一种梁棚一体化危岩落石防护棚洞的制作方法

本发明涉及一种棚洞，特别涉及一种梁棚一体化危岩落石防护棚洞。

背景技术：

危岩落石灾害是世界范围内高山峡谷地区(特别是高烈度区)一种常见的地质灾害类型，具有分布范围广，发生突然、频率高，防不胜防等显著特点，对其危害范围内的构筑物(如路面、桥梁、隧道进出口等)和人类活动(行驶车辆、过往人群等)构成了严重威胁。

棚洞是一种应用于铁路、公路上方，防止危岩落石危害的最后一道防线。传统的防护棚洞主要是钢筋混凝土棚洞，有明洞式、框架式、悬臂式等类型，除此之外还有钢架棚洞，轻钢柔性棚洞等新型棚洞。其中钢筋混凝土棚洞应用最广，其基础一般设置在地面，以填土层作为落石的缓冲层以减少对结构的冲击力。其具有结构简单、免于维护的特点，在我国山区大量使用。

近年来，随着我国国民经济的快速发展，高速铁路、高速公路在我国山区也大量修建。因其速度快、线路半径大，选线不可避免要穿越危岩陡坡地域，所以受危岩落石的威胁和侵害也越来越大。艰险山区山体陡峻，隧道洞口直接连接桥梁结构，且桥梁墩高较高，很多高达50m以上，采用传统棚洞时基础施工困难且基础体量巨大，结构风险倍增，经济性较差。如采用钢制棚洞，在受到危岩落石的冲击后，如何及时修复棚洞并保证道路运营的畅通，如何在不影响行车时对棚洞进行维护，这些都成为棚洞设计的需要面对的问题。

在艰险山区，隧道洞口桥梁梁部距地面高度常常超过50m以上，且坡面陡峭不利于人员和机具设备作业，在此条件下修建传统钢筋混凝土棚洞，对施工机具设备的要求也大幅提高，施工人员安全风险、工期较长，还要修建临时道路，工程费用极具增加。

因而，亟需一种新型棚洞结构解决上述问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种梁棚一体化危岩落石防护棚洞。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种梁棚一体化危岩落石防护棚洞，包括钢筋混凝土的棚洞本体和钢筋混凝土的箱梁，所述棚洞本体包括顶板、立柱、纵梁和横梁，所述箱梁上沿桥纵向的两侧间隔设有若干个牛腿，每个所述牛腿上设有所述立柱，纵向相邻两个所述立柱顶部之间通过一个所述纵梁连接，横向相邻两个所述立柱顶部之间通过一个所述横梁连接，所述立柱、所述纵梁和所述横梁的顶部均连接所述顶板，所述顶板、所述纵梁和所述横梁为高性能混凝土一体浇筑成型的结构件，所述棚洞本体形成框架结构，所述顶板上设有若干个减振部件，所有所述减振部件支撑并连接抗冲击层，所述抗冲击层的宽度大于或者等于所述棚洞本体的宽度。

采用本发明所述的一种梁棚一体化危岩落石防护棚洞，可以解决隧道洞口高陡边坡棚洞设置难题，桥棚一体结构节约了常规棚洞超高立柱和基础，棚洞以梁体为基础，把落石冲击荷载作为偶然荷载施加于梁部，充分利用梁部的强度储备，梁体数量增加不多，在墩高50m情况下，可以综合节约造价2万元/m以上，所述棚洞本体采用钢筋混凝土结构，耐久性好，可以做到日常免维护，不影响车辆的正常行驶，尤其是对高速铁路的运营非常有利；所述顶板、所述纵梁和所述横梁为高性能混凝土一体浇筑成型的结构件，形成顶部封闭结构，整体受力，具有良好的抗冲击性能，高性能混凝土在达到同等结构性能的前提下减少混凝土浇筑量，整体结构轻；所述抗冲击层直接抵抗危岩落石的冲击，所述减振部件耗能减振、吸收冲击力，内层所述顶板作为施工平台对损害部分进行快速修复，使结构又具有模块化、易修复的优点；危岩落石在被所述抗冲击层阻挡、所述减振部件耗能减振后难以击穿所述顶板，不影响线路的正常运行；该梁棚一体化危岩落石防护棚洞结构简单，维护方便，效果良好。

优选地，所述立柱为高性能混凝土结构件，达到同等结构性能的前提下减少混凝土浇筑量，减轻结构自重。

优选地，所述箱梁为高性能混凝土结构件，达到同等结构性能的前提下减少混凝土浇筑量，减轻结构自重。

优选地，所述减振部件为金属耗能器。

优选地，所述抗冲击层包括槽板层和填充层，所述槽板层连接于所述减振部件上，所述填充层设置于所述槽板层的凹槽内。

优选地，所述槽板层包括若干个槽板，每个所述槽板的长度方向沿所述棚洞本体宽度方向设置，相邻两个所述槽板紧密连接。

采用这种结构设置，使得所述槽板层呈模块化拼装，便于所述抗冲击层在被危岩落石冲击后的快速更换修复，不用整体更换所述抗冲击层，节约运维成本。

优选地，每个所述槽板长度方向的两侧中每侧设置至少两个所述减振部件，所有所述减振部件设于所述立柱和所述纵梁所在的平面内。

采用这种结构设置，危岩落石击中所述槽板层后，冲击力经过所述减振部件吸收耗能，剩余冲击直接作用于所述棚洞本体的所述立柱和所述纵梁上，然后传递到所述牛腿，能够极大减小危岩落石对所述顶板和所述箱梁的冲击危害。

优选地，相邻两个所述槽板边角处的所述减振部件设于所述立柱上方。

优选地，所述填充层为轻质疏水层，以降低重量。

优选地，所述轻质疏水层包括煤渣或矿渣。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、运用本发明所述的一种梁棚一体化危岩落石防护棚洞，可以解决隧道洞口高陡边坡棚洞设置难题，桥棚一体结构节约了常规棚洞超高立柱和基础，棚洞以梁体为基础，把落石冲击荷载作为偶然荷载施加于梁部，充分利用梁部的强度储备，梁体数量增加不多，在墩高50m情况下，可以综合节约造价2万元/m以上，所述棚洞本体采用钢筋混凝土结构，耐久性好，可以做到日常免维护，不影响车辆的正常行驶，尤其是对高速铁路的运营非常有利；所述顶板、所述纵梁和所述横梁为高性能混凝土一体浇筑成型的结构件，形成顶部封闭结构，整体受力，具有良好的抗冲击性能，高性能混凝土在达到同等结构性能的前提下减少混凝土浇筑量，整体结构轻；所述抗冲击层直接抵抗危岩落石的冲击，所述减振部件耗能减振、吸收冲击力，内层所述顶板作为施工平台对损害部分进行快速修复，使结构又具有模块化、易修复的优点；危岩落石在被所述抗冲击层阻挡、所述减振部件耗能减振后难以击穿所述顶板，不影响线路的正常运行；该梁棚一体化危岩落石防护棚洞结构简单，维护方便，效果良好；

2、运用本发明所述的一种梁棚一体化危岩落石防护棚洞，所述槽板层包括若干个槽板，每个所述槽板的长度方向沿所述棚洞本体宽度方向设置，相邻两个所述槽板紧密连接，使得所述槽板层呈模块化拼装，便于所述抗冲击层在被危岩落石冲击后的快速更换修复，不用整体更换所述抗冲击层，节约运维成本；

3、运用本发明所述的一种梁棚一体化危岩落石防护棚洞，每个所述槽板长度方向的两侧中每侧设置至少两个所述减振部件，所有所述减振部件设于所述立柱和所述纵梁所在的平面内，危岩落石击中所述槽板层后，冲击力经过所述减振部件吸收耗能，剩余冲击直接作用于所述棚洞本体的所述立柱和所述纵梁上，然后传递到所述牛腿，能够极大减小危岩落石对所述顶板和所述箱梁的冲击危害。

附图说明

图1为本发明所述的梁棚一体化危岩落石防护棚洞的结构示意图；

图2为图1的侧视图。

图中标记：1-棚洞本体，11-顶板，12-立柱，13-纵梁，14-横梁，2-箱梁，21-牛腿，3-抗冲击层，31-槽板，32-填充层，4-减振部件。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例

如图1-2所示，本发明所述的一种梁棚一体化危岩落石防护棚洞，包括钢筋混凝土的棚洞本体1和钢筋混凝土的箱梁2。

所述棚洞本体1包括顶板11、立柱12、纵梁13和横梁14，所述箱梁2上沿桥纵向的两侧间隔设有若干个牛腿21，每个所述牛腿21上设有所述立柱12，纵向相邻两个所述立柱12顶部之间通过一个所述纵梁13连接，横向相邻两个所述立柱12顶部之间通过一个所述横梁14连接，所述立柱12、所述纵梁13和所述横梁14的顶部均连接所述顶板11，所述顶板11、所述纵梁13和所述横梁14为高性能混凝土一体浇筑成型的结构件，所述立柱12为高性能混凝土结构件，所述箱梁2为高性能混凝土结构件，达到同等结构性能的前提下减少混凝土浇筑量，减轻结构自重，所述棚洞本体1形成框架结构，具体地，所述减振部件4为金属耗能器。

所述顶板11上设有若干个减振部件4，所有所述减振部件4支撑并连接抗冲击层3，所述抗冲击层3的宽度大于或者等于所述棚洞本体1的宽度，所述抗冲击层3包括槽板层和填充层32，所述槽板层连接于所述减振部件4上，所述填充层32设置于所述槽板层的凹槽内，具体地，所述填充层32为煤渣或矿渣等轻质疏水层，以降低重量。

所述槽板层包括若干个槽板31，每个所述槽板31的长度方向沿所述棚洞本体1宽度方向设置，相邻两个所述槽板31紧密连接，采用这种结构设置，使得所述槽板层呈模块化拼装，便于所述抗冲击层3在被危岩落石冲击后的快速更换修复，不用整体更换所述抗冲击层3，节约运维成本。

每个所述槽板31长度方向的两侧中每侧设置至少两个所述减振部件4，相邻两个所述槽板31边角处的所述减振部件4设于所述立柱12上方，所有所述减振部件4设于所述立柱12和所述纵梁13所在的平面内，采用这种结构设置，危岩落石击中所述槽板层后，冲击力经过所述减振部件4吸收耗能，剩余冲击直接作用于所述棚洞本体1的所述立柱12和所述纵梁13上，然后传递到所述牛腿21，能够极大减小危岩落石对所述顶板11和所述箱梁2的冲击危害。

施工时，所述箱梁2预制运架，翼缘板部分后浇施工，同时翼缘板处设置所述牛腿21，所述牛腿21上预留所述立柱12连接钢筋，所述箱梁2施工完成后，施工所述立柱12，以所述箱梁2为基础搭设支架施工所述纵梁13、所述横梁14和所述顶板11，所述顶板11、所述纵梁13和所述横梁14为一体浇筑成型结构件，形成顶部封闭结构，整体受力，具有良好的抗冲击性能，所述棚洞本体1为高性能混凝土结构件，达到同等结构性能的前提下减少混凝土浇筑量，减轻结构自重；所述顶板11施工完成后，以所述顶板11为平台设置所述减振部件4，所述减振部件4连接所述槽板31，每个所述槽板31的长度方向沿所述棚洞本体1宽度方向设置，相邻两个所述槽板31紧密连接形成所述槽板层，在所述槽板层中设置煤渣或矿渣等轻质疏水填充层32，抵抗危岩落石冲击。

运用本发明所述的一种梁棚一体化危岩落石防护棚洞，可以解决隧道洞口高陡边坡棚洞设置难题，桥棚一体结构节约了常规棚洞超高立柱和基础，棚洞以梁体为基础，把落石冲击荷载作为偶然荷载施加于梁部，充分利用梁部的强度储备，梁体数量增加不多，在墩高50m情况下，可以综合节约造价2万元/m以上，所述棚洞本体采用钢筋混凝土结构，耐久性好，可以做到日常免维护，不影响车辆的正常行驶，尤其是对高速铁路的运营非常有利；所述顶板11、所述纵梁13和所述横梁14为高性能混凝土一体浇筑成型的结构件，形成顶部封闭结构，整体受力，具有良好的抗冲击性能，高性能混凝土在达到同等结构性能的前提下减少混凝土浇筑量，整体结构轻；所述抗冲击层3直接抵抗危岩落石的冲击，所述减振部件4耗能减振、吸收冲击力，内层所述顶板11作为施工平台对损害部分进行快速修复，使结构又具有模块化、易修复的优点；危岩落石在被所述抗冲击层3阻挡、所述减振部件4耗能减振后难以击穿所述顶板11，不影响线路的正常运行；该梁棚一体化危岩落石防护棚洞结构简单，维护方便，效果良好。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。