一种用于隧道洞口的波纹板防护装置的制作方法

本实用新型涉及隧道洞口防危岩落石防护技术领域，具体地涉及一种用于隧道洞口的波纹板防护装置。

背景技术：

近年来，随着我国交通系统的发展，高速铁路、公路的建设工程也越来越多。由于受铁路、公路线路走向及长度的限制，许多隧道进出口的边、仰坡高陡、地质条件恶劣，在雨水及地震等自然灾害的作用下，会形成危岩、落石以及崩塌等灾害。由于落石灾害具有随机性和突发性，对其运动路径进行准确预测比较困难。因而此类灾害对隧道口段及相邻的桥梁、线路造成巨大危害，严重危及行车安全。

鉴于以上原因，需要在此类地段设置防护结构。目前，常用的洞口防护结构有棚洞、接长明洞、柔性钢结构以及主被动防护网等技术。

然而，现有的防护结构在防护效果、施工可行性、施工工期以及造价成本等方面差别较大。例如，常用的钢筋混凝土棚洞及接长明洞防护结构重量巨大，常需要埋深大、断面尺寸大的基础，施工难度大，建设成本高。为降低棚洞直接承受落石冲击作用时的荷载，减小棚洞的自重和基础尺寸，降低建设成本，一般在棚洞结构顶部覆盖一定厚度的砂砾石或土体垫层，进而起到缓冲落石冲击荷载的作用，但是由于砂砾石或土体垫层材料本身自重荷载较大，对降低结构的自重和受到的外部荷载效果不理想。另外，在桥隧过渡段，机械设备无法进入施工场地，填筑砂石料难度较大。

对柔性钢结构来说，虽然柔性钢结构的防护能力较强，但由于其是网状结构，从而易导致防护网结构的变形较大，容易侵入铁路限界要求，并且施工期间钢拱架的稳定性难以得到保障。另外，其不能对小粒径石块进行防护。

主、动防护网尽管结构简单，施工快捷，但是其防护能力低，且受网眼大小限制，只能防护一定尺寸的落石。另外，在山体坡度较大的地段，施工锚杆以及固定钢支撑难度较大，钢支撑固定不牢固给行车造成安全隐患。

技术实现要素：

针对至少一些如上所述的技术问题，本实用新型旨在提出一种用于隧道洞口的波纹板防护装置，其主体支撑架的结构能够有效增强该波纹板防护装置的支撑性能。同时，波纹板与主体支撑架之间的震动能够被有效吸收，从而降低了隧道洞口波纹板加强防护装置的震动，而且主体支撑架能够分散大部分波纹板承受的压力，有效增强了该波纹板防护装置的受力性能，大大提高了该波纹板防护装置的稳固性能和安全性能。此外，该波纹板防护装置施工速度快，且材料运输安装方便，不仅提高了施工效率，而且有效节约了施工成本。

为此，根据本实用新型，提出了一种用于隧道洞口的波纹板防护装置，包括：构造成圆弧拱形的主体支撑架，所述主体支撑架包括若干用于与地面固定安装的支撑腹板，设置在所述主体支撑架上的波纹板，所述波纹板通过固定安装组件安装到所述主体支撑架上，其中，所述固定安装组件包括安装在所述支撑腹板上的连接角钢，在所述支撑腹板与所述波纹板之间设有耗能橡胶，在所述波纹板与所述连接角钢的连接处设有耗能凹凸垫片。

在一个优选的实施例中，所述耗能橡胶填充在所述支撑腹板与所述波纹板形成的区域之间。

在一个优选的实施例中，所述耗能凹凸垫片包括耐候钢基材，以及包覆在所述耐候钢基材外部的耗能橡胶材料。

在一个优选的实施例中，在所述耗能凹凸垫片的一个安装面的中部区域设有凹槽，用于承接所述波纹板的波谷区域。

在一个优选的实施例中，所述波纹板由多个子波纹板通过搭接并安装固定连接件而形成连接，且所述波纹板的波形沿着所述主体支撑架的长度方向延伸。

在一个优选的实施例中，在所述固定连接件与所述波纹板之间设有防水凸垫片和凹形垫圈，且所述防水凸垫片和所述凹形垫圈分别设置在所述波纹板的两侧，在所述固定连接件与所述防水凸垫片和凹形垫圈之间还分别设有防松动垫圈。

在一个优选的实施例中，所述支撑腹板采用工字钢或型钢。

在一个优选的实施例中，所述支撑腹板采用波纹腹板，所述波纹腹板的波形设为梯形或正、余弦波形。

在一个优选的实施例中，在所述支撑腹板上设有与水平面平行的横撑和与所述横撑呈一定角度设置的斜撑。

在一个优选的实施例中，所述隧道洞口是路基与隧道过渡段或桥梁与隧道过渡段。

根据本实用新型的用于隧道洞口的波纹板防护装置，与传统的钢筋混凝土等防护结构相比，其具有众多优点。例如，该波纹板防护装置中的波纹板结构强度高，受力与变形适应性强、具有较好的抗震、抗冲击性能，而且该波纹板防护装置施工工序简单，效率高，施工周期短，且工程造价低、结构美观。同时，采用防腐技术，从而有效延长了该波纹板防护装置的使用寿命。

附图说明

下面将参照附图对本实用新型进行说明。

图1显示了根据本实用新型的用于隧道洞口的波纹板防护装置的结构。

图2显示了图1所示波纹板防护装置中的主体支撑架的结构。

图3显示了图2所示主体支撑架中的支撑腹板的一个实施例的结构。

图4、5、6、7显示了图2所示主体支撑架中的支撑腹板的另一个实施例的结构。

图8显示了图1所示波纹板防护装置中的波纹板与主体支撑架的连接结构。

图9和10显示了图3所示的波纹板与主体支撑架之间的耗能凹凸垫片的结构。

图11和12显示了波纹板之间的搭接结构。

图13显示了根据本实用新型的用于隧道洞口的波纹板防护装置安装到路基与隧道过渡段的结构。

图14显示了图13中区域A的放大示图。

图15显示了根据本实用新型的用于隧道洞口的波纹板防护装置安装到桥梁与隧道过渡段的结构。

在本申请中，所有附图均为示意性的附图，仅用于说明本实用新型的原理，并且未按实际比例绘制。

具体实施方式

下面通过附图来对本实用新型进行介绍。

图1显示了根据本实用新型的用于隧道洞口的波纹板防护装置200的结构。如图1所示，波纹板防护装置200包括主体支撑架100，在主体支撑架100上设有波纹板120。波纹板120通过固定安装组件210安装到主体支撑架100上。主体支撑架100的结构能够有效增强该波纹板防护装置200的支撑性能。同时，主体支撑架100能够分散大部分波纹板120承受的压力，有效增强了该波纹板防护装置200的受力性能，大大提高了该波纹板防护装置200的稳固性能和安全性能。

图2显示了根据本实用新型的用于隧道洞口的波纹板防护装置200的主体支撑架100的结构。如图2所示，主体支撑架100构造成圆弧拱形结构。主体支撑架100包括若干支撑腹板110，支撑腹板110用于与定面固定安装。若干支撑腹板110沿主体支撑架100的长度方向均匀间隔开分布。在支撑腹板110之间安装连接有若干横撑101，横撑101与水平面平行设置。在支撑腹板110之间还安装有与横撑101呈一定角度设置的斜撑102。例如，斜撑102与横撑101可呈45度角设置。主体支撑架100的这种结构尤其能够增强主体支撑架100承受压力的性能和稳固性，能够有效增强波纹板防护装置200的受力能力。

在本实施例中，在主体支撑架100的底部固定连接有槽钢底座(未示出)。施工过程中，在波纹板防护装置200的底部设有混凝土基础。槽钢底座用于设置在混凝土基础中，从而将波纹板防护装置200的主体支撑架100固定到波纹板防护装置200中。

根据本实用新型，在主体支撑架100上设有波纹板120，波纹板120设置在主体支撑架100的外表面上。如图2所示，波纹板120通过固定安装组件安装到主体支撑架100中的支撑腹板110上。支撑腹板110可采用工字钢或型钢，在一个实施了中，支撑腹板110可采用工字钢或型钢。如图3所示，采用工字钢或型钢的支撑腹板110包括作为主体的筋板110，以及对称设置在筋板111两端的固定板112。支撑腹板110的这种结构能够有效保证支撑腹板110的受力性能和稳定性能。

在一个实施例中，支撑腹板310可采用波纹腹板。如图4和5所示，采用波纹腹板的支撑腹板310包括作为主体的筋板311，以及对称设置在筋板311两端的固定板312。根据本实用新型，波纹腹板的筋板311的波形可设置成梯形或正、余弦波形。如图6和7所示，显示了波纹腹板的筋板311的波形。支撑腹板310的筋板311的这种结构能够进一步增强支撑腹板310的受力性能和稳定性能。

下面以支撑腹板110采用工字钢或型钢为例进一步介绍本实用新型。

根据本实用新型，固定安装组件包括连接角钢150。如图8所示，连接角钢150安装在支撑腹板110的筋板111上。波纹板120的波谷区域与连接角钢150接触。在一个实施例中，波纹板120通过螺栓螺母等组件与连接角钢150形成固定连接。在波纹板120与连接角钢150连接处设有耗能凹凸垫片140，耗能凹凸垫片140能够在波纹板120或支撑腹板110震动的情况下吸收震动能量，从而降低波纹板防护装置200基础的震动，防止固定安装组件松动，有效提高波纹板120与主体支撑板100之间的稳固性能。

根据本实用新型，波纹板120工程中，在波纹板120的波峰与支撑腹板110的一端的固定板112之间填充有耗能橡胶130。耗能橡胶130能够吸收波纹板120与支撑腹板110之间产生的震动，从而降低主体支撑架100与波纹板120的震动，增强了波纹板防护装置200的稳固性。同时，耗能橡胶120能够使得支撑腹板110给波纹板120提供支撑，从而有效增强波纹板120的抗弯承载能力，进一步提高波纹板防护装置200的稳固性。

图9和图10显示了耗能凹凸垫片140的结构。如图9所示，耗能凹凸垫片140包括耐候钢基材141，在耐候钢基材141的外部设有耗能橡胶材料142，耗能橡胶材料142包覆式设置在耐候基材141的外部。如图10所示，耗能凹凸垫片140的一个承压面的中部区域设有向内凹的凹槽。波纹板120的波谷区域对应安装到耗能凹凸垫片140的凹槽中，这样能够有效增强波纹板120与主体支撑架100之间的稳固性。此外，在耗能凹凸垫片140的中心设有安装孔143，安装孔143用于安装螺栓组件以将波纹板120固定到主体支撑架100上。耗能凹凸垫片140能够有效吸收波纹板120与主体支撑架100之间的震动，从而降低波纹板120与主体支撑架100的震动，增强了波纹板防护装置200的稳固性，确保了波纹板防护装置200的安全性能。

图11和图12显示了不同的波纹板120之间的搭接结构。如图11和图12所示，波纹板120由多个子波纹板通过搭接并安装固定连接件而形成连接，不同的波纹板120的搭接。在一个实施例中，固定连接件采用螺栓螺母固定组件从而在搭接处可通过螺栓螺母等固定组件使相邻的波纹板120形成固定连接。在螺栓螺母等组件与波纹板120之间设有防水凸垫片160和凹形垫圈170，防水凸垫片160和凹形垫圈170分别设置在波纹板120的内外两侧。如图5所示，防水凸垫片160包括耐候钢基材，在耐候钢基材的外部设有耗能橡胶。防水凸垫片160的一个安装承压面设置成向外凸的弧面结构，该弧面结构能够与波纹板120的波峰或波谷相匹配。另外，在防水凸垫片160的中心设有安装孔161，其用于安装螺栓以安装连接不同的波纹板120。防水凸垫片160的这种结构能够保证防水凸垫片160与波纹板120之间的紧密配合，从而保证波纹板120连接处的防水性能，同时，防水凸垫片160能够吸收波纹板120之间产生的震动，从而增强波纹板120之间的稳固性。

在一个实施例中，凹形垫圈170采用橡胶材料。在凹形垫圈170的一个安装承压面上设有向内凹的凹槽，该凹槽的结构能够与波纹板120的波峰或者波谷的结构相匹配，这样能够有效保证固定件的紧固性，从而确保波纹板120的连接的稳固性。

此外，为了防止固定连接件发生松动，在固定连接件与防水凸垫片160和凹形垫圈170之间分别设有防松动垫圈180。在一个实施例中，防松动垫圈180设置成齿形结构，并与防水凸垫片160和凹形垫圈170匹配安装，从而防止固定连接件产生松动。防松动垫圈180能够有效防止固定连接件因波纹板120的震动而导致的松动，确保波纹板120连接的稳定性能。

在一个实施例中，波纹板120由钢材料制成。这使得波纹板120具有良好的支撑与承载受力的性能，且该波纹板120结构强度高，受力与变形适应性强、具有较好的抗震、抗冲击性能。波纹板120的波形是沿着主体支撑架100的长度方向延伸的，这样能够保证波纹板防护装置200的受力是由波纹板120的波形结构承受，使得波纹板120受力不会纵向递减，增强了波纹板防护装置200的承受压力的性能，从而保证波纹板防护装置200不会纵向撕裂。

根据本实用新型的用于隧道洞口的波纹板防护装置200，尤其适用于路基与隧道过渡段和桥梁与隧道过渡段。其中，隧道洞口即为路基与隧道过渡段或者桥梁与隧道过渡段。

图13显示了根据本实用新型的用于隧道洞口的波纹板防护装置200安装到路基与隧道过渡段的结构。如图13所示，在路基与隧道过渡段预先设置用于安装波纹板防护装置200的混凝土支座260。在一个实施例中，混凝土支座的宽度设置为100cm，高度设置为90cm。图13显示了图14中的A区域的放大示图。如图14所示，在混凝土支座内预埋地脚螺栓261。地脚螺栓261在混凝土支座260内的预埋深度大于35cm。另外，为保证钢架连接平顺，通过调节混凝土支座260的高度将支座顶部高程统一。施工时，波纹板防护装置200的主体支撑架100通过螺栓螺母等固定组件安装到混凝土支撑座260上，从而将波纹板防护装置200设置在路基与隧道过渡段，实现路基与隧道过渡段处的防护。

图15显示了根据本实用新型的用于隧道洞口的波纹板防护装置200安装到桥梁与隧道过渡段的结构。如图15所示，波纹板防护装置200设置在隧道口处，且处于桥梁梁体360的正上方。施工时，波纹板防护装置200的主体支撑架100的底部固定安装到桥梁梁体260两侧的基础横梁361中。基础横梁361设置在桥梁两侧的桥墩363上，且基础横梁361由混凝土浇筑而成。波纹板防护装置200固定在混凝土浇筑成的基础横梁361上，从而将波纹板防护装置200设置在桥梁与隧道过渡段，实现桥梁与隧道过渡段处的防护。

根据本实用新型的用于隧道洞口的波纹板防护装置200，其主体支撑架100通过设有横撑101与斜撑102使得主体支撑架100的受力性能得以增强。同时，在主体支撑架100上安装有波纹板120，波纹板120通过固定安装组件固定在主体支撑架100上。在主体支撑架100的支撑腹板110与波纹板120的波峰区域之间通过填充耗能橡胶130有效增强了波纹板120的承载受力能力。波纹板120的波谷区域通过固定连接件安装到主体支撑架100上，并通过在波纹板120与固定连接件之间设置耗能凹凸垫片140，大大降低了波纹板120与主体支撑架100之间的震动，增强了波纹板与主体支撑架100的稳固性，从而提高了波纹板防护装置200的安全性能。同时，主体支撑架100通过填充在波纹板120与支撑腹板110之间的耗能橡胶130和耗能凹凸垫片140能分散大部分波纹板120承受的压力，大大增强了波纹板120与主体支撑架100的受力性能，从而增强了波纹板防护装置200的受力性能，提高了波纹板防护装置200的安全性能。另外，该波纹板防护装置200施工工序简单，施工效率高，周期短，且工程造价低、结构美观。同时，采用防腐技术，从而有效延长了波纹板防护装置200的使用寿命。

最后应说明的是，以上所述仅为本实用新型的优选实施方案而已，并不构成对本实用新型的任何限制。尽管参照前述实施方案对本实用新型进行了详细的说明，但是对于本领域的技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。