CN113404507A - 一种抗震性能高的隧道及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的一种抗震性能高的隧道及其制造方法，属于隧道技术领域，包括防水层、外层衬砌、减震层以及内层衬砌，防水层、外层衬砌、减震层以及内层衬砌均为圆环结构，防水层由沥青层和防水板组成，沥青层包覆防水板，沥青层一面与防水板接触，另一面外接围岩，外层衬砌为混凝土结构，外层衬砌内插有若干个锚杆，锚杆的一端插入外层衬砌内，另一端穿过防水层嵌入围岩中，减震层为泡沫混凝土结构，内层衬砌由多个弧形管片构成，减震层连接外层衬砌和内层衬砌，本发明能够先在外衬结构上达到一个强度加强和初步减震效果，并保证隧道抗震薄弱区性能，再通过减震层作用，以达到整体提高隧道强度和抗震性能，确保其安全性。

Description

一种抗震性能高的隧道及其制造方法
技术领域
本发明属于隧道技术领域，更具体来说，涉及一种抗震性能高的隧道及其制造方法。
背景技术
我国是地震多发国，高烈度的地震作用下，往往容易造成抗震隧道结构的震害，以至于危害到隧道结构的安全。而我国地下空间的广泛开发利用，如地铁及公路隧道，给交通、生活带来便利的同时，也存在一定的风险，因此保证隧道结构的安全性至关重要。目前常用的抗震措施无外乎分刚性抗震和柔性抗震，但两者分别都存在一定的弊端。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于解决上述的缺陷。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种抗震性能高的隧道，包括防水层、外层衬砌、减震层以及内层衬砌，防水层、外层衬砌、减震层以及内层衬砌均为圆环结构，防水层由沥青层和防水板组成，沥青层包覆防水板，沥青层一面与防水板接触，另一面外接围岩，外层衬砌为混凝土结构，外层衬砌内插有若干个锚杆，锚杆的一端插入外层衬砌内，另一端穿过防水层嵌入围岩中，减震层为泡沫混凝土结构，内层衬砌由多个弧形管片构成，减震层连接外层衬砌和内层衬砌。
优选的，减震层上设有弹簧阻尼器，弹簧阻尼器的一端嵌入防水层中的沥青层中，另一端与减震层的外侧贴合。
优选的，弧形管片的两端设有方形缺口，方形缺口内设有弧形的凹槽。
优选的，弧形管片的内侧设有金属板，弧形管片与弧形管片之间通过螺栓连接金属板。
优选的，弹簧阻尼器位于防水层的拱肩和拱脚处，拱肩和拱脚四等分防水层，拱肩和拱脚与防水层的圆心的连线均与水平线成45°。
优选的，弧形管片的两端的方形缺口内填充泡沫混凝土，该泡沫混凝土与减震层连接为一体。
一种抗震性能高的隧道的制造方法，包括如下步骤：
S1，在山体或者地下开洞；
S2，在洞中安装防水板，并在防水板和洞之间灌装沥青，形成沥青层；
S3，在防水板的内层喷射混凝土形成外层衬砌，并预留弹簧阻尼器的孔；
S4，等外层衬砌初步凝固后，再进行减震层的浇筑；
S5，最后将多个弧形管片拼接成内层衬砌。
优选的，步骤S5中拼接弧形管片时，在弧形管片之间灌装泡沫混凝土，在弧形管片内侧安装金属板进行固定。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
(1)本发明的一种抗震性能高的隧道，能够先在外衬结构上达到一个强度加强和初步减震效果，并保证隧道抗震薄弱区性能，再通过减震层作用，以达到整体提高隧道强度和抗震性能，确保其安全性。
(2)本发明的一种抗震性能高的隧道，在与围岩接触部分喷有沥青层，起到初步防水与减震作用，再结合防水板进一步防水措施。
(3)本发明的一种抗震性能高的隧道，当抗震隧道结构受到地震作用时，首先接触到沥青层，再作用在外层衬砌，锚杆的固定能够提高隧道结构外层的强度，在隧道结构拱肩拱脚处设置弹簧阻尼器，能够消耗一定的该处传到减震层的地震波，以达到保护抗震薄弱区，再传递至减震层，吸收部分地震能量，内层衬砌特殊管片的设置，能使其与减震层紧密结合，提高整体的抗震性能。
附图说明
图1为本发明的一种抗震性能高的隧道的结构示意图；
图2为本发明的一种抗震性能高的隧道的内层衬砌的结构示意图；
图3为本发明的一种抗震性能高的隧道的制造方法流程图。
示意图中的标号说明：
100、防水层；110、沥青层；120、防水板；
200、外层衬砌；
300、减震层；310、弹簧阻尼器；
400、内层衬砌；410、弧形管片；411、方形缺口；412、凹槽；413、螺栓；420、金属板；
500、围岩；
600、锚杆。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述，附图中给出了本发明的若干实施例，但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例，相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件；当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件；本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明；本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例1
参照附图1和图2所示，本实施例的一种抗震性能高的隧道，包括防水层100、外层衬砌200、减震层300以及内层衬砌400，防水层100、外层衬砌200、减震层300以及内层衬砌400均为圆环结构，防水层100由沥青层110和防水板120组成，沥青层110包覆防水板120，沥青层110一面与防水板120接触，另一面外接围岩500，外层衬砌200为混凝土结构，外层衬砌200内插有若干个锚杆600，锚杆600的一端插入外层衬砌200内，另一端穿过防水层100嵌入围岩500中，减震层300为泡沫混凝土结构，内层衬砌400由多个弧形管片410构成，减震层300连接外层衬砌200和内层衬砌400，本发明能够先在外衬结构上达到一个强度加强和初步减震效果，并保证隧道抗震薄弱区性能，再通过减震层300作用，以达到整体提高隧道强度和抗震性能，确保其安全性。
本实施例的减震层300上设有弹簧阻尼器310，弹簧阻尼器310的一端嵌入防水层100中的沥青层110中，另一端与减震层300的外侧贴合，该设计加工时，先在防水层100中预留孔，最后安装弹簧阻尼器310。
本实施例的弧形管片410的两端设有方形缺口411，方形缺口411内设有弧形的凹槽412，弧形的凹槽412的设置能够有效分散管片间互相传递的力，起到一个局部减震效果，大大增加了隧道的抗震能力。
本实施例的弧形管片410的内侧设有金属板420，弧形管片410与弧形管片410之间通过螺栓413连接金属板420。
本实施例的弹簧阻尼器310位于防水层100的拱肩和拱脚处，拱肩和拱脚四等分防水层100，拱肩和拱脚与防水层100的圆心的连线均与水平线成45°。
本实施例的弧形管片410的两端的方形缺口411内填充泡沫混凝土，该泡沫混凝土与减震层300连接为一体，弧形管片410之间拼接时留有缝隙，用来对减震层300进行填充，减震层300填满至方形凹槽412及缝隙也填满溢出，这一步的设置能使减震层300与内层衬砌400形成一个整体，同时缝隙填充泡沫混凝土，也能达到一个很好的减震效果。
如图3所示，先加工防水层100，再在防水板120的面上喷射混凝土或纤维混凝土做成外层衬砌200至达到一定的厚度，再进行减震层300的浇筑，减震层300可以采用泡沫混凝土等减震材料，然后再进行内层衬砌400的特殊管片的拼接，实际中可根据所需情况进行不同组合，没有特别数量上的强制。
本发明的一种抗震性能高的隧道，当抗震隧道结构受到地震作用时，首先接触到沥青层110，再作用在外层衬砌200，锚杆600的固定能够提高隧道结构外层的强度，在隧道结构拱肩拱脚处设置弹簧阻尼器310，能够消耗一定的该处传到减震层300的地震波，以达到保护抗震薄弱区，再传递至减震层300，吸收部分地震能量，内层衬砌400特殊管片的设置，能使其与减震层300紧密结合，提高整体的抗震性能。
以上所述实施例仅表达了本发明的某种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种抗震性能高的隧道，其特征在于：包括防水层(100)、外层衬砌(200)、减震层(300)以及内层衬砌(400)，所述防水层(100)、外层衬砌(200)、减震层(300)以及内层衬砌(400)均为圆环结构，所述防水层(100)由沥青层(110)和防水板(120)组成，所述沥青层(110)包覆防水板(120)，所述沥青层(110)一面与防水板(120)接触，另一面外接围岩(500)，所述外层衬砌(200)为混凝土结构，所述外层衬砌(200)内插有若干个锚杆(600)，所述锚杆(600)的一端插入外层衬砌(200)内，另一端穿过防水层(100)嵌入围岩(500)中，所述减震层(300)为泡沫混凝土结构，所述内层衬砌(400)由多个弧形管片(410)构成，所述减震层(300)连接外层衬砌(200)和内层衬砌(400)。
2.根据权利要求1所述的一种抗震性能高的隧道，其特征在于：所述减震层(300)上设有弹簧阻尼器(310)，所述弹簧阻尼器(310)的一端嵌入防水层(100)中的沥青层(110)中，另一端与减震层(300)的外侧贴合。
3.根据权利要求1所述的一种抗震性能高的隧道，其特征在于：所述弧形管片(410)的两端设有方形缺口(411)，所述方形缺口(411)内设有弧形的凹槽(412)。
4.根据权利要求3所述的一种抗震性能高的隧道，其特征在于：所述弧形管片(410)的内侧设有金属板(420)，所述弧形管片(410)与弧形管片(410)之间通过螺栓(413)连接金属板(420)。
5.根据权利要求2所述的一种抗震性能高的隧道，其特征在于：所述弹簧阻尼器(310)位于防水层(100)的拱肩和拱脚处，所述拱肩和拱脚四等分防水层(100)，所述拱肩和拱脚与防水层(100)的圆心的连线均与水平线成45°。
6.根据权利要求3所述的一种抗震性能高的隧道，其特征在于：所述弧形管片(410)的两端的方形缺口(411)内填充泡沫混凝土，该泡沫混凝土与减震层(300)连接为一体。
7.一种抗震性能高的隧道的制造方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1，在山体或者地下开洞；
S2，在洞中安装防水板(120)，并在防水板(120)和洞之间灌装沥青，形成沥青层(110)；
S3，在防水板(120)的内层喷射混凝土形成外层衬砌(200)，并预留弹簧阻尼器(310)的孔；
S4，等外层衬砌(200)初步凝固后，再进行减震层(300)的浇筑；
S5，最后将多个弧形管片(410)拼接成内层衬砌(400)。
8.根据权利要求7所述的一种抗震性能高的隧道的制造方法，其特征在于：步骤S5中拼接弧形管片(410)时，在弧形管片(410)之间灌装泡沫混凝土，在弧形管片(410)内侧安装金属板(420)进行固定。
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