一种具有空腔拱部结构的减载明洞论文和设计

全文摘要

一种具有空腔拱部结构的减载明洞，包括仰拱、边墙、拱部，拱部包括上拱层和下拱层，上拱层和下拱层的两侧固定为一体形成空腔结构，支承于边墙上端。本实用新型的有益效果是：不仅能够有效防止山体落石、滑坡或者泥石流等地质灾害对坡面隧道洞口的影响，而且能够减小顶板自重和填土负荷，提高结构承载能力，具有良好的稳定性，安全、经济又适用。

主设计要求

1.一种具有空腔拱部结构的减载明洞，包括仰拱（1）、边墙（2）和拱部（3），其特征在于：拱部（3）包括上拱层（4）和下拱层（5），上拱层（4）和下拱层（5）的两侧固定为一体形成空腔结构，支承于边墙（2）上端。

设计方案

2.如权利要求1所述的具有空腔拱部结构的减载明洞，其特征在于：边墙（2）外侧、上拱层（4）外侧设有防水保护层（6）。

3.如权利要求1或2所述的具有空腔拱部结构的减载明洞，其特征在于：空腔结构沿明洞延伸方向布置。

4.如权利要求1或2所述的具有空腔拱部结构的减载明洞，其特征在于：空腔结构为一个空腔（7）或由一个以上的空腔（7）组成。

5.如权利要求3所述的具有空腔拱部结构的减载明洞，其特征在于：空腔结构为一个空腔（7）或由一个以上的空腔（7）组成。

6.如权利要求1、2或5所述的具有空腔拱部结构的减载明洞，其特征在于：空腔（7）沿明洞延伸方向截面为矩形或蜂窝形。

7.如权利要求3所述的具有空腔拱部结构的减载明洞，其特征在于：空腔（7）沿明洞延伸方向截面为矩形或蜂窝形。

8.如权利要求4所述的具有空腔拱部结构的减载明洞，其特征在于：空腔（7）沿明洞延伸方向截面为矩形或蜂窝形。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及交通道路的隧道建筑结构技术领域，特别涉及一种具有空腔拱部结构的减载明洞。

背景技术

在山区修建铁路、公路等交通道路时，为了缩短距离和避免大坡道，通常要采用隧道的方式穿越山体。当交通道路穿越山体进行铺设时，首先要在山体中修建隧道，并在隧道内架设轨道或铺设路面，进出隧道的洞门则往往要设置在山体的坡面上。由于长期受到风化剥蚀、大气降雨、地震等作用的影响，山体坡面上的岩体会发生剥落、坍塌，岩体会沿坡面滚落或滑塌而形成落石、泥石流或滑坡等地质灾害，严重时会影响到隧道洞口以及行进中的车辆和人员的安全。为此，需要采用工程措施加以防治，其通常采用延长隧道洞身衬砌，使之延伸出隧道洞口坡面而形成明洞或直接在隧道洞口处设置专门的明洞，以达到保护隧道口和隧道口路基的目的，现有的明洞结构一般由仰拱、边墙、拱部组成，拱部两侧支承于边墙上端，拱部上方会回填一定厚度的土石，拱部则承受上方回填土石的重量。

但是，当明洞拱部顶部和回填面之间的高度较大时，一般采用厚填土或加高结构高度的方式。厚填土方式填土较厚，使得拱部上方填土荷载大，需要加厚拱部结构截面尺寸，这样就会大幅增加工程投资，且结构跨度较大时，过重的填土荷载使明洞难以满足承载力要求；加高结构高度方式会造成边墙受力不利，需要加强边墙结构，且采取加高结构高度的方式减小了填土厚度，往往会造成回填土的厚度不能达到最小厚度要求。

因而，本实用新型提出一种用于解决上述问题的减载明洞。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种具有空腔拱部结构的减载明洞，不仅能有效防止山体落石、滑坡或者泥石流等地质灾害对坡面隧道洞口的影响，还能在满足填土厚度要求的同时，减轻填土荷载，提高结构的承载能力，具有良好的稳定性。

一种具有空腔拱部结构的减载明洞，包括仰拱、边墙、拱部，拱部包括上拱层和下拱层，上拱层和下拱层的两侧固定为一体形成空腔结构，支承于边墙上端。

本实用新型一种具有空腔拱部结构的减载明洞，拱部为具有上拱层和下拱层的双层结构，加厚了拱部结构截面尺寸，提高了结构的承载能力，在满足填土厚度要求的同时，减少了回填土厚度，使得填土荷载减轻，减小了对明洞结构的压力；拱部内为空腔结构，与实心混凝土结构相比，空腔结构的拱部自重更轻，可减小对明洞边墙的压力，使整体结构更具稳定性。拱部内空腔结构与上拱层下部和下拱层上部形状相匹配，使空腔结构与上拱层和下拱层结合密切，使得拱部更为稳固。此外，空腔还可以作为铺设管线的通道，有利于充分利用地下空间。

在实施过程中，首先施工仰拱、边墙和下拱层，其次在下拱层上部施工空腔结构部分，然后施工上拱层，最后施工防水保护层和回填层，在防水保护层施工完毕后进行明洞逐层回填土施工，随着回填土荷载增加，对结构产生的压力增大，拱部内空腔结构的板壁则对回填层起到支撑作用，以承载回填土的负荷，提高了结构的承载能力；空腔结构的拱部重量比实心结构轻，对明洞边墙的压力小，使结构的稳定性更高；空腔结构使用的材料比实心结构少，在增加拱部截面厚度的同时，也不会增加工程投资，具有明显的经济优势。

由于采用了上述技术方案，本实用新型具有如下优点：不仅能够有效防止山体落石、滑坡或者泥石流等地质灾害对坡面隧道洞口的影响，而且能够减小拱部自重和填土负荷，提高结构承载能力，具有良好的稳定性，安全、经济又适用。

附图说明

图1是本实用新型的一种断面结构示意图。

图2是本实用新型的第二种断面结构示意图。

图3是本实用新型中拱部的一种平面布置图。

图4是本实用新型中拱部的第二种平面布置图。

图5是本实用新型中拱部的第三种平面布置图。

图中，1. 仰拱；2.边墙；3. 拱部；4.上拱层；5.下拱层；6.防水保护层；7.空腔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明：

如图1和图2所示，一种具有空腔拱部结构的减载明洞，包括仰拱1、边墙2和拱部3，拱部3包括上拱层4和下拱层5，上拱层4和下拱层5的两侧固定为一体形成空腔结构，支承于边墙2上端。

本实用新型一种具有空腔拱部结构的减载明洞，拱部3为具有上拱层4和下拱层5的双层结构，加厚了拱部3的截面尺寸，提高了明洞结构的承载能力，在满足填土厚度要求的同时，减少了回填土厚度，使得填土荷载减小，减小了对明洞结构的压力；拱部3内为空腔结构，与实心混凝土结构相比，空腔结构的拱部自重更轻，可减小对明洞边墙2的压力，使整体结构更具稳定性。拱部3内空腔结构与上拱层4下部和下拱层5上部形状相匹配，使空腔结构与上拱层4和下拱层5结合密切，使得拱部更为稳固。此外，空腔7还可以作为铺设管线的通道，有利于充分利用地下空间。

在实施过程中，首先施工仰拱1、边墙2和下拱层，其次在下拱层5上部施工空腔结构部分，然后施工上拱层4，最后施工防水保护层6和回填层，在防水保护层6施工完毕后进行明洞逐层回填土施工，随着回填土荷载增加，对结构产生的压力增大，拱部3内空腔结构的板壁则对回填层起到支撑作用，以承载回填土的负荷，提高了结构的承载能力；空腔结构的拱部重量比实心结构轻，对明洞边墙2的压力小，使结构的稳定性更高；空腔结构使用的材料比实心结构少，在增加拱部3截面厚度的同时，也不会增加工程投资，具有明显的经济优势。

进一步地，边墙2外侧、上拱层4外侧设有防水保护层6。常用的防水保护层6有块料面层保护层、水泥砂浆保护层、细石混凝土保护层，在施工时，先对外表面进行清理，使表面平整、无尖锐物，然后在外表面进行铺设，可以采用黏接的方式，防水保护层6能够防止水流对结构的危害，对整体结构具有保护作用。

进一步地，如图3、图4和图5所示，空腔结构沿明洞延伸方向布置。沿明洞延伸方向布置的空腔结构可减小拱部3的整体重量，回填层的荷载压力均匀分布在拱部3上，避免局部压力过大而影响结构的稳定，提高结构的安全性。沿明洞延伸方向布置的空腔7还可以作为铺设管线的通道，有利于充分利用地下空间。

进一步地，空腔结构为一个空腔7或由一个以上的空腔7组成。在明洞较短和跨度较小时，可以只设一个空腔7；在明洞较长和跨度较大时，空腔7可沿明洞延伸方向和宽度方向并排布置，如图3至图5所示。空腔结构可以为双层结构，双层结构可增加拱部3的截面厚度，又比实心结构所需费用少，具有良好的经济优势。空腔7还可以作为铺设管线的通道，有利于充分利用地下空间。

进一步地，如图3、图4和图5所示，空腔7沿明洞延伸方向截面为矩形或蜂窝形。矩形空腔结构的板壁对回填层荷载起支撑作用，可减小回填层对结构的压力；蜂窝结构有着优秀的几何力学性能，具有很高的强度和刚度，蜂窝结构的房壁可支撑回填层的负荷，能更好地减小回填层对结构的压力。

进一步地，空腔结构为一体成型。一体成型的空腔结构是在施工现场进行浇筑，不需要进行组装，根据施工需要确定结构大小和尺寸，能更好的与主体结构结合，使整体结构更加稳固。

设计图

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