波纹钢棚洞结构及其在既有隧道接长施工中的应用

摘要

本发明公开了一种波纹钢棚洞结构及其在既有隧道接长施工中的应用，属于隧道施工结构技术领域，波纹钢棚洞结构包括设置于既有结构洞口的波纹钢拱体，波纹钢拱体通过化学锚栓连接结构与既有结构的洞口相连；波纹钢拱体的外壁间隔设有若干个钢混结构增强构件；将该波纹钢棚洞结构用于既有隧道接长。通过化学锚栓连接结构将波纹钢拱体安装在既有结构洞口，实现既有结构的接长；同时在波纹钢拱体的外壁间隔设置若干个钢混结构增强构件，进一步提高波纹钢拱体的整体强度。利用本发明能够实现快速施工，施工期间不用封闭交通，最低限度减小损失；施工造价低、整体强度高，同时抗震性能高，尤其适用于山区、多震地区的隧道接长。

说明书

技术领域

本发明属于隧道施工结构技术领域，尤其涉及一种波纹钢棚洞结构及其在既有隧道接长施工中的应用。

背景技术

目前，我国已经建成了大量的混凝土隧道，由于受当时设计水平限制或是地质条件的变化，需要对原有隧道接长，或者需要修建明洞来防止洞口两侧土石的掉落。此时若再继续修建混凝土隧道，一是混凝土隧道暴露在外，很容易发生冻胀开裂等病害。二是，修建混凝土隧道成本很高，较短距离的混凝土隧道相对成本更加高。三是修建混凝土隧道会封闭交通，造成铁路上较大的损失。因此急需一种简单、便捷、强度高、造价低且能避免混凝土病害的结构。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种波纹钢棚洞结构及其在既有隧道接长施工中的应用，旨在解决上述现有技术中在既有隧道洞口修建混凝土结构接长存在成本高、病害多、断交施工影响大的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种波纹钢棚洞结构，包括设置于既有结构洞口的波纹钢拱体，所述波纹钢拱体通过化学锚栓连接结构与既有结构的洞口相连，用于既有结构接长；所述波纹钢拱体的外壁间隔设有若干个钢混结构增强构件。

优选的，所述化学锚栓连接结构包括法兰板、锚栓和用于密封波纹钢拱体端部的堵料，所述法兰板为倒T形，所述法兰板的底板里侧与波纹钢拱体的末端波谷底部抵接，所述法兰板的立板里侧与波纹钢拱体的术端固定、立板底部与既有结构的外壁抵接；所述锚栓的末端贯穿法兰板的底板外侧、且固定于既有结构内，所述法兰板的底板外侧与既有结构之间设有密封垫；所述堵料覆盖于锚栓的外部、且填充于法兰板的立板与既有结构之间的夹角处。

优选的，所述堵料为聚合物水泥砂浆。

优选的，所述化学锚栓连接结构包括密封圈、锚栓和用于密封的填料，所述密封圈设置于波纹钢拱体与既仃结构外壁之间，所述锚栓的末端依次贯穿波纹钢拱体、密封圈、且延伸至既有结构内，用于连接波纹钢拱体与既有结构；所述填料设置于密封圈及锚栓的外侧、且填充于波纹钢拱体与既有结构之间。

优选的，所述填料为聚乙烯发泡材料。

优选的，所述钢混结构增强构件包括用于扣合在波纹钢拱体外部的模板及模板内部的混凝土结构，所述混凝土结构的内部嵌装剪力件，所述剪力件的下端与波纹钢拱体相连；所述模板的边缘与波纹钢拱体相连。

优选的，所述模板的纵截面为开口朝向波纹钢拱体的U形结构，所述模板的两侧开放端通过连接螺栓与波纹钢拱体相连。

优选的，所述模板的顶部为弧形的波纹钢板，所述模板的两侧为L形钢板，所述L形钢板的长边部的上端与波纹钢板焊接固定，所述L形钢板的短边部朝向两侧，且通过连接螺栓与波纹钢拱体相连；所述L形钢板的拐角处设有加强肋板。

优选的，所述剪力件为梅花形剪力件，每个模板内部设有两排剪力件；所述剪力件的中心杆末端通过连接螺栓与波纹钢拱体相连。

本发明还提供一种波纹钢棚洞结构在既有隧道接长施工中的应用，将上述波纹钢棚洞结构安装在既有隧道的洞口，所述既有结构为既有隧道，利用波纹钢棚洞结构完成既有隧道的接长施工。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：与现有技术相比，本发明通过化学锚栓连接结构将波纹钢拱体安装在既有隧道的洞口，实现既有隧道的接长；同时在波纹钢拱体的外壁间隔设置若干个钢混结构增强构件，进一步提高波纹钢拱体的整体强度。利用本发明能够实现快速施工，施工期间不用封闭交通，最低限度减小损失；施工造价低、整体强度高，同时抗震性能高，尤其适用于山区、多震地区的隧道接长。本发明通用性较好，方便推广应用。

附图说明

下画结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明实施例提供的一种波纹钢棚洞结构的结构示意图；

图2是图1中波纹钢拱体端部与既有结构的连接示意图；

图3是本发明中钢混结构增强构件的结构示意图；

图4是本发明一个实施例中化学锚栓连接结构的结构示意图；

图5是本发明另一个实施例中化学锚栓连接结构的结构示意图；

图6是本发明一个实施例中模板的结构示意图；

图中：00-既有结构；1-波纹钢拱体，2-化学锚栓连接结构，3-法兰板，4-锚栓，5-堵料，6-密封垫，7-密封圈，8-填料，9-钢混结构增强构件，10-模板，11-混凝土结构，12-剪力件，13-连接螺栓，14-波纹钢板，15-L形钢板，16-加强肋板。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保扩的范围。

如图1所示的一种波纹钢棚洞结构，包括设置于既有结构00洞口的波纹钢拱体1，所述波纹钢拱体1通过化学锚栓连接结构2与既有结构00的洞口相连，用于既有结构接长；所述波纹钢拱体1的外壁间隔设仃若干个钢混结构增强构件9，能够提高波纹钢拱体的整体强度。其中，波纹钢拱体采用大波形波纹钢，如380*140，400*150(波距*波深)波形；并在波纹钢拱体外部喷涂非金属涂层或采用镀锌波纹钢。本实施例中的既有结构为既有隧道。

在本发明的一个具体实施例中，如图1、4所示，所述化学锚栓连接结构2包括法兰板3、锚栓4和用于密封波纹钢拱体1端部的堵料5，所述法兰板3为倒T形，所述法兰板3的底板里侧与波纹钢拱体1的末端波谷底部抵接，所述法兰板3的立板里侧与波纹钢拱体1的末端固定、立板底部与既有结构00的外壁抵接；所述锚栓4的末端贯穿法兰板3的底板外侧、且固定于既有结构00内，所述法兰板3的底板外侧与既有结构00之间设有密封垫6；所述堵料5覆盖于锚栓4的外部、且填充于法兰板3的立板与既有结构00之间的夹角处。另外，在法兰板3的立板里侧与波纹钢拱体1的末端之间设有加强肋板16，将加强肋板焊接固定在波纹钢拱体与法兰板的立板里侧，以提高法兰板与波纹钢拱体的连接牢固性。其中，所述堵料5为聚合物水泥砂浆。采用该结构的化学锚栓连接结构，可将锚栓固定于既有结构外壁上，且法兰极与既有结构壁之间的密封垫采用橡胶或其他密封材料密封，安装完毕后再用聚合物水泥砂浆作为堵料封堵。

在本发明的另一个具体实施例中，如图5所示，所述化学锚栓连接结构2包括密封圈7、锚栓4和用于密封的填料8，所述密封圈7设置于波纹钢拱体1与既有结构00外壁之间，所述锚栓4的末端依次贯穿波纹钢拱体1、密封圈7、且延伸至既仃结构00内，用于连接波纹钢拱体1与既有结构00；所述填料8设置于密封圈7及锚栓4的外侧、且填充于波纹钢拱体1与既有结构00之间。其中，所述填料8为聚乙烯发泡材料。采用该结构，波纹钢拱体可采用锚栓直接固定在既有结构壁上，且波纹钢拱体与既有结构壁之间的密封圈采用橡胶或其他密封材料密封，然后再用聚乙烯发泡材料作为填料将波纹钢拱体与既有结构件的间隙封堵。

在本发明的一个具体实施例中，如图１-3所示，所述钢混结构增强构件9包括用于扣合在波纹钢拱体1外部的模板10及模板10内部的混凝土结构11，所述混凝土结构11的内部嵌装剪力件12，所述剪力件12的下端与波纹钢拱体1相连；所述模板10的边缘与波纹钢拱体1相连。利用剪力件将钢混结构增强构件固定于波纹钢拱体上，以提高波纹钢拱体的强度。

在本发明的一个具体实施例中，如图3、6所示，所述模板10的纵截面为开口朝向波纹钢拱体1的U形结构，所述模板10的两侧开放端通过连接螺栓13与波纹钢拱体1相连。具体制作时，如图6所示，所述模板10的顶部为弧形的波纹钢板14，所述模板10的两侧为L形钢板15，所述L形钢板15的长边部的上端与波纹钢板14焊接固定，所述L形钢板15的短边部朝向两侧，且通过连接螺栓13与波纹钢拱体1相连。为了提高模板的整体强度，所述L形钢板15的拐角处设有加强肋板16。其中，L形钢板的弧度与波纹钢板的弧度一致，将模板与波纹钢拱体采用高强螺栓连接固定。

同时，所述剪力件12为梅花形剪力件，每个模板10内部设有两排剪力件12；所述剪力件12的中心杆末端通过连接螺栓13与波纹钢拱体1相连。将剪力件及模板与波纹钢拱体固定连接后，在模板内部注浆，凝固后形成混凝土结构，借此提高钢混结构增强构件的强度。

本发明还提供一种波纹钢棚洞结构在既有隧道接长施工中的应用，将上述波纹钢棚洞结构安装在既有隧道的洞口，所述既有结构为既有隧道，利用波纹钢棚洞结构完成既有隧道的接长施工。凡是含有上述波纹钢棚洞结构的隧道接长结构，均在本发明的保扩范围之内。

综上所述，本发明具有以下优点：

1、波纹钢拱体顶部的钢混结构增强构件采用钢混组合结构，整体强度高。

2、虽钢混结构增强构件中局部采用了混凝土，但是由于采用了波纹钢板制作模板，对混凝土形成了保扩，不会出现混凝土的开裂等病害，且模板作为永久模板，不用拆除，增加了强度。

3、采用本发明施工速度快，整体造价较混凝上结构低。

4、本发明施工期间不用封闭交通，最低限度减小损失。

5、整体为镀锌结构的波纹钢拱体，还可以再喷涂非金属涂层，使用年限长，不怕风吹雨淋。

6、本发明的抗震性能高，尤其对山区、多震地区更加适合。

在上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受上面公开的具体实施例的限制。