CN104863615A - 跨大型活动断裂带隧道抗震型结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种隧道结构型式，具体为穿越大型活动断裂带隧道抗震型结构，包括断层边界扩挖段、断层带破碎段；所述的断层边界扩挖段从外到内依次包括初期支护层、减震层、防水层和二次衬砌层；减震层中纵向分布有钢筋，断层边界扩挖段上有伸缩接头，在伸缩接头处钢筋由无缝钢管连接；二次衬砌层内有“一”字型减震缝；断层带破碎段从外到内依次包括断层带破碎段隧道初期支护层、断层带破碎段防水层和断层带破碎段二次衬砌层，断层带破碎段隧道二次衬砌层内有“T”字型减震缝，“T”字型减震缝顶部安装有钢管。该结构能够实现隧道纵向抗震拉伸和横向剪切变形的抗震能力，具有韧性可以吸收地震所产生的相位衍生应力和相对变位，有良好的抗减震效果。

Description

跨大型活动断裂带隧道抗震型结构
技术领域
本发明涉及一种隧道结构，具体为穿越大型活动断裂带隧道抗震型结构。
背景技术
在软弱破碎带地段，特别是大型活动断层区域，隧道围岩的地质条件千差万别，在高烈度地震区，加速度大于0.4g，隧道穿越不良地质段时，需要在不良地质段两侧一定范围内采取具有抗减震设防措施，提高隧道结构的抗减震性能。目前高烈度地震区山岭隧道穿越活动断层或软弱破碎带时，主要有以下几种结构型式：
(1)预加固结构，加固围岩，穿越较小的软弱破碎带时，隧道结构抗震性能可以得到一定程度提高，但隧道穿越大型活动断裂带时，衬砌结构的抗震性能提升不大，同时增加了隧道结构的质量可能增加隧道破坏的程度。
(2)设置减震层结构，大面积实施减震层，投资成本大幅度增加、工期延长，而在断裂带、围岩急剧变化处等不良地质段处，围岩错动相对位移较大，隧道结构易造成拉裂或剪裂破坏，不能满足隧道结构安全稳定性，特别是在大型活动断裂带尤为严重。
(3)设置柔性接头结构，在围岩刚度急剧变化处能够较好达到抗减震的目的，且隧道结构能够较好的适应地震波的横向剪切变形，但对大型活动断裂带区域，地震动特性复杂，尤其在隧道结构在纵向拉伸变形，该结构存在一定的缺陷，在节段处易形成新的塌方。
(4)断面扩挖结构，在断层带宽度较小的情况下，“扩挖”设计无疑是比较简单有效的抗断防护对策。但如果隧道通过大型的断层带区域，则扩大隧道横断面方法将会显著增加开挖面积和工程造价，延长隧道建设工期。同时，隧道扩挖段增加了结构形状的突变，围岩与结构出现刚度不匹配现象，强震发生时易发生结构损伤或坍塌。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种可以穿越大型活动断层的抗震型隧道结构型式，具体的技术方案为：
穿越大型活动断裂带隧道抗震型结构，包括断层边界扩挖段、断层带破碎段；断层边界扩挖段位于断裂带边界处，即软岩和硬岩交界处，断层带破碎段位于断层带内软岩区域；所述的断层边界扩挖段从外到内依次包括隧道初期支护层、减震层、防水层和二次衬砌层；减震层为多孔材料，减震层中纵向分布有钢筋；在活动断层面处减震层和二次衬砌层设置伸缩接头，在伸缩接头处减震层内钢筋由无缝钢管连接，连接处由沥青固定，所述的二次衬砌层内设置“一”字型减震缝；所述的断层带破碎段从外到内依次包括断层带破碎段隧道初期支护层、断层带破碎段防水层和断层带破碎段二次衬砌层，所述断层带破碎段接头处断层带破碎段二次衬砌层内有“T”字型减震缝，“T”字型减震缝的顶部靠近断层带破碎段防水层的一侧，“T”字型减震缝顶部内沿着隧道纵向方向安装有钢管。
断层边界扩挖段与断层带破碎段的连接处设置有“一”字型减震缝。
断层边界扩挖段与普通段隧道连接处设置有“一”字型减震缝。
断层带破碎段接头处设置有“T”字型减震缝。
本发明提供的穿越大型活动断裂带隧道抗震型结构，利用减震缝、扩挖和减震层多种技术结合，并且在活动断层设置的可沿隧道纵向伸缩的“T”字型减震缝和“一”字型减震缝，即在隧道围岩突变界面或断层附近设计具有抗震性能的伸缩接头，可减小软硬岩交界面处或活动断层对隧道的影响，有效地提高隧道的抗减震性能。泡沫混凝土填充的减震层。采用多种抗减震措施相结合以达到较好的抗减震效果。
本发明提供的穿越大型活动断裂带隧道抗震型结构，能够实现隧道纵向抗震拉伸和横向剪切变形的抗震能力，并且具有一定的韧性可以吸收地震所产生的相位衍生应力和相对变位，同时又不损害其承受静载的能力。并阻止不良地质地段荷载的纵向传递，减小活动断层对隧道的影响，因此具有良好的抗减震效果，从而保证穿越不良地质地段隧道衬砌结构的安全。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明断层带破碎段横截面局部结构示意图；
图3是本发明的断层带破碎段横截面局部结构示意图。
具体实施方式
结合附图，说明本发明的具体实施方式。如图1所示，穿越大型活动断裂带隧道抗震型结构，包括断层边界扩挖段1、断层带破碎段2；断层边界扩挖段1位于断裂带边界处300，即软岩100和硬岩200交界处，断层带破碎段2位于断层带内软岩100区域；如图2所示，所述的断层边界扩挖段从外到内依次包括隧道初期支护层11、减震层12、防水层13和二次衬砌层14；减震层12为多孔材料，减震层12中纵向连接钢筋15；在活动断层面处减震层12和二次衬砌层14设置伸缩接头，在伸缩接头处减震层12内钢筋15由无缝钢管16连接，连接处由沥青17固定，二次衬砌层14配有环向钢筋18，所述的二次衬砌层内设置“一”字型减震缝3；如图3所示，所述的断层带破碎段2从外到内依次包括断层带破碎段隧道初期支护层21、断层带破碎段防水层22和断层带破碎段二次衬砌层23，所述断层带破碎段2接头处断层带破碎段二次衬砌层23内有“T”字型减震缝4，“T”字型减震缝4的顶部靠近断层带破碎段防水层22的一侧，“T”字型减震缝4顶部内沿着隧道纵向方向安装有钢管41。
断层边界扩挖段1与断层带破碎段2的连接处设置有“一”字型减震缝3。
断层边界扩挖段1与普通段隧道5连接处设置有“一”字型减震缝3。
断层带破碎段2接头处设置有“T”字型减震缝4。

Claims (4)

1.穿越大型活动断裂带隧道抗震型结构，其特征在于：包括断层边界扩挖段、断层带破碎段；断层边界扩挖段位于断裂带边界处，即软岩和硬岩交界处，断层带破碎段位于断层带内软岩区域；所述的断层边界扩挖段从外到内依次包括隧道初期支护层、减震层、防水层和二次衬砌层；减震层为多孔材料，减震层中纵向分布有钢筋；在活动断层面处减震层和二次衬砌层设置伸缩接头，在伸缩接头处减震层内钢筋由无缝钢管连接，连接处由沥青固定，所述的二次衬砌层内设置“一”字型减震缝；所述的断层带破碎段从外到内依次包括断层带破碎段隧道初期支护层、断层带破碎段防水层和断层带破碎段二次衬砌层，所述断层带破碎段接头处的断层带破碎段二次衬砌层内有“T”字型减震缝，“T”字型减震缝的顶部靠近断层带破碎段防水层的一侧，“T”字型减震缝顶部内沿着隧道纵向方向安装有钢管。
2.根据权利要求1所述的穿越大型活动断裂带隧道抗震型结构，其特征在于：断层边界扩挖段与断层带破碎段的连接处设置有“一”字型减震缝。
3.根据权利要求1所述的穿越大型活动断裂带隧道抗震型结构，其特征在于：断层边界扩挖段与普通段隧道连接处设置有“一”字型减震缝。
4.根据权利要求1所述的穿越大型活动断裂带隧道抗震型结构，其特征在于：断层带破碎段接头处设置有“T”字型减震缝。
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