直墙板桁半装配式明洞结构及其施工方法
【专利摘要】直墙板桁半装配式明洞结构及其施工方法，以有效解决超大跨度明洞结构厚度过大、施工质量难以保证的难题。它包括：外侧边墙和内侧边墙，沿线路延伸方向构筑；拱部桁架，沿线路延伸方向间隔设置，其两端分别支撑于外侧边墙、内侧边墙上部的承台上；T形顶板，铺设在拱部桁架上，其长度方向为线路延伸方向；拱部防水层，施作于T形顶板上；回填层，于外侧边墙顶端至边坡坡面之间填筑于拱部防水层之上；隔水层，覆盖回填层表面。
【专利说明】
直墙板桁半装配式明洞结构及其施工方法
技术领域
[0001]本发明涉及明洞修建技术领域，具体涉及一种明洞结构及其施工方法，适用于既有铁路增建明洞结构，或超大跨度明洞结构。
【背景技术】
[0002]进入二十一世纪后我国铁路建设高速发展，随着西南山区高速铁路的快速和大规模修建，由于受曲线半径大、地形地质条件复杂、环保要求高等多种因素的制约，铁路沿线部分地段设站条件极为困难。因此，为提高艰险山区修建高速铁路选线、设站的自由度，使得山区车站布置型式更为灵活、车站功能更易得到保证，三线、四线甚至更大跨度的车站隧道的修建将愈来愈多，随着洞口明洞衬砌结构跨度的增大及回填土高度的增加，为保证结构安全，明洞衬砌结构厚度越来越大。对洞顶设计填土荷载不超过4m，一般单线铁路明洞结构厚度为60cm，双线铁路明洞结构厚度为80cm，四线铁路明洞(净跨21m?25m左右)结构厚度达130cm左右;经计算，对洞顶设计填土荷载30m，净跨25m的明洞结构其衬砌厚度将达到2.5m，在实际工程中基本不可能实施。一方面，随着明洞跨度增大，结构厚度增加，大体积混凝土施工难度增大，施工质量难以控制，大体积混凝土水化热不能采取有效消除而产生温度裂缝，导致结构无法耐久性要求。另一方面，由于明洞跨度增大，衬砌厚度增加，导致混凝土浇筑时台车承载大大增加；同时由于明洞跨度增大，衬砌台车重量急剧增大，台车荷载及自身重量的急剧增大带来的问题是:(I)台车走行系统的可靠性难以保证；(2)台车在衬砌混凝土浇筑后沉降难以控制。因此严重影响明洞混凝土浇筑质量和运营使用功能。
[0003]其次，在既有运营铁路线中，一方面由于部分洞口坡面植被破坏，危岩落石发育，为保证运营安全，往往需接长明洞；另一方面，由于前期工程投入、工期以及线路选线的限制，出现了很多路基陡边坡，部分边坡在自然风化侵蚀、地震、强降雨等因素作用下发生变形、开裂、支护强度下降，甚至塌方，中断线路运营等情况。在常规的边坡处理手段不能完全消除运营安全隐患，或其工程投入巨大，不具经济合理性时，可在既有路基基础上增建明洞工程，以实现对区域线路的永久防护。在既有线上增建明洞工程的困难在于，需要在接触网不断电的情况下进行施工，而采用传统明洞衬砌结构及施工方法，衬砌台车的运输、拼装以及衬砌浇筑施工中台车走行均是难以解决的困难。因此，要保证既有铁路接长明洞施工接触网不断电，同时保证行车和施工人员的安全，寻找新型明洞结构形式及施工方法势在必行。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题提供了一种直墙板桁半装配式明洞结构，以有效解决超大跨度明洞结构厚度过大、施工质量难以保证的难题。
[0005]本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下:
[0006]本发明的直墙板桁半装配式明洞结构，其特征是它包括:外侧边墙和内侧边墙，沿线路延伸方向构筑;拱部桁架，沿线路延伸方向间隔设置，其两端分别支撑于外侧边墙、内侧边墙上部的承台上;T形顶板，铺设在拱部桁架上，其长度方向为线路延伸方向；拱部防水层，施作于T形顶板上；回填层，于外侧边墙顶端至边坡坡面之间填筑于拱部防水层之上；隔水层，覆盖回填层表面。
[0007]所述外侧边墙、内侧边墙上部的承台上设置有减震支座，拱部桁架的两端支承于减震支座上。
[0008]本发明所要解决的另一技术问题是提供一种上述直墙板桁半装配式明洞结构的施工方法，该方法包括如下步骤:
[0009]①分段开挖并施作内侧边墙和外侧边墙；
[0010]②施作底板；
[0011 ]③在内侧边墙及外侧边墙达到设计强度后，吊装拱部桁架；
[0012]④铺设T形顶板；
[0013]⑤于T形顶板上铺设拱部防水层，并施作回填层及隔水层；
[0014]⑥施工侧沟及电缆沟槽等附属工程；
[0015]重复上述步骤①?⑥若干次，直至该段明洞施工完成。
[0016]本发明的有益效果是，有效避免超大跨度结构拱圈超厚大体积混凝土施作，避免大体积混凝土水化热造成衬砌裂缝等问题的发生，从而有效保证明洞结构安全、质量及耐久性;拱部桁架与两侧边墙采用减震支座连接，在危岩落石作用下，可有效减小落石对衬砌结构的冲击作用，保证运营期间结构安全;大大减小拱部结构自重，节约建设成本;不需要衬砌台车，施工简便易行，可用于新建超大跨度明洞施工，也可用于既有铁路增建明洞施工。
【附图说明】
[0017]本说明书包括如下五幅附图:
[0018]图1是本发明直墙板桁半装配式明洞结构的断面图；
[0019]图2是本发明直墙板桁半装配式明洞结构中拱部桁架的正视图；
[0020]图3是图1中A局部的放大图；
[0021]图4、图5是本发明直墙板桁半装配式明洞结构施工方法的示意图。
[0022]图中示构件、部位名称及所对应的标记:底板10，外侧边墙21，内侧边墙22，拱部桁架30，桁架上弦杆31a，桁架下弦杆31b，桁架竖杆31c，桁架斜腹杆31d，T形顶板40，拱部防水层50，回填层60，隔水层61，减震支座70，中心水沟80。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
[0024]参照图1和图3，本发明的直墙板桁半装配式明洞结构包括:外侧边墙21和内侧边墙22，沿线路延伸方向构筑;拱部桁架30，沿线路延伸方向间隔设置，其两端分别支撑于外侧边墙21、内侧边墙22上部的承台上;T形顶板40，铺设在拱部桁架30上，其长度方向为线路延伸方向；拱部防水层50，施作于T形顶板40上；回填层60，于外侧边墙21顶端至边坡坡面之间填筑于拱部防水层50之上;隔水层61，覆盖回填层60表面。
[0025]明洞拱部采用拱部桁架30和T形顶板40，有效避免超大跨度结构拱圈超厚大体积混凝土施作，避免大体积混凝土水化热造成衬砌裂缝等问题的发生，从而有效保证明洞结构安全、质量及耐久性。同时大大减小拱部结构自重，节约建设成本
[0026]参照图1，所述外侧边墙21、内侧边墙22上部的承台上设置有减震支座70，拱部桁架30的两端支承于减震支座70上。拱部桁架30与外侧边墙21、内侧边墙22采用减震支座70连接，在危岩落石作用下，可有效减小落石对衬砌结构的冲击作用，保证运营期间结构安全。
[0027]参照图1，可在所述外侧边墙21、内侧边墙22下端之间于基础上设置沿线路方向延伸的底板10，底板10的横向两端分别与外侧边墙21、内侧边墙22固结。底板10下设置中心水沟80。
[0028]参照图4、图5和图1，本发明直墙板桁半装配式明洞结构的施工方法，包括如下步骤:
[0029]①分段开挖并施作内侧边墙22和外侧边墙21;
[0030]②施作底板10;
[0031 ]③在内侧边墙22及外侧边墙21达到设计强度后，吊装拱部桁架30;
[0032]④铺设T形顶板40;
[0033]⑤于T形顶板40上铺设拱部防水层50，并施作回填层60及隔水层61;
[0034]⑥施工侧沟及电缆沟槽等附属工程；
[0035]重复上述步骤①?⑥若干次，直至该段明洞施工完成。
[0036]整个施工过程不需要衬砌台车，施工简便易行，可用于新建超大跨度明洞施工，也可用于既有铁路增建明洞施工。
【主权项】
1.直墙板桁半装配式明洞结构，其特征是它包括:外侧边墙(21)和内侧边墙(22)，沿线路延伸方向构筑;拱部桁架(30)，沿线路延伸方向间隔设置，其两端分别支撑于外侧边墙(21)、内侧边墙(22)上部的承台上;T形顶板(40)，铺设在拱部桁架(30)上，其长度方向为线路延伸方向；拱部防水层(50)，施作于T形顶板(40)上；回填层(60)，于外侧边墙(21)顶端至边坡坡面之间填筑于拱部防水层(50)之上;隔水层(61)，覆盖回填层(60)表面。2.如权利要求1所述的直墙板桁半装配式明洞结构，其特征是:所述外侧边墙(21)、内侧边墙(22)上部的承台上设置有减震支座(70)，拱部桁架(30)的两端支承于减震支座(70)上。3.如权利要求1所述的直墙板桁半装配式明洞结构，其特征是:所述外侧边墙(21)、内侧边墙(22)下端之间于基础上设置沿线路方向延伸的底板(10)，底板(10)的横向两端分别与外侧边墙(21)、内侧边墙(22)固结。4.如权利要求1至3任意一项所述的直墙板桁半装配式明洞结构的施工方法，包括如下步骤: ①分段开挖并施作内侧边墙(22)和外侧边墙(21); ②施作底板(10); ③在内侧边墙(22)及外侧边墙(21)达到设计强度后，吊装拱部桁架(30); ④铺设T形顶板(40); ⑤于T形顶板(40)上铺设拱部防水层(50)，并施作回填层(60)及隔水层(61); ⑥施工侧沟及电缆沟槽等附属工程； 重复上述步骤①?⑥若干次，直至该段明洞施工完成。
【文档编号】E21D11/38GK106050273SQ201610575203
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月20日
【发明人】卿伟宸, 林本涛, 朱勇, 高杨, 陶伟明, 杨昌宇, 郑伟, 王建捷, 郑尚峰, 陈锡武, 王若晨, 黄华, 曾琦, 范胜利
【申请人】中铁二院工程集团有限责任公司