防护棚洞的制作方法

1.本技术涉及落石冲击防护技术领域，具体地，涉及一种防护棚洞。


背景技术：

2.危岩落石是一种常见的不良地质现象，具有分布范围广、突发性强等显著特点，对工程建设和人类活动安全构成了严重威胁。由于一些铁路和公路的建设需要求，其需要穿越艰险山区，因而会不可避免地会受到危岩落石影响；另外，一些电力高压线与铁路交叉，为防止高压线断裂掉落影响铁路运营安全，也需要对铁路进行保护，而采用的防护措施，多采用棚洞来实现。棚洞是一种应用于铁路、公路上方，防止危岩落石危害的一道有利防线。传统的防护棚洞主要是钢筋混凝土棚洞，有明洞式、框架式、悬臂式等类型，钢筋混凝土棚洞基础一般设置在地面，以填土层作为落石的缓冲层以减少对结构的冲击力，但现浇钢筋混凝土棚洞需要在现场绑扎钢筋、架立模板进行浇筑，待养护后拆除模板完成施工，其施工周期相对较长，所需作业人员多，对运营线施工干扰周期较长。除此之外，还出现了波纹钢板棚洞、钢架棚洞、钢混组合棚洞、轻钢柔性棚洞等新型棚洞，但采用钢制棚洞，也存在需要定期进行防电、防腐等养护，作业量相对较大的问题。


技术实现要素：

3.本技术实施例中提供了一种防护棚洞，以解决现有钢筋混凝土棚洞施工周期长以及钢制棚洞需要定期进行防电、防腐等养护的问题。
4.为了达到上述目的，本技术提供如下技术方案：
5.本技术实施例提供的一种防护棚洞，其包括：
6.边侧部，所述边侧部被配置为沿第一方向设置，所述边侧部包括混凝土基础、多根设置于所述混凝土基础上的立柱和固定于所述立柱的顶部的纵梁，所述纵梁的长度方向与所述第一方向相平行，多根所述立柱沿所述第一方向间隔分布；以及
7.顶棚部，所述顶棚部包括非金属波纹板和拱梁，所述拱梁的端部与所述纵梁固定连接，所述非金属波纹板与所述拱梁固定连接。
8.在一些实施方式中，所述顶棚部还包括夹心复合板和防水层；所述夹心复合板位于所述非金属波纹板的上表面，所述防水层位于所述夹心复合板的上表面。
9.在一些实施方式中，所述夹心复合板包括聚甲基丙烯酰亚胺泡沫层和两个玄武岩纤维树脂基复合材料层，两个所述玄武岩纤维树脂基复合材料层分别位于所述甲基丙烯酰亚胺泡沫层相对的两个表面。
10.在一些实施方式中，所述非金属波纹板的四周固定有法兰盘；所述非金属波纹板的材质为玄武岩纤维增强塑料。
11.在一些实施方式中，所述的防护棚洞还包括纵向支撑，相邻两根所述立柱之间连接有所述纵向支撑，所述纵向支撑位于所述纵梁的下方。
12.在一些实施方式中，所述拱梁为工字型材结构。
13.在一些实施方式中，所述拱梁的材质为玄武岩纤维增强塑料。
14.在一些实施方式中，所述纵梁的顶部具有凹槽，所述拱梁的端部固定于所述凹槽中。
15.在一些实施方式中，所述的防护棚洞还包括横向支撑，所述横向支撑的长度方向与所述第一方向相垂直，且所述横向支撑的端部与所述立柱固定连接。
16.在一些实施方式中，所述立柱和所述纵梁分别为钢筋混凝土结构。
17.采用本技术实施例中提供的防护棚洞，相较于现有技术，具有以下技术效果：
18.本技术实施例中提供防护棚洞，通过采用混凝土基础，并在混凝土基础上设置立柱和纵梁，这样利于混凝土基础以保证防护棚洞基础的稳定性，边侧部所沿的第一方向为铁路或公路的延伸方向，这样对道路的通行影响相对较小；而顶棚部采用非金属波纹板并通过拱梁实现固定，这样由于采用了非金属波纹板可以在一定程度上防止腐蚀的情况，以及可以保证顶棚部的绝缘性能，利于养护，同时顶棚部易于搭建相对于钢筋混凝土棚洞来说，利于减少施工周期。
附图说明
19.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
20.图1为本技术实施例中防护棚洞的横向断面示意图；
21.图2为本技术实施例中防护棚洞的纵向断面示意图；
22.图3为本技术实施例中顶棚部的纵向断面示意图；
23.图4为本技术实施例中非金属波纹板与法兰盘相装配后的示意图；
24.图5为本技术实施例中夹心复合板的横向断面示意图。
25.附图中标记如下：
26.1、混凝土基础；2、立柱；3、纵梁；4、纵向支撑；5、横向支撑；6、拱梁；7、非金属波纹板；16、化学螺栓；8、夹心复合板；9、防水层；10、第一螺栓孔；11、第二螺栓孔；12、玄武岩纤维树脂基复合材料层；13、聚甲基丙烯酰亚胺泡沫层；14、插头；15、插槽；16、化学螺柱；17、高强度螺栓；18、顶棚部。
具体实施方式
27.为了使本技术实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本技术的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本技术的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
28.结合图1和图2所示，在一个或多个实施例中，本公开提供了一种防护棚洞，应用于防护危岩落石或高压电力线缆，防护棚洞其包括：边侧部和顶棚部18；边侧部被配置为沿第一方向设置，边侧部包括混凝土基础1、多根设置于混凝土基础1上的立柱2和固定于立柱2的顶部的纵梁3，纵梁3的长度方向与第一方向相平行，多根立柱2沿第一方向间隔分布；顶棚部18包括非金属波纹板7和拱梁6，拱梁6的端部与纵梁3固定连接，非金属波纹板7与拱梁6固定连接。
29.本技术实施例中提供防护棚洞，通过采用混凝土基础1，并在混凝土基础1上设置立柱2和纵梁3，这样利于混凝土基础1以保证防护棚洞的基础的稳定性，边侧部所沿的第一方向为铁路或公路的延伸方向，这样对道路的通行影响相对较小；而顶棚部18采用非金属波纹板7并通过拱梁6实现固定，这样由于采用了非金属波纹板7可以在一定程度上减小腐蚀的情况，以及可以使顶棚部18的绝缘的性能，利于养护，同时顶棚部18易于搭建相对于钢筋混凝土棚洞来说，利于减小施工周期。
30.在一些实施例中，边侧部沿铁路或公路的长度方向延伸，第一方向与铁路或公路的长度方向相平行。边侧部的数量为两个，两个边侧部分别位于铁路或公路的长度方向的两侧。每个边侧部中混凝土基础1的数量为多个，多个混凝土基础1沿第一方向间隔分布，这样利于快速施工。混凝土基础1为扩大基础或桩基形式，具体的选择可以根据地质条件经计算分析确定。在一个实施例中，混凝土基础1为钢筋混凝土基础1。
31.参见图1所示，在一些实施例中，立柱2为钢筋混凝土结构，其采用现场浇筑的形式制成，这样利于制作；在沿第一方向上，相邻两根立柱2之间连接纵梁3，纵梁3为钢筋混凝土结构，采用钢筋混凝土进行现场浇筑。纵梁3的顶部具有凹槽，拱梁6的端部固定于凹槽中，在一个实施例中，凹槽为u型槽，凹槽的长方向与第一方向平行，这样利于安装多个拱梁6。
32.在一些实施例中，拱梁6呈拱形，或者说呈弧形，这样利于提高顶棚部18的结构稳定性。拱梁6的一端与一个边侧部上的纵梁3相连接，拱梁6的另一端与另一个边侧部上的纵梁3相连接，即拱梁6沿与第一方向相垂直的方向设置，或者说，拱梁6沿铁路或公路的宽度方向设置。
33.结合图1和图2所示，在一些实施例中，防护棚洞还包括纵向支撑4，相邻两根立柱2之间连接有纵向支撑4，纵向支撑4位于纵梁3的下方。通过纵向支撑4利于保证两根立柱2之间的稳定性。在一个实施方式中，纵向支撑4固定于沿第一方向设置的两根立柱2之间，也就是说，每个边侧部中，纵向支撑4长度方向与第一方向相平行；纵向支撑4为钢筋混凝土结构，采用钢筋混凝土进行现场浇筑，其与立柱2同时浇筑，还可以用于防护桥梁结构。
34.参见图1所示，在一些实施例中，防护棚洞还包括横向支撑5，横向支撑5的长度方向与第一方向相垂直，且横向支撑5的端部与立柱2固定连接。横向支撑5的长度方向与铁路或公路的宽度方向相平行设置。在一个实施例中，横向支撑5的一端与一个边侧部中的立柱2相连接，横向支撑5相对的另一端与另一个边侧部中的立柱2相连接。横向支撑5为钢筋混凝土结构，采用钢筋混凝土进行现场浇筑，其与立柱2同时浇筑，可以用于防护桥梁结构。需要说明的是，当用于防护路基段时，可不设横向支撑5。
35.在一些实施例中，拱梁6为工字型材结构，采用工字型材质结构有利于提高拱梁6的结构稳定性。拱梁6的材质为玄武岩纤维增强塑料，非金属波纹板7的材质为玄武岩纤维增强塑料。由于玄武岩纤维增强塑料具有力学性能好、耐腐蚀、耐高温、绝缘抗磁、耐燃烧、环保的特点，因此其较于钢筋混凝土棚洞或钢结构棚洞来说，自重更轻，更便于现场施工吊装。在一个实施例中，当防护棚洞用于隧道内时，其拱梁6的形状与隧道内轮廓相仿形；拱梁6的两端分别固定有垫板，即垫板位于拱梁6的端部与凹槽的槽底之间，垫板的材质可以与拱梁6的材质相同，垫板还可以采用其它材质，例如橡胶。垫板通过化学螺栓16固定于纵梁3顶部的凹槽内，施工结束后凹槽内采用水泥砂浆回填密实，这样利于防腐。
36.参见图4所示，在一些实施例中，非金属波纹板7的四周分别固定有法兰盘，这样利
于实现非金属波纹板7与拱梁6之间的快速安装，拱梁6和非金属波纹板7沿第一方向交替布置。非金属波纹板7具有四个边侧。在一个实施例中，法兰盘为板状结构，板状结构相对的两个表面与非金属波纹板7的厚度方向相平行，非金属波纹板7的与第一方向相平行的两个边侧的法兰盘上开设有第一螺栓孔10，用于实现相邻两块非金属波纹板7之间通过化学螺栓16连接；非金属波纹板7的另外两个边侧的法盘上开设有第二螺栓孔11，用于与拱梁6通过化学螺栓16连接；非金属波纹板7为主要受力结构，拱梁6起到加强肋的作用，这样非金属波纹板7与拱梁6相配合能显著提高结构的承载力和抗冲击能力。需要说明的是，与拱梁6的端部最近的非金属波纹板7还通过法兰盘与凹槽相连接，示例性的，法兰盘与凹槽之间通过化学螺栓16相连接。
37.结合图3和图5所示，在一些实施例中，顶棚部18还包括夹心复合板8和防水层9；夹心复合板8位于非金属波纹板7的上表面，防水层9位于夹心复合板8的上表面，夹心复合板8具有良好的适应变形和缓冲性能，其作为缓冲层能有效减缓落石或其他外部物体对防护棚洞的冲击影响；防水层9可以实现防水。防水层9包括tqf-1型防水卷材层和水泥砂浆保护层，tqf-1型防水卷材层位于水泥砂浆保护层的下方，这样具有较好防水性能。在一个实施例中，夹心复合板8的与第一方向相平行的两侧边中，其中一侧边具有凸出的插头14，另一侧边具有凹陷形式的插槽15，这样便于实现多个夹心复合板8之间的快速拼接；而夹心复合板8的其它相对的两侧分别通过高强度螺栓17固定于拱梁6上。
38.参见图5所示，在一些实施例中，夹心复合板8包括聚甲基丙烯酰亚胺泡沫层13和两个玄武岩纤维树脂基复合材料层12，两个玄武岩纤维树脂基复合材料层12分别位于甲基丙烯酰亚胺泡沫层相对的两个表面。玄武岩纤维树脂基复合材料层12具有力学性能好、耐腐蚀、耐高温、绝缘抗磁、耐燃烧、环保的特点，这样使得夹心复合板8较于混凝土结构或钢结构来说，自重更轻，更便于现场施工吊装。
39.在一个或多个实施例中，本技术实施例还提供了一种防护棚洞结构的施工方法，包括以下步骤：
40.s101、在既有线路基或桥梁两侧制作防护棚洞的混凝土基础1，根据地质情况确定混凝土基础1的类型，例如采用明挖扩大基础或桩基的形式，其中桩基的形式通过钻孔灌注桩及承台形成。
41.s102、分部浇筑立柱2、纵撑、横撑、纵梁3等钢筋混凝土结构。
42.s103、在地面通过拼接方法形成拱梁6。
43.s104、将拼装好的拱梁6吊装至纵梁3顶部，按一定间距架立两榀拱梁6，拱梁6的端部采用化学螺栓16锚固在纵梁3的顶部的凹槽中；
44.s105、在纵梁3的顶部安装好的两榀拱梁6间安装非金属波纹板7。
45.s106、拱梁6及非金属波纹板7安装完成后，开始安装夹芯复合板。
46.s107、将夹芯复合板安装完成后施工形成防水层9。
47.综上所述，本技术至少一个实施例提供的防护棚洞包括以下优点：
48.1、钢筋混凝土基础1、立柱2、纵梁3与玄武岩纤维复合材料组合形成的防护棚洞，较传统的钢筋混凝土棚洞或钢结构棚洞大大降低了顶部自重及材料消耗量，其顶棚部18为玄武岩纤维、聚甲基丙烯酰亚胺泡沫等轻质材料预制而成，通过在工厂将工字型材、非金属波纹板7、夹心复合板8预制完成，在施工现场即可立即组装使用。防护棚洞的顶棚部18设计
为拱形，有效降低了两侧立柱2的高度，减少了现场绑扎钢筋和浇筑混凝土的工作量，能显著提高施工速度。
49.2、与钢结构棚洞相比防腐性能更好，大大减少了运营期间的养护维修工作量，同时混凝土基础1、立柱2、纵梁3等采用钢筋混凝土结构，保留了下部结构的稳定性和耐久性。
50.3、具有施工序少、施工速度快，所需作业人员少，材料性能强，结构可靠性高的特点，更适宜应用在运营铁路危岩落石防护和高压电线防护技术领域。
51.尽管已描述了本技术的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本技术范围的所有变更和修改。
52.显然，本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不脱离本技术的精神和范围。这样，倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。

技术特征：
1.一种防护棚洞，其特征在于，包括：边侧部，所述边侧部被配置为沿第一方向设置，所述边侧部包括混凝土基础、多根设置于所述混凝土基础上的立柱和固定于所述立柱的顶部的纵梁，所述纵梁的长度方向与所述第一方向相平行，多根所述立柱沿所述第一方向间隔分布；以及顶棚部，所述顶棚部包括非金属波纹板和拱梁，所述拱梁的端部与所述纵梁固定连接，所述非金属波纹板与所述拱梁固定连接。2.根据权利要求1所述的防护棚洞，其特征在于，所述顶棚部还包括夹心复合板和防水层；所述夹心复合板位于所述非金属波纹板的上表面，所述防水层位于所述夹心复合板的上表面。3.根据权利要求2所述的防护棚洞，其特征在于，所述夹心复合板包括聚甲基丙烯酰亚胺泡沫层和两个玄武岩纤维树脂基复合材料层，两个所述玄武岩纤维树脂基复合材料层分别位于所述甲基丙烯酰亚胺泡沫层相对的两个表面。4.根据权利要求1-3中任一项所述的防护棚洞，其特征在于，所述非金属波纹板的四周固定有法兰盘；所述非金属波纹板的材质为玄武岩纤维增强塑料。5.根据权利要求1-3中任一项所述的防护棚洞，其特征在于，还包括纵向支撑，相邻两根所述立柱之间连接有所述纵向支撑，所述纵向支撑位于所述纵梁的下方。6.根据权利要求1-3中任一项所述的防护棚洞，其特征在于，所述拱梁为工字型材结构。7.根据权利要求6所述的防护棚洞，其特征在于，所述拱梁的材质为玄武岩纤维增强塑料。8.根据权利要求1-3中任一项所述的防护棚洞，其特征在于，所述纵梁的顶部具有凹槽，所述拱梁的端部固定于所述凹槽中。9.根据权利要求1-3中任一项所述的防护棚洞，其特征在于，还包括横向支撑，所述横向支撑的长度方向与所述第一方向相垂直，且所述横向支撑的端部与所述立柱固定连接。10.根据权利要求1-3中任一项所述的防护棚洞，其特征在于，所述立柱和所述纵梁分别为钢筋混凝土结构。

技术总结
本申请涉及落石冲击防护技术领域，具体地，涉及一种防护棚洞，通过采用混凝土基础，并在混凝土基础上设置立柱和纵梁，这样利于混凝土基础以保证防护棚洞基础的稳定性，边侧部所沿的第一方向为铁路或公路的延伸方向，这样对道路的通行影响相对较小；而顶棚部采用非金属波纹板并通过拱梁实现固定，这样由于采用了非金属波纹板可以在一定程度上防止腐蚀的情况，以及可以保证顶棚部的绝缘性能，利于养护，同时顶棚部易于搭建相对于钢筋混凝土棚洞来说，利于减少施工周期。利于减少施工周期。利于减少施工周期。


技术研发人员：胡玉林 吴小波 丁祥 罗章波 谌启发 郭庆昊 于春 晏伟光 杨中正 董云生
受保护的技术使用者：中铁第五勘察设计院集团有限公司
技术研发日：2023.01.09
技术公布日：2023/7/17