[发明专利]Z形刚架半棚式明洞构造

说明书

技术领域

本发明涉及土木工程，特别涉及一种能适应严重偏压地形隧路结合带防护危岩落石的需要，并有效减少对线路沿途景观和植被破坏的Z形刚架半棚式明洞构造。

背景技术

由于历史经济发展水平和技术条件限制，许多既有铁路傍山修建，存在大量高边坡，加之长时间风化剥蚀和结构劣化，造成大量危岩、落石、边坡塌方、甚至泥石流等灾害，严重影响既有线运营安全和损害经济发展，同时也带来大量的既有线改造工程，大幅增加铁路养护成本。随着高速铁路的高速发展和沿江铁路的大量规划，傍山铁路的数量将会大量增加，路基高边坡的也会大量出现，危岩落石严重危及高速运行列车的安全，产生更具破坏性的后果。加之目前工程环保要求逐渐提高，且工程美学和大自然和谐发展也成为了时代新的发展要求，因此严重偏压地形隧路结合带的工程方案研究成为了一个新的热点。

目前，在严重偏压地形地段为防止落石威胁，常采用的工程措施包括路基工程、明洞、棚洞或者异型环保式棚洞。

以某山区高速铁路为例，由于地形、地质、线路条件限制和设站支持地方经济发展的需要，长距离傍山修建，该段横坡陡峭，地形严重偏压，基岩为泥岩夹砂岩，线路上方有危岩落石，临谷侧有3～5m土层覆盖。

若采用路基工程方案，靠山侧刷坡高达59m，刷坡远达73m，靠谷侧需设置重力式挡墙或桩板墙支护，严重破坏沿线植被和景观，路基开挖土石方量很大，且路基支挡工程量大，且上方落石存在严重安全隐患，威胁列车运营安全，且养护费用高。

若采用明洞方案，则可大幅减小开挖土石方量，结合坡面危岩清除、加固和挂网拦截等措施，相比路基工程方案，可大幅提高列车运营安全，但单压式明洞临谷侧基础宽度大，厚边墙下需设置强的基础以保证体系稳定，且结构自重大，投资高，与沿途自然景观结合较差。

棚洞方案可与路基方案相结合，靠山侧采用桩墙永久防护，靠谷侧可采用刚架式或墙式，并结合桩基托梁方式将外墙荷载传递到基岩，刚架式棚洞结构自重较小，由于施工方便、对既有线干扰小，在既有线改造中大量采用，但结构刚度小，受力特性差，能承受落石荷载小；墙式棚洞外墙自重大，会大幅增加外墙下部基础的投资，且能承受落石荷载也小。

异型环保式棚洞是近年来公路隧道采用较多的一种结构型式，其具有大幅减少开挖土石方，并可与沿线景观相结合，但是其结构异型，结构受力特性差，不美观，可填土厚度小，能承受落石荷载小，结构安全性差，且施工不方便，在铁路隧道鲜有采用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种Z形刚架半棚式明洞构造，以适应严重偏压地形隧路结合带防护危岩落石的需要，有效减少对线路沿途景观和植被破坏。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

本发明的Z形刚架半棚式明洞构造，其特征是：包括设置于靠山侧由仰拱段、边墙段和半幅拱顶段构成的半棚式明洞衬砌结构，设置于靠谷侧由底纵梁、人字形异型曲柱和顶纵梁、顶板构成的Z形刚架，以及设置于底纵梁下方的外侧桩；所述底纵梁、顶纵梁沿线路方向延伸，其上端与底纵梁固结的外侧桩沿线路方向间隔设置；所述人字形异型曲柱沿线路方向间隔设置，其上端、下端分别与顶纵梁、底纵梁固结；所述顶板与顶纵梁固结，其内端与半幅拱顶段的拱顶固结。

本发明的有益效果是，Z形刚架半棚式明洞具有开挖小，能承受落石荷载较大，受力特性较好；结构美观，对沿途景观和植被破坏小，可与自然相协调；可利用模板台车配合普通模板施工等优点，

附图说明

本说明书包括如下一幅附图：

图1是本发明Z形刚架半棚式明洞构造的断面图。

图中示出构件和对应的标记：内侧桩10、仰拱段11、边墙段12、拱顶段13；底纵梁20、人字形异型曲柱21、下部外侧柱21a、下部内侧曲柱21b、上部曲柱21c、顶纵梁22、顶板22a、挑檐23、外侧桩24；防水层30、砂砾石过滤层31、夯填土石层32、粘土隔水层33、回填种植土层34、挡块35、浆砌片石层36。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。