CN209838421U - 一种隧道隔减震体系 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种隧道隔减震体系，包括隔震层以及若干柔性减震装置，所述隔震层位于隧道外周与土体之间或者位于隧道外部衬砌管环和隧道内部衬砌管环之间，所述柔性减震装置设置在隧道接头处，所述柔性减震装置沿隧道内壁四周布置成一圈，所述柔性减震装置的两端分别连接在隧道接头两侧的隧道管环上。由于隔震层的“润滑”作用，隧道结构在地震下的整体变形张开量将有效集中在设置有柔性减震装置的柔性隧道接头处，从而减少隧道其它地方的变形，柔性减震装置可耗散地震能量以及集中处理防水。通过该体系的两部分协同作用，可增强隧道结构的变形和防水能力，有效提高隧道结构跨越地震断层的安全性。
Description
技术领域
本实用新型涉及隧道工程及地下空间工程领域，特别涉及一种隧道隔减震体系。
背景技术
在过去的地震历史中，1995年之前人们一般认为，地下结构受周围土体约束，振动幅度与地面结构相比较小，较难受到地震灾害影响，因此隧道结构的抗震设计分析比地面结构受到的关注要少得多。但1995年日本阪神地震打破了人们的惯性思维。在这次地震中，地铁车站—区间隧道为代表的大型地下结构遭受严重破坏，暴露出地下结构抗震的弱点，这才引起了世人对地下结构震害的密切关注。
过往我国的地下工程对抗震设计的关注较少，遇到近地震断层或跨越地震断层的时候，通常采取避开的手段。但随着我国经济的发展以及大力发展西部的国家重大需求，对于隧道这种长线型地下基础设施，必然无法避开地震断裂带。目前我国最新颁布的《地下结构抗震设计标准》(GB/T51336-2018)中也指出，当隧道无法避开地震断层时，宜采用柔性设计。
因此，设计一种减震效果好的柔性隔减震体系，显得尤为重要。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种隧道隔减震体系，以解决上述背景技术中提出的问题。
为解决上述技术问题所采用的技术方案：一种隧道隔减震体系，包括隔震层以及若干柔性减震装置，所述隔震层位于隧道外周与土体之间或者位于隧道外部衬砌管环和隧道内部衬砌管环之间，所述柔性减震装置设置在隧道接头处，所述柔性减震装置沿隧道内壁四周布置成一圈，所述柔性减震装置的两端分别连接在隧道接头两侧的隧道管环上。
作为上述方案的改进，所述隔震层设置在跨越断层或地质土层突变区域，所有的所述柔性减震装置所布设的长度涵盖了跨越断层或地质土层突变区域的长度，所述柔性减震装置在其布设长度内呈全覆盖式布置，或者所述柔性减震装置在其布设长度内呈分区段式布置。
作为上述方案的改进，所述隔震层由可阻水的柔性材料制成。
作为上述方案的改进，所述隔震层通过灌注的方式完成施工。
作为上述方案的改进，所述柔性减震装置包括预埋连接件、钢绞线以及消能单元，所述预埋连接件的数量为两个且分别固定于隧道接头两侧的隧道管环上，所述钢绞线的数量为两个且分别固接于预埋连接件的端部，所述消能单元连接在钢绞线之间。
作为上述方案的改进，所述柔性减震装置还包括伸缩止水带，所述伸缩止水带位于消能单元的外侧，所述伸缩止水带的两端分别密封连接在隧道接头两侧的隧道管环上。
作为上述方案的改进，所述伸缩止水带的两端通过压钢板固定于隧道管环的内壁。
作为上述方案的改进，所述隧道接头之间设置有一个或多个密封止水条，所述密封止水条位于伸缩止水带的外侧。
作为上述方案的改进，所述消能单元采用具有良好滞回耗能的金属材料制成。
作为上述方案的改进，所述金属材料为形状记忆合金。
有益效果：该体系由隔震层以及若干柔性减震装置组合构成，在跨越断层或地质土层突变区域，首先在隧道与土体之间或者隧道外部衬砌管环和隧道内部衬砌管环之间注入可防水的柔性材料层，用于减少对隧道结构的直接地震动输入，降低围岩对结构的摩擦约束、利于结构变形集中，并且可防止土层中的压力水渗入隧道内。由于隔震层的“润滑”作用，隧道结构在地震下的整体变形张开量将有效集中在设置有柔性减震装置的柔性隧道接头处，从而减少隧道其它地方的变形，柔性减震装置可耗散地震能量以及集中处理防水。通过该体系的两部分协同作用，可增强隧道结构的变形和防水能力，有效提高隧道结构跨越地震断层的安全性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明：
图1为实施例一种隧道隔减震体系的纵剖面示意图；
图2为实施例一种隧道隔减震体系的横断面示意图；
图3为柔性减震装置结构示意图。
具体实施方式
参照图1和图2，本实用新型实施例一种隧道隔减震体系，适用于近地震断层或跨越地震断层建造的山体隧道、城市地铁隧道、综合管廊和海底隧道，尤其适用于高烈度地震区地质条件复杂的土层下建造的隧道。
该体系主要由隔震层10以及若干柔性减震装置20组合而成，在跨越断层30或地质土层突变区域，将隔震层10设置在隧道外周与土体50之间。隔震层10由可阻水的柔性材料制成，具有一定的持载和防水能力，良好的耐久性和弹性变形能力，通过灌注方式包裹于隧道外侧，从而在隧道与外部土体50之间形成一道柔性隔震防水层，可有效阻隔地震能量向隧道内部的传播，可有效降低地震下隧道的弯矩和轴力作用，减少地震力对隧道的破坏作用以及土体50对结构的摩擦约束作用，有利于隧道结构的变形并起到防水作用。隔震层10所采用的柔性材料，可以是沥青、硅胶、流体橡胶、低弹模水泥砂浆、非水反应类高聚物材料等。所选柔性材料需具有一定初始流动性，便于采用灌注的施工工艺，同时还应具备一定的持载能力，保证隧道在正常使用荷载下不会产生额外的沉陷。同时，隔震层10也可设置于隧道的外部衬砌管环和内部衬砌管环之间，同样具备上述技术效果。
柔性减震装置20设置在隧道接头42处，柔性减震装置20沿隧道内壁四周布置成一圈，柔性减震装置20的两端分别连接在隧道接头42两侧的隧道管环41上。
具体地，如图3所示，柔性减震装置20包括预埋连接件21、钢绞线22以及消能单元23，预埋连接件21的数量为两个且分别固定于隧道接头42两侧的隧道管环41上，钢绞线22的数量为两个且分别固接于预埋连接件21的端部，消能单元23连接在钢绞线22之间，可释放消能单元23受到的压应力，防止消能单元23发生屈曲破坏，同时放松或取消原隧道管环41中的拼装螺栓，形成可产生变形集中的柔性减震接头。
所有的柔性减震装置20所布设的长度涵盖了跨越断层30或地质土层突变区域的长度，以适应隧道由于地震断层冲切引起大变形，并通过消能单元23的耗能特性来消耗能量，提高隧道在地震作用下的安全性。柔性减震装置20在其布设长度内可以呈全覆盖式布置，也可以呈分区段式布置，具体根据成本控制和需求来确定。
柔性减震装置20还包括伸缩止水带24，伸缩止水带24位于消能单元23的外侧，伸缩止水带24的两端分别密封连接在隧道接头42两侧的隧道管环41上。为了防止柔性减震装置20在产生大变形张开量的时候，外部压力水或碎土进入到隧道内，大变形伸缩止水带24通过压钢板固定在隧道接头42两侧的隧道管环41内壁，起到密封防水的作用。同时在柔性节点处设置耗能材料和大变形伸缩止水带24，可耗散地震能量和便于集中处理防水。
作为优选，隧道接头42之间设置有一个或多个密封止水条25，图3中密封止水条25的数量为两个，密封止水条25位于伸缩止水带24的外侧，密封止水条25同样可起到防水作用，与伸缩止水带24配合，带来更佳的防水效果。
作为优选，消能单元23可以由一种具有低初始刚度、低屈服点、高延性伸缩率，并具有良好滞回耗能的金属材料制成，如软刚，SMA形状记忆合金等。当采用SMA形状记忆合金时，由于其超弹性的特性，该消能减震装置还具备一定的自复位功能，可在地震过后回复部分隧道的残余变形，减少震后维护。
该体系由隔震层10以及若干柔性减震装置20组合构成，在跨越断层30或地质土层突变区域，首先在隧道与土体50之间或者隧道外部衬砌管环和隧道内部衬砌管环之间注入可防水的柔性材料层，用于减少对隧道结构的直接地震动输入，降低围岩对结构的摩擦约束、利于结构变形集中，并且可防止土层中的压力水渗入隧道内。由于隔震层10的“润滑”作用，隧道结构在地震下的整体变形张开量将有效集中在设置有柔性减震装置20的柔性隧道接头42处，从而减少隧道其它地方的变形，柔性减震装置20可耗散地震能量以及集中处理防水。通过该体系的两部分协同作用，可增强隧道结构的变形和防水能力，有效提高隧道结构跨越地震断层的安全性。
在隧道中的某些特定位置设置柔性减震装置20，通过变形集中和能量耗散，并做好第二道防水处理，可适应隧道在这些特定区域由于地震产生的大变形，从而有效保护周边其他隧道管环41的地震安全。
上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施方式，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (10)
1.一种隧道隔减震体系，其特征在于：包括隔震层以及若干柔性减震装置，所述隔震层位于隧道外周与土体之间或者位于隧道外部衬砌管环和隧道内部衬砌管环之间，所述柔性减震装置设置在隧道接头处，所述柔性减震装置沿隧道内壁四周布置成一圈，所述柔性减震装置的两端分别连接在隧道接头两侧的隧道管环上。
2.根据权利要求1所述的隧道隔减震体系，其特征在于：所述隔震层设置在跨越断层或地质土层突变区域，所有的所述柔性减震装置所布设的长度涵盖了跨越断层或地质土层突变区域的长度，所述柔性减震装置在其布设长度内呈全覆盖式布置，或者所述柔性减震装置在其布设长度内呈分区段式布置。
3.根据权利要求2所述的隧道隔减震体系，其特征在于：所述隔震层由可阻水的柔性材料制成。
4.根据权利要求3所述的隧道隔减震体系，其特征在于：所述隔震层通过灌注的方式完成施工。
5.根据权利要求2所述的隧道隔减震体系，其特征在于：所述柔性减震装置包括预埋连接件、钢绞线以及消能单元，所述预埋连接件的数量为两个且分别固定于隧道接头两侧的隧道管环上，所述钢绞线的数量为两个且分别固接于预埋连接件的端部，所述消能单元连接在钢绞线之间。
6.根据权利要求5所述的隧道隔减震体系，其特征在于：所述柔性减震装置还包括伸缩止水带，所述伸缩止水带位于消能单元的外侧，所述伸缩止水带的两端分别密封连接在隧道接头两侧的隧道管环上。
7.根据权利要求6所述的隧道隔减震体系，其特征在于：所述伸缩止水带的两端通过压钢板固定于隧道管环的内壁。
8.根据权利要求6所述的隧道隔减震体系，其特征在于：所述隧道接头之间设置有一个或多个密封止水条，所述密封止水条位于伸缩止水带的外侧。
9.根据权利要求5所述的隧道隔减震体系，其特征在于：所述消能单元采用具有良好滞回耗能的金属材料制成。
10.根据权利要求9所述的隧道隔减震体系，其特征在于：所述金属材料为形状记忆合金。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN109899086A (zh) * | 2019-03-15 | 2019-06-18 | 广州大学 | 一种隧道隔减震体系 |
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