CN213088013U - 一种适于活动断层破碎带的可错动隧道结构 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种适于活动断层破碎带的可错动隧道结构，包括开设于岩层内并且穿过活动断层破碎带的隧洞，所述隧洞内同轴设置有管道本体，所述管道本体包括同轴设置的第一管节和第二管节，第一管节和第二管节相向的两端之间存在间隙形成的错动空间，所述错动空间对应活动断层破碎带设置，所述第一管节和第二管节相向的两端之间设置有隔断错动空间的柔性的错动密封条。本申请对活动断层破碎带的错动具有较好的适应性的效果。

Description

一种适于活动断层破碎带的可错动隧道结构

技术领域

本申请涉及地下隧道的领域，尤其是涉及一种适于活动断层破碎带的可错动隧道结构。

背景技术

我国是一个多地震国家，处在环太平洋地震带及欧亚地震带上，地震活动频繁。隧道工程建设经常会遭遇活动断层破碎带，部分断层为活动断层，为隧道安全带来很大的挑战。川藏铁路建设区域深大活动断裂广泛分布，且地震活动频繁、震级大、烈度高，严重威胁着隧道的安全性，活动断层对隧道影响是不得不考虑的问题。活动断层在持续蠕滑或发生地震过程中会引起断层上下盘较大的位移，进而造成隧道衬砌的严重破坏，如衬砌开裂、剪切破坏、坍塌等问题。因此，在活动活动断层破碎带内隧道的衬砌结构要考虑断层错动问题，避免断层错动严重破坏隧道的衬砌结构。

此外，目前针对活断层下的隧道结构抗错动措施，多以“抗”为主，但一味增大衬砌厚度并不能完全抵抗断层错动的强大力量，且实际工程中通常会出现衬砌错台、衬砌倾斜、拱顶掉块等严重后果。

申请公布号为CN107100631A的中国文件公开了关联技术，一种穿越活断层隧道二次衬砌的修建方法包括步骤一，在活动活动断层破碎带、上盘距离活动活动断层破碎带0m-L1m的区域内以及下盘距离活动活动断层破碎带0m-L2m的区域内，扩大隧道内轮廓的径向尺寸，L1和L2均不小于20；并在修筑二次衬砌时，沿线路方向每隔2m-6m对临空面侧的环向主筋进行加强配筋。修建的隧道结构，提高了隧道断面高度，当发生断层错动时，隧道结构剩余断面净空量仍然不小于隧道断面净空标准值，可满足隧道通车要求，避免隧道废弃或者拆除原隧道结构重新施作的情况发生。

发明人认为上述关联技术中的二次衬砌结构虽然具有较好的完整性，但对活动断层带的错动适应性差。

实用新型内容

为了提高对活动断层带的适应性，本申请提供一种适于活动断层破碎带的可错动隧道结构。

本申请提供的一种适于活动断层破碎带的可错动隧道结构，采用如下的技术方案：

一种适于活动断层破碎带的可错动隧道结构，包括开设于岩层内并且穿过活动断层破碎带的隧洞，所述隧洞内同轴设置有管道本体，所述管道本体包括同轴设置的第一管节和第二管节，第一管节和第二管节相向的两端之间存在间隙形成的错动空间，所述错动空间对应活动断层破碎带设置，所述第一管节和第二管节相向的两端之间设置有遮蔽错动空间的柔性的错动密封条。

通过采用上述技术方案，岩层错动或是活动断层破碎带发生错动时，第一管节和第二管节将发生相对位移，以适应岩层或是活动断层破碎带的错动，错动空间上的错动密封条将始终遮蔽第一管节和第二管节相向的端部，减少第一管节和第二管节内部被水渗透。

可选的，所述错动密封条的轴向长度尺寸大于错动空间沿隧洞轴向的长度尺寸。

通过采用上述技术方案，长度尺寸大于错动空间的错动密封条，能够错动密封条连接第一管节和第二管节时处于松弛状态，提高第一管节和第二管节的错动范围。

可选的，所述第一管节和第二管节相向两端面相互平行并且均呈平行活动断层破碎带的长度方向倾斜设置。

通过采用上述技术方案，发生错动时位于第一管节和第二管节的两端之间的错动填充条的形变更为均匀，从而减少错动填充条由于受力不均匀而出现应力集中的概率。

可选的,所述隧洞对应活动断层破碎带设置有同轴围绕管道本体的支护部件，所述支护部件包括同轴环绕隧洞的拱架层以及同轴环绕隧洞的内模层，所述内模层位于拱架层靠近第一管节和第二管节的一侧并且与拱架层之间存在间隙，所述内模层的与拱架层之间设置有柔性的缓冲层。

通过采用上述技术方案，支护部件用于支撑活动断层破碎带，减少活动断层破碎带与第一管节、第二管节以及错动密封条接触的概率，减小第一管节、第二管节以及错动密封条由于活动断层破碎带的错动而受损的概率。拱架层用于支撑活动断层破碎带，内模层用于配合隧道衬砌台车进行浇筑第一管节或是第二管节。第一管节和第二管节在投入使用时将发生振动，并将振动传递给内模层，再由内模层传递给缓冲层，缓冲层将吸收振动，并且提高内模层与拱架层之间的连接性能。

可选的，所述拱架层朝向内模层的一侧固定连接有防水层。

通过采用上述技术方案，减少地下水由活动断层破碎带渗入至填充层内部的概率。

可选的，所述内模层包括若干与隧洞同轴的呈环形的圆围檩以及若干固定连接于圆围檩内环上的若干拼接弧板，圆围檩沿隧洞的轴向间隔分布，相邻两拼接弧板的两端相互扣接，若干拼接弧板拼接形成遮蔽第一管节和第二管节相向两端的侧面。

通过采用上述技术方案，内模层通过圆围檩和拼接弧板以便安装内模层。内模层的圆围檩用于定位拼接弧板，若干拼接弧板拼接成环，若干拼接弧板形成的环的内环与第一管节或是第二管节的外侧壁间隙配合。

可选的，所述拱架层沿隧洞轴向的中部打设若干稳定锚杆，稳定锚杆一端与拱架层固定连接相对的另一端倾斜穿过活动断层破碎带并伸入至活动断层破碎带两侧的岩层内。

通过采用上述技术方案，稳定锚杆能够提高活动断层破碎带的稳定性能，同时提高活动断层破碎带和岩层之间的连接性能。

可选的，所述拱架层呈远离隧洞凸出的拱形设置。

通过采用上述技术方案，呈拱形的拱架层相较于平板状结构，拱形的拱架层的抗压承载更好。

可选的，所述隧洞一侧打设有超前锚杆，超前锚杆沿隧洞的周向间隔打设有若干根，所述超前锚杆一端固定连接于隧洞的侧壁上，相对的另一端倾斜穿过活动断层破碎带设置。

通过采用上述技术方案，能够提高活动断层破碎带的稳定性。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.岩层错动或是活动断层破碎带发生错动时，第一管节和第二管节将发生相对位移，以适应岩层或是活动断层破碎带的错动，错动空间上的错动密封条将始终遮蔽第一管节和第二管节相向的端部，减少第一管节和第二管节内部被水渗透；

2.支护部件用于支撑活动断层破碎带，减少活动断层破碎带与第一管节、第二管节以及错动密封条接触的概率，减小第一管节、第二管节以及错动密封条由于活动断层破碎带的错动而受损的概率。拱架层用于支撑活动断层破碎带，内模层用于配合隧道衬砌台车进行浇筑第一管节或是第二管节。第一管节和第二管节在投入使用时将发生振动，并将振动传递给内模层，再由内模层传递给缓冲层，缓冲层将吸收振动，并且提高内模层与拱架层之间的连接性能；

3.能够提高活动断层破碎带的稳定性。

附图说明

图1是本申请的整体工况结构示意图。

图2是图1中A处放大结构示意图。

图3是本申请的横断面结构示意图。

图4是本申请内模层的结构示意图。

图5是图4中B处的放大结构示意图。

附图标记说明：1、岩层；2、活动断层破碎带；3、隧洞；4、第一管节；5、第二管节；6、错动空间；7、错动密封条；8、超前锚杆；9、安装空间；10、拱架层；11、内模层；12、径向锚杆；13、稳定锚杆；14、钢拱架；15、混凝土层；16、防水层；17、圆围檩；18、拼接弧板；19、支撑檩条；20、扣接件；21、第一凸块；22、第二凸块；23、连接块；24、连接槽；25、缓冲层。

具体实施方式

以下结合附图1-5、对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种适于活动断层破碎带的可错动隧道结构。参照图1、2，隧道结构包括隧洞3和管道本体。隧洞3开设于岩层1内并且横跨活动断层破碎带2设置。管道本体包括与隧洞3同轴的第一管节4和第二管节5，第一管节4和第二管节5对应活动断层破碎带2设置，第一管节4和第二管节5相向的两端之间存在间隙形成的错动空间6，错动空间6上还设置有柔性的错动密封条7，错动密封条7沿隧洞3轴向的两端分别于第一管节4和第二管节5相向的两端固定连接，错动密封条7遮蔽错动空间6。

第一管节4和第二管节5之间存在错动空间6，使得第一管节4和第二管节5能够在活动断层破碎带2错动时端部跟随相对位移，而柔性的错动密封条7则能够提高第一管节4和第二管节5相向两端之间的密封性能，减少地下水自第一管节4和第二管节5之间的错动空间6进入到管道本体内的概率。

第一管节4和第二管节5现浇形成，第一管节4和第二管节5相向的两端平行活动断层的长度方向的倾斜面设置。在第一管节4和第二管节5相对错动时，位于第一管节4和第二管节5的两端之间的错动填充条的形变更为均匀，从而减少错动填充条由于受力不均匀而出现应力集中的概率。

错动密封条7的轴向长度尺寸大于错动空间6的轴向长度尺寸，减小错动密封条7由于第一管节4和第二相对错动而绷紧的概率，提高错动密封条7允许第一管节4和第二管节5错动范围，保障错动密封条7的使用寿命。

隧洞3开挖形成，开挖穿过活动断层破碎带2前预先在第一管节4所在的隧洞3的孔壁上打设超前锚杆8。隧洞3对应活动断层破碎带2位置同轴扩孔形成安装空间9，扩孔的孔径为原隧洞3洞径的1.3至1.5倍。超前锚杆8沿隧洞3的周侧壁间隔打设有若干根，超前锚杆8一端固定连接于隧洞3的孔壁上，相对的另一端倾斜远离隧洞3并且穿过活动断层破碎带2，并提前向活动断层破碎带2进行预注浆，以稳定活动断层破碎带2，提高挖掘穿过活动断层破碎带2时的安全性能。

安装空间9轴向中部的直径尺寸大于其两端的直径尺寸。安装空间9内设置有支护部件，支护部件包括同轴环绕隧洞3的拱架层10和内模层11。

拱架层10包括钢拱架14以及喷锚形成的包覆钢拱架14的混凝土层15，钢拱架14沿隧洞3的轴向间隔设置有若干道，可以为三道。位于安装空间9轴向中部的钢拱架14的直径尺寸大于位于靠近安装空间9轴向两端的直径尺寸，混凝土层15配合三道钢拱架14以及安装空间9中部呈远离隧洞3的凸起设置，混凝土层15的两端分别与活动断层破碎带2两侧的岩层1相抵。

拱架层10上还打设有径向锚杆12和稳定锚杆13。径向锚杆12自拱架层10顶端的内壁穿过拱架层10伸入至活动断层破碎带2内，稳定活动断层破碎带2。

稳定锚杆13沿隧洞3轴向间隔设置有若干组，可以有四组。每组稳定锚杆13沿拱架层10周侧壁间隔设置有若干道。靠近超前锚杆8的两组稳定锚杆13倾斜向第一管节4一侧的岩层1内设置，并且自拱架层10穿过活动断层破碎带2并伸入至第一管节4所在的一侧岩层1内。相对远离超前锚杆8的两组稳定锚杆13将倾斜向第二管节5所在一侧的岩层1内，并且自拱架层10穿过活动断层并伸入至第二管节5所在一侧的岩层1内。进一步提高活动断层破碎带2的稳定性，同时分别提高活动断层破碎带2与两侧岩层1之间的连接性能，减小发生错动的概率。

参照图1、3，拱架层10靠近内模层11的一侧固定连接有若干依次连接的防水膜形成的防水层16，防水层16能够减少自活动断层破碎带2的地下水渗透拱架层10的概率。

拱架层10与内模层11之间存在间隙，并在拱架层10与内模层11之间的间隙内填充石英砂混合聚氨酯浆液并在硬化后形成柔性的缓冲层25。

参照图1、4，内模层11包括圆围檩17、拼接弧板18以及支撑檩条19。

支撑檩条19沿隧洞3的洞壁间隔设置有若干根，支撑檩条19横跨安装空间9设置，并且两端分别与隧洞3的洞壁固定连接。

圆围檩17呈环形设置，圆围檩17的外环壁固定连接于支撑檩条19的远离拱架层10的一侧上，此时圆围檩17与隧洞3同轴设置，圆围檩17沿支撑檩条19的长度方向间隔设置有若干道，圆围檩17能够提高支撑檩条19之间的稳定性。

拼接弧板18沿支撑檩条19的长度方向依次固定连接有若干组，每组拼接弧板18沿圆围檩17的内环壁依次首尾连接有若干片，可以为八片。拼接弧板18与圆围檩17固定连接，可以采用焊接固定。八片拼接弧板18拼接形成圆柱状的浇筑空间，浇筑空间的内壁与隧洞3的内壁同轴平齐。

参照图4、5，位于同一组的两相邻拼接弧板18之间设置有扣接件20，通过扣接件20相邻两拼接弧板18相互扣接。扣接件20包括分别位于两片拼接弧板18相向两端的公扣和母扣。

公扣包括固定连接于拼接弧板18一端内的第一凸块21，第一凸块21靠近圆围檩17的一侧上固定连接有连接块23，相对的另一侧与拼接弧板18远离圆围檩17的一侧平齐设置。连接块23横截面呈三角形。

母扣包括第二凸块22，第二凸块22一侧面与拼接弧板18靠近圆围檩17的一侧平齐，第二凸块22远离圆围檩17的一侧开设有横截面呈三角形的连接槽24，连接槽24与连接块23相配合。位于同一组内的两相邻弧板连接时，连接块23与连接槽24插接配合，第一凸块21和第二凸块22相向的两侧间隙配合，能够提高位于同于组内的两相邻拼接弧板18之间的连接性能。内模层11用于第一管节4和第二管节5浇筑时配合隧道衬砌台车，减少现浇第一管节4和第二管节5时混凝土浆液进入到安装空间9内的概率。

本申请实施例一种适于活动断层破碎带的可错动隧道结构的实施原理为：隧道结构的施工步骤如下：S1，隧洞3开挖。对第一管节4段的岩层1进行开挖，在开挖至活动断层破碎带2前预先打设超前锚杆8并对活动断层破碎带2位置进行注浆。然后进行活动断层破碎带2开挖，在开挖活动断层破碎带2时进行扩挖，扩挖直径为隧洞3直径的1.3到1.5倍从而形成安装空间9。最后进行第二管节5段的岩层1开挖。

S2，支护部件的安装。S2-1、先打设径向锚杆12以及稳定锚杆13，提高活动断层破碎带2的稳定性。然后依次安装钢拱架14，最后喷锚衬砌形成混凝土层15，将钢拱架14用混凝土包覆遮蔽，形成拱架层10。

S2-2、安装支撑檩条19，令支撑檩条19的两端分别固定于活动断层破碎带2两侧的岩层1上，然后沿支撑檩条19的长度方向依次安装圆围檩17，提高支撑檩条19之间的稳定性，最后依次安装拼接弧板18，分隔隧洞3和安装空间9。

S3，第一管节4和第二管节5的浇筑。预先绑扎好钢筋后，将错动密封带分别于第一管节4和第二管节5相向两端的钢筋固定。采用隧道衬砌台车配合内模层11进行第一管节4的混凝土浇筑，在第一管节4的混凝土浇筑完成后再进行第二管节5的混凝土进行浇筑。

通过上述施工步骤形成对活动断层破碎带2的错动具有较好的适应性的隧道结构。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种适于活动断层破碎带的可错动隧道结构，包括开设于岩层(1)内并且穿过活动断层破碎带(2)的隧洞(3)，其特征在于：所述隧洞(3)内同轴设置有管道本体，所述管道本体包括同轴设置的第一管节(4)和第二管节(5)，第一管节(4)和第二管节(5)相向的两端之间存在间隙形成的错动空间(6)，所述错动空间(6)对应活动断层破碎带(2)设置，所述第一管节(4)和第二管节(5)相向的两端之间设置有隔断错动空间(6)的柔性的错动密封条(7)。

2.根据权利要求1所述的一种适于活动断层破碎带的可错动隧道结构，其特征在于：所述错动密封条(7)的轴向长度尺寸大于错动空间(6)沿隧洞(3)轴向的长度尺寸。

3.根据权利要求1所述的一种适于活动断层破碎带的可错动隧道结构，其特征在于：所述第一管节(4)和第二管节(5)相向两端面相互平行并且均呈平行活动断层破碎带(2)的长度方向倾斜设置。

4.根据权利要求1所述的一种适于活动断层破碎带的可错动隧道结构，其特征在于：所述隧洞(3)对应活动断层破碎带(2)设置有同轴围绕管道本体的支护部件，所述支护部件包括同轴环绕隧洞(3)的拱架层(10)以及同轴环绕隧洞(3)的内模层(11)，所述内模层(11)位于拱架层(10)靠近第一管节(4)和第二管节(5)的一侧并且与拱架层(10)之间存在间隙，所述内模层(11)的与拱架层(10)之间设置有柔性的缓冲层(25)。

5.根据权利要求4所述的一种适于活动断层破碎带的可错动隧道结构，其特征在于：所述拱架层(10)朝向内模层(11)的一侧固定连接有防水层(16)。

6.根据权利要求4所述的一种适于活动断层破碎带的可错动隧道结构，其特征在于：所述内模层(11)包括若干与隧洞(3)同轴的呈环形的圆围檩(17)以及若干固定连接于圆围檩(17)内环上的若干拼接弧板(18)，圆围檩(17)沿隧洞(3)的轴向间隔分布，相邻两拼接弧板(18)的两端相互扣接，若干拼接弧板(18)拼接形成遮蔽第一管节(4)和第二管节(5)相向两端的侧面。

7.根据权利要求4所述的一种适于活动断层破碎带的可错动隧道结构，其特征在于：所述拱架层(10)沿隧洞(3)轴向的中部打设若干稳定锚杆(13)，稳定锚杆(13)一端与拱架层(10)固定连接相对的另一端倾斜穿过活动断层破碎带(2)并伸入至活动断层破碎带(2)两侧的岩层(1)内。

8.根据权利要求4所述的一种适于活动断层破碎带的可错动隧道结构，其特征在于：所述拱架层(10)呈远离隧洞(3)凸出的拱形设置。

9.根据权利要求4所述的一种适于活动断层破碎带的可错动隧道结构，其特征在于：所述隧洞(3)一侧打设有超前锚杆(8)，超前锚杆(8)沿隧洞(3)的周向间隔打设有若干根，所述超前锚杆(8)一端固定连接于隧洞(3)的侧壁上，相对的另一端倾斜穿过活动断层破碎带(2)设置。

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