一种跨越泥石流沟的棚洞结构及施工方法背景技术
本发明属于公路隧道防护技术领域，更加具体来说是一种跨越泥石流沟的棚洞结
构及施工方法。
技术领域
公路隧道在崇山峻岭穿梭的过程中，由于受地形条件的限制，不可避免要跨越V型
沟谷区域。通常该区域上覆岩体较薄，不易成洞，并且上方有滚石存在，需采用棚洞方案对
跨沟谷路段进行防护，从而保障隧道交通安全。传统意义上的棚洞仅用来防治滚石，为减缓
滚石对棚洞结构的冲击力，通常在棚洞顶板上覆盖较厚的土层或其他弹型材料作为缓冲
层。由于上述缓冲层具有松散、质轻的特点，当沟谷中除存在滚石外，还有泥石流发生时，缓
冲层将会被冲毁。泥石流巨大的冲击力和磨蚀力将危及到棚洞顶板甚至整体的抗冲击性、
耐久性和稳定性。
发明内容
本发明的第一目的在于克服上述背景技术的不足之处，而提出一种跨越泥石流沟
的棚洞结构。
本发明的第一目的是通过如下技术方案来实现的：一种跨越泥石流沟的棚洞结
构，其特征在于：它包括棚洞下部的受力和排水系统和上部的防护系统,所述的受力和排水
系统包括立柱、纵梁、横梁、顶板、防水层、回填区、排水盲沟、纵向排水管、横向排水管；
若干所述的立柱沿棚洞纵向等间距设置，在相邻的两个立柱之间设有连续墙，在
所述的立柱的顶部和底部分别设有纵梁，所述的横梁位于底板中并与棚洞两侧的立柱底部
连接，在棚洞顶部所述的纵梁之间搭接有顶板，在所述的顶板与所述的连续墙的外表面均
设有防水层，在所述的立柱与开挖面间设有回填区,在所述的立柱靠开挖面一侧设有防水
层，在所述的防水层与所述的回填区之间设置有排水盲沟，在所述的排水盲沟的底部设置
有纵向排水管，在所述的纵向排水管的一侧设置有横向排水管，所述的横向排水管位于棚
洞底板中，且出口与外界相连通。在上述技术方案中：所述的防护系统包括抗冲耐磨层、基
座、工字钢、支撑绳、环形网、拉锚绳、减压环和钢绳锚杆；在所述的防水层的上部设有抗冲
耐磨层，所述的基座位于棚洞外侧所述的纵梁的上部，所述的基座与所述的纵梁之间通过
地脚螺栓连接，在所述的基座上端固定有工字钢立柱，在每个所述的工字钢立柱的顶部和
底部均设置有挂座，每个所述的挂座均有所述的支撑绳穿过；在所述的支撑绳之间设置有
环形网，在顶部所述的挂座上设置有拉锚绳，所述的拉锚绳的另一端设置有钢绳锚杆，所述
的钢绳锚杆安装在岩体中，在每个所述的拉锚绳上均设置有减压环。在上述技术方案中：所
述的纵梁为连续梁，且连接相邻所述的立柱。
在上述技术方案中：所述的环形网内附有一层钢丝格栅，所述的支撑绳与所述的
环形网之间通过缝合绳沿环形网边缘缠绕收紧。
本发明的第二目的在于克服上述背景技术的不足之处，而提出一种跨越泥石流沟
的棚洞结构的施工方法。
本发明的第二目的是通过如下技术方案来实现的：一种跨越泥石流沟的棚洞结构
的施工方法，其特征在于：它包括如下步骤；
①、将棚洞基础和靠山侧边坡预先进行开挖和支护处理；
②、对立柱、纵梁、横梁、顶板以及立柱之间的连续墙进行钢筋绑扎和模板施工，且
在顶部外侧所述的纵梁中放置基座的地脚螺栓埋件；
③、对步骤②中的模板进行混凝土浇筑施工；
④、在步骤③中浇筑的混凝土达到设计强度后，在所述的顶板和内侧连续墙的外
表面铺设防水层，同时在立柱靠开挖面侧也铺设有防水层；所述的防水层与所述的回填区
之间设置有排水盲沟，沿棚洞纵向埋设有纵向排水管，所述的纵向排水管位于所述的排水
盲沟的底部，在所述的棚洞底板中预埋有横向排水管，所述的横向排水管与所述的纵向排
水管相连通，所述的横向排水管的出口与外界相连通；
⑤、在步骤④中的排水系统安装合格后，采用混凝土对回填区进行回填，采用路面
混凝土对棚洞底板进行浇筑，横向排水管埋于棚洞底板中；
⑥、采用抗冲耐磨混凝土浇筑位于所述的防水层上部的抗冲耐磨层；
⑦、将钢绳锚杆安装到岩体中，并安装基座，达到设计强度后，再安装工字钢立柱
和拉锚绳，预先在每根拉锚绳上安装一个减压环，最后在工字钢立柱上下两端的支撑绳之
间安装环形网。
在上述技术方案中：在步骤⑦中，将工字钢立柱底部插入到基座中，并与顶部纵梁
中预埋的地脚螺栓连接。
在上述技术方案中：在步骤⑦中，在顶部和底部所述的挂座上均有支撑绳穿过，且
在所述的环形网内附有一层钢丝格栅，并用扎丝将环形网与钢丝格栅缠绕固定在一起，并
用缝合绳将环形网边缘网孔与支撑绳缠绕在一起并收紧。
在上述技术方案中：在步骤⑦中，所述的工字钢立柱应根据棚洞顶部保护层的厚
度和滚石的冲击力大小确定高度和倾斜度。本发明包括如下技术优点：1、棚洞上部防护结
构在一次泥石流过后将会拦截一定厚度的小粒径固体物质，既可作为顶板的抗冲耐磨层，
避免再次泥石流的冲击和磨蚀，又可作为滚石的缓冲层，减缓滚石对顶板的瞬间冲击力，最
终达到保护顶板的目的。
2、通过控制立柱的高度和倾斜度，可以控制顶板保护层的厚度。当拦截的固体物
质与环形网顶部齐平后，泥石流固体物质将会从环形网顶部排出，由于环形网具有强透水
性，水体可以穿透环形网排出，从而实现泥石流的水石分离，加速泥石流的排导。
3、上部防护系统各构件由厂家生产，现场安装即可，具有施工便捷、易于维护的优
点。
4、在泥石流的冲刷下，顶板固体物质保护层将会变的松散，使其对滚石的缓冲效
果不会因固体物质的固结而丧失。
5、拉锚绳和钢绳锚杆能够提供强大的拉力，使得棚洞结构在泥石流和滚石的冲击
下不会发生倾倒和滑移，棚洞结构更加安全可靠。
附图说明
图1为本发明棚洞整体横断面示意图。
图2为本发明棚洞上部防护系统示意图。
图中：受力和排水系统A、立柱1、纵梁2、横梁3、顶板4、防水层5、回填区6、排水盲沟
7、纵向排水管8、横向排水管9、防护系统B、抗冲耐磨层10、基座11、工字钢12、挂座12.1、支
撑绳13、环形网14、拉锚绳15、减压环16和钢绳锚杆17、泥石流固体物质保护层18、滚石19。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅
作举例而已，同时通过说明本发明的优点将变得更加清楚和容易理解。
参照图1-2所示：一种跨越泥石流沟的棚洞结构，它包括棚洞下部的受力和排水系
统A和上部的防护系统B,所述的受力和排水系统A包括立柱1、纵梁2、横梁3、顶板4、防水层
5、回填区6、排水盲沟7、纵向排水管8、横向排水管9；
若干所述的立柱1沿棚洞纵向等间距设置，在相邻的两个立柱1之间设有连续墙，
在所述的立柱1的顶部和底部分别设有纵梁2，所述的横梁3位于底板中并与棚洞两侧的立
柱1底部连接，在棚洞顶部所述的纵梁2之间搭接有顶板4，在所述的顶板4与所述的连续墙
的外表面均设有防水层5，在所述的立柱1与开挖面间设有回填区6,在所述的立柱1靠开挖
面一侧设有防水层5，在所述的防水层5与所述的回填区6之间设置有排水盲沟7，在所述的
排水盲沟7的底部设置有纵向排水管8，在所述的纵向排水管8的一侧设置有横向排水管9，
所述的横向排水管9位于棚洞底板中，且出口与外界相连通。所述的防护系统B包括抗冲耐
磨层10、基座11、工字钢12、支撑绳13、环形网14、拉锚绳15、减压环16和钢绳锚杆17；在所述
的防水层5的上部设有抗冲耐磨层10，所述的基座11位于棚洞外侧所述的纵梁2的上部，所
述的基座11与所述的纵梁2之间通过地脚螺栓连接，在所述的基座11上端固定有工字钢立
柱12，在每个所述的工字钢立柱12的顶部和底部均设置有挂座12.1，每个所述的挂座12.1
均有所述的支撑绳13穿过；在所述的支撑绳13之间设置有环形网14，在顶部所述的挂座
12.1上设置有拉锚绳15，所述的拉锚绳15的另一端设置有钢绳锚杆17，所述的钢绳锚杆17
安装在岩体中，在每个所述的拉锚绳15上均设置有减压环16；所述的纵梁2为连续梁，且连
接相邻所述的立柱1；所述的环形网14内附有一层钢丝格栅，所述的支撑绳13与所述的环形
网14之间通过缝合绳沿环形网边缘缠绕收紧。本发明一种跨越泥石流沟的棚洞结构的施工
方法，它包括如下步骤；
①、将棚洞基础和靠山侧边坡预先进行开挖和支护处理；
②、对立柱1、纵梁2、横梁3、顶板4以及立柱1之间的连续墙进行钢筋绑扎和模板施
工，且在顶部外侧所述的纵梁2中放置基座11的地脚螺栓埋件；
③、对步骤②中的模板进行混凝土浇筑施工；
④、在步骤③中浇筑的混凝土达到设计强度后，在所述的顶板4和内侧连续墙的外
表面铺设防水层5，同时在立柱1靠开挖面侧也铺设有防水层5；所述的防水层5与所述的回
填区6之间设置有排水盲沟7，沿棚洞纵向埋设有纵向排水管8，所述的纵向排水管8位于所
述的排水盲沟7的底部，在所述的棚洞底板中预埋有横向排水管9，所述的横向排水管9与所
述的纵向排水管8相连通，所述的横向排水管9的出口与外界相连通；
⑤、在步骤④中的排水系统安装合格后，采用混凝土对回填区6进行回填，采用路
面混凝土对棚洞底板进行浇筑，横向排水管9埋于棚洞底板中；
⑥、采用抗冲耐磨混凝土浇筑位于所述的防水层5上部的抗冲耐磨层10；
⑦、将钢绳锚杆17安装到岩体中，并安装基座11，达到设计强度后，再安装工字钢
立柱12和拉锚绳15，预先在每根拉锚绳15上安装一个减压环16，最后在工字钢立柱(12)上
下两端的支撑绳13之间安装环形网14。
在步骤⑦中，将工字钢立柱12底部插入到基座11中，并与顶部纵梁2中预埋的地脚
螺栓连接。
在步骤⑦中，在顶部和底部所述的挂座12.1上均有支撑绳13穿过，且在所述的环
形网14内附有一层钢丝格栅，并用扎丝将环形网与钢丝格栅缠绕固定在一起，并用缝合绳
将环形网14边缘网孔与支撑绳13缠绕在一起并收紧。
在步骤⑦中，所述的工字钢立柱12应根据棚洞顶部泥石流固体物质保护层18的厚
度和滚石19的冲击力大小确定高度和倾斜度。；所述的泥石流固体物质保护层18是上部防
护系统B在一次泥石流流过后将会拦截一定厚度的固体粒径物质，既可以作为顶板的抗磨
层，避免再次泥石流的冲击和磨蚀；又可作为顶板的缓冲层，减缓滚石对顶板的瞬间冲击
力；而滚石19则是从泥石流沟谷及其两侧岸坡上掉落的岩石。
上述未详细说明的部分均为现有技术。