CN111173533A - 一种跨活断层隧道吸能减震变形缝结构及其修建方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种跨活断层隧道吸能减震变形缝结构，包括在隧道节段上铺设的衬砌节段，隧道节段沿隧道纵向间隔设置，相邻衬砌节段之间的安装有T字型橡胶止水圈，相邻衬砌节段之间安装有多自由度阻尼器。本发明还公开了一种跨活断层隧道的修建方法。本发明有一定的自由度，可以适应断层错动下衬砌段间各不相同的错动量，同时还要有一定的吸收地震动能量的能力，尽可能地减少地震对跨活断层隧道衬砌主体结构的影响。
Description
技术领域
本发明涉及隧道工程领域，尤其涉及一种跨活断层隧道吸能减震变形缝结构。
背景技术
我国西部地区地质构造复杂，在隧道的施工与使用运营中难以完全规避断裂构造，板块缝合带等不良地质情况的影响。当隧道穿越活动断层带时，一方面断层带附近的围岩较为破碎且地下水易富集，增加隧道施工运营的难度；另一方面断层错动发震时，会在断层带附近产生较大的剪切力和位移错动量，造成隧道衬砌的环向开裂与错动破坏。目前针对隧道穿越断层带的加固措施主要有在衬砌间设置缓冲材料层与采用柔性接头连接隧道节段这两种方式控制地层的相对位移对隧道结构的影响。
就实际工程施工情况来看，当采用设置缓冲材料层的方式时，如何找出一款既能承受巨大的围岩压力同时还能有效吸收围岩衬砌间反复循环的动应变的材料是一个亟待解决的问题。此外，缓冲层也很难保证在经历第一次地震塑性化之后还可以在下一次地震中继续发挥作用。
发明内容
本发明旨在提供一种跨活断层隧道吸能减震变形缝结构，有一定的自由度，可以适应断层错动下衬砌段间各不相同的错动量，同时还要有一定的吸收地震动能量的能力，尽可能地减少地震对跨活断层隧道衬砌主体结构的影响。
为达到上述目的，本发明是采用以下技术方案实现的：
本发明公开的跨活断层隧道吸能减震变形缝结构，包括在隧道节段上铺设的衬砌节段，所述隧道节段沿隧道纵向间隔设置，相邻衬砌节段之间的安装有T字型橡胶止水圈，相邻衬砌节段之间安装有多自由度阻尼器。
优选的，所述多自由度阻尼器包括前稳定板、阻尼器和后稳定板，所述阻尼器连接在前稳定板、后稳定板之间，多自由度阻尼器通过相邻衬砌节段上的孔洞安装。
优选的，相邻衬砌节段沿周向分别等间隔设有16个孔洞。
优选的，所述T字型橡胶止水圈沿隧道纵向布置。
进一步的，所述跨活断层隧道吸能减震变形缝结构还包括二次衬砌，所述二次衬砌覆盖相邻衬砌节段之间的间隙。
本发明还公开一种跨活断层隧道的修建方法，在跨活断层隧道中采用了上述跨活断层隧道吸能减震变形缝结构。
优选的，所述跨活断层隧道的修建方法包括以下步骤：
a、开挖隧道，隧道开挖进入断层活动影响区时，降低单次隧道开挖进尺，控制各隧道节段长度，保证断层带及其附近影响区范围内隧道各节段保持相对独立；
b、连接节段，在确保节段间铺设整齐的基础上，在各节段间的衬砌上安装纵向T字型橡胶止水圈。
c、施作多自由度阻尼器，在施作完T字型橡胶止水圈的节段间相邻衬砌结构上沿圆周方向打出两排共16个间隔相同的孔洞，依次安装前稳定板，阻尼器和后稳定板。
本发明的有益效果如下：
1、本发明有一定的自由度，可以适应断层错动下衬砌段间各不相同的错动量，同时还要有一定的吸收地震动能量的能力，尽可能地减少地震对跨活断层隧道衬砌主体结构的影响。
2、本发明在隧道各节段间设置T型橡胶止水带，一方面保证相邻节段间严丝合缝，降低隧道渗漏水风险，另一方面。节段间的T型止水带具备足够的灵活性和可靠性，可以更好地适应地层间的错动，保证止水带和衬砌始终连接牢固，不会因为较大的错距而松脱甚至破坏。
3、本发明在节段间采用多自由度阻尼器进行连接，在保证结构间连接完整性的同时具有很高的结构自由度。当断层带处地层随时间发展积累的黏滑错动或因地震突然产生较大的位移时，阻尼器可以很好地适应所连接节段间的高低错动量与相错角度，保证连接质量。
附图说明
图1为本发明的横断面示意图；
图2为图1中沿I-I向的剖面图；
图3为T字型橡胶止水圈、多自由度阻尼器的布置图；
图4为多自由度阻尼器的机构示意图。
图中：1-T字型橡胶止水圈、2-多自由度阻尼器、3-衬砌节段、4-二次衬砌、21-阻尼器、22-前稳定板、23-后稳定板。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。
如图1-4所示，本发明公开的跨活断层隧道吸能减震变形缝结构，包括在隧道节段上铺设的衬砌节段3，隧道节段3沿沿隧道纵向间隔设置，相邻衬砌节段3之间的安装有T字型橡胶止水圈1，T字型橡胶止水圈1沿隧道纵向布置，相邻衬砌节段3之间安装有多自由度阻尼器2；多自由度阻尼器2包括前稳定板22、阻尼器21和后稳定板23，阻尼器21连接在前稳定板22、后稳定板23之间，多自由度阻尼器2通过相邻衬砌节段3上的孔洞安装，相邻衬砌节段3沿周向分别等间隔设有16个孔洞，相邻衬砌节段3之间设置16个T字型橡胶止水圈1和16个多自由度阻尼器2。
跨活断层隧道吸能减震变形缝结构还包括二次衬砌4，二次衬砌4覆盖相邻衬砌节段3之间的间隙。
本发明还公开一种跨活断层隧道的修建方法，在跨活断层隧道中采用了上述跨活断层隧道吸能减震变形缝结构。
具体的，跨活断层隧道的修建方法包括以下步骤：
a、开挖隧道，隧道开挖进入断层活动影响区时，降低单次隧道开挖进尺，控制各隧道节段长度，保证断层带及其附近影响区范围内隧道各节段保持相对独立；
b、连接节段，在确保节段间铺设整齐的基础上，在各节段间的衬砌上安装纵向T字型橡胶止水圈。
c、施作多自由度阻尼器，在施作完T字型橡胶止水圈的节段间相邻衬砌结构上沿圆周方向打出两排共16个间隔相同的孔洞，依次安装前稳定板，阻尼器和后稳定板，约束结构的整体变形能力。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种跨活断层隧道吸能减震变形缝结构，其特征在于：包括在隧道节段上铺设的衬砌节段，所述隧道节段沿隧道纵向间隔设置，相邻衬砌节段之间的安装有T字型橡胶止水圈，相邻衬砌节段之间安装有多自由度阻尼器。
2.根据权利要求1所述的跨活断层隧道吸能减震变形缝结构，其特征在于：所述多自由度阻尼器包括前稳定板、阻尼器和后稳定板，所述阻尼器连接在前稳定板、后稳定板之间，多自由度阻尼器通过相邻衬砌节段上的孔洞安装。
3.根据权利要求2所述的跨活断层隧道吸能减震变形缝结构，其特征在于：相邻衬砌节段沿周向分别等间隔设有16个孔洞。
4.根据权利要求1所述的跨活断层隧道吸能减震变形缝结构，其特征在于：所述T字型橡胶止水圈沿隧道纵向布置。
5.根据权利要求1-4任一项所述的跨活断层隧道吸能减震变形缝结构，其特征在于：还包括二次衬砌，所述二次衬砌覆盖相邻衬砌节段之间的间隙。
6.一种跨活断层隧道的修建方法，其特征在于：在跨活断层隧道中采用了如权利要求1-5任一项所述的吸能减震变形缝结构。
7.根据权利要求6所述的修建方法，其特征在于：包括以下步骤：
a、开挖隧道，隧道开挖进入断层活动影响区时，降低单次隧道开挖进尺，控制各隧道节段长度，保证断层带及其附近影响区范围内隧道各节段保持相对独立；
b、连接节段，在确保节段间铺设整齐的基础上，在各节段间的衬砌上安装纵向T字型橡胶止水圈；
c、施作多自由度阻尼器，在施作完T字型橡胶止水圈的节段间相邻衬砌结构上沿圆周方向打出两排共16个间隔相同的孔洞，依次安装前稳定板，阻尼器和后稳定板。
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