[发明专利]一种用于高寒多年冻土隧道洞口的钢桁架弧棚

说明书

技术领域

本发明技术涉及高寒多年冻土地区隧道洞口施工中，用于隔热保温的钢桁架弧棚，特别是钢桁架弧棚的结构。

背景技术

目前我国在海拨超过4300米以上高寒冻土地区修建5公里左右的大跨度双线公路隧道尚属首次，冻土施工有许多世界性难题亟待解决。根据已建成并投入运行的青藏铁路隧道洞口施工经验，主要是在洞口搭设简易遮阳棚（钢管支架结构上覆军用棉被、土工布、彩条布）起到夏季防冻土热融、冬季洞内防寒保温的作用，简要的说就是对隧道洞口冻土采用措施进行“控温”，外界温度高时冻土不致融化，外界温度低时衬砌砼不致冻伤。

公路隧道设计洞口开挖后，边坡顶跨度大，采用满堂支架搭设简易遮阳棚已经不现实。因此设计大跨度钢桁架弧棚结构，以满足双线公路隧道洞口施工已经势在必行。

发明内容

本发明技术要解决的技术问题是：提供一种安全可靠、受力合理、安装简便的用于高寒多年冻土隧道洞口的钢桁架弧棚，以克服高寒多年冻土隧道洞口施工的夏季隔热难、冬季保温难问题，确保高寒地区隧道洞口顺利施工。

本发明所采用的技术方案为：一种用于高寒多年冻土隧道洞口的钢桁架弧棚，包括主桁架结构、支撑联系结构和屋面结构。主桁架结构两端为支撑联系结构，相邻主桁架结构之间为屋面结构。

主桁架结构由七榀呈倒三角形的钢管桁架、十六根桁架拉杆和屋面檩条构成。

钢管桁架上部的两根1#钢管以及下部的一根2#钢管排列成倒等腰三角形；1#钢管之间通过4#钢管连接，1#钢管和2#钢管之间通过3#钢管和5#钢管连接，4#钢管与3#钢管构成倒等腰三角形；钢管桁架的矢跨比为4:35。

主桁架结构由七榀呈倒三角形的钢管桁架构成，每榀钢管桁架上部包括两根1#钢管、下部包括一根2#钢管排列成倒等腰三角形、1#钢管之间以及1#与2#钢管间均采用钢管相互焊接，组成每榀钢管桁架。每榀钢管桁架矢跨比为4:35。

屋面檩条采用方钢管作为檩条。

支撑联系结构由十四根钢管立柱、八根立柱拉杆、基础和八十四根钢丝绳组成。

支撑联系结构采用钢管立柱作为钢管桁架的立柱支撑，钢管立柱用钢管制作；第二、三榀和第五、六榀钢管立柱之间由圆钢拉杆呈剪刀撑连接紧固；每根钢管立柱有六道钢丝绳，钢丝绳另一端分别连接在钢管桁架和钢丝绳基础上，钢丝绳中间设花篮螺栓连接并张拉紧固。

屋面结构采用彩钢瓦覆盖。

高寒多年冻土隧道洞口的钢桁架弧棚的安装和主要工作原理介绍如下：

1、受力原理

钢管桁架采用矢跨比4:35的悬链线，钢管桁架组拼后通过钢管立柱用钢丝绳斜拉受力。

2、弧棚安装操作流程：

2.1基础施工

根据基础平面布置图采用全站仪精确放线，必须保证立柱基础顶面钢板底座的平面位置准确，顶面钢板高度用水准仪抄平，控制两侧钢管立柱同高，以确保钢丝绳张拉后能对称受力。

2.2两侧钢管立柱安装及加固

将钢管立柱吊装就位，把钢管立柱的底部钢板与立柱基础顶面钢板底座用螺栓螺母连接。对应第二、三榀和第五、六榀的钢管桁架的钢管立柱之间，分别采用八根立柱拉杆呈剪刀撑，以确保结构整体受力稳固可靠。

2.3第一榀钢管桁架安装

采用起重机在洞口现场人工配合拼焊，先架设靠近洞口的第一榀钢管桁架，以便在洞门仰坡顶搭设临时钢管支撑。用两台20t以上吊车同时起吊，人工牵引至设计位置,立即与立柱基础顶面钢板底座、钢管立柱焊接牢固。

2.4钢丝绳安装和张拉

在钢管桁架安装过程中和安装后钢丝绳未受力前，起重机上的钢丝绳始终不得拆掉，以防止钢桁架横向发生倾覆，确保吊装施工安全。每根钢管立柱有六道钢丝绳，钢丝绳的另一端分别连接在钢管桁架和钢丝绳基础上，钢丝绳中间连接有花篮螺栓。张拉钢丝绳至设计应力后，绳端至少用3道绳卡锁住，以保证安全。

2.5转至第2.3步，第二榀……第七榀钢管桁架安装和加固

钢管桁架安装顺序始终由洞内向洞口方向。第一榀钢管桁架安装就位后，立即安装第二榀钢管桁架，并立即安装相邻钢管桁架之间的剪刀撑拉杆纵向联系，确保整体受力。重复上述步骤直至第七榀钢管桁架安装完成。然后，在钢管桁架之间进行屋面檩条安装，相邻屋面檩条之间用C型钢穿带螺栓螺帽连接紧密。最后，拧紧花篮螺栓，即拉紧桁架拉杆。

2.6屋面结构铺设

在主桁架结构上彩钢瓦铺设屋面。