一种设有隔离层结构的双衬砌隧道制造技术

本发明专利技术公开了一种设有隔离层结构的双衬砌隧道，该装置包括隧道主体，其包括由外到里依次分布的一次衬砌和二次衬砌，所述一次衬砌和二次衬砌之间设有采用柔性材料制作的隔离层，所述隔离层用于隔离所述一次衬砌发生形变时对所述二次衬砌的作用力，所述隔离层为抗拉强度≥3.0MPa，弹性模量≥0.1Ga且≤0.5Ga，拉伸断裂伸长率≥20％，玻璃化温度≤－70℃的聚乙烯高分子材料。本发明专利技术提供的一种设有隔离层结构的双衬砌隧道，结构简单、施工方便快捷、防水性能好，隔离层的设置使一次衬砌与二次衬砌的受力更加明确，同时增强了隧道的结构抗渗防水能力，适用于复杂工程地质、水文地质等建设条件的公路、铁路、轨道交通隧道和水工隧道等工程领域。

Double lining tunnel with isolation layer structure

The invention discloses a double-lining tunnel with an isolation layer structure, which comprises a main body of the tunnel, including a primary lining and a secondary lining distributed sequentially from outside to inside. The primary lining and a secondary lining are provided with an isolation layer made of flexible material between the primary lining and the secondary lining, and the isolation layer is used to isolate the occurrence of the primary lining. The force acting on the secondary lining during deformation is polyethylene macromolecule material with tensile strength (> 3.0 MPa), elastic modulus (> 0.1 Ga) and elastic modulus (< 0.5 Ga), tensile elongation at break (> 20%) and glass transition temperature (-70 C). The double-lining tunnel with isolation layer structure provided by the invention has simple structure, convenient construction and good waterproof performance. The setting of isolation layer makes the stress of primary lining and secondary lining clearer, and enhances the structural impermeability and waterproof ability of the tunnel, which is suitable for construction strips of complex engineering geology and hydrogeology. Parts of the highway, railway, rail transit tunnel and hydraulic tunnel and other engineering areas.

【技术实现步骤摘要】
一种设有隔离层结构的双衬砌隧道
本专利技术涉及隧道工程
，具体涉及一种设有隔离层结构的双衬砌隧道。
技术介绍
从国内外铁路、公路隧道工程的实践经验来看，随着经济社会的发展，一方面跨江、跨海隧道工程日益增多，隧道处于承压水地层和穿越复杂岩溶、软硬不均地层等不利建设条件的情况难于避免；另一方面，现代交通方式对隧道的抗裂、防渗等耐久性提出了更高的要求，传统的隧道单层衬砌和双层衬砌结构均难于满足复杂水文、地质条件下现代隧道工程建设的需要。按照以人为本的建设理念，从全寿命周期成本考虑，越来越多复杂水文、地质条件下的隧道工程采用双层衬砌结构方案。在现阶段，双层衬砌的结构方案有两种设计方法，一种是考虑一次衬砌早封闭成拱，承担围岩开挖初期的荷载，在一次衬砌混凝土强度达到设计要求后施作二次衬砌，二次衬砌与一次衬砌结合并且整体受力，共同承担其后的围岩及运营荷载，多用于地层相对均匀、稳固的工程地质建设条件；另一种是考虑一次衬砌为主承力结构，二次衬砌只考虑抗渗防水和作为安全储备，多用于地层软硬不均、岩溶发育等复杂工程地质建设条件。本专利技术主要针对地下水丰富、地层软硬不均、岩溶发育等复杂工程地质建设条件，提出一种设有隔离层结构的双衬砌隧道，结构受力明确，一次衬砌为主承力结构，二次衬砌只考虑抗渗防水和作为安全储备，二次衬砌与一次衬砌之间设不传递弯矩和剪力的隔离层。本专利技术技术方案的受力体系完全不同于专利号200910154519.4的单层衬砌结构方案，也不同于专利号201110141846.3的二次衬砌与一次衬砌结合整体受力的结构方案。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种设有隔离层结构的双衬砌隧道，通过设有隔离层解决了一次衬砌发生形变时对二次衬砌的影响，提高了隧道衬砌结构的整体变形协调能力，结构构造简单，质量有保证。为达到以上目的，本专利技术采取的技术方案是：隧道主体，其包括由外到里依次分布的一次衬砌和二次衬砌，所述一次衬砌和二次衬砌之间设有采用柔性材料制作的隔离层，所述隔离层用于隔离所述一次衬砌发生形变时对所述二次衬砌的作用力。在上述技术方案的基础上，所述隔离层为抗拉强度≥3.0MPa，弹性模量≥0.1Ga且≤0.5Ga，拉伸断裂伸长率≥20％的聚乙烯高分子材料。在上述技术方案的基础上，所述隔离层为玻璃化温度≤－70℃的聚乙烯高分子材料。在上述技术方案的基础上，所述隔离层为厚度≥20mm且≤30mm的泡沫塑料。在上述技术方案的基础上，所述二次衬砌包括波形钢板组件和纤维混凝土，所述纤维混凝土填充于所述隔离层和波形钢板组件之间，所述波形钢板组件包括多个沿所述隧道主体方向依次排列的波形钢板。在上述技术方案的基础上，所述波形钢板靠近所述纤维混凝土的表面上设有剪力钉。在上述技术方案的基础上，每任意两个相邻的所述波形钢板之间均存在衬砌环缝，每一所述衬砌环缝的下方均设有环缝拼接板，所述环缝拼接板通过连接螺栓将所述波形钢板与环缝拼接板连接固定。在上述技术方案的基础上，所述环缝拼接板的形状与所述波形钢板相契合。在上述技术方案的基础上，每一所述衬砌环缝中设有环缝止水带。在上述技术方案的基础上，所述隔离层靠近所述一次衬砌的一面上粘贴有厚度≥1mm的土工膜。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：(1)本专利技术中设有隔离层结构的双衬砌隧道，较传统的单层衬砌结构方案多了隔离层及二次衬砌双重保护，较现有的整体受力的双层衬砌结构方案多了隔离层，用于隔离一次衬砌发生形变时对二次衬砌的作用力，使一次衬砌与二次衬砌的结构受力更加明确，对施工期及运营初期隧道结构变形的适应能力显著提高，更适合地层软硬不均、岩溶发育等复杂工程地质建设条件。(2)在隧道工程运营后期，主受力结构一次衬砌的混凝土受环境侵蚀裂缝加大，混凝土中的钢筋腐蚀加剧，一次衬砌结构受力性能逐步退化时，因施工等因素扰动的隧道围岩也趋于稳定，此时二次衬砌的承载力和抗渗防水性能可有效延长隧道工程的使用寿命。(3)隧道主体中的二次衬砌采用以带剪力钉的波形钢板作为底板的钢混组合结构，较传统的钢筋混凝土或钢纤维二次衬砌结构，可充分发挥钢材延展性及密实性好的特点，提高了二次衬砌的抗裂性能，隔离层及二次衬砌的双重保护能避免一次衬砌及其预埋、连接件处于干湿交替环境，从而显著提高一次衬砌结构及其预埋、连接件的耐久性。(4)较传统的钢筋混凝土或钢纤维二次衬砌，波形钢板作为二次衬砌底板的同时兼作浇注底模，纤维混凝土浇注工艺简单、密实度更易保证，一方面可提高二次衬砌成型质量，另一方面也可以缩短二次衬砌施工周期。附图说明图1为本专利技术实施例中一种设有隔离层结构的双衬砌隧道的侧示图。图2为本专利技术实施例中一种设有隔离层结构的双衬砌隧道的A-A的剖面图。图3为本专利技术实施例中一种设有隔离层结构的双衬砌隧道的剖面图中B处的放大图。图中：1-隧道主体，10-一次衬砌，11-二次衬砌，12-隔离层，13-波形钢板组件，130-波形钢板，14-纤维混凝土，15-环缝拼接板，16-连接螺栓，17-环缝止水带，18-剪力钉。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的实施例作进一步详细说明。参见图1和图2所示，本专利技术实施例提供一种设有隔离层结构的双衬砌隧道，包括隧道主体1，隧道主体1包括由外到里依次分布的一次衬砌层10和二次衬砌层11，一次衬砌10和二次衬砌11为合适尺寸的拱形结构，一次衬砌10和二次衬砌11之间还设有采用柔性材料制作的隔离层12，隧道主体1能够通过隔离层12隔离一次衬砌10发生形变时对二次衬砌11的作用力，削弱一次衬砌10与二次衬砌11之间的力传递，使得一次衬砌10与二次衬砌11的结构受力更加明确，对施工期及运营初期隧道结构变形的适应能力能够显著提高。这里的作用力包括一次衬砌10对二次衬砌11的压力、剪力等力。其中，一次衬砌10结构为传统的整体浇注或预制拼装钢筋混凝土衬砌结构，一般矿山法施工的隧道常采用整体现浇施工，盾构法施工的隧道采用管片预制拼装法施工；二次衬砌11结构为钢混组合结构，相较于传统的钢筋混凝土二次衬砌结构，在刚度、强度、延性和稳定性方面能够充分发挥钢材与混凝土材料各自的优点，可充分发挥钢材延展性及密实性好的特点，提高了二次衬砌11的抗裂性能。参见图1和图2所示，二次衬砌11主要包括波形钢板组件13和纤维混凝土14，波形钢板组件13由多个沿隧道主体1方向依次排列的波形钢板130构成，波形钢板130做二次衬砌11底板的同时并作为纤维混凝土14填充时的底模，减少了另外附加底模时的拆除工序，缩短了施工的周期，更有利于保证隧道内壁外观质量。为了使波形钢板130与纤维混凝土14结合更加紧密，结构更加稳固，在波形钢板130靠近纤维混凝土14的表面上焊接有剪力钉18，提高钢板与混凝土之间的粘结力。这里剪力钉18的规格为长度为80mm，直径为10mm的栓钉，其材料及机械性能和焊接要求应满足现行《电弧螺柱焊用圆柱头栓钉》的规定。在隧道建造过程中，沿隧道环向上，每颗剪力钉18按300mm的间距来设置，轴线方向上，每颗剪力钉18的间距按波形钢板130的波距布置，每一波纹的底部处均设有一颗剪力钉18。参见图3所示，每任意两个相邻的波形钢板130之间均存在衬砌环缝，环缝连接方式很大程度上改善了二次衬砌11结构的变形协调能力，从而提本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种设有隔离层结构的双衬砌隧道，其特征在于，其包括：隧道主体(1)，其包括由外到里依次分布的一次衬砌(10)和二次衬砌(11)，所述一次衬砌(10)和二次衬砌(11)之间设有采用柔性材料制作的隔离层(12)，所述隔离层(12)用于隔离所述一次衬砌(10)发生形变时对所述二次衬砌(11)的作用力。

【技术特征摘要】
1.一种设有隔离层结构的双衬砌隧道，其特征在于，其包括：隧道主体(1)，其包括由外到里依次分布的一次衬砌(10)和二次衬砌(11)，所述一次衬砌(10)和二次衬砌(11)之间设有采用柔性材料制作的隔离层(12)，所述隔离层(12)用于隔离所述一次衬砌(10)发生形变时对所述二次衬砌(11)的作用力。2.如权利要求1所述的一种设有隔离层结构的双衬砌隧道，其特征在于：所述隔离层(12)为抗拉强度≥3.0MPa，弹性模量≥0.1Ga且≤0.5Ga，拉伸断裂伸长率≥20％的聚乙烯高分子材料。3.如权利要求2所述的一种设有隔离层结构的双衬砌隧道，其特征在于：所述隔离层(12)为玻璃化温度≤－70℃的聚乙烯高分子材料。4.如权利要求3所述的一种设有隔离层结构的双衬砌隧道，其特征在于：所述隔离层(12)为厚度≥20mm且≤30mm的泡沫塑料。5.如权利要求1所述的一种设有隔离层结构的双衬砌隧道，其特征在于：所述二次衬砌(11)包括波形钢板组件(13)和纤维混凝土(14)，所述纤维混凝土(14)填充于所述隔离层(...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈毅明，柯小华，张涛，冯金海，黄郁林，王凯，何一韬，李硕标，栗小龙，徐涛，陈羽翔，王艳斌，刘昌，邓君，吴勇，
申请(专利权)人：中交城市轨道交通设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42