CN110005438A - 一种穿越活动断层的大变形隧道现浇结构设计和施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种穿越活动断层的大变形隧道现浇钢筋混凝土结构施工方法。本发明主要适用于具有横、纵向较大变形性能的隧道整体现浇钢筋混凝土二衬结构。本发明为了解决断层位错和地震位移对隧道现浇钢筋混凝土二衬结构产生扭断、张拉和错动作用，而在穿越断层带内将隧道结构设计成为链条铰链一样的结构，这种结构能够使隧道现浇钢筋混凝土结构随着断层位错、地震位移变形，自动调整变形。穿越断层带隧道链条结构即将隧道结构分为多个节段，节段之间设置变形缝，变形缝内设置有“W”型止水带的柔性接头，该柔性接头既能够满足抗震消能作用，又能为地震变形和断层位错预留较大的变形量，同时具有防水、止水等作用。
Description
技术领域
本发明涉及地下建筑工程建造技术领域，尤其是涉及一种穿越活动断层的大变形隧道现浇结构设计和施工方法。本方法主要适用于具有横、纵向较大变形性能的隧道整体现浇钢筋混凝土二衬结构，尤其是穿越活断层带、地裂缝的隧道二衬结构设计；本方法中隧道二衬结构整体现浇采用变形缝进行分段，分段之间设置柔性接头。
背景技术
目前，作为蒙内铁路的延长线内罗毕-马拉巴铁路正式启动建设，交通线路不得已穿越东非大裂谷，其中部分隧道穿越断层带，由于断层位错以及特大断层带往往伴随地震高发区，断层位错和地震位移对隧道结构产生扭断、张拉和错动作用，因此设计中隧道结构采用现浇钢筋混凝土柔性接头方法，通常断层带内隧道设置变形缝，对于现浇钢筋混凝土二衬结构设置变形缝，缝内设置衬垫板和钢边橡胶止水带，由于这种“一”字型钢边橡胶止水带，变形缝变形有限，最大变形受控变形缝内钢边橡胶止水带的宽度；有的采用“Ω”橡胶止水带，这种止水带比钢边橡胶止水带有更大的变形范围，但仍然难以满足大错动断裂变形和抗震消能要求。也有采用装配式预制柔性接头，但隧道二衬结构往往采用现场整体现浇，装配式柔性接头与整体现浇安装连接施工难度大，且安装接头与整浇二衬不能够完全吻合，且抗震要求最有利结构为整体现浇。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本申请的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息已构成为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种穿越活动断层的大变形隧道现浇结构施工方法，以解决现有技术中存在的技术问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供一种穿越活动断层的大变形隧道现浇结构设计和施工方法，所述设计和施工方法为：
在穿越断层带内将隧道结构设计成为链条铰链结构；即，将隧道结构分为多个节段，节段之间设置变形缝，变形缝内设置柔性接头；之后安放注浆管，搭设模板浇筑混凝土形成隧道现浇钢筋混凝土二衬；浇筑完毕隧道二衬结构后在变形缝内侧嵌缝。
作为一种进一步的技术方案，所述柔性接头包括“W”型止水带，所述“W”型止水带的外侧设置变形缝衬垫板保护层；在“W”型止水带嵌入混凝土的部分设置遇水膨胀腻子条。
作为一种进一步的技术方案，所述“W”型止水带的嵌入混凝土的部分设置三道遇水膨胀腻子条。
作为一种进一步的技术方案，所述“W”型止水带采用硫化三元乙丙橡胶制成。
作为一种进一步的技术方案，所述“W”型止水带的外露面均涂刷缓膨剂两遍，第一次涂刷表干后涂刷第二遍，间隔时间不小于30 分钟。
作为一种进一步的技术方案，所述注浆管采用塑料螺纹管。
作为一种进一步的技术方案，所述变形缝衬垫板保护层采用低发泡聚乙烯板厚泡沫板。
作为一种进一步的技术方案，浇筑完毕隧道二衬结构后在变形缝内侧嵌缝的嵌缝材料采用纳米硅防水胶。
作为一种进一步的技术方案，所述遇水膨胀腻子条通过粘合胶粘结在所述“W”型止水带的表面。
采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
本发明主要适用于具有横、纵向较大变形性能的隧道整体现浇钢筋混凝土二衬结构，尤其是穿越断层带、地裂缝的隧道二衬结构设计。本发明为了解决断层位错和地震位移对隧道现浇钢筋混凝土二衬结构产生扭断、张拉和错动作用，而在穿越断层带内将隧道结构设计成为链条铰链一样的结构，这种结构能够使隧道现浇钢筋混凝土结构随着断层位错、地震位移变形，自动调整变形。穿越断层带隧道链条结构即将隧道结构分为多个节段，节段之间设置变形缝，变形缝内设置柔性接头，柔性接头既能够满足抗震消能作用，又能为地震变形和断层位错预留变形量，同时具有防水、止水等作用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的穿越断层带链条状隧道结构示意图；
图2为本发明实施例提供的变形缝位置设置柔性接头的大样图；
图3为本发明实施例提供的“W”型止水带的大样图；
图4为本发明实施例提供的遇水膨胀腻子条与“W”型止水带的连接大样图；
图中：1-柔性接头；2-断层带边界；3-断层带；4-隧道；5-土工布； 6-防水卷材；7-环向受力钢筋；8-纵向受力分布筋；9-拉结筋；10- “W”型止水带；11-遇水膨胀腻子条；12-注浆管；13-隧道现浇钢筋混凝土二衬；14-变形缝衬垫板；15-纳米硅防水胶；16-粘合胶。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
结合图1-3所示，本实施例提供一种穿越活动断层的大变形隧道现浇结构设计与施工方法，包括如下步骤：
1)在穿越断裂带3内采用复合式衬砌的方式施工隧道4，断裂带3 的两侧为断层带边界2；
2)隧道内通过初期支护后，挂土工布5以及布设防水卷材6；
3)在隧道穿越断层二衬浇筑中，将隧道现浇钢筋混凝土二衬分段形成链条结构，变形缝位置设置柔性接头1；使断层带内隧道结构能够自动适应断裂带土体的差异变形，分段隧道的柔性接头消除了因断层活动或者地震在衬砌结构内部产生的弯矩和剪应力；
4)绑扎隧道二衬结构钢筋(结构钢筋包括环向受力钢筋7、纵向受力分布筋8以及拉结筋9)；安装“W”型止水带10，在止水带嵌入混凝土的部分设置遇水膨胀腻子条11；
5)安放注浆管12；
6)在变形缝止水带的外侧设置变形缝衬垫板14保护层，然后搭设模板浇筑混凝土形成隧道现浇钢筋混凝土二衬13；浇筑完毕隧道二衬结构后在变形缝内侧嵌缝。
在该实施例中，作为一种进一步的技术方案，所述“W”型止水带10的嵌入混凝土的部分设置三道遇水膨胀腻子条11。遇水膨胀腻子条11在遇水后产生2-3倍的膨胀变形，并充满接缝的所有不规则表面、空穴及间隙，同时产生巨大的接触压力，彻底防止渗漏。
在该实施例中，作为一种进一步的技术方案，所述“W”型止水带10采用硫化三元乙丙橡胶制成，其具有拉伸强度高，耐水、耐老化、耐腐蚀，使用温度范围广等特性。
在该实施例中，作为一种进一步的技术方案，为防止聚醚型聚氨酯弹性体止水条遇水提前膨胀，所述“W”型止水带的外露面均涂刷缓膨剂两遍，第一次涂刷表干后涂刷第二遍，间隔时间不小于30分钟。
在该实施例中，作为一种进一步的技术方案，所述注浆管采用塑料螺纹管；并应具有足够的抗压强度，确保埋入筑混凝土内的部分不被压扁。
在该实施例中，作为一种进一步的技术方案，所述变形缝衬垫板保护层采用低发泡聚乙烯板厚泡沫板。
在该实施例中，作为一种进一步的技术方案，浇筑完毕隧道二衬结构后在变形缝内侧嵌缝的嵌缝材料采用纳米硅防水胶15。
结合图4所示，在该实施例中，作为一种进一步的技术方案，所述遇水膨胀腻子条通过粘合胶16粘结在所述“W”型止水带的表面。
采用上述技术方案，本实施例具有如下有益效果：
1、本发明中穿越活断层带隧道采用链条状结构能够使隧道现浇钢筋混凝土结构随着断层位错、地震位移变形，自动调整变形。
2、采用“W”型止水带相比“一”字型钢边止水带、“U”型止水带拉伸和错动容许变形大。
3、本发明为整体现场现浇相比装配式更适合抗震需要。
4、现场现浇柔性接头对于国外市场相比施工更方便，不需要专门采购，可以自己现场加工。
5、止水带采用硫化三元乙丙橡胶，具有遇水膨胀，紧密填充缝隙，且拉伸强度高，耐水、耐老化、耐腐蚀，使用温度范围广等特性。
6、遇水膨胀腻子条在遇水后产生2-3倍的膨胀变形，并充满接缝的所有不规则表面、空穴及间隙，同时产生巨大的接触压力，彻底防止渗漏。
7、变形缝设置保护层衬垫板，采用低发泡聚乙烯板厚泡沫板，能够保护隧道现浇钢筋混凝土二衬结构，起到消能减震作用。
8、隧道二衬结构变形缝内侧采用纳米硅防水胶嵌缝，纳米硅防水胶具有优良的渗透结晶防水性和较好的粘附性，既能够防水又能防止嵌缝掉落对车辆运营产生安全问题。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (9)
1.一种穿越活动断层的大变形隧道现浇结构设计和施工方法，其特征在于，所述设计和施工方法为：
在穿越断层带内将隧道结构设计成为链条铰链结构；即，将隧道结构分为多个节段，节段之间设置变形缝，变形缝内设置柔性接头；之后安放注浆管，搭设模板浇筑混凝土形成隧道现浇钢筋混凝土二衬；浇筑完毕隧道二衬结构后在变形缝内侧嵌缝。
2.根据权利要求1所述的穿越活动断层的大变形隧道现浇结构设计和施工方法，其特征在于，所述柔性接头包括“W”型止水带，所述“W”型止水带的外侧设置变形缝衬垫板保护层；在“W”型止水带嵌入混凝土的部分设置遇水膨胀腻子条。
3.根据权利要求2所述的穿越活动断层的大变形隧道现浇结构设计和施工方法，其特征在于，所述“W”型止水带的嵌入混凝土的部分设置三道遇水膨胀腻子条。
4.根据权利要求2所述的穿越活动断层的大变形隧道现浇结构设计和施工方法，其特征在于，所述“W”型止水带采用硫化三元乙丙橡胶制成。
5.根据权利要求2所述的穿越活动断层的大变形隧道现浇结构设计和施工方法，其特征在于，所述“W”型止水带的外露面均涂刷缓膨剂两遍，第一次涂刷表干后涂刷第二遍，间隔时间不小于30分钟。
6.根据权利要求1所述的穿越活动断层的大变形隧道现浇结构设计和施工方法，其特征在于，所述注浆管采用塑料螺纹管。
7.根据权利要求2所述的穿越活动断层的大变形隧道现浇结构设计和施工方法，其特征在于，所述变形缝衬垫板保护层采用低发泡聚乙烯板厚泡沫板。
8.根据权利要求1所述的穿越活动断层的大变形隧道现浇结构设计和施工方法，其特征在于，浇筑完毕隧道二衬结构后在变形缝内侧嵌缝的嵌缝材料采用纳米硅防水胶。
9.根据权利要求2所述的穿越活动断层的大变形隧道现浇结构施工方法，其特征在于，所述遇水膨胀腻子条通过粘合胶粘结在所述设计和“W”型止水带的表面。
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