一种隧道洞口防危石π型防护支撑结构及其安装方法

摘要

本发明公开了一种隧道洞口防危石π型防护支撑结构及其安装方法,涉及高速铁路隧道洞口防护领域。其结构包括混凝土基柱，混凝土基柱顶部固定连接墩身系梁，墩身系梁顶部固定连接有钢立柱，钢立柱顶部固定连接有上纵梁，钢立柱之间设置有钢横撑和钢斜撑；上纵梁的上部固定连接有工字钢横梁；工字钢横梁的上部固定连接有棚顶钢板，棚顶钢板上侧设置有XPS聚苯乙烯挤塑板，XPS聚苯乙烯挤塑板的上表面铺设砂土，XPS聚苯乙烯挤塑板和砂土边侧设置有围板。本发明部件加工简单、安装方便省时、施工安全性高，并适用于已经开通高速铁路隧道洞口崖面落石防护，实用性更强。

说明书

技术领域

本发明涉及高速铁路隧道洞口防护施工领域，具体涉及一种隧道洞口防危石π型防护支撑结构及其安装方法。

背景技术

经过多年的高速铁路建设和对既有铁路的高速化改造,中国已经拥有全世界最大规模以及最高运营速度的高速铁路网。高铁运营线路长，有时需要通过隧道来缩短行进距离，但是隧道存在很多的安全隐患，隧道洞口崖面掉落危石的情况时有发生。目前高铁线路隧道洞口对于崖面危石的防护大多采用加装防护网等方法，这些防护方法只能在一定时期内有效控制崖面落石，但随着隧道洞口危石风化的不断加剧和防护网的日趋老化，隧道洞口崖面风化严重的危石将对高铁线路产生安全隐患，严重时逼停列车甚至产生更严重的危害。为消除已运营高铁线路隧道洞口崖面落石对行车安全的影响，现阶段施工现场大多采用二次主动或被动防护的方法，该方法在一定程度上可实现崖面加固的目的，但其存在施工难度大、施工周期长、工人劳动强度大、施工危险性系数高且施工过程极易产生落石、影响行车安全等弊端，因此，有必要设计一种快速、经济、安全、较适用于已开通高速铁路隧道洞口崖面落石防护的简易支撑防护结构。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明采取了如下技术方案：

一种隧道洞口防危石π型防护支撑结构，包括混凝土基柱，所述混凝土基柱顶部固定连接有墩身系梁，所述墩身系梁顶部固定连接有钢立柱，所述钢立柱顶部固定连接有上纵梁，所述钢立柱之间设置有钢横撑和钢斜撑；所述上纵梁的上侧固定连接有工字钢横梁；所述工字钢横梁的上部固定连接有棚顶钢板，所述棚顶钢板上侧设置有XPS聚苯乙烯挤塑板，所述XPS聚苯乙烯挤塑板的上侧面铺设砂土。

进一步地，所述墩身系梁设置有倒梯形结构。

进一步地，所述混凝土基柱与墩身系梁固定连接于倒梯形结构的上底面。

进一步地，所述钢立柱设置有焊接部。

进一步地，所述钢斜撑交叉设置于焊接部。

进一步地，所述钢横撑固定连接于水平的焊接部。

进一步地，所述XPS聚苯乙烯挤塑板与砂土侧面设置有围板。

一种隧道洞口防危石π型防护支撑结构的安装方法，包含以下操作步骤：

A、混凝土基柱的固定浇筑：根据高铁线路隧道洞口走向，在线路两侧准确测量并放样出桩基位置，并钻挖出地基孔洞，在所述地基孔洞内下放钢筋笼，固定好钢筋笼的位置后向其内部浇筑混凝土，待混凝土干燥即完成混凝土基柱的固定浇筑；

B、墩身系梁(3)的固定浇筑：先采用钢管支撑架搭设施工作业平台，在搭建好的施工作业平台上绑扎固定墩身系梁(3)的钢筋并安装系梁模板，并向系梁模板内浇筑混凝土，待混凝土干燥凝固后拆除所述系梁模板即完成墩身系梁(3)的固定浇筑；

C、各部件的准备：在钢结构加工厂提前加工完成π型钢棚洞防护支撑结构各个钢制单元，主要包括钢立柱、上纵梁、钢横撑、钢斜撑、工字钢横梁；将需要的XPS聚苯乙烯挤塑板切割成需要的尺寸，并准备好盖顶需要的砂土；将上述所需材料运输至施工现场；

D、π型支撑结构顶部支撑的固定安装：利用吊车吊装钢立柱并将其固定连接在墩身系梁上，再吊装钢斜撑并使其交叉安装在两个钢立柱之间，然后在交叉的钢斜撑上侧安装钢横撑，使钢立柱、墩身系梁、钢横撑、钢斜撑之间形成稳定的三角形结构，最后完成各支撑的固定连接；

E、利用吊车将上纵梁和工字钢横梁吊起并固定安装，先在钢立柱顶部固定安装上纵梁，再将工字钢横梁与上纵梁固定安装，完成π型防护支撑结构上纵梁及工字钢横梁安装；

F、棚顶钢板的固定安装：利用吊车将棚顶钢板吊起并放置在工字钢横梁顶部，并采用焊接方式将棚顶钢板与工字钢横梁焊接固定；

G、防水层及缓冲层的设置：棚顶钢板焊接完成后，在其上方铺设防水涂层，并在防水涂层上侧铺设XPS聚苯乙烯挤塑板并将其固定，最后在XPS聚苯乙烯挤塑板的上表面铺设砂土；

H、收尾工作：为由XPS聚苯乙烯挤塑板和砂土形成的缓冲层边侧安装围板。

有益效果

本发明提供了一种隧道洞口防危石π型防护支撑结构及其安装方法，应用于隧道洞口崖面防落石防护施工，不同于现有主动或被动防护施工方法，其涉及到的π型钢棚洞构件均在厂内集中加工，施工现场采用吊车即可拼装完成，该方案具有施工安装周期短，工人劳动强度低，充分降低隧道崖面落石安全隐患、安全系数高、使用寿命长、方便维修等优点。适用于已开通高速铁路隧道洞口的崖面落石防护，有极高的实用性。

附图说明

图1为隧道洞口π型防护支撑结构纵断面图

图2为隧道洞口π型防护支撑结构横断面图

图3为顶部π型支撑结构部分三维图

其中1-混凝土基柱；2-焊接部；3-墩身系梁；4-钢立柱；5-钢横撑；6-钢斜撑；7-上纵梁；8-工字钢横梁；9-棚顶钢板；10-XPS聚苯乙烯挤塑板；11-砂土；12-围板。

具体实施方式

以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

实施例1

结合图1-3本发明提供了一种隧道洞口防危石π型防护支撑结构，包括混凝土基柱1，所述混凝土基柱1选择直径为60cm的圆柱体形状，可以提供更大的支撑力，并且减少风力对混凝土基柱1的侵蚀，本实施例将混凝土基柱1部分设置在60cm深的地基孔洞中。

所述混凝土基柱1顶部浇筑固定连接有墩身系梁3，所述墩身系梁3设置有倒梯形结构，混凝土基柱1与墩身系梁3的浇筑固定连接位置位于倒梯形结构的上底面，采用倒梯形结构可以使墩身系梁3提供更稳定的支撑力，达到更稳固的支撑效果。

所述墩身系梁3顶部固定连接有钢立柱4，所述钢立柱4选用H500*1000*20mm型钢，利用螺栓将钢立柱4固定连接在墩身系梁3上；所述钢立柱4设置有焊接部2，所述钢立柱4之间设置有钢横撑5和钢斜撑6，所述钢横撑5和钢斜撑6选材为H500*1000*20mm型钢，所述钢斜撑6交叉焊接于焊接部2之间，所述钢横撑5焊接在水平的焊接部2之间，所述钢立柱4、钢横撑5和钢斜撑6形成多个三角形结构，提供更加稳固的支撑。

所述钢立柱4顶部利用螺栓固定连接有上纵梁7，所述上纵梁7选用H500*1000*20mm型钢，并采用焊接箱型截面，方便其连接配合并延长工作距离，所述上纵梁7的上部固定连接有工字钢横梁8，所述工字钢横梁8选用HP502*470*20型钢，其上部焊接有棚顶钢板9，所述棚顶钢板9采用16mm厚的不锈钢板，所述棚顶钢板9上侧设置有厚度为20cm的XPS聚苯乙烯挤塑板10，XPS聚苯乙烯挤塑板10的质量很小，有非常好的抗冲击能力和保温性能，因此不仅可以抵抗落岩的冲击，并且在寒冷的地方可以保温进而避免结构的肿胀，进而保护结构并延长使用寿命；所述XPS聚苯乙烯挤塑板10的上侧面铺设砂土11，铺设厚度为30cm，在设置XPS聚苯乙烯挤塑板10的基础上进一步提高抗冲击的缓冲能力；在聚苯乙烯挤塑板10和砂土11形成的缓冲层周围设置不锈钢材料制作的围板12，进一步保护缓冲层的结构不被破坏，防止落石滚下堵路影响高铁的运行，提高稳定性和安全性。

一种隧道洞口防危石π型防护支撑结构安装方法如下：

A、混凝土基柱1的固定浇筑：根据高铁线路隧道洞口走向，在线路两侧准确测量并放样出桩基位置，并钻挖出直径为60cm，深度为60cm的地基孔洞，在所述地基孔洞内下放钢筋笼，固定好钢筋笼的位置后向其内部浇筑混凝土，待混凝土干燥凝固即完成混凝土基柱1的固定浇筑；

B、墩身系梁3的固定浇筑：先采用钢管支撑架搭设施工作业平台，在搭建好的施工作业平台上绑扎固定墩身系梁3的钢筋并安装系梁模板，并向系梁模板内浇筑混凝土，待混凝土干燥凝固后拆除所述系梁模板即完成墩身系梁3的固定浇筑；

C、各部件的准备：在钢结构加工厂提前加工完成π型钢棚洞防护支撑结构的各个钢制单元，主要包括材料为H500*1000*20mm型钢钢立柱4、钢横撑5和钢斜撑6，材料为H500*1000*20mm型钢的上纵梁7、材料为HP502*470*20型钢的工字钢横梁8、材料为不锈钢的棚顶钢板9；将需要的XPS聚苯乙烯挤塑板10切割成需要的尺寸，并准备好盖顶需要的砂土，将所需材料运输至施工现场；

D、π型支撑结构两侧支撑的固定安装：利用吊车吊装钢立柱4并将其固定连接在墩身系梁3上，再吊装钢斜撑6并使其交叉焊接在两个钢立柱4之间的焊接部2上，然后将钢横撑5焊接在水平的焊接部2之间，使墩身系梁3、钢立柱4、钢横撑5、钢斜撑6之间形成稳定的三角形结构，最后完成各支撑的固定连接。

E、π型支撑结构顶部支撑的固定安装：利用吊车将上纵梁7和工字钢横梁8分别吊起，先在钢立柱4顶部利用螺栓固定安装上纵梁7，再将工字钢横梁8与上纵梁7利用螺栓固定安装，完成π型防护支撑顶部支撑结构的安装；

F、棚顶钢板9的固定安装：利用吊车将不锈钢制作的棚顶钢板9吊起并放置在工字钢横梁8顶部，并采用焊接方式将棚顶钢板9与工字钢横梁8焊接固定；

G、防水层及缓冲层的设置：棚顶钢板9焊接完成后，在其上方铺设3CM厚的丙烯酸乳液防水涂层，并在防水涂层上侧铺设20CM厚的XPS聚苯乙烯挤塑板10并用工业用胶将其固定，最后在XPS聚苯乙烯挤塑板的上表面铺设30cm厚的砂土11；

H、收尾工作：为由XPS聚苯乙烯挤塑板10和砂土11形成的缓冲层安装不锈钢材料制作的围板12。

以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。