CN107255033A - 穿越活断层的抗错动隧道二次衬砌的修建方法 - Google Patents

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马伊磊
徐红
杨波
张志强
孙飞
姜久纯
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李谈
秦昌
张洋
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Urumqi Urban Rail Group Co Ltd
Southwest Jiaotong University
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Abstract

一种穿越活断层的抗错动隧道二次衬砌的修建方法，其步骤是：A、在活断层破碎带及上、下盘紧邻活断层破碎带20～100m的区域范围内修建的二次衬砌的节段长度为活断层外的二次衬砌的节段长度的1/2～1/3；B、在活断层破碎带的二次衬砌相邻节段的内壁通过螺栓连接横跨变形缝的高强拉压弹簧管，相邻节段的内壁连接的高强拉压弹簧管共7根，分别位于拱顶、左拱腰、右拱腰、左拱脚、右拱脚、左墙脚和右墙脚处。该法修建的二次衬砌能够很好的吸收活断层的错动能量，抗错动效果好，能更好的保证隧道整体结构的安全，利于隧道结构灾后的快速抢通、抢修、修复加固。

Description

穿越活断层的抗错动隧道二次衬砌的修建方法
技术领域
本发明属于隧道工程技术领域，尤其属于地铁隧道二次衬砌结构的修建技术领域。
背景技术
地铁的兴建不可避免会遇到各种复杂的工程地质环境，如处于活动期的断裂带(活断层)。通过资料调研，活断层错动时常伴有地震发生。因此，活断层对工程结构的影响主要表现为错动破坏和地震破坏。有研究资料表明：当活断层发生错动时，错动作用对隧道结构造成的破坏占据主导作用，地震作用影响较小。其中的主要原因是错动破坏会造成地层的强制位移及隧道衬砌结构的永久变形，这种突发错动作用对隧道的影响是致命的。对于穿越活断层的隧道的行车安全造成巨大威胁，甚至可能产生毁灭性的后果。
针对活断层下的隧道结构抗错动措施，国内外相关工程经验很少，更无相关工程规范可供参考。目前在实际工程设计施工中，基本依靠工程经验，多以“硬抗”为主，一味地通过加厚衬砌、增加配筋等方式提高结构刚度，需要耗费大量的财力、物力、人力；且硬碰硬的抗错动效果有限，并不能很好的保证结构安全。
发明内容
本发明的目的是提供一种穿越活断层的抗错动隧道二次衬砌的修建方法，该法修建的二次衬砌能够很好的吸收活断层的错动能量，抗错动效果好，能更好的保证隧道整体结构的安全，利于隧道结构灾后的快速抢通、抢修、修复加固。
本发明实现其发明目的所采用的技术方案是，一种穿越活断层的抗错动隧道二次衬砌的修建方法，其步骤是：
A、在活断层破碎带及上、下盘紧邻活断层破碎带20～100m的区域范围内修建的二次衬砌的节段长度为活断层外的二次衬砌的分段长度的1/2～1/3；
B、在活断层破碎带的二次衬砌相邻节段的内壁通过螺栓连接横跨变形缝的高强拉压弹簧管，相邻节段的内壁连接的高强拉压弹簧管共7根，分别位于拱顶、左拱腰、右拱腰、左拱脚、右拱脚、左墙脚和右墙脚处。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
一、本专利将活断层破碎带及上、下盘紧邻活断层破碎带20～100m的区域范围内的二次衬砌(2)的节段长度缩小，也即缩小了穿越活断层的二次衬砌的变形缝设置间距，增加了变形缝的数量。在保证局部分段刚度的前提下，提高了隧道结构的整体柔度，当断层错动时，各分段间的变形缝可承担微小变形量，变形缝的数量增加，各分段间变形缝的变形叠加变大，可适应更大的变形；另一方面，增加结构分段也释放了各分段的倾斜自由度，各分段倾斜效果叠加也可适应较大的变形，从而使得隧道整体结构抗错动效果好，难以发生坍塌、撞车等严重灾情，为隧道结构灾后快速抢通、抢修、修复加固提供了更大的可能性。
二、当错动发生时，初期支护极有可能失效或破坏，二次衬砌各节段缺少初期支护的约束将可能出现过大的不连续变形。本专利在穿越活断层的二次衬砌节段间(变形缝)增设高强拉压弹簧管，增强了各节段之间的联结；通过跨变形缝的高强拉压弹簧管，可在初期支护失效破坏后提供二次衬砌各节段的约束及联结作用；同时，弹性的高强拉压弹簧管也能有效的吸收错动能量。从而保证各节段二次衬砌的连续和完整，明显减少轨面发生不平顺甚至撞车等事故的可能，提高了隧道结构的稳定性、安全性，也方便了灾后的维修加固。
进一步，本发明的高强拉压弹簧管的具体结构是：冷轧钢管的一端封口，且在该端开有一个螺栓口；冷轧钢管的另一端开口，活塞置于冷轧钢管内腔，且活塞的杆部伸出冷轧钢管，且活塞的杆部也开有螺栓口；冷轧钢管的内腔还置有高强弹簧，高强弹簧的一端与活塞的底部固定连接，高强弹簧的另一端与冷轧钢管内腔远离活塞的端部固定连接。
这样，高强拉压弹簧管既有足够的强度保证节段之间的联结及约束作用，同时，又有较好的弹性能有效的吸收错动能量；从而更好的保证各节段二次衬砌的连续和完整，更有效的减少轨面发生不平顺甚至撞车等事故的可能。
进一步，本发明在活断层破碎带的二次衬砌相邻节段的内壁通过螺栓连接高强拉压弹簧管的具体方式是：
一个螺栓穿过冷轧钢管的螺栓口螺纹固定在二次衬砌的一个节段末端的内壁上，另一个螺栓穿过活塞杆部的螺栓口螺纹固定在二次衬砌的另一个节段首端的内壁上。
这样，既能方便、快速的将高强拉压弹簧管固定在二次衬砌的相邻节段的端部，实现节段之间的联结及约束作用；同时，又能保证较好的弹性，能有效的吸收错动能量。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。
附图说明
图1是本发明的隧道二次衬砌的端面结构示意图。
图2是图1的A-A剖视结构图。
图中标号为1的为隧道的初次衬砌。
具体实施方式
图1、图2示出，本发明的一种具体实施方式是，一种穿越活断层的抗错动隧道二次衬砌的修建方法，其步骤是：
A、在活断层破碎带及上、下盘紧邻活断层破碎带20～100m的区域范围内修建的二次衬砌2的节段长度为活断层外的二次衬砌的分段长度的1/2～1/3；
B、在活断层破碎带的二次衬砌2相邻节段的内壁通过螺栓3d连接横跨变形缝5的高强拉压弹簧管3，相邻节段的内壁连接的高强拉压弹簧管3共7根，分别位于拱顶、左拱腰、右拱腰、左拱脚、右拱脚、左墙脚和右墙脚处。
本例的高强拉压弹簧管3的具体结构是：冷轧钢管3a的一端封口，且在该端开有一个螺栓口；冷轧钢管3a的另一端开口，活塞3b置于冷轧钢管3a内腔，且活塞3b的杆部伸出冷轧钢管3a，且活塞3b的杆部也开有螺栓口；冷轧钢管3a的内腔还置有高强弹簧3c，高强弹簧3c的一端与活塞3b的底部固定连接，高强弹簧3c的另一端与冷轧钢管3a内腔远离活塞3b的端部固定连接。
本例在活断层破碎带的二次衬砌2相邻节段的内壁通过螺栓3d连接高强拉压弹簧管3的具体方式是：
一个螺栓3d穿过冷轧钢管3a的螺栓口螺纹固定在二次衬砌2的一个节段末端的内壁上，另一个螺栓3d穿过活塞3b杆部的螺栓口螺纹固定在二次衬砌2的另一个节段首端的内壁上。

Claims (3)

1.一种穿越活断层的抗错动隧道二次衬砌的修建方法，其步骤是：
A、在活断层破碎带及上、下盘紧邻活断层破碎带20～100m的区域范围内修建的二次衬砌(2)的节段长度为活断层外的二次衬砌的节段长度的1/2～1/3；
B、在活断层破碎带的二次衬砌(2)相邻节段的内壁通过螺栓(3d)连接横跨变形缝(5)的高强拉压弹簧管(3)，相邻节段的内壁连接的高强拉压弹簧管(3)共7根，分别位于拱顶、左拱腰、右拱腰、左拱脚、右拱脚、左墙脚和右墙脚处。
2.根据权利要求1所述的一种穿越活断层的抗错动隧道二次衬砌的修建方法，其特征在于：
所述的高强拉压弹簧管(3)的具体结构是：冷轧钢管(3a)的一端封口，且在该端开有一个螺栓口；冷轧钢管(3a)的另一端开口，活塞(3b)置于冷轧钢管(3a)内腔，且活塞(3b)的杆部伸出冷轧钢管(3a)，且活塞(3b)的杆部也开有螺栓口；冷轧钢管(3a)的内腔还置有高强弹簧(3c)，高强弹簧(3c)的一端与活塞(3b)的底部固定连接，高强弹簧(3c)的另一端与冷轧钢管(3a)内腔远离活塞(3b)的端部固定连接。
3.根据权利要求2所述的一种穿越活断层的抗错动隧道二次衬砌的修建方法，其特征在于：所述的在活断层破碎带的二次衬砌(2)相邻节段的内壁通过螺栓(3d)连接高强拉压弹簧管(3)的具体方式是：
一个螺栓(3d)穿过冷轧钢管(3a)的螺栓口螺纹固定在二次衬砌(2)的一个节段末端的内壁上，另一个螺栓(3d)穿过活塞(3b)杆部的螺栓口螺纹固定在二次衬砌(2)的另一个节段首端的内壁上。
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