本發(fā)明涉及到一種公路明洞或棚硐頂部防落石技術(shù)，尤其涉及到一種山區(qū)公路明洞或棚硐硐頂輕型消能防護(hù)結(jié)構(gòu)，屬于公路工程領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在公路、鐵路建設(shè)中，線路會(huì)不可避免地會(huì)穿越崩塌落石災(zāi)害嚴(yán)重地段，為減小崩塌落石對(duì)線路造成的危害，需對(duì)落石災(zāi)害進(jìn)行工程防治。目前，防治線路陡坡落石的方法有很多，其中棚硐便是最普遍、最有效的方法之一。為減小落石對(duì)棚硐頂部造成的危害，傳統(tǒng)方法多在棚硐頂部回填一定厚度的素填土，以起到一定的緩沖作用，如我國公路鐵路行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)建議回填素填土墊層不應(yīng)小于1.5米，這對(duì)棚硐底部支撐承載能力要求較高，工程成本增加，應(yīng)用效果欠佳。此外，由于回填土層會(huì)隨時(shí)間固結(jié)，當(dāng)土層固結(jié)到一定程度時(shí)，其對(duì)落石的緩沖作用會(huì)降低，緩沖能力會(huì)減小。出于減輕棚硐頂部荷載及抵抗落石的目的，也有一些棚硐在頂部回填時(shí)加入聚苯乙烯土工泡沫板或土工格柵等材料，但其實(shí)施成本及施工難度較大，且抗沖擊能力效果有限。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種裝配式的棚硐硐頂輕型消能板防護(hù)結(jié)構(gòu)，以大幅度降低棚硐頂部荷載，并且能有效保持棚硐頂部抗落石的緩沖能力，解決現(xiàn)有棚硐硐頂回填緩沖墊層重量大、抗沖擊能力不佳等技術(shù)問題。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案如下：

棚硐硐頂防崩塌落石裝配式橡膠消能板防護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于由消能塊組成，消能塊之間連接形成消能板，將消能板固定于棚硐頂部，消能板與硐頂之間設(shè)有防水層，消能塊由橡膠材料制作。

本發(fā)明在棚硐頂部設(shè)置一層由橡膠塊組裝形成的輕型消能板，充分利用了橡膠材料的可塑性、易組裝性，極大的減小了施工難度及施工成本；此外，橡膠材料在沖擊荷載作用下具有較好的緩沖、變形、消能特性，增加了落石對(duì)洞頂?shù)臎_擊歷時(shí)，從而有效的減小落石的沖擊力，保證了棚硐在落石沖擊作用下的安全，減小了上覆墊層的厚度，降低洞頂墊層的自重，從而帶來了良好的經(jīng)濟(jì)、環(huán)保及減災(zāi)效益。

作為優(yōu)選，消能塊極限抗壓強(qiáng)度不應(yīng)小于90MPa，扯斷拉強(qiáng)度不應(yīng)小于 150kPa，伸長(zhǎng)率100～800％，壓縮永久變形及回彈性應(yīng)良好以上。

進(jìn)一步的技術(shù)方案是消能塊的形狀及其組裝成消能板的方式如下：

消能塊為立方體形狀，其中在立方體縱向的四個(gè)棱邊上制作四個(gè)連接圓環(huán)，且四個(gè)連接圓環(huán)處于不同的高度上，以便于消能塊之間的連接。利用插銷連接消能塊組成消能板，插銷包括長(zhǎng)連接插銷與短連接插銷，長(zhǎng)連接插銷用于在消能板內(nèi)部連接四個(gè)消能塊，短連接插銷用于連接消能板邊側(cè)兩個(gè)消能塊，長(zhǎng)、短連接插銷結(jié)構(gòu)為圓柱體，其下端有一個(gè)銷軸，其上端有一個(gè)圓蓋。

消能板的安裝方法如下：將消能板固定于棚硐頂板之上，即用預(yù)埋于棚硐頂部四個(gè)角點(diǎn)上的預(yù)埋螺栓連接消能板四個(gè)角點(diǎn)上的連接圓環(huán)，將其固定于洞頂之上。為了增加消能板與洞頂?shù)倪B接牢固性，可將消能板四個(gè)角點(diǎn)上的消能塊的棱邊連接圓環(huán)做特殊加厚處理。

本發(fā)明的關(guān)鍵技術(shù)是在棚硐頂部用橡膠制作的輕型消能板替換回填土層，形成一種易于安裝的棚硐硐頂防護(hù)墊層，適用于落石災(zāi)害頻發(fā)的棚硐進(jìn)出口地段。

本發(fā)明的有益效果是：與現(xiàn)有的棚硐頂部防護(hù)結(jié)構(gòu)相比，該結(jié)構(gòu)自重較輕，能有效減小棚硐頂部荷載，并且該消能板由消能塊組裝形成，施工方便，當(dāng)消能板局部受到損壞時(shí)，進(jìn)行更換操作簡(jiǎn)單。此外，由于消能板材料為一種彈性介質(zhì)，在崩塌落石災(zāi)害下，該消能板可以通過彈塑性變形來吸收落石的沖擊能量，延長(zhǎng)落石的沖擊歷時(shí)，有效增加墊層的緩沖能力。經(jīng)計(jì)算假設(shè) 0.5m³的落石以20m/s的速度沖擊硐防護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)，與傳統(tǒng)土墊層相比，能將落石沖擊力減小2.8倍，并延長(zhǎng)2倍沖擊歷時(shí)。此外，該消能塊材料為橡膠，可以工廠化生產(chǎn)、訂做，并于洞頂直接組裝鋪設(shè)；裝運(yùn)時(shí)無需使用大型機(jī)械設(shè)備，能有效縮短工期，節(jié)約施工成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明消能板結(jié)構(gòu)俯視圖。

圖2為本發(fā)明消能塊正視圖。

圖3為本發(fā)明消能塊右視圖。

圖4為本發(fā)明消能塊俯視圖。

圖5四個(gè)消能塊連接結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為短連接插銷立體示意圖。

圖7為長(zhǎng)連接插銷立體示意圖。

圖8為本發(fā)明消能板結(jié)構(gòu)Ⅱ—Ⅱ斷面示意圖，表示消能板內(nèi)部消能塊之間的連接方式。

圖9為圖8的A處放大圖。

圖10本發(fā)明消能板結(jié)構(gòu)Ⅰ—Ⅰ斷面示意圖，表示消能板邊側(cè)消能塊之間的連接方式。

圖11為圖10的B處放大圖。

圖中：1、棚硐立柱；2、棚硐縱梁；3、棚硐頂板；4、防水層；5、圓柱形橡膠塞；6、消能塊；61、第一連接圓環(huán)，62、第二連接圓環(huán)，63、第三連接圓環(huán)，64、第四連接圓環(huán)，7、預(yù)埋螺栓，8、短連接插銷，9、長(zhǎng)連接插銷。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明裝配式輕型消能板防護(hù)結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步的說明：

附圖1是由多個(gè)消能塊6組成的消能板結(jié)構(gòu)俯視圖，由圖1可知，消能板由多個(gè)消能塊6整齊縱橫排列組成，每個(gè)消能塊的立棱上有連接圓環(huán)，長(zhǎng)、短連接插銷9、8將消能塊連接為一整體，通過預(yù)埋于洞頂板上的預(yù)埋螺栓7 將整個(gè)消能板固定在其上部。為保護(hù)插銷，在插銷的安裝位置安置圓柱形橡膠塞5，將消能塊連接處封堵，由此構(gòu)成棚硐頂部輕型消能板防護(hù)結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)具有很好的整體性及緩沖能力，且易于安裝，施工便捷，能夠有效較小棚硐頂部荷載，可適用于大跨度的棚硐頂部防護(hù)。

附圖2、圖3、圖4從三個(gè)角度給出消能塊6的結(jié)構(gòu)，消能塊6為立方體，消能塊6縱向上的四個(gè)棱制出1/4圓槽型，在消能塊四個(gè)棱邊的四個(gè)1/4圓槽處設(shè)置第一連接圓環(huán)61、第二連接圓環(huán)62，第三連接圓環(huán)63和第四連接圓環(huán)64，連接圓環(huán)中部有一條形孔，消能塊上的四個(gè)連接圓環(huán)在消能塊的中部按不同高度設(shè)置，按第一連接圓環(huán)61、第二連接圓環(huán)62，第三連接圓環(huán)63 和第四連接圓環(huán)64的順序由高至低，設(shè)連接圓環(huán)的厚度為D，從第二連接圓環(huán)62開始每個(gè)連接圓環(huán)依次降低一個(gè)高度D，以便于消能塊之間相互連接，當(dāng)消能塊組裝在一起時(shí)，在縱向棱邊相交處連接圓環(huán)搭接在一起形成圓形插銷孔，圓形插銷孔的圓心位于棱邊上。

消能塊選擇密度為0.93～0.94g/cm³的橡膠材料制作，極限抗壓強(qiáng)度不應(yīng)小于90MPa，扯斷拉強(qiáng)度不應(yīng)小于150kPa，伸長(zhǎng)率100～800％，壓縮永久變形應(yīng)良好以上，回彈性應(yīng)良好以上。當(dāng)落石體積為0.5m³，沖擊防護(hù)結(jié)構(gòu)的速度為20m/s時(shí)，消能塊厚度不應(yīng)小于50cm，當(dāng)棚硐位于落石災(zāi)害嚴(yán)重區(qū)域，效能塊的厚度應(yīng)相應(yīng)增加；效能塊的寬度應(yīng)根據(jù)實(shí)際工況設(shè)置，為滿足實(shí)際工程要求，優(yōu)選地采用兩種尺寸，即25cm與50cm。

附圖5是四個(gè)消能塊組成一塊消能板結(jié)構(gòu)示意圖，將四個(gè)消能塊6按圖5 所示方法組裝，在消能板的內(nèi)部四個(gè)連接環(huán)圓環(huán)61、62、63、64上下重疊在一起，用長(zhǎng)連接插銷9插入四個(gè)連接環(huán)內(nèi)，然后將插銷轉(zhuǎn)動(dòng)180°即可將消能塊6連接成內(nèi)部；消能板的邊側(cè)兩個(gè)連接環(huán)上下重疊在一起，用短連接插銷8 將消能板邊側(cè)連接。

附圖6、圖7是短、長(zhǎng)連接插銷立體示意圖，由于本發(fā)明中消能塊6之間有兩種連接方式，即邊側(cè)連接方式與內(nèi)部連接方式，邊側(cè)連接時(shí)用短連接插銷8，內(nèi)部連接時(shí)使用長(zhǎng)連接插銷9，其具體連接方式如圖4與圖5所示。為便于施工時(shí)消能塊6之間的組裝，在插銷頂部設(shè)置兩個(gè)定位小圓孔。插銷采用普通橡膠材料制作。

附圖8給出本發(fā)明消能板結(jié)構(gòu)Ⅱ—Ⅱ斷面示意圖及中部消能塊之間的連接方式，由圖可知，消能板內(nèi)部四塊消能塊的連接圓環(huán)相互搭接，用長(zhǎng)連接插銷9固定。為確保連接圓環(huán)不易被壓壞，在圓環(huán)之間可增設(shè)橡膠墊片。

附圖9本發(fā)明消能板結(jié)構(gòu)Ⅰ—Ⅰ斷面示意圖及邊側(cè)消能塊之間的連接方式，Ⅰ—Ⅰ斷面位于消能板邊側(cè)，預(yù)埋螺栓7固定于硐頂板之上。兩塊消能塊之間通過圓環(huán)搭接，用短連接插銷8固定。

結(jié)合附圖1和附圖可以看出，附圖1左邊側(cè)的兩個(gè)連接圓環(huán)61與 64間有一個(gè)寬度為2D的縫隙，安裝時(shí)在縫隙內(nèi)放入一個(gè)厚度為2D的環(huán)形橡膠墊片，再用長(zhǎng)連接插銷9連接。