一种险要傍山隧道洞口或傍山明洞的挡护体系与施工方法

本发明涉及隧道建设领域，尤其涉及一种险要傍山隧道洞口或傍山明洞的挡护体系与施工方法。

背景技术：

1、工程建设对环境的影响是巨大的，尤其是交通建设中，因为其建筑面积最大，影响范围最广。交通建设对环境的影响主要表现在工程开挖、机械废弃排放、工程废渣堆砌，其中，工程开挖是主要影响因素，它不仅会破坏天然植被，还会干扰野生动物的栖息地。尤其是在傍山隧道或者傍山公路中，由于地形原因，需要对山体进行切削以形成修筑空间，破坏了山体的植被，影响了野生动物的栖息。

2、由于傍山隧道或者傍山公路所处的地势险要，常常有滚石下落，因此，在对山体进行切削后，还要修筑明洞等挡护体系对公路和隧道入口处进行保护。明洞一般为矩形结构，修筑完成后在山间形成一条混凝土长龙，横亘在山间，影响着周围的生态环境。

3、由于明洞的结构形状问题，明洞无法与上体融为一体，凸出的部分容易受到滚石及撞击，严重威胁着结构的稳定性和明洞内的行车安全。滚石在撞击到明洞结构后会发生飞溅效应，弹射的滚石有可能抛向道路，严重威胁着明洞口的行车安全。

技术实现思路

1、为了解决隧道或明洞对环境破环大、受滚石威胁以及明洞口行车不安全的问题，本发明提出一种险要傍山隧道洞口或傍山明洞的挡护体系与施工方法，针对不同的斜坡坡度提出了两种防护体系及其施工方法，解决上述问题。

2、本技术公开了一种险要傍山隧道洞口或傍山明洞的挡护体系，包括多片相同的挡护结构，挡护结构包括挡护体系框架，挡护体系框架由竖梁、横梁和斜梁组成，斜梁和山体斜坡连接处设置有抛岩台，斜梁和竖梁之间设置有抗冲击斜撑，抗冲击斜撑与斜梁之间设置有冲击压力传感器，挡护体系框架内设置有警报器，冲击压力传感器与警报器连接，当冲击荷载和压力大于设定的阈值时，即可发出警报，提醒挡护结构下的行人与车辆；

3、所述抛岩台下表面与斜梁和山体斜坡连接，上表面为弧形的曲面，抛岩台的功能是抛射高速滚落的岩石，避免大动能的岩石撞击到挡护结构的斜梁上。当岩石高速滚动时，在遇到抛岩台后，顺着抛岩台的弧形曲面飞出，飞越过挡护结构的斜梁。

4、本技术还公开了一种险要傍山隧道洞口或傍山明洞的挡护体系，包括多片相同的挡护结构，挡护结构包括挡护体系框架，挡护体系框架由竖梁、横梁和斜梁组成，斜梁内壁上设置有减震层，减震层采用泡沫铝，其作用是当滚石在斜梁上方经过时，吸收振动效应，斜梁与减震层之间设置有应变监测计，挡护体系框架内设置有警报器，应变监测计与警报器连接，当斜梁变形超过设定的阈值时，即刻发出警报。

5、优选的，所述竖梁紧贴山体的开挖垂直面设置，起到抗滑桩的功能，竖梁与山体通过多根横向锚杆固定连接，竖梁下端与山体通过第一锚固桩固定连接；

6、所述横梁埋设在路面以下，横梁下方设置有多根竖向锚杆，横梁与斜梁连接的一端底部设置有第二锚固桩，用于稳定挡护结构。

7、所述斜梁用来抵御斜坡滚石，构成结构稳定，斜梁表面上铺设有钢垫网用来支撑局部，钢垫网上方设置有隔音层隔离坡面的撞击声，使结构内部不受噪音影响，隔音层上方设置有人工草皮，使得坡面与周围环境融为一体，改善工程附近的生态环境。

8、优选的，所述第二锚固桩的数量为两个。

9、优选的，所述横向锚杆包括横向水平锚杆和横向倾斜锚杆；

10、当山体岩层为反倾岩层和水平岩层时横向锚杆采用横向水平锚杆；

11、当山体岩层为顺层岩层时横向锚杆采用横向倾斜锚杆。

12、优选的，所述多片挡护结构之间通过拉结横梁和拉结竖梁连接，所述多个挡护结构之间铺设有钢垫网，钢垫网上方设置有隔音层，隔音层上方设置有人工草皮。

13、本技术公开了一种险要傍山隧道洞口或傍山明洞的挡护体系施工方法，包括以下步骤：

14、s1、施作第一锚固桩与第二锚固桩的基坑：

15、第一锚固桩与第二锚固桩的桩径相同，对第一锚固桩与第二锚固桩的基坑位置进行定位处理，基坑截面开挖成矩形，基坑截面的长度和宽度比挡护结构的截面长度和宽度大10％；

16、当40°≤θ≤45°时，锚固桩的开挖深度为2/5l，l为竖梁的高度；

17、当30°≤θ<40°时，锚固桩的开挖深度为1/3l；

18、s2、施作挡护体系钢筋骨架：

19、首先在第一锚固桩与第二锚固桩上编织钢筋笼，然后用混凝土浇筑第一锚固桩与第二锚固桩，待到混凝土养护至规定强度后，再以第一锚固桩与第二锚固桩为支撑基础，继续编织挡护体系的其他钢筋骨架，包括横梁钢筋骨架、竖梁钢筋骨架、斜梁钢筋骨架、拉结横梁钢筋骨架和拉结竖梁钢筋骨架，钢筋骨架由外侧钢筋、内侧钢筋、箍筋和构造钢筋组成；

20、钢筋笼编织过程中，在拉结横梁和拉结竖梁处预留钢筋接头，方便与下一片挡护结构连接；

21、当40°≤θ≤45°时，钢筋笼编织过程中，在抗冲击斜撑与抛岩台的部位预留钢筋接头；

22、s3、施作抛岩台的钢筋骨架：

23、当40°≤θ≤45°时，在抛岩台部位的预留钢筋接头基础上，施作抛岩台的钢筋骨架，抛岩台的钢筋骨架与挡护结构的预留钢筋接头刚性焊接；

24、s4、施作抗冲击斜撑：

25、当40°≤θ≤45°时，在抗冲击斜撑的预留位置施作抗冲击斜撑的钢筋骨架，在抗冲击斜撑钢筋骨架的斜梁端设置一块钢板，用作冲击压力传感器的安装底座，钢筋骨架的竖梁端与竖梁的主筋连接，连接处接焊；

26、s5、施作挡护体系模版：

27、待所有钢筋骨架都搭设完毕，制作钢筋模板，第一锚固桩的桩身与第二锚固桩的桩身不设置模板，让混凝土与周围岩土体相连，增加稳固性，模板与钢筋之间预留距离，作为钢筋保护层的厚度；

28、当40°≤θ≤45°时，支模时将冲击压力传感器安装到底座上，方便与混凝土相接；

29、当30°≤θ<40°时，斜梁支模前，在斜梁内壁安装应变监测计和减震层；

30、s6、浇筑混凝土：

31、待模板安装完毕，所有的预埋设施都安装完成后，开始浇筑混凝土，混凝土采用一次浇筑完成；

32、s7、安装警报器：

33、待混凝土养护至规范规定的强度后，安装警报器，警报器采用电池供电，不与隧道或明洞内的电线相连，以免灾害或人为因素和自然因素破坏电线，导致警报器不能正常预警；

34、s8、布设锚杆：

35、施作竖向锚杆，竖向锚杆的长度为9m，竖向锚杆的间距为一倍锚固桩桩径；

36、施作横向锚杆，横向锚杆类型的选取方法如下：

37、当竖梁背后的山体岩层为反倾岩层时采用6m的横向水平锚杆，锚杆水平打入岩体内部；

38、当竖梁背后的山体岩层为水平岩层时采用9m的横向水平锚杆，锚杆水平打入岩体内部；

39、当竖梁背后的山体岩层为顺层岩层时采用12m的横向倾斜锚杆，横向倾斜锚杆的入射角根据顺层岩层倾角确定；

40、横向锚杆尾部注浆加固，注浆长度为锚杆长度的0.5倍；

41、s9、施作拉结横梁和拉结竖梁：

42、为了使每一片挡护结构在施工时保持稳定，同时施作相邻的两片挡护结构以及两片挡护结构之间的的拉结横梁、拉结竖梁，包括编制钢筋骨架、支模、浇筑混凝土、养护；

43、s10、铺设钢垫网：

44、待到两个相邻的挡护结构与中间的拉结横梁和拉结竖梁施工完成后，开始铺设钢垫网，铺设完毕后，采用固定螺栓和垫板将钢垫网固定在挡护结构上；

45、s11、铺设隔音层：

46、钢垫网铺设完成后，在钢垫网上铺设隔音层，隔音层采用难燃型改性聚乙烯复合材料，具备阻燃和隔音功能，降低挡护结构内部的噪音影响；

47、s12、铺设人工草皮：

48、隔音层铺设完成后，在隔音层表面涂装一层防水材料，然后铺设人工草皮并浇水养护。人工草皮铺设完成后，要及时浇水养护，确保挡护结构沿途的人工草皮存活率。

49、优选的，所述抛岩台长度为：

50、

51、其中，l为潜在发生滚动的岩体与抛岩台的距离，θ为斜坡坡度，g为重力加速度。

52、优选的，所述横向倾斜锚杆的入射角为：

53、μ＝90°-0.5φ；

54、其中，φ为顺层岩层倾角γ的余角。

55、优选的，当挡护体系用于傍山隧道明暗交接的洞口时，在挡护体系内部填充c20混凝土，当挡护体系用于傍山明洞时，挡护体系内部不进行任何填充。

56、本发明的有益效果：

57、(1)本发明极大的减少了对环境的破坏，施工完成后，能与自然融为一体，做到了几乎不破坏自然环境的地步。

58、(2)本发明的挡护体系拥有避撞功能，极大的减少了滚石撞击危害，并在高陡斜坡的防护体系上布设了抛岩台和抗冲击斜撑双重抵御措施，提高了结构的安全性。

59、(3)本发明的挡护体系上巧妙的安装了报警设施，当挡护结构遭遇极端情况时，能及时作出预警，为挡护结构下的行人和行车作出警示，提醒他们能及时避险。

60、(4)本发明的挡护体系结构拥有抗震隔音功能，能降低挡护结构内的噪音和振动效应。