棚洞顶部轻型防护构造
【技术领域】
[0001]本发明涉及铁路、公路隧道进出口设棚洞段，适用于隧道洞口因卸荷裂隙带造成危岩落石发育，而影响洞口结构及线路运营安全的棚洞顶部轻型防护构造。
【背景技术】
[0002]山区铁路、公路受地形限制，线路常常在崇山峻岭中穿行，不可避免的会跨越山岭中的沟谷，河流。因受线路曲线半径的限制，线路需以隧道工程穿越崇山峻岭，以桥梁工程跨越沟谷、河流，特别是在隧道洞口地形陡峻、峡谷深切地段，还常以桥隧相连的形式出现。
[0003]由于桥隧相连地段受地形及施工场地的限制，隧道进出口的边、仰坡高陡，地质条件恶劣，在雨水及地震等自然灾害的作用下，会形成危岩、落石、崩塌等，极易对隧道洞口及紧邻的桥梁工程造成巨大危害，严重威胁运营安全。为避免或降低隧道洞口危岩、落石等一系列不良地质对紧邻的桥梁工程的危害，保证隧道洞口、桥梁结构的安全、稳定及行车安全，有必要在桥隧紧邻地段采取防护措施，以确保紧邻的桥隧衔接地段的结构安全。
[0004]现有的防落石方法很多，最常用的方法是洞口增设棚洞方法，传统的棚洞方法是棚顶设置一定厚度的回填层，材料一般用土石或轻质矿渣。将回填层用于落石对结构的缓冲层时，需一定厚度，否则起不到缓冲效果；回填层随着时间进行固结，当固结到一定程度时，缓冲作用会逐渐减弱。
[0005]回填层是棚洞结构荷载的主要来源，缓冲效果与结构构件要求更小的回填厚度是相互矛盾。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是提供一种棚洞顶部轻型防护构造，以大幅度降低棚洞结构荷载，并且使顶部防护结构能长期保持其缓冲效果。
[0007]本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下:
[0008]本发明棚洞顶部轻型防护构造，其特征是:它包括被动防护网和网装弹性体，被动防护网固定设置于棚洞顶部之上，距离防水层一定距离，网装弹性体填充于被动防护网与防水层之间的空间内。
[0009]本发明的有益效果是，由设置在棚洞顶部的被动防护网及网装弹性体作为缓冲层，可以有效减轻原有回填层的重量，减小结构荷载，结构、及构件设计更灵活与节省圬工，可使棚洞实现更大跨度；被动防护网可设置为人字型，对落石的缓冲作用更加明显；可长期保持缓冲效果，不会随着时间增加而逐渐减弱；缓冲层结构轻，施工更方便，因而在结构受到破坏进行更换操作简单。
【附图说明】
[0010]本说明书包括如下三幅附图:
[0011]图1是本发明棚洞顶部轻型防护构造的纵断面结构示意图；
[0012]图2是本发明棚洞顶部轻型防护构造的横断面结构示意图；
[0013]图3是本发明棚洞顶部轻型防护构造的平面示意图。
[0014]图中零构件、部位名称及所对应的标记:立柱11、纵梁12、T梁13、防水层14、中部支架21、边部支架22、被动防护网23、网装弹性体24、洞口端墙25。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0016]参照图1和图2，本发明的棚洞顶部轻型防护构造包括被动防护网23和网装弹性体层24，被动防护网23固定设置于棚洞顶部之上，距离防水层14 一定距离，网装弹性体24填充于被动防护网23与防水层14之间的空间内。大幅度降低缓冲层结构重量，因此可使棚洞结构更加轻巧，可使棚洞实现更大跨度。被动防护网23和网装弹性体层24构成的缓冲层可长期保持缓冲效果，不会随着时间增加而逐渐减弱。
[0017]参照图2和图3，所述棚洞顶部中部固定设置中部支架21，横各两侧固定设置边部支架22，所述被动防护网23呈人字形挂设固定于中部支架21、边部支架22上。被动防护网23设置为人字型，对落石的缓冲作用更加明显。通过调整中部支架21、边部支架22的高度，以及其相对间距，或者调整被动防护网23的规格，可方便地实现不同级别的防护等级。
[0018]所述网装弹性体24由网袋和约束于其内的弹性体构成，弹性体通常可采用聚乙烯泡沫块或者中空橡胶块。
[0019]本发明为棚洞顶部采用被动防护网加网装聚乙烯缓冲材料代替传统的土石回填层作为缓冲层，棚洞荷载将只考虑结构自重及落石冲击力，不在考虑传统棚洞计算的主要荷载回填土荷载，可使棚洞结构更加轻巧、为大跨度棚洞及可拼装棚洞提供一种新的结构形式。
[0020]本发明的棚洞顶部轻型防护构造使得棚洞荷载只考虑结构自重及落石冲击力，不再考虑传统棚洞计算的主要荷载回填土荷载，因此可使棚洞结构更加轻巧，可使棚洞实现更大跨度。
[0021]以时速200公里双线铁路标准线间距棚洞为例，棚洞内净空12.0m，棚洞顶部缓冲层采用轻质矿渣回填时，T梁截面尺寸为0.745.m宽X 1.0m高，单片T梁C35钢筋混凝土
6.86m3，钢筋用量约1955kg。采用本发明的棚洞顶部轻型防护构造时，T梁截面尺寸可设计为1.m宽X 0.7m高，单片T梁C35钢筋混凝土 5.60m3，钢筋用量约1316kg ;转换为延米指标时每延米可节省C35钢筋混凝土 3.61m3，钢筋1308kg，节省混凝土 39%、钢筋51%。若采用时速200公里双线标准线间距棚洞结构，采用防护网加网装聚乙烯缓冲材料时，棚洞结构跨度可达17.3m，满足三线棚洞结构内净空要求。
[0022]以上所述只是用图解说明本发明棚洞顶部轻型防护构造的一些原理，并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。
【主权项】
1.棚洞顶部轻型防护构造，其特征是:它包括被动防护网(23)和网装弹性体缓冲层(24)，被动防护网(23)固定设置于棚洞顶部之上，距离防水层(14) 一定距离，网装弹性体(24)填充于被动防护网(23)与防水层(14)之间的空间内。
2.如权利要求1所述的棚洞顶部轻型防护构造，其特征是:所述棚洞顶部中部固定设置中部支架(21)，横向两侧固定设置边部支架(22)，所述被动防护网(23)呈人字形挂设固定于中部支架(21)、边部支架(22)上。
3.如权利要求1所述的棚洞顶部轻型防护构造，其特征是:所述网装弹性体(24)由网袋和约束于其内的弹性体构成，弹性体为聚乙烯泡沫块或者中空橡胶块。
【专利摘要】棚洞顶部轻型防护构造，以大幅度降低棚洞结构荷载，并且使顶部防护结构能长期保持其缓冲效果。它包括被动防护网和网装弹性体，被动防护网固定设置于棚洞顶部之上，距离防水层一定距离，网装弹性体填充于被动防护网与防水层之间的空间内。
【IPC分类】E21D11-00
【公开号】CN104695973
【申请号】CN201410795834
【发明人】琚国全, 熊祥雪, 赵万强, 马青, 谭永杰, 曹彧, 何昌国, 郑宗溪, 匡亮, 杨雄, 方钱宝, 凌燕婷, 朱志远, 刘佩斯, 黎旭, 高云天, 张璞
【申请人】中铁二院工程集团有限责任公司
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2014年12月19日