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本发明公开了一种防止污染水源的桥式隧道结构及其施工方法，该桥式隧道结构包括行车道上部结构、下部结构、顶棚结构、顶棚支撑体系、防撞防抛体系和排水系统，行车道上部结构承托在下部结构之上，顶棚支撑体系和防撞防抛体系均设置在行车道上部结构上，顶棚结构为外悬式结构，顶棚结构、侧墙与行车道上部结构所围成的空间构成一个相对封闭的桥式隧道空间，排水系统与桥式隧道空间相连通，用于收集桥式隧道空间内的排水并进行集中输送。本发明解决了桥面污水飞溅、结构外侧雨水冲刷产生的污水、运输车辆爆炸产生的有害液体等对桥下水源保护区水体污染的问题。本发明同时公开该桥式隧道结构的施工方法。

权利要求书

一种防止污染水源的桥式隧道结构及其施工方法
技术领域
本发明涉及一种桥式隧道结构及其施工方法，具体是指一种防止污染水源的桥式隧道结构及其施工方法。
背景技术
高速公路建设将对完善区域交通网络、促进区域经济发展做出巨大贡献，但在公路建设和运营过程中产生的环境影响也不容忽视，尤其是高速公路建设对水资源和水环境的影响非常突出。由于有些水源保护区的覆盖范围较大，流经路径较长，高速公路在建设过程中不可避免地需要通过或者跨越水源保护区。因此高速公路在建设过程中做好跨越水源保护区内构造物的设计具有重要的意义。
目前，跨越水源保护区内的桥梁，常采用禁止设置排水孔口，设置桥面流水收集系统，强化护栏设计，桥梁两侧安装防抛网，加高防撞护栏，桥梁加强防撞设计或者设置双层防撞栏，在进入水源保护区内的路段设置警示牌，实行限速行驶，在附近收费站对通行危险品车辆进行流量和通行时间限制等措施对水源保护区进行保护。然而上述传统的保护措施并不能彻底解决桥梁运营过程中水源保护区水体受污染的问题，桥面流水收集系统仅能收集桥面范围内的污水，并不能收集桥梁结构外表面因雨水冲刷而产生含有油污的污水。增设防抛网及加强防撞设施只能防止大的物品或车辆翻入桥下进而污染水体，但不能防止污水飞溅进入桥下水源保护区，尤其是无法防止运输化学液体的车辆发生燃烧、爆炸而使有害液体及物质飞入桥下水源保护区内水体中，对水体造成严重污染，近年来，常有水源保护区水体因其上跨越桥梁发生交通事故而导致水体受污染的事件。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种防止污染水源的桥式隧道结构，该桥式隧道结构安全可靠且对水源保护区影响极少。
本发明上述目的是通过如下技术方案来实现的：一种防止污染水源的桥式隧道结构，包括行车道上部结构、下部结构，行车道上部结构承托在下部结构之上，由下部结构承载，其特征在于：所述桥式隧道结构还包括顶棚结构、顶棚支撑体系、防撞防抛体系和排水系统，所述的顶棚支撑体系和防撞防抛体系均设置在所述行车道上部结构上，其中，所述的防撞防抛体系具有沿桥式隧道结构长度方向设置在桥式隧道结构两侧的侧墙，侧墙的顶部与顶棚结构具有间隙，该间隙构成桥式隧道结构的侧窗，所述的顶棚结构承托在顶棚支撑体系上，顶棚结构为弧形的外悬式结构，顶棚结构在沿桥式隧道结构长度方向的两侧分别向外伸出，以阻止雨水对桥式隧道结构外轮廓的冲刷，所述的顶棚结构、侧墙与行车道上部结构所围成的空间构成一个相对封闭的桥式隧道空间，所述的排水系统挂设在所述行车道上部结构的最外侧，排水系统与桥式隧道空间相连通，用于收集桥式隧道空间内的排水并进行集中输送。
本发明的桥式隧道结构将常规桥梁外侧增设具有防撞、防抛、防液体飞溅的侧墙，桥面上部增设顶棚结构，顶棚结构、侧墙与行车道上部结构构成封闭的桥式隧道结构，并将排水系统挂设于上部结构的最外侧，收集上部结构所有排水并将其集中输送至桥梁两端处理，该结构解决了桥面污水飞溅、结构外轮廓雨水冲刷产生的污水、运输车辆爆炸产生的有害液体等对桥下水源保护区水体污染的问题，同时设置有防撞防抛体系，增强了结构的防撞、防抛、防液体飞溅的性能，使得结构安全性大大增加，进而大大降低了桥梁运营过程中对水源保护区内水体的影响。
本发明中，所述的顶棚结构包括采光板、彩钢板、檩条和钢架横梁，所述的檩条和钢架横梁均为多根，呈纵横交错状分布，焊接成顶棚框架，所述的采光板和彩钢板均为多张板，沿桥式隧道结构长度方向呈交替状设置在所述顶棚框架上；所述的顶棚支撑体系包括边立柱、中立柱、边立柱底座和中立柱底座，其中，边立柱位于桥式隧道结构的侧边，设置在边立柱底座上，中立柱位于桥式隧道结构的中心处，设置在中立柱底座上，所述边立柱和中立柱的顶端共同承托顶棚结构，所述的边立柱底座和中立柱底座均设置在所述行车道上部结构上。顶棚结构的彩钢板与彩钢板使得结构总体与水源保护区的环境相协调，增强了结构的美感，使得结构跨越水源保护区时，在确保结构安全性、水体保护有效性的同时又使得结构与周围环境的整体协调性。
本发明中，所述的边立柱和中立柱均由钢板焊接而成，所述的边立柱底座和中立柱底座均为混凝土现浇而成。
本发明中，所述的防撞防抛体系还包括边防撞栏和中央防撞栏，其中，中央防撞栏位于桥式隧道结构的中心处，靠近所述的中立柱，边防撞栏位于桥式隧道结构的侧边，靠近边立柱且位于边立柱的内侧，所述侧墙与边防撞栏和中央防撞栏构成双重防撞防抛防飞溅体系。
本发明的防撞防抛体系采用防撞栏与侧墙双重防撞体系，大幅增强了结构的防撞性能，且增加了结构防抛、防液体飞溅的性能。
本发明中，所述的行车道上部结构具有位于上部横向铺设的沥青铺装层、整体化层以及位于下部纵向设置的边梁、中梁，其中，边梁位于最外侧，所述的排水系统挂设在所述行车道上部结构的边梁上；所述的下部结构具有盖梁、墩柱和桩基，所述盖梁支承所述的行车道上部结构。
本发明中，所述的排水系统包括集水口、横向排水管、纵向排水管和排水管支架，所述集水口与所述的桥式隧道空间相连通，用于收集桥式隧道空间内的排水，所述的横向排水管横穿行车道上部结构的边梁，横向排水管的进水口与所述集水口相连通，所述纵向排水管纵向设置，该纵向排水管与横向排水管的出水口相连通，所述纵向排水管承托在所述排水管支架上，所述的排水管支架固定设置在所述边梁侧面上，所述纵向排水管将收集的水进行集中输送。
本发明的目的之二是提供上述防止污染水源的桥式隧道结构的施工方法。
本发明的这一目的通过如下技术方案来实现的：一种防止污染水源的桥式隧道结构的施工方法，该方法包括如下步骤：
(1)依次现浇施工下部结构的桩基、桩帽、系梁、墩柱及盖梁，同时在预制厂预制行车道上部结构的边梁和中梁，边梁横隔板及中梁横隔板中的预制部分与对应的边梁、中梁整体一起预制；
(2)利用架桥机架设边梁及中梁，架设顺序为先中梁后边梁；
(3)利用临时支撑固定边梁；
(4)连接边梁横隔板及各中梁横隔板中的现浇部分，浇筑中梁纵向湿接缝；
(5)浇筑整体化层、边防撞栏、中央防撞栏、边立柱底座及中立柱底座；
(6)安装顶棚支撑体系，安装顺序为先安装边立柱及中立柱，然后再安装顶棚结构的钢架横梁；
(7)在边梁上部浇筑侧墙；
(8)浇筑边梁纵向湿接缝；
(9)浇筑边梁与中梁之间的横向联系梁，并拆除临时支撑；
(10)铺设沥青铺装层；
(11)安装排水系统以及顶棚结构的檩条、采光板、彩钢板，施工完毕后，顶棚结构、侧墙与行车道上部结构所围成的空间构成一个相对封闭的桥式隧道空间，排水系统挂设在边梁的最外侧，排水系统与桥式隧道空间相连通，用于收集桥式隧道空间内的排水并进行集中输送。
本发明的施工方法利用架桥机将预制的边梁及中梁吊装至设计位置并落于已建好的下部结构盖梁上并依次连接横隔梁形成整体的行车道上部结构，在已建好的行车道上部结构上现浇防撞栏及侧墙，最后安装立柱及顶棚结构。
与现有技术相比，本发明具有如下显著效果：
1.本发明的异形边梁与上部侧墙整体连接，内防撞栏与侧墙构成双重防撞防侧翻体系，增强结构的整体防撞性能，有效降低车辆侧翻对结构下部水源保护区的影响。
2.本发明的侧墙与内侧加高防撞栏构成双重防撞防抛防飞溅体系，有效阻止了人为抛物、投掷及车辆运营过程中造成污水飞溅对水源保护区水体的影响。
3.本发明的顶棚结构采用外悬式设计有效的阻止了雨水对结构外轮廓的冲刷，进而解决了雨水冲刷结构外轮廓污水无法收集而污染桥下水体的问题，由于顶棚架构为光滑无污染的采光板及彩钢板组成，顶棚结构所承接的雨水对水源保护区水体影响很小。
4.本发明在水源保护区公路建设结构选型中的优势明显，桥式隧道结构对下部水源保护区的影响极小，顶棚结构的彩钢板与彩钢板使得结构总体与水源保护区的环境相协调，增强了结构的美感，使得结构跨越水源保护区时，在确保结构安全性、水体保护有效性的同时又使得结构与周围环境的整体协调性，该种结构在跨水源保护区、城市人群居住密集区的公路建设中具有良好的应用前景。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明桥式隧道结构跨中的断面图；
图2为本发明桥式隧道结构梁端的断面图；
图3为本发明桥式隧道结构的侧面图；
图4为图1的A向放大图，显示排水系统的结构；
图5为本发明桥式隧道结构顶棚结构的平面图。
附图标记说明
1、采光板；             2、彩钢板；         3、檩条；           4、钢架横梁；
5、边立柱；             6、中立柱；         7、侧墙；           8、边立柱底座；
9、中立柱底座；         10、边防撞栏；      11、中央防撞栏；    12、沥青铺装层；
13、整体化层；          14、边梁；          15、中梁；          16、边梁横隔板；
16’、横向联系梁；      17、中梁横隔板；    18、边梁纵向湿接缝；
19、中梁纵向湿接缝；    20、盖梁；          21、墩柱；          22、桩帽；
23、系梁；              24、桩基；          25、集水口；        26、横向排水管；
27、纵向排水管；        28、排水管支架
具体实施方式
如图1至图5所示的一种防止污染水源的桥式隧道结构，包括行车道上部结构、下部结构，行车道上部结构承托在下部结构之上，由下部结构承载，该桥式隧道结构还包括顶棚结构、顶棚支撑体系、防撞防抛体系和排水系统，顶棚支撑体系和防撞防抛体系均设置在行车道上部结构上，其中，防撞防抛体系具有沿桥式隧道结构长度方向设置在桥式隧道结构两侧的侧墙7，侧墙7的顶部与顶棚结构具有间隙，该间隙构成桥式隧道结构的侧窗，顶棚结构承托在顶棚支撑体系上，顶棚结构为弧形的外悬式结构，顶棚结构在沿桥式隧道结构长度方向的两侧分别向外伸出，以阻止雨水对桥式隧道结构外轮廓的冲刷，顶棚结构、侧墙与行车道上部结构所围成的空间构成一个相对封闭的桥式隧道空间，排水系统挂设在行车道上部结构的最外侧，排水系统与桥式隧道空间相连通，用于收集桥式隧道空间内的排水并进行集中输送，行车道上部结构承载顶棚结构、防撞防抛体系、排水系统及车辆荷载，并将所受荷载传递至下部结构。
本实施例中，顶棚结构包括采光板1、彩钢板2、檩条3和钢架横梁4，檩条3和钢架横梁4均为多根，呈纵横交错状分布，焊接成顶棚框架，采光板1和彩钢板2均为多张板，沿桥式隧道结构长度方向呈交替状设置在顶棚框架上；顶棚支撑体系包括边立柱5、中立柱6、边立柱底座8和中立柱底座9，边立柱5和中立柱6均由钢板焊接而成，边立柱底座8和中立柱底座9均为混凝土现浇而成其中，边立柱5位于桥式隧道结构的侧边，设置在边立柱底座8上，中立柱6位于桥式隧道结构的中心处，设置在中立柱底座9上，边立柱5和中立柱6的顶端共同承托顶棚结构，边立柱底座8和中立柱底座9均设置在行车道上部结构上，立柱通过立柱底座将顶棚荷载传至行车道上部结构上。
本实施例中，防撞防抛体系还包括边防撞栏10和中央防撞栏11，其中，中央防撞栏11位于桥式隧道结构的中心处，靠近中立柱6，边防撞栏10位于桥式隧道结构的侧边，靠近边立柱5且位于边立柱5的内侧，侧墙7与边防撞栏10和中央防撞栏11构成双重防撞防抛防飞溅体系。
本实施例中，行车道上部结构具有位于上部横向铺设的沥青铺装层12、整体化层13以及位于下部纵向设置的边梁14、中梁15，行车道上部结构还包括边梁横隔板16、横向联系梁16’、中梁横隔板17、边梁纵向湿接缝18和中梁纵向湿接缝19，其中，边梁14位于最外侧，排水系统挂设在行车道上部结构的边梁14上；下部结构具有盖梁20、墩柱21和桩基24，还具有桩帽22、系梁23，盖梁20承托在墩柱21、桩帽22、系梁23、桩基24所组成的架构之上，盖梁20支承行车道上部结构，盖梁20将上部荷载通过墩柱21传递给桩基24。
本实施例中，排水系统包括集水口25、横向排水管26、纵向排水管27和排水管支架28，集水口25与桥式隧道空间相连通，用于收集桥式隧道空间内的排水，横向排水管26横穿行车道上部结构的边梁14，横向排水管26的进水口与集水口25相连通，纵向排水管27纵向设置，该纵向排水管27与横向排水管26的出水口相连通，纵向排水管27承托在排水管支架28上，排水管支架28固定设置在边梁14侧面上，纵向排水管27将收集的水进行集中输送。
本发明同时公开了上述防止污染水源的桥式隧道结构的施工方法，该方法包括如下步骤：
(1)依次现浇施工下部结构的桩基24、桩帽22、系梁23、墩柱21及盖梁20，同时在预制厂预制行车道上部结构的边梁14和中梁15，边梁横隔板16及中梁横隔板17中的预制部分与对应的边梁14、中梁15整体一起预制；
(2)利用架桥机架设边梁14及中梁15，架设顺序为先中梁15后边梁14；
(3)利用临时支撑固定边梁14；
(4)连接边梁横隔板16及各中梁横隔板17中的现浇部分，浇筑中梁纵向湿接缝19；
(5)浇筑整体化层13、边防撞栏10、中央防撞栏11、边立柱底座8及中立柱底座9；
(6)安装顶棚支撑体系，安装顺序为先安装边立柱5及中立柱6，然后再安装顶棚结构的钢架横梁4；
(7)在边梁14上部浇筑侧墙7；
(8)浇筑边梁纵向湿接缝18；
(9)浇筑边梁14与中梁15之间的横向联系梁16’，并拆除临时支撑；
(10)铺设沥青铺装层12；
(11)安装排水系统以及顶棚结构的檩条3、采光板1、彩钢板2，施工完毕后，顶棚结构、侧墙7与行车道上部结构所围成的空间构成一个相对封闭的桥式隧道空间，排水系统挂设在边梁14的最外侧，排水系统与桥式隧道空间相连通，用于收集桥式隧道空间内的排水并进行集中输送。