CN109026016A - 一种穿越走滑断层的隧道的修建方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种穿越走滑断层的隧道的修建方法，其步骤为：A、隧道开挖:走滑断层区域由紧邻断层面的上盘破碎带、下盘破碎带，紧邻上盘破碎带的上盘过渡段和紧邻下盘破碎带的下盘过渡段组成；B、缓冲层的修建：在走滑断层区域内的隧道开挖完成后，施作缓冲层，其作法是：通过注浆机将泡沫混凝土向隧道的围岩注浆，形成厚度等于走滑断层最大水平错动量S的泡沫混凝土层,即缓冲层；C、衬砌的修建：修筑初期支护，再分节段修建二次衬砌，最后在二次衬砌各节段间填充并固定橡胶止水带。该方法能有效地加固隧道，增强隧道抗走滑断层错动的能力，更有效地避免或减轻走滑断层的错动对隧道造成的损坏。
Description
技术领域
本发明属于隧道工程技术领域，尤其属于地铁隧道修建技术领域。
背景技术
走滑断层是规模巨大的平移断层，即断层两盘(断层面上方为上盘，其下方为下盘)顺断面走向相对运动的断层，其主要特征为断面平直光滑、近于直立，且水平剪切性质突出。走滑断层的两盘往往不是完全顺断层面走向滑动，而是斜交走向滑动，因此走滑断层一般以走向滑动为主，同时兼具一定程度的倾向滑动(正或逆滑动)。此外，走滑断层错动时常伴有地震发生，因此，走滑断层对工程结构影响的主要形式为剪切错动破坏，其次为地震破坏。
如今由于地铁工程线路走向几乎完全取决于交通功能的要求，导致越来越多的地铁区间隧道不可避免的穿越走滑断层构造区域。走滑断层的错动会对地铁隧道工程产生灾难性的、不可恢复的破坏，甚至会导致结构的整体坍塌。
针对穿越走滑断层的隧道结构抗错动及抗震措施，不仅无相关规范指导，国内外的相关工程经验也极少见。目前国内针对跨断层隧道工程的设防主要集中在抗震措施方面，却忽略了更关键的抗错动设防措施，在抗错动措施方面，目前国内基本采用“硬抗”的方法，即加厚衬砌、增加配筋等提高衬砌强度，耗费了大量的财力、物力、人力，且抗错动效果有限。一旦断层错动灾害发生，隧道工程破坏极为严重，如汶川地震中的都汶公路隧道全部遭受严重破坏，甚至坍塌。
发明内容
本发明的目的是提供一种穿越走滑断层的隧道的修建方法，该方法能有效地加固隧道，增强隧道抗走滑断层错动的能力，更有效地避免或减轻走滑断层的错动对隧道造成的损坏。
本发明实现其发明目的所采用的技术方案是，一种穿越走滑断层的隧道的修建方法，其步骤为：
A、隧道开挖
走滑断层区域由紧邻断层面的上盘破碎带、下盘破碎带，紧邻上盘破碎带的上盘过渡段和紧邻下盘破碎带的下盘过渡段组成；所述的上盘过渡段的长度为上盘破碎带长度的0.8-1.5倍，下盘过渡段的长度为下盘破碎带长度的0.8-1.5倍；在走滑断层区域内，按下式确定的宽度W和高度h进行隧道开挖：
W＝W0+2S，
h＝h0+S×cosβ×cosα
式中，W0标准隧道宽度、S为通过地质勘察得出的走滑断层最大水平错动量，h0为标准隧道高度、α为走滑断层的断层面的倾角，β为走滑断层断层面与隧道的交角；
B、缓冲层的修建
在走滑断层区域内的隧道开挖完成后，施作缓冲层，其作法是：通过注浆机将泡沫混凝土向隧道的围岩注浆，形成厚度等于走滑断层最大水平错动量S的泡沫混凝土层,即缓冲层；
C、衬砌的修建
然后，修筑初期支护，再分节段修建二次衬砌，最后在二次衬砌各节段间填充并固定橡胶止水带。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
一、在隧道围岩与隧道衬砌结构之间，通过注浆形成一层厚度为走滑断层最大错动量的泡沫混凝土缓冲层，该泡沫混凝土缓冲层具有柔韧性，能够发生变形，当走滑断层错动发生时，可以避免隧道直接承受巨大的地层错动变形量，并吸收地的震波的能量，形成错动变形缓冲区域，明显减少隧道承受的不利荷载，提高了隧道结构的安全性与稳定性。
二、针对走滑断层以水平走向错动为主，兼具少量垂直倾向滑动的特点，本发明在走滑断层区域的隧道断面尺寸扩大，其水平尺寸扩大量等于走滑断层错动可能带来的最大的错动量的两倍，而垂直尺寸扩大量也等于走滑断层错动可能带来的垂直方向上的最大错动量。因此，当断层发生错动时，隧道相应错动，此时隧道的纵向贯通端面尺寸依然可以满足车辆通行的设计限界要求，从而只需对错动的局部损坏区域进行维修，即可恢复隧道的通行功能。保证了隧道的快速救援和维修加固。
进一步，本发明的初期支护采用钢纤维喷射混凝土进行施工，掺入钢纤维的体积量为混凝土的0.4％；
所述的二次衬砌也由钢纤维混凝土浇筑而成，掺入钢纤维的体积量为混凝土的0.4％。
这样混凝土中增加的钢纤维提高了混凝土的延性，进一步提高了隧道的抗错动能力和抗震性能。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
附图说明
图1是本发明的走滑断层区域的地质结构示意图。
图2是本发明修建的走滑断层的隧道结构示意图。
图1中L2a为上盘破碎带2a的长度，L2b为上盘过渡段2b的长度，L3a为下盘破碎带3a的长度，L3b为下盘过渡段3b的长度。
具体实施方式
实施例
图1、图2示出，本发明的一种具体实施方式是，一种穿越走滑断层的隧道的修建方法，其步骤为：
A、隧道开挖
走滑断层区域由紧邻断层面1的上盘破碎带2a、下盘破碎带3a，紧邻上盘破碎带2a的上盘过渡段2b和紧邻下盘破碎带3a的下盘过渡段3b组成；所述的上盘过渡段2b的长度为上盘破碎带2a长度的0.8-1.5倍，下盘过渡段3b的长度为下盘破碎带3a长度的0.8-1.5倍；上盘破碎带和下盘破碎带的具体长度值由地质勘察得出。在走滑断层区域内，按下式确定的宽度W和高度h进行隧道开挖：
W＝W0+2S，
h＝h0+S×cosβ×cosα
式中，W0标准隧道宽度、S为通过地质勘察得出的走滑断层最大水平错动量，h0为标准隧道高度、α为走滑断层的断层面的倾角，β为走滑断层断层面与隧道的交角；
B、缓冲层的修建
在走滑断层区域内的隧道开挖完成后，施作缓冲层5，其作法是：通过注浆机将泡沫混凝土向隧道的围岩注浆，形成厚度等于走滑断层最大水平错动量S的泡沫混凝土层,即缓冲层5。
C、衬砌的修建
然后，修筑初期支护6，再分节段修建二次衬砌7，最后在二次衬砌7各节段间填充并固定橡胶止水带。
本例的初期支护6采用钢纤维喷射混凝土进行施工，掺入钢纤维的体积量为混凝土的0.4％。
本例的二次衬砌7也由钢纤维混凝土浇筑而成，掺入钢纤维的体积量为混凝土的0.4％。
Claims (2)
1.一种穿越走滑断层的隧道的修建方法，其步骤为：
A、隧道开挖
走滑断层区域由紧邻断层面(1)的上盘破碎带(2a)、下盘破碎带(3a)，紧邻上盘破碎带(2a)的上盘过渡段(2b)和紧邻下盘破碎带(3a)的下盘过渡段(3b)组成；所述的上盘过渡段(2b)的长度为上盘破碎带(2a)长度的0.8-1.5倍，下盘过渡段(3b)的长度为下盘破碎带(3a)长度的0.8-1.5倍；在走滑断层区域内，按下式确定的宽度W和高度h进行隧道开挖：
W＝W0+2S，
h＝h0+S×cosβ×cosα
式中，W0标准隧道宽度、S为通过地质勘察得出的走滑断层最大水平错动量，h0为标准隧道高度、α为走滑断层的断层面的倾角，β为走滑断层断层面与隧道的交角；
B、缓冲层的修建
在走滑断层区域内的隧道开挖完成后，施作缓冲层(5)，其作法是：通过注浆机将泡沫混凝土向隧道的围岩注浆，形成厚度等于走滑断层最大水平错动量S的泡沫混凝土层,即缓冲层(5)；
C、衬砌的修建
修筑初期支护(6)，再分节段修建二次衬砌(7)，最后在二次衬砌(7)各节段间填充并固定橡胶止水带。
2.根据权利要求1所述的一种穿越走滑断层的隧道的修建方法，其特征在于：
所述的初期支护(6)采用钢纤维喷射混凝土进行施工，掺入钢纤维的体积量为混凝土的0.4％；
所述的二次衬砌(7)也由钢纤维混凝土浇筑而成，掺入钢纤维的体积量为混凝土的0.4％。
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