專利名稱：具有開孔明洞結構的隧道的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種隧道，尤其涉及一種具有開孔明洞結構的隧道。
背景技術：
隨著國民經濟現代化水平的不斷提高，人類因居住和從事各種活動而爭占土地的矛盾日趨激化。從宏觀上看，人口的增加和生活需求的增長與土地等自然條件的日益惡化和資源的逐漸枯竭引起的人類生存空間問題，應該說已達到了危機程度。在這種情況下，地下空間資源的開發與綜合利用，為人類生存空間的擴展提供了具有很大潛力的自然資源。目前在城市的建設過程中，大量的采用了隧洞這種結構形式下穿城市的商業和生活區，以便節約用地，減少對環境的破壞。一般公路隧道建設中采用的結構形式主要有以下幾種
(1)按隧道斷面形狀可以分為矩形、拱形、圓形和橢圓形等斷面形式；
(2)矩形斷面可分為單跨、雙跨及多跨等種類；
(3)拱形斷面可分為單拱、雙拱及多拱等種類；
(4)圓形斷面可分為單圓和多圓兩種形式。雙向通行的公路隧道根據施工方法不同，采用的斷面形式也有差異。采用鉆爆法施工的隧道一般采用拱形斷面，采用盾構法施工的隧道一般采用圓形斷面，采用沉管法施工的隧道可采用圓形或矩形斷面。一般來說，暗挖施工的隧道采用圓形或近圓形的拱形斷面對結構受力較好，明挖施工的隧道則宜采用矩形或圓形斷面。隧道設置矩形斷面的目的是盡可能地利用斷面的有效面積、降低工程規模及與接線的可靠銜接，并可有效減少拱部高度，適用于路線縱面標高受限制的區域，一般在城市道路中較為常見。矩形斷面的隧洞結構受力不如圓形斷面的好，拱頂一般不考慮額外增加荷載，故利用率不高，形成浪費，尤其在人口稠密的商業生活區，這種現象更加突出。隧道其實是一個封閉的地下管狀結構，洞內空氣流通速度慢，有害氣體濃度較隧道外高，煙霧及粉塵不易消散。目前一般采用在隧道內設機械通風的形式解決此問題，利用風機從洞口送風進隧道或排風出隧道，后期的運營及養護成本均較高。為此，我們有必要對隧道的結構形式及通風系統進行改進，以解決節約用地及隧道運營期的通風防災問題。
發明內容
本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種結構形式簡單、施工方便、節約用地、節能環保的具有開孔明洞結構的隧道。為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為一種具有開孔明洞結構的隧道， 所述隧道主要由實體結構和開孔結構連接而成，所述實體結構包括位于隧道兩側的邊墻、 位于隧道中部的中墻以及由所述邊墻和中墻支承的第一頂板；所述開孔結構包括位于隧道兩側的邊墻和位于隧道中部的支承件，所述支承件與其一側邊墻的頂部鋪設第二頂板，所述支承件與其另一側邊墻的頂部間隔鋪設有若干大梁，大梁上方鋪設有第三頂板，第三頂板圍成一開孔，開孔上方覆設透光板。上述的具有開孔明洞結構的隧道中，所述支承件優選包括一排間隔布置的立柱和立柱上方設置的框架梁；所述第二頂板的兩側分別固接在所述框架梁和所述開孔結構的一側邊墻上；所述大梁的兩側分別固接在所述框架梁和所述開孔結構的另一側邊墻上。上述的具有開孔明洞結構的隧道中，所述實體結構和開孔結構交替布置，所述開孔結構中的開孔位置沿隧道走向在隧道左右幅交替布設。上述本發明的技術方案中，整個隧道結構根據開孔設置的有無化分為實體結構和開孔結構兩種類型。實體結構和開孔結構均采用雙洞型的“M”截面。實體結構中兩個隧洞結構的設置方式可以完全相同，即在隧道左右兩側各設置邊墻一片，在隧道中部設置中墻一片，頂部則可設置兩跨連續板(即上述的第一頂板)，第一頂板與兩側的邊墻均可采用固結方式；所有邊墻及中墻的墻體基礎均采用條形基礎，條形基礎需設置在穩定并符合承載力要求的地基上，墻背需回填密實，并做好相應的排水工作。開孔結構中兩個隧洞結構的設置方式則存在差異，左右幅的隧洞需分別考慮，一般一處開孔結構只在左幅或右幅開孔，在優選的技術方案中，第三頂板上的開孔還應沿隧道走向左右幅錯開設置，以便更好地實現通風和采光功能。開孔結構在隧道左右兩側同樣各設置一片邊墻，中間則設置支承件，在優選的技術方案中，該支承件采用一排間隔布置的立柱替代，柱頂設置框架梁，單根立柱之間形成通風道，使左右兩側的隧洞能夠互相通風。開孔結構不開孔的半幅側頂部可直接采用現澆板(即第二頂板)鋪設，第二頂板分別與邊墻和中間的框架梁固接；開孔結構開孔的半幅側頂部則設置有若干大梁(大梁數量一般與立柱的數量相等，且設于立柱上方)，大梁分別與邊墻及中間的框架梁固接，現澆面板(即第三頂板)支撐在大梁上部，其共同圍成孔口的截面形式。與現有技術相比，本發明的優點在于本發明的上述隧道采用雙孔明洞結構，隧道截面呈類似的“M”形，兩孔通道將上下行交通分隔，整個隧道結構由墻、梁、板、柱等組合而成，結構簡單，容易施工。本發明隧道的上部可作為人群集散廣場，隧洞中是行車通道，能充分利用土地。另外，本發明隧道的頂部每隔一定距離設置通風采光孔，可少設或不設隧道風機，充分利用自然條件通風照明，減少能耗和設備維護費用，尤其適用于城市中的長隧道。 綜上，本發明的隧道不僅可大大提高隧道的空間利用率，而且結構形式新穎，施工方便，為今后公路隧道的施工建造開辟了廣闊的應用前景。
圖1為本發明實施例中具有開孔明洞結構的隧道平面布置結構示意圖(局部俯視)。圖2為圖1中A-A處的剖面圖。圖3為圖1中B-B處的剖面圖。圖4為圖1中左側開孔結構的局部放大圖。圖5為本發明實施例中隧道施工方式的狀態示意圖。圖例說明
1、實體結構；11、第一頂板；2、開孔結構；21、第二頂板；22、大梁；23、第三頂板；24、透光板；25、橢圓形開孔；26、立柱；27、框架梁；28、支撐架；3、邊墻；4、中墻；5、支承件；6、 條形基礎；7、滿堂支架。
具體實施例方式以下結合說明書附圖和具體實施例對本發明作進一步描述。實施例
某地擬將貫穿城區的高速公路采用隧道方式改造，將城區的兩大部分連接，并利用隧道的洞頂作為人群活動的廣場。設計的隧道長度為超過1. 5km，原高速公路采用雙向四車道設計施工，考慮到通行能力的限制，將來會拓寬為雙向六車道，故隧道按雙向六車道設計， 以便滿足規劃的使用要求。整個隧道結構凈空根據原高速公路的設計標準擬定。由于本實施例的隧道路線較長，連成整體后的隧道將成為一個長隧道，而長隧道需考慮照明、通風等各項要求。為降低工程規模、并節約運營費用，本實施例采用了一種如圖1 圖4所示的本發明的具有開孔明洞結構的隧道。如圖1 圖4所示，本實施例的隧道主要由實體結構1和開孔結構2連接而成，實體結構1包括位于隧道兩側的邊墻3、位于隧道中部的中墻4以及由邊墻3和中墻4支承的第一頂板11 ；開孔結構2包括位于隧道兩側的邊墻3和位于隧道中部的支承件5，支承件5 與其一側邊墻3的頂部鋪設第二頂板21，支承件與其另一側邊墻的頂部間隔鋪設有若干大梁22，大梁22上方鋪設有第三頂板23，第三頂板23圍成一橢圓形開孔25，開孔上方覆設具有一定透光系數的透光板對，透光板M通過支撐架觀支撐，這使得橢圓形開孔25能起到很好的自然通風和采光效果。由圖1可見，本實施例的具有開孔明洞結構的隧道中，實體結構1和開孔結構2交替布置，且開孔結構2中的橢圓形開孔25的位置沿隧道走向在隧道左右幅交替布設，本實施例中橢圓形開孔25的縱向間距設計為60m (兩橢圓中心的水平距離)。圖2為本實施例的隧道中實體結構1的斷面結構示意圖，由圖2可見，實體結構1 的截面呈“M”形，其基礎均采用條形基礎。實體結構1頂部的第一頂板11采用鋼筋混凝土板，厚度根據受力分析確定，由于本實施例的隧道頂部將用作人群集散的城市廣場，可過人而不能行車，因此計算時需考慮廣場荷載的影響。實體結構1的邊墻3受力一般較中墻4 大，邊墻3的設置也較中墻4厚，但考慮單幅施工時的施工荷載，故中墻4也需要一定的承載能力。第一頂板11與邊墻3和中墻4連接的節點受沖切影響較大，本實施例采用了加腋的辦法擴大受力面積，減少混凝土的應力集中現象。圖3為本實施例的隧道中開孔結構2的斷面結構示意圖，由圖3可見，開孔結構2 的部分結構與實體結構1大體相同，其基礎均采用條形基礎。開孔結構2未開孔側頂部鋪設的第二頂板21采用鋼筋混凝土板，開孔側頂部設有鋼筋混凝土大梁22，大梁22上方設置的第三頂板23采用鋼筋混凝土板，鋼筋混凝土板的厚度根據受力分析確定，計算時同樣需考慮廣場荷載的影響。開孔結構2中頂部的孔口可采用圓形、橢圓形、方形等形狀，本實施例中采用橢圓形開孔25，橢圓形開孔25由大梁22及與之連接的第三頂板23共同圍成， 第三頂板23同樣需考慮廣場集中荷載的作用。兩側的邊墻3同實體結構1，但開孔結構2 的中央分隔帶部分則不采用實體結構1中的中墻4，而采用支承件5的形式，本實施例中的支承件5包括一排間隔布置的立柱沈和立柱沈上方設置的鋼筋混凝土框架梁27 ；第二頂板21的兩側分別固接在框架梁27和開孔結構2的一側邊墻3上；大梁22的兩側分別固接在框架梁27和開孔結構2的另一側邊墻3上。為減少大梁、頂板等構件對節點沖切力的影響，在節點處均采用加腋方式處理。相鄰兩立柱沈之間形成一定大小的通道，這樣有利于左右隧洞的通風和防災。本實施例的隧道施工過程中，為盡量減少對隧道內高速公路通行的干擾，本實施例采用半幅施工、半幅放行的方式進行施工。實體結構1的施工狀態示意圖如圖5所示，半幅施工采用碗扣式滿堂支架7方式整體半幅現澆，先施工中墻4及一側的邊墻3和第一頂板11，待左幅(或右幅)施工完畢后再施工另一側的邊墻3和第一頂板11。開孔結構2的施工方式與實體結構1相同，也采用半幅施工、半幅放行的施工方式。另外，考慮到本實施例的隧道主要應用于舊路改造工程，為控制工程規模，應盡可能保留原高速公路的路面及路基，設計方案考慮不破壞原路面及路基，只在高速公路的路基兩側及中間分隔帶部位進行施工，拆除路基兩側的擋墻和維護結構。不論是實體結構1部分還是開孔結構2部分均要先在公路的兩側及中央分隔帶位置開挖基坑，施作好基礎墊層及條形基礎6 ；基礎寬度根據上部結構傳至基礎的力和地基的基底承載力確定，局部有孔洞需要跨越的地方需設置基礎梁。由上可見，本實施例提出的這種隧道結構形式是一種雙跨箱型明洞，該結構分為左右兩個隧洞，分別通行上、下行車輛，該結構適用于各種雙向通行的公路隧道。整個隧道結構為現澆鋼筋混凝土結構，兩孔相連，整個隧道結構的橫截面呈“M”形，上、下行交通可通過中墻4和支承件5分離，頂板作為人群集散的城市廣場，可過人而不行車。本實施例的隧道不僅達到連接城市、增設人行廣場的目的，而且具有節地、環保和節能的顯著優勢。上述實施例僅僅是為了進一步闡釋和描述本發明的技術方案，以幫助本領域技術人員進一步理解本發明技術方案的核心思想。本領域的普通技術人員在應用本發明的過程中，在具體實施方式
及細節上所作的非實質性改變(包括開孔形式、結構形狀等)，均在本發明的保護范圍內。
權利要求
1.一種具有開孔明洞結構的隧道，其特征在于，所述隧道主要由實體結構和開孔結構連接而成，所述實體結構包括位于隧道兩側的邊墻、位于隧道中部的中墻以及由所述邊墻和中墻支承的第一頂板；所述開孔結構包括位于隧道兩側的邊墻和位于隧道中部的支承件，所述支承件與其一側邊墻的頂部鋪設第二頂板，所述支承件與其另一側邊墻的頂部間隔鋪設有若干大梁，大梁上方鋪設有第三頂板，第三頂板圍成一開孔，開孔上方覆設透光板。
2.根據權利要求1所述的具有開孔明洞結構的隧道，其特征在于，所述支承件包括一排間隔布置的立柱和立柱上方設置的框架梁；所述第二頂板的兩側分別固接在所述框架梁和所述開孔結構的一側邊墻上；所述大梁的兩側分別固接在所述框架梁和所述開孔結構的另一側邊墻上。
3.根據權利要求1或2所述的具有開孔明洞結構的隧道，其特征在于，所述實體結構和開孔結構交替布置，所述開孔結構中的開孔位置沿隧道走向在隧道左右幅交替布設。
全文摘要
本發明公開了一種具有開孔明洞結構的隧道，該隧道主要由實體結構和開孔結構連接而成，實體結構包括位于隧道兩側的邊墻、位于隧道中部的中墻以及由邊墻和中墻支承的第一頂板；開孔結構包括位于隧道兩側的邊墻和位于隧道中部的支承件，支承件與其一側邊墻的頂部鋪設第二頂板，支承件與其另一側邊墻的頂部間隔鋪設有若干大梁，大梁上方鋪設有第三頂板，第三頂板圍成一開孔，開孔上方覆設透光板。本發明的隧道具有結構形式簡單、施工方便、節約用地、節能環保等優點。
文檔編號E21D9/14GK102493817SQ201110450489
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月29日 優先權日2011年12月29日
發明者任會, 傅立新, 王建華, 王明明, 蔣武軍 申請人:湖南省交通規劃勘察設計院