穿越大型活动断层的高速铁路隧道内的轨道变形控制结构制造技术

本发明专利技术公开了一种穿越大型活动断层的高速铁路隧道内的轨道变形控制结构，属于高速铁路隧道工程技术领域，其通过优选设置穿越大型活动断层的高速铁路隧道内的仰拱填充层高度，并在轨道板与仰拱填充层之间对应设置支墩、支座和纵梁，组成轨道变形控制结构，使得纵梁、轨道板及钢轨可在地震作用时不完全随着仰拱填充层横向摆动，实现了穿越大型活动断层的高速铁路隧道内轨道结构在地震作用时的安全运行。本发明专利技术的轨道变形控制结构，其结构简单，设置成本较低，能有效保证高速铁路隧道内的轨道结构在穿越大型活动断层区段时的正常运行，减少轨道结构在地震作用时的变形，确保了高速铁路隧道运营的安全性和稳定性，具有极好的推广应用价值。

【技术实现步骤摘要】
穿越大型活动断层的高速铁路隧道内的轨道变形控制结构
本专利技术属于高速铁路隧道工程
，具体涉及一种穿越大型活动断层的高速铁路隧道内的轨道变形控制结构。
技术介绍
随着我国铁路建设的不断发展，尤其是高速铁路的大规模建设，使得铁路隧道的应用数量越来越多。在隧道工程的建设中，不可避免地会出现穿越强震区或者断层破碎带的情形，由于地下结构受到地震破坏后的修复极其困难、修复成本较高，因此，对地下结构的抗震研究，特别是高烈度地震区的隧道抗震研究是十分必要的。当隧道穿越活动断层，特别是软弱破碎带区域时，由于围岩的地质条件差异，发生地震作用时，隧道结构的地震响应很大，尤其是穿越土、岩(软、硬)交界的区段，是工程结构抗震的危险部位，这些结构断面往往可能会产生很大的变形与内力。因此，如何减小断层破碎带对隧道结构稳定性及安全性的影响是隧道结构设计和施工的难点，尤其是对穿越断层破碎带的隧道结构进行地震响应分析，以及该区段的抗减震措施显得十分重要。为防止隧道结构破坏，目前山岭隧道穿越活动断层或软弱破碎带时，往往需要特殊设计隧道或轨道的结构，或者设置额外的辅助结构。目前，常用的处理方法有如下三种：1、在土、岩交界部位设置柔性接头结构，例如大变形环，该柔性结构允许其两端连接的衬砌在一定范围内发生拉伸、压缩和剪切作用引起的位移，以此来降低隧道其余区段结构的地震响应，该方法适用于软、硬交界部位跨度较小的情况，否则由于变形环长度有限，其抗震效果大大降低；2、进行断面扩挖，通过在软弱破碎带或软、硬突变区段进行断面扩挖，直接增大扩挖段衬砌结构与其他区段结构的预留空间，该方法允许扩挖段衬砌结构在地震作用时充分位移，从而极大减小扩挖段衬砌结构的地震响应，但该方法仅适用于断层带跨度较小的情况，如果穿越大型活动断裂带，扩挖隧道断面就会产生巨大的开挖量，并造成工程造价的显著增加，而且当地震作用较大时，由于隧道结构刚度与围岩相差较大，隧道结构更容易发生结构破坏；3、设置隧道结构减震层。通常减震层的剪切模量较低，地震作用时，围岩发生错动，通过减震层缓冲传递给隧道结构的错动变形减小，从而达到减震的目的，但是由于铺设减震层材料增加工程投资成本，一般适用于活动断裂带跨度较小的区域，若活动断裂带跨度较大，势必会大幅增加建造成本。此外，虽然柔性接头结构的设置可以一定程度上解决穿越大型活动断层的隧道结构稳定性问题，但是，由于隧道内的轨道往往与隧道通过轨道板和混凝土浇筑连成一体，一旦地震发生时，隧道结构会在发生位移时连带轨道一起发生错动，造成轨道发生严重的扭曲；再加上高速铁路的行车密度大(一般单向5分钟一趟)，行车速度高，制动距离长，如果地震发生时列车正好通过该地段，即便列车提前采取了紧急制动措施，列车也极有可能会发生脱轨事故，严重时甚至会导致列车颠覆撞击隧道壁，造成隧道结构破坏，进而引发更为严重的次生灾害。因此，现有设置于穿越大型活动断层的隧道结构无法充分满足该区段隧道使用过程中的安全性和稳定性，存在一定的局限性。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的一种或者多种，本专利技术提供了一种穿越大型活动断层的高速铁路隧道内的轨道变形控制结构，其中通过在高速铁路隧道穿越大型活动断层的区段内设置由仰拱填充层、支墩、支座和纵梁组成的轨道变形控制结构，有效实现了大型活动断层区段内的轨道结构在地震作用时不完全随着隧道进行横向移动，避免了轨道结构的变形过大，保证了大型活动断层区段内高速铁路隧道在地震发生时的运营安全，提升了隧道和轨道结构的使用寿命。为实现上述目的，本专利技术提供一种穿越大型活动断层的高速铁路隧道内的轨道变形控制所述仰拱填充层的顶面水平设置，其顶面设置高度低于所述隧道未穿越大型活动断层区段内仰拱填充层的顶面设置高度；且所述仰拱填充层的顶面自下而上依次设置有支墩、支座和纵梁，其中，所述支墩固定设置在所述仰拱填充层的顶面，其为沿隧道纵向间隔设置的多个，所述支墩的顶面上固定设置有若干以顶面抵接所述纵梁底面的支座，且所述纵梁与所述支座之间的摩擦阻力使得该纵梁可在非地震情况下克服列车运行时的横向摇摆力；以及所述纵梁沿所述隧道的纵向设置，其横向宽度大于固定设置于其顶面上的轨道板的横向宽度，且所述纵梁的横向宽度小于所述仰拱填充层顶面的横向宽度，并在所述纵梁两侧的仰拱填充层顶面上沿纵向设置有限位挡块，相邻两所述支墩之间的所述纵梁以侧壁面抵接所述限位挡块的侧壁面，继而所述纵梁可在地震作用时带动所述轨道板及该轨道板上的钢轨不完全随着所述仰拱填充层横向摆动，并以所述纵梁两侧的限位挡块对该纵梁的横向摆动限位，从而保证穿越大型活动断层的高速铁路隧道发生地震时，隧道内的轨道结构可用于列车正常通行。作为本专利技术的进一步改进，所述纵梁的顶面平齐于所述限位挡块的顶面。作为本专利技术的进一步改进，所述支墩为横截面呈“U形”的U型支墩，其两侧分别具有突出于所述支墩顶面并以侧壁面抵接所述限位挡块的支耳，所述支座固定设置在两所述支耳之间的支墩顶面上，且所述纵梁放置于所述支座的顶面，并与其两侧的所述支耳间隔有一定的距离。作为本专利技术的进一步改进，所述支墩为呈长条形板状结构的一字型支墩，其设置在所述纵梁下方的中部，且其靠近所述限位挡块的两侧顶面上均固定设置有所述支座。作为本专利技术的进一步改进，所述支墩包括多个沿隧道横向间隔布置的支墩单元，各所述支墩单元的顶面上分别设置有所述支座。作为本专利技术的进一步改进，多个所述支墩单元沿所述纵梁的中线对称设置。作为本专利技术的进一步改进，所述支墩单元的横截面为矩形、圆形、多边形、或者三角形。作为本专利技术的进一步改进，所述隧道的两侧分别沿纵向设置有侧水沟，并形成两相对设置的沟槽侧壁，且所述限位挡块背离所述纵梁的一侧壁面抵接对应的所述沟槽侧壁。作为本专利技术的进一步改进，所述纵梁的两端分别对正其他未穿越大型活动断层区段的仰拱填充层端面，且所述纵梁的两端端面与其他区段的仰拱填充层端面之间采用施工缝隔断。作为本专利技术的进一步改进，所述支座为普通橡胶支座或者橡胶板。作为本专利技术的进一步改进，所述支座的顶面上粘附设置有一层聚四氟乙烯板。作为本专利技术的进一步改进，所述隧道为高速铁路单线隧道、高速铁路双线隧道或者高速铁路多线隧道，即所述仰拱填充层上方的所述纵梁对应轨道设置为单个、两个或者多个。上述改进技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：(1)本专利技术的穿越大型活动断层的高速铁路隧道内的轨道变形控制结构，其通过优选设置穿越大型活动断层的高速铁路隧道内的仰拱填充层高度，并在轨道板和仰拱填充层之间对应设置支墩、支座和纵梁，以支墩和支座隔离纵梁与仰拱填充层，并降低支墩和纵梁之间的摩擦系数，使得纵梁、轨道板及钢轨可在地震作用时不完全随着仰拱填充层横向摆动，即轨道结构的横向摆动不完全跟随隧道自身的横向摆动，继而使得轨道可形成大半径曲线的变形，满足地震作用时穿越大型活动断层高速铁路隧道内列车的正常运行，减少了该区段内脱轨事故的产生，保证了隧道在穿越大型活动断层时的运营安全，提升了隧道结构和轨道结构的使用寿命；(2)本专利技术的穿越大型活动断层的高速铁路隧道内的轨道变形控制结构，其通过在支墩的两侧分别对应纵梁设置限位挡块，由其对纵梁的横向摆动限位本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种穿越大型活动断层的高速铁路隧道内的轨道变形控制结构，包括沿隧道纵向固结于隧道仰拱内周壁面上的仰拱填充层，其特征在于，所述仰拱填充层的顶面水平设置，其顶面设置高度低于所述隧道未穿越大型活动断层区段内仰拱填充层的顶面设置高度；且所述仰拱填充层的顶面自下而上依次设置有支墩、支座和纵梁，其中，所述支墩固定设置在所述仰拱填充层的顶面，其为沿隧道纵向间隔设置的多个，所述支墩的顶面上固定设置有若干以顶面抵接所述纵梁底面的支座，且所述纵梁与所述支座之间的摩擦阻力使得该纵梁可在非地震情况下克服列车运行时的横向摇摆力；以及所述纵梁沿所述隧道的纵向设置，其横向宽度大于固定设置于其顶面上的轨道板的横向宽度，且所述纵梁的横向宽度小于所述仰拱填充层顶面的横向宽度，并在所述纵梁两侧的仰拱填充层顶面上沿纵向设置有限位挡块，相邻两所述支墩之间的所述纵梁以侧壁面抵接所述限位挡块的侧壁面，继而所述纵梁可在地震作用时带动所述轨道板及该轨道板上的钢轨不完全随着所述仰拱填充层横向摆动，并以所述纵梁两侧的限位挡块对该纵梁的横向摆动限位，从而保证穿越大型活动断层的高速铁路隧道发生地震时，隧道内的轨道结构可用于列车正常通行。

【技术特征摘要】
1.一种穿越大型活动断层的高速铁路隧道内的轨道变形控制结构，包括沿隧道纵向固结于隧道仰拱内周壁面上的仰拱填充层，其特征在于，所述仰拱填充层的顶面水平设置，其顶面设置高度低于所述隧道未穿越大型活动断层区段内仰拱填充层的顶面设置高度；且所述仰拱填充层的顶面自下而上依次设置有支墩、支座和纵梁，其中，所述支墩固定设置在所述仰拱填充层的顶面，其为沿隧道纵向间隔设置的多个，所述支墩的顶面上固定设置有若干以顶面抵接所述纵梁底面的支座，且所述纵梁与所述支座之间的摩擦阻力使得该纵梁可在非地震情况下克服列车运行时的横向摇摆力；以及所述纵梁沿所述隧道的纵向设置，其横向宽度大于固定设置于其顶面上的轨道板的横向宽度，且所述纵梁的横向宽度小于所述仰拱填充层顶面的横向宽度，并在所述纵梁两侧的仰拱填充层顶面上沿纵向设置有限位挡块，相邻两所述支墩之间的所述纵梁以侧壁面抵接所述限位挡块的侧壁面，继而所述纵梁可在地震作用时带动所述轨道板及该轨道板上的钢轨不完全随着所述仰拱填充层横向摆动，并以所述纵梁两侧的限位挡块对该纵梁的横向摆动限位，从而保证穿越大型活动断层的高速铁路隧道发生地震时，隧道内的轨道结构可用于列车正常通行。2.根据权利要求1所述的穿越大型活动断层的高速铁路隧道内的轨道变形控制结构，其中，所述纵梁的顶面平齐于所述限位挡块的顶面。3.根据权利要求1或2所述的穿越大型活动断层的高速铁路隧道内的轨道变形控制结构，其中，所述支墩为横截面呈“U形”的U型支墩，其两侧分别具有突出于所述支墩顶面并以侧壁面抵接所述限位挡块的支耳，所述支座固定设置在两所述支耳之间的支墩顶面上，且所述纵梁放置于...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖明清，王少锋，龚彦峰，邓朝辉，周坤，徐晨，
申请(专利权)人：中铁第四勘察设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42