一种刚柔组合双层防护棚洞的制作方法

本实用新型涉及铁路建造技术领域，尤其涉及铁路落石防护结构，特别涉及一种刚柔组合双层防护棚洞。

背景技术：

交通隧道建设中常遇到隧道洞口存在危岩落石的地质情况，对于线路的正常运营产生严重的影响，尤其现阶段各项建设活动向中西部扩展，隧道洞口岩体陡峭、风化现象严重的情况越来越常见。山体上掉落的大小石块等会对线路上人员的人身安全及行车安全产生影响，尤其对运行速度快的高速铁路尤为显著，线路上方的石块可能造成列车脱轨等严重事故。

现阶段针对隧道洞口危岩落石问题，主要采取洞口设置棚洞方式处理，棚洞结构形式主要有钢筋混凝土结构的刚性棚洞和由钢架、钢丝绳等组成的柔性棚洞两种。

刚性棚洞主要为钢筋混凝土结构，主要设置在线路可能存在落石位置，利用结构本身较大的刚度，保护线路内车辆、设备不受落石影响。但刚性混凝土棚洞一般需要较大的结构厚度用以直接抵抗落石冲击力，整体工程量大造价高，同时在吸收能量、弹性变形方面能力较弱，较大的落石可能直接造成混凝土结构开裂或破坏，整体维护修复较为繁琐。

由于刚性棚洞存在的问题，现阶段部分棚洞采用以柔性结构吸收落石能量为主导思想，引导落石滚落至线路外。柔性构件在遇到落石撞击时，可通过弹性变形吸收能量，引导落石弹开，同时局部构件损坏后更换维修较为便捷。但现阶段的柔性棚洞多以拦阻网作为防护措施，对于运营安全要求较高的高速铁路，较小的落石也可能影响形成安全的情况，不具备适应性。

技术实现要素：

针对现有的刚性棚洞存在可吸收能量较低、维护修复较为繁琐的问题，柔性棚洞存在对于较小的碎石无法有效拦截的问题，本实用新型的目的是提供了一种刚柔组合双层防护棚洞，该棚洞外侧采用柔性防护结构用以吸收落石能量、疏导落石，内侧采用刚性防护结构拦截可能落至线路上的较小碎石，防止碎石入侵线路，可以适应运营安全要求较高的高速铁路。

本实用新型是这样实现的：本实用新型公开了一种刚柔组合双层防护棚洞，包括主体拱架，所述主体拱架的外侧设有柔性防护结构，所述主体拱架的内侧设有刚性防护结构，所述柔性防护结构包括柔性防护网以及沿主体拱架的纵向间隔分布的多根支撑缆索，所述支撑缆索的两个端部分别固定在主体拱架的两侧地面或主体拱架的两侧，所述支撑缆索的中部固定在主体拱架上设有的竖向支撑上，形成拱形，所述柔性防护网固定在支撑缆索上，所述刚性防护结构包括刚性防护板，所述刚性防护板固定在主体拱架的内侧。

进一步地，所述支撑缆索的两个端部分别设有弹簧缓冲器；所述支撑缆索的两个端部分别通过弹簧缓冲器固定在主体拱架的两侧地面。

进一步地，所述刚性防护板通过竖向支撑固定在主体拱架上；所述刚性防护板与延伸至主体拱架内侧的竖向支撑的端部固定。

进一步地，所述刚性防护板为拱形；所述主体拱架的内侧沿纵向分别设有多块拱形的刚性防护板。

进一步地，所述主体拱架采用钢拱架，作为棚洞的骨架，所述主体拱架沿着线路纵向布置，所述主体拱架的两侧置于稳定地基上固定。

进一步地，所述竖向支撑固定在主体拱架上，竖向支撑的一端向主体拱架的内侧延伸，竖向支撑的另一端向主体拱架的外侧延伸。所述竖向支撑焊接固定在主体拱架上。

进一步地，所述支撑缆索的中部固定在主体拱架上设有的多跟竖向支撑上，形成拱形；多根竖向支撑间隔分布主体拱架的拱形曲线上，且与拱形曲线垂直。

进一步地，与同一支撑缆索固定的多根竖向支撑设为一组竖向支撑，主体拱架上沿纵向设有多组竖向支撑，每组竖向支撑之间通过纵向连杆连接。

进一步地，每组竖向支撑之间相对应的两个竖向支撑之间通过交叉设置的两根纵向连杆连接。

进一步地，所述柔性防护网固定在沿主体拱架纵向间隔设置且相邻的两条支撑缆索之间。

本实用新型的有益效果为：由于本实用新型以主体拱架作为结构主体，外侧设置柔性防护结构，内侧设置刚性防护结构；柔性防护结构由竖向支撑、支撑缆索、防护网及弹簧缓冲器组成。竖向支撑固定于主体结构，支撑缆索端部采用弹簧缓冲器固定至地面或主体拱架的两侧，中部固定于竖向支撑上，外部防护网布设至支撑缆索上；刚性防护结构由竖向支撑及刚性防护板组成，防护板通过竖向支撑固定至主体拱架。

本专利的上述结构的刚柔组合双层防护棚洞结构，相比现有刚性棚洞结构，具有可对落石吸能缓冲功能，通过各部件灵活连接，维护较为便捷，可较好的保护下方线路运营安全。

本专利的上述结构的刚柔组合双层防护棚洞结构，相比现有柔性棚洞结构，内侧布置刚性防护结构，可阻止外部柔性防护网中掉落的的碎石，防止掉落入运营线路。

本专利上述结构的刚柔组合双层防护棚洞结构可用于各类型交通线路上方，尤其对于高速铁路等运营安全要求较高的线路具有较好的适应性。

附图说明

图1为刚柔组合双层防护棚洞横断面图；

图2为刚柔组合双层防护棚洞纵剖面图。

附图中，1为主体拱架，2为竖向支撑，3为支撑缆索，4为柔性防护网，5为弹簧缓冲器，6为纵向连杆，7为刚性防护板。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1和图2，本实施例公开了一种刚柔组合双层防护棚洞，包括主体拱架1，所述主体拱架1的外侧设有柔性防护结构，所述主体拱架1的内侧设有刚性防护结构，所述柔性防护结构包括柔性防护网4以及沿主体拱架1的纵向间隔分布的多根支撑缆索3，所述支撑缆索3的两个端部分别固定在主体拱架1的两侧地表或主体拱架的两侧壁，所述支撑缆索3的中部固定在主体拱架1上设有的竖向支撑2上，形成拱形，所述柔性防护网4固定在支撑缆索3上，所述刚性防护结构包括刚性防护板7，所述刚性防护板7固定在主体拱架1的内侧。

竖向支撑2沿主体拱架1布置完成后，沿竖向支撑2外侧布置支撑缆索3。

进一步地，所述支撑缆索3的两个端部分别设有弹簧缓冲器5；所述支撑缆索3的两个端部分别通过弹簧缓冲器5固定在主体拱架1的两侧地面。

进一步地，所述刚性防护板7通过竖向支撑2固定在主于主体拱架1内侧的竖向支撑2端部固定刚性防护板7，刚性防护板7可采用钢材，防护板厚度根据柔性防护网4间透过的碎石大小确定，刚性防护板7范围根据可能存在落石范围确定，至少应涵盖拱部。所述刚性防护板7与延伸至主体拱架1内侧的竖向支撑2的端部固定。

进一步地，所述刚性防护板7为拱形；所述主体拱架1的内侧沿纵向分别设有多块拱形的刚性防护板7。

进一步地，所述主体拱架1采用钢拱架，作为棚洞的骨架，所述主体拱架1沿着线路纵向布置，所述主体拱架1的两侧置于稳定地基上固定。

本实用新型根据所需防护的线路所需空间，确定主体拱架1主要结构尺寸，主体拱架1可采用工字钢，将其底部固定于线路两侧，拱架结构型号根据预计落石大小及掉落速度分析确定。

进一步地，所述竖向支撑2固定在主体拱架1上，竖向支撑2的一端向主体拱架1的内侧延伸，竖向支撑2的另一端向主体拱架1的外侧延伸。本实施例所述竖向支撑2焊接固定在主体拱架1上。于主体拱架1侧面焊接固定竖向支撑2，竖向支撑2可采用钢材，竖向支撑2长度根据上部防护网的变形程度确定，避免落石局部砸伤主体拱架1，竖向支撑2直径根据柔性防护刚度要求确定，应提供一定程度的防护网变形量。

进一步地，所述支撑缆索3的中部固定在主体拱架1上设有的多跟竖向支撑2上，形成拱形；多根竖向支撑2间隔分布主体拱架1的拱形曲线上，且与拱形曲线垂直。

进一步地，与同一支撑缆索3固定的多根竖向支撑2设为一组竖向支撑2，主体拱架1上沿纵向设有多组竖向支撑2，每组竖向支撑2之间通过纵向连杆6连接。

进一步地，每组竖向支撑2之间相对应的两个竖向支撑2之间通过交叉设置的两根纵向连杆6连接。本实施例竖向支撑2两侧沿纵向设置纵向连杆6，交叉布置，增强纵向整体性。

进一步地，所述柔性防护网4固定在沿主体拱架1纵向间隔设置且相邻的两条支撑缆索3之间。

在隧道洞口存在危岩落石段落，采用钢拱架作为棚洞的骨架，结构尺寸根据内部空间要求确定，沿着线路纵向布置，拱架两侧置于稳定地基上固定。结合地层情况设置拱架基础结构，其他相关结构固定于拱架结构上。拱架上方设置柔性防护结构，柔性防护结构采用柔性金属网作为拦截网，拦截网固定于钢拱架外侧支撑缆索3，缆索中部固定在竖向支撑2处，两侧锚入棚洞两侧地面，同时在端部设置弹簧缓冲器5，竖向支撑2固定于主体钢拱架骨架上。竖向支撑2沿纵向采用连接钢筋进行纵向固定，增强结构纵向整体性。拱架下方的拱部位置设置刚性防护，用以防护穿过外部柔性网的其他碎石，刚性防护通过竖向支撑2连接至拱架，落入的碎石自两侧滚出。

本双层防护棚洞主体拱架1采用刚度较大的结构，防止落石破坏棚洞主体结构入侵线路界限。棚洞外侧设柔性防护层，落石落入防护网后，防护网带动外部竖向支撑2发生变形，同时带动缆索两侧弹簧缓冲器5变形，用以吸收撞击能量，同时在防护网变形过程中，将落石疏导至棚洞两侧。内部的刚性防护结构可较好阻止外部碎石落入线路中，可保证线路安全运营。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。