一种蜂巢式地下工程结构体系的制作方法

本实用新型属于地下工程技术领域，具体涉及一种蜂巢式地下工程结构体系。

背景技术：

目前，国内的地下隧道及管廊设计断面多为矩形或圆形断面，市政工程各自设计，互不共用，也就是说，对于同一区域内的多线区间或管沟叠合处断面与断面间还要预留出一定的安全距离方能保证各自断面结构体系的安全，对于地下空间使用造成极大的浪费，对于综合管线的排布使用空间也相对局促。圆形断面对于地下空间隧道与市政管沟的结合设计实施也相对受限。

目前地下工程中隧道或是管廊的断面形式中圆形截面受力好，配筋小，不易开裂；矩形盾构截面空间利用好，受力较差。无论圆形、矩形或是任一单一形状，都只是改善单体截面的某一性能；多线区间及相关地下工程分期实施需对各自工程采取保护措施及预留安全距离，对于地下工程量及空间都会造成大量的浪费。

为了更集约的利用地下空间、优化施工工序及提高整体结构性能，本案中采用由数个正六边形组成的蜂巢体系。

早在公元四世纪的古希腊，数学家佩波斯就提出：蜂窝的优美形状，是自然界最有效劳动的代表。他猜想人们所见到的截面呈六边形的蜂窝，是蜜蜂采用最少量的蜂蜡建成的，他的这一猜想被称为“蜂窝猜想”。而后的事实和理论均证明，蜜蜂所建造的蜂巢的确采用了最少的蜂蜡，占有最大的空间面积，而结构稳定性为最佳。由此可见，六边形蜂巢结构是自然界的最佳选择，代表了最有效劳动的成果。从力学角度分析，封闭的六角等边蜂窝结构相比其他结构，能以最少的材料获得最大的受力，而蜂窝结构板受垂直于板面的载荷时，它的弯曲刚度与同材料、同厚度的实心板相差无几，甚至更高，但其重量却轻70～90%，而且不易变形，不易开裂和断裂，并具有减震、隔音、隔热和极强的耐候性等优点。

蜜蜂的蜂窝构造非常精巧，蜂房由无数个大小相同的房孔组成，房孔都是正六角形，每个房孔都被其它房孔包围，两个房孔之间只隔着一堵蜡制的墙。令人惊讶的是，房孔的底既不是平的，也不是圆的，而是尖的。这个底是由三个完全相同的菱形组成。有人测量过菱形的角度，两个钝角都是109°而两个锐角都是70°。世界上所有蜜蜂的蜂窝都是按照这个统一的角度和模式建造的。

蜂巢结构很早就引起人们的注意并加以研究，已模仿建成各种精巧牢固的设备或建筑物。新西兰国会大厦，这个风格独特的建筑是Basil Spence爵士设计的，现在，它已经成为新西兰的标志性建筑之一。此外，在航空航天工业中,蜂窝结构常被用于制作各种壁板,用于翼面、舱面、舱盖、地板、发动机护罩、尾喷管、消音板、隔热板、卫星星体外壳、刚性太阳电池翼、抛物面天线、火箭推进剂贮箱箱底等。这种结构的夹芯层是由金属材料、玻璃纤维或复合材料制成的一系列六边形孔格，在夹芯层的上下两面再胶接（或钎焊）上较薄的表板。1945年试制成最早的蜂窝夹层结构。蜂窝结构比其他夹层结构具有更高的强度和刚度,与铆接结构相比,结构效率可提高15％～30％。

技术实现要素：

本实用新型的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种蜂巢式地下工程结构体系，该结构体系通过采用若干正六边形管体从而可获得结构稳固、便于快速施工的蜂巢式地下工程结构体系，实现地下空间的有效集约化利用。

本实用新型目的实现由以下技术方案完成：

一种蜂巢式地下工程结构体系，其特征在于所述结构体系包括至少两个平行设置的正六边形管体。

所述正六边形管体为区间隧道或地下综合管廊。

所述结构体系由所述区间隧道、所述地下综合管廊中的任意一种或两种组合构成。

所述地下综合管廊内分隔为至少两个舱体。

所述结构体系由若干预制的所述正六边形管体组合拼装而成。

所述结构体系在施工现场采用一体浇筑成型而成。

所述结构体系是由若干管片拼接组合而成的。

相邻所述正六边形管体之间的接合面位置处采用呈“丫”字型的所述管片。

所述正六边形管体转角处的所述管片为呈120°的弯折管片。

本实用新型的优点是，（1）节省地下工程量，增强了整个蜂巢式地下工程结构体系的稳定和坚固；（2）加大了主体墙体的长度空间区域；（3）整个蜂巢式地下工程结构体系使地下工程统一规划、设计及实施，集约利用了地下空间，为城市发展预留宝贵空间；（4）整个结构体系可以采用预制管片进行快速拼装组合，建设周期短，建设成本相对较低，且通过采用“丫”字型管片以及120°的折弯管片能够提高整个结构体系转角位置处的连接强度和密封性。

附图说明

图1为本实用新型中正六边形管体的结构示意图；

图2为本实用新型中由两个正六边形管体叠加组成的结构体系示意图；

图3为本实用新型中由七个正六边形管体叠加组成的结构体系示意图；

图4为本实用新型中“丫”字型管片的结构示意图；

图5为本实用新型中呈120°的弯折管片的结构示意图；

图6为本实用新型中由地下综合管廊和区间隧道所组合而成的结构体系示意图；

图7为本实用新型中由若干区间隧道组合而成的结构体系示意图；

图8为本实用新型中由若干地下综合管廊组合而成的结构体系示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本实用新型的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-8，图中标记1-4分别为：正六边形管体1、地下综合管廊1a、区间隧道1b、弯折管片2、“丫”字型管片3、舱体4。

实施例1：本实施例具体涉及一种蜂巢式地下工程结构体系，该地下工程结构体系用于将区间隧道以及地下综合管廊进行集中设计，以将城市内的地下空间进行集约化利用。

如图1-3所示，本实施例中的蜂巢式地下工程结构体系是由多个平行设置的正六边形管体1所组合而成的，相邻正六边形管体1的侧壁面之间贴合设置，结构体系中正六边形管体1的数量可以是2个、3个…7个，甚至更多，通过选取不同数量的正六边形管体1可以拼装组合成不同的蜂巢式地下工程结构体系，例如上下重叠式、左右并列式、中心环绕式等等，也就是说，通过将管体采用正六边形的截面形式，可使蜂巢结构体系的结构稳定性增强，并根据实际的工程需求排布出多种不同形式的组合；此外，正六边形管体1能够便于相邻管体之间的拼装组合，且正六边形管体1具有等长的边距。

如图6所示，正六边形管体1可以是地下综合管廊1a或区间隧道1b。也就是说，蜂巢式地下工程结构体系可以是由如图6所示的地下综合管廊1a和区间隧道1b组合形成的，而对于地下综合管廊1a以及区间隧道1b的数量搭配则可以是实际工程需要而定；本实施例具体以如图6所示的蜂巢式结构体系为例进行说明，该蜂巢结构体系共由七个正六边形管体1组成，位于中央的正六边形管体1的外侧六个壁面上环绕贴合设置有六个正六边形管体1，形成蜂巢状；位于中央的正六边形管体1及其下方的三个正六边形管体1具体是区间隧道1b，作为轨道交通的通行隧道使用，而位于上方的剩余三个正六边形管体1则具体是地下综合管廊1a，用于铺设各类市政工程管线。在该蜂巢式结构体系中，地下综合管廊1a和区间隧道1b的布置位置是基于实际作用需求以及换乘线路所作出的，因此，在如图6所示的蜂巢式结构体系中，地下综合管廊1a和区间隧道1b能够形成多种不同的布置方案。

如图6所示，在前述的地下综合管廊1a中分隔有不同数量的舱体4，例如是2个、4个或者6个，各舱体4用于放置不同的市政工程管线，分为电舱、热力舱、水舱、燃气舱、电信舱以及其它管线舱。

如图1所示，本实施例中的蜂巢式地下工程结构体系的施工方法根据工程建设条件分为以下两种：

（1）当蜂巢式地下工程结构体系拟建场地条件较好，不受既有市政管线迁改、交通疏解、地面建构筑拆迁等制约时，可以采用明挖施工方法进行；具体的，当将土层进行明挖后，可以在施工现场设置模板并进行现场浇筑从而使其构成一体式的蜂巢式地下工程结构体系，当然，施工人员也可以采用预制拼装件进行现场拼装组合，预制拼装件可以整体式的正六边形管体1或者是特制的管片。

（2）当蜂巢式地下工程结构体系受现场条件制约无法采用明挖法施工时，蜂巢式地下工程结构体系的施工可通过专用的盾构机具进行盾构法施工，或采用暗挖法、顶管法施工。根据以往工程经验，采用盾构法、暗挖法或顶管法施工时，蜂巢式地下工程结构体系的上覆土厚度应不小于结构体系的1倍洞径。

本实施例中的蜂巢式结构体系可以有效集约化地利用道路下的空间资源，为城市发展预留宝贵空间，管线增设、扩容较方便，管线可分阶段敷设，管线建设资金可分期投资。能避免因埋设、维修管线而导致道路反复开挖，提高路面使用寿命,并确保交通运输畅通,减少管线故障对沿线地区、企业生产、商业营业及居民生活出行的影响，检修方便，避免出现“拉链式”开挖。

实施例2：如图7所示，本实施例具体涉及一种蜂巢式地下工程结构体系，与实施例1中的蜂巢式地下工程结构体系的不同之处在于：本实施例中的蜂巢式地下工程结构体系全部是由区间隧道1b组合而成的。

通过将若干区间隧道1b组合构成蜂巢式地下工程结构体系，能够提升区间隧道在地下空间中的集约化利用率，尤其是在多条隧道并行的情况下，这种蜂巢式地下工程结构体系的优势更为明显，因为以往多条圆形隧道并行时需要考虑相互之间的预留安全距离，而在本实施例中通过使区间隧道1b的断面设置为正六边形之后，能够相互组合形成整体式的结构体系，有效提升结构的稳定性和地下空间的利用率。

实施例3：如图8所示，本实施例具体涉及一种蜂巢式地下工程结构体系，与实施例1中的蜂巢式地下工程结构体系的不同之处在于：本实施例中的蜂巢式地下工程结构体系全部是由地下综合管廊1a组合而成的。

通过将若干地下综合管廊1a组合构成地下工程结构体系，能够提升地下综合管廊在地下空间中的集约化利用率，尤其是在多条地下综合管廊并行的情况下，这种蜂巢式地下工程结构体系的优势更为明显，因为以往的地下综合管廊都是各自设计，相互之间存在管线交叉碰撞等情况，需要各自预留相应的安全距离，造成了城市内地下空间利用率的浪费。而在本实施例中通过使地下综合管廊1a的断面设置为正六边形之后，能够相互组合形成整体式的结构体系，有效提升结构的稳定性和地下空间的利用率，便于大量铺设各种类型的市政管线。

实施例4：

本实施例具体涉及一种蜂巢式地下工程结构体系的拼装方法，该拼装方法通过选用特定造型的预制管片从而组合拼装出不同形式的地下工程结构体系。

如图1、5所示，假若蜂巢式地下工程结构体系为单个正六边形管体1，那么该正六边形管体1总共由六片管片拼装而成，各管片为呈120°的弯折管片2，也就是说，正六边形管体1的六个角位置处通过采用这种弯折管片2的形式，可以避免管片之间的拼装位置位于转角位置，从而能够提高正六边形管体1的结构稳定性和防渗性能。需要说明的是，相邻的弯折管片2之间采用螺栓连接的形式，与以往圆形隧道管片之间的螺栓连接形式相同。

如图2-5所示，假若蜂巢式地下工程结构体系是由多个正六边形管体1组成的，那么该蜂巢式地下工程结构体系需要采用多种预制的管片，即弯折管片2以及“丫”字型管片3，前述的弯折管片2为呈如图5所示的120°弯折形式，而前述的“丫”字型管片3则呈如图4所示的三角叉型构造，相邻边之间的夹角为120°；在进行具体拼装时，在无共同转角的位置采用弯折管片2，在相邻正六边形管体1之间的共同转角位置处则采用“丫”字型管片3，从而拼装组合出如图2或3所示的蜂巢式地下工程结构体系，各管片之间采用螺栓连接的形式；通过使蜂巢式地下工程结构体系中各转角位置处采用一体式的管片，以避免管片之间的拼接位置处于转角位置，从而提高结构体系的稳定性和防渗性。