如下：

步骤1：测量放样，确定明洞位置及开挖边线，准确画出明洞轴线及开挖边线位置，在开挖边线外埋设钢管立柱1，通过钢丝设置遮阳网2，并对暴露面进行隔热防护，施工季节最好能选在冬季，或冻土仍未开始融化的冬末暖初。

步骤2：采用机械分段开挖明洞结构基础槽，结构基础槽成型后铺砌片块石，片块石垫层4表层加铺XPS板5，利用XPS板5的隔热作用，保护底部冻土。

步骤3：在XPS板5上方的砂砾垫层6压实后铺设钢筋混凝土预制底板7，底板不采用现浇混凝土，避免水化热对冻土环境的影响。

步骤4：将弯制成型、拼装连接成整体的钢波纹管与钢筋混凝土预制底板7连接，形成主要承载结构，不采用传统的大体积钢筋混凝土结构。

步骤5：钢波纹管结构底部仰拱回填、安设预制水沟、电缆槽、铺筑路面，钢波纹管拱圈内表面喷涂耐火涂料。

步骤6: 钢波纹管明洞外轮廓外施做防水层及砂浆保护层12，即1.5mm防水层外表面铺砌2cm砂浆作为保护层，修筑浆砌片石护墩固定拱圈，明洞两侧采用级配碎石13对称、分层回填明洞结构外侧的开挖空间并压实，每层厚度不超过20cm。明洞两侧回填过程中为防止填筑过程中造成波纹钢管明洞扭曲、错位，一般沿波纹钢管纵向每隔3～5m对称砌筑300cm高、100cm宽的浆砌片石护墩固定波纹钢管，级配碎石顶部再回填碎石土、移植草皮，形成明洞结构。

片块石厚度为100cm，粒径20-35cm，砂砾垫层厚度50cm；XPS板厚度10cm；浆砌片石护墩高300cm、宽100cm；波纹钢板厚度通过计算确定，一般不小于8mm。

波纹钢板接头重叠不少于10cm，为防止漏水在接头之间加垫橡胶垫。加工波纹钢板件时，螺栓孔位置应偏离最大应力集中区，管节与管节之间采用高强螺栓连接，不得采用焊接的方式。

本实用新型的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本实用新型说明书而对本实用新型技术方案采取的任何等效的变换，均为本实用新型的权利要求所涵盖。