一种风沙地区铁路棚洞结构的制作方法

本发明属于一种棚洞结构，具体涉及一种风沙地区铁路棚洞结构。

背景技术：

随着我国东部沿海地区铁路网的不断完善，铁路建设重心开始向中西部地区转移。而西部某些地区存在的风沙大、自然环境恶劣的问题严重影响了当地铁路的建设和运营。例如，2009年10月通车的兰新铁路第二双线需穿越五大风区，其中新疆段内的三十里风区和百里风区风速最为强劲，是目前世界上内陆铁路所经过的风速最高的地区，原兰新铁路一直遭受风沙灾害的威胁，仅因风灾所造成的列车倾覆和脱轨事故就达32起，因风沙灾害造成的列车停运、轨道积沙、钢轨磨损、接触网受流不稳等问题更加普遍。2009年12月通车的临策铁路，仅开通36d中就有27d轨道被风沙掩埋，经济损失重大，有部分沙害严重区段一直处于限速运营状态，至今仍未恢复正常速度。

近些年，针对兰新铁路、兰新二线、临策铁路的沙害问题，相关学者和工程技术人员提出了一些防治措施，主要有：植被防护、修建防风沙明洞、修建防风挡墙或阻沙堤等，植被防护严格受到自然条件如降雨量、沙层天然含水量、地层稳定程度等的影响，防风沙明洞的防沙效果显著，例如公开号为CN202416336U、公开日期为2012.09.05的中国实用新型专利申请公开了一种大风区封闭式混凝土防风明洞，其主要包括明洞桩基础、桩顶纵梁、明洞衬砌结构等，能够将外界环境与洞内环境相对隔离，使列车行驶几乎不受影响，但存在一次性资金投入量大、对地基要求相对较高等问题，不利于大范围推广。

技术实现要素：

本发明为解决现有技术存在的问题而提出，其目的是提供一种风沙地区铁路棚洞结构。

本发明的技术方案是：一种风沙地区铁路棚洞结构，包括修筑于铁路路基迎风侧的边墙基础和背风侧的多个立柱基础，所述边墙基础上修筑有边墙，所述立柱基础上修筑有立柱，所述边墙、立柱分别与顶板两侧相连，所述顶板为迎风侧端低于背风侧端的倾斜状。

所述顶板与路基之间的倾斜角度为大于20°的锐角。

所述边墙、顶板为浇筑在一起的刚架式结构。

所述顶板、立柱通过预埋的连接铰和销钉铰接在一起。

所述立柱之间设置有防沙网连系梁，所述防沙网连系梁、相邻立柱、路基围合的框架中设置有防沙网，所述防沙网中均布开孔。

所述顶板中嵌有钢化玻璃制成的天窗。

所述开孔轴线与列车行驶方向夹角为45°，所述防沙网为双层镀锌铁皮，所述防沙网开孔孔壁为镀锌铁皮。

所述边墙基础与边墙之间设置有多个倾斜支撑边墙的支撑梁。

所述边墙基础上沿纵向设置有地锚。

所述边墙顶端略高于路基上接触网立柱的顶端，所述防沙网连系梁顶部与接触网立柱顶部平齐。

本发明的有益效果如下：

1、本发明可保护铁路不受风沙侵蚀，无需人工或机械清理轨道周围积沙，只需定期清理棚洞边墙外侧积沙即可。

2、棚洞的立柱与顶板间采用铰接，能有效降低立柱所承受的弯矩，可缩小立柱设计截面；顶板与边墙的刚性连接使顶板因边墙的抗弯刚度而产生卸荷作用，可减小顶板设计厚度，增加洞内净空高度。

3、棚洞边墙基础设置地锚，可有效减小边墙基础的埋置深度和设计宽度；边墙基础与边墙之间设置有支撑梁，可加大边墙与边墙基础间的连接刚度。

4、在立柱间设置防沙网，可防止风向发生变化时立柱外积沙吹入棚洞内；防沙网带有开孔且开孔方向与列车行驶方向呈45°角可减小列车高速行驶过程中对左侧防沙网的气流冲击效应，同时可利用列车行驶产生的气流将孔内积沙吹出。

5、棚洞顶板设置钢化玻璃制成的天窗，能有效减小顶板自重，降低对地基承载力的要求，同时有利于棚洞采光，节约照明所需电能。

6、本发明的柱式防风棚洞较已有的防风明洞结构，造价大幅降低，具有显著的经济优势，更有利于大范围推广使用。

附图说明

图1 是本发明的主视图；

图2 是本发明的左视图；

图3 是本发明的俯视图；

图4 是图2中A部的局部放大图；

图5 是本发明中连接铰的装配示意图；

其中：

1 边墙基础 2 边墙

3 顶板 4 立柱基础

5 立柱 6 地锚

7 支撑梁 8 天窗

9 防沙网 10 防沙网连系梁

11 连接铰 12 销钉

13 防沙网开孔孔壁 14 路基

15 积沙 16 接触网立柱。

具体实施方式

以下，参照附图和实施例对本发明进行详细说明：

如图1~5所示，一种风沙地区铁路棚洞结构，包括修筑于铁路路基14迎风侧的边墙基础1和背风侧的多个立柱基础4，所述边墙基础1上修筑有边墙2，所述立柱基础4上修筑有立柱5，所述边墙2、立柱5分别与顶板3两侧相连，所述顶板3为迎风侧端低于背风侧端的倾斜状。

所述顶板3为迎风侧端低于背风侧端的倾斜状能够防止积沙15在顶板3上堆积，从而提供了一种防风沙的解决方案。

更进一步，所述顶板3与路基14之间的倾斜角度为大于20°的锐角。

所述立柱5高度为边墙2高度的1.5-2倍，保证顶板3倾斜。

所述边墙2、顶板3为浇筑在一起的刚架式结构。

所述顶板3、立柱5通过预埋的连接铰11和销钉12铰接在一起。

所述立柱5之间设置有防沙网连系梁10，所述防沙网连系梁10、相邻立柱5、路基14围合的框架中设置有防沙网9，所述防沙网9中均布开孔。

防沙网9下端与路基14顶面平齐，防沙网9上端固定于防沙网连系梁10下侧，防沙网9左右两端固定在相邻的两个立柱5侧面上，其中，防沙网连系梁10由方形钢管或槽钢制成。防沙网9带有直径为1cm、孔间距为5cm的开孔。

所述顶板3中嵌有钢化玻璃制成的天窗8。

所述开孔轴线与列车行驶方向夹角为45°，所述防沙网9为双层镀锌铁皮，所述防沙网开孔孔壁13为镀锌铁皮。

所述边墙基础1与边墙2之间设置有多个倾斜支撑边墙2的支撑梁7。

所述边墙基础1上沿纵向设置有地锚6。

所述边墙2顶端略高于路基14上接触网立柱16的顶端，所述防沙网连系梁10顶部与接触网立柱16顶部平齐。在不影响列车正常运行的前提下控制棚洞结构的高度，获得更好的抗风稳定性的同时减少了工程量。

本发明的主要施工步骤如下：

在线路路基14上按照设计位置和边墙基础1、立柱基础4的设计尺寸及基底标高开挖边墙基础1、立柱基础4的基坑，同时进行基础钢筋笼的绑扎，完成基坑开挖后，在基坑内安装模板，下放绑扎好的钢筋笼，现浇基础混凝土。

待基础强度达到设计要求后，按照测量定位、钻孔、清孔、安装锚杆、注浆的顺序施工边墙基础1上的地锚6。地锚6施工完成后，按照与基础施工同样的顺序，即支立模板、绑扎钢筋笼、安装钢筋笼、现浇混凝土的顺序，进行边墙2、顶板3、立柱5、支撑梁7的施工，边墙2与顶板3为浇筑于一体的整体式刚架结构，立柱5与顶板3之间采用铰接。

施工时，应当在边墙基础1、立柱基础4上表面预留连接钢筋，用于与后续施工构件中钢筋的连接，以保证各构件之间的连接强度；在立柱5上端、顶板3与立柱相接的一端应预埋连接铰11，用于立柱5与顶板3的连接；顶板3应按设计要求的位置和尺寸预留安装钢化玻璃天窗8的矩形孔。

待主体结构施工完成后，在顶板3上安装钢化玻璃天窗8，在立柱5间安装防沙网连系梁10和带孔防沙网9。

本发明可保护铁路不受风沙侵蚀，且基本消除列车行驶过程中的侧向强风荷载，避免发生列车倾覆或脱轨事故，相对已有的防风明洞结构，造价大幅降低，具有显著的经济优势，利于大范围推广使用。