一种跨断层隧道节段衬砌被动矢量式柔性接头结构制造技术

本发明专利技术涉及隧道工程领域，提供了一种跨断层隧道节段衬砌被动矢量式柔性接头结构，包括接头搭桥机构、搭桥板接缝扣板、搭桥板接缝橡胶、防水板保护层、减阻层和泡沫混凝土减震填充层；其中，所述接头搭桥机构设置有多个，多个所述接头搭桥机构沿跨断层隧道环向布置，且相邻的接头搭桥机构间通过所述搭桥板接缝扣板与搭桥板接缝橡胶进行连接；同时，所述接头搭桥机构的外侧与隧道初期支护内侧的防水板之间还设置有所述防水板保护层和减阻层，所述接头搭桥机构与隧道二次衬砌的接缝内设置有所述泡沫混凝土减震填充层。本发明专利技术的优点在于：不仅防水与变形能力好，还能同时满足衬砌接缝附近对围岩荷载的承载要求。附近对围岩荷载的承载要求。附近对围岩荷载的承载要求。

【技术实现步骤摘要】
一种跨断层隧道节段衬砌被动矢量式柔性接头结构


[0001]本专利技术涉及隧道工程领域，尤其涉及一种跨断层隧道节段衬砌被动矢量式柔性接头结构。

技术介绍

[0002]近年来，随着我国交通基础建设进入全面发展阶段，越来越多的交通隧道穿越跨断层区域，如石岗坝引水隧道、都汶公路酒家垭隧道、都汶高速龙洞子隧道、紫坪铺隧道等，这些均是位于高烈度震区并穿越断层破碎带。跨断层隧道由于存在围岩刚度明显突变，在强震和断层错动作用下引起隧道剪切错动等损害也是较为频繁的现象。据相关文献统计数据显示，穿断层带隧道结构在受灾后最大垂直错变可达到4.0m，水平变形最大达3.0m之多。
[0003]跨断层隧道错动和强震动下严重威胁到正常交通秩序与人民生命财产安全，影响在建工程项目的施工安全、运营维护及经济效益，因此，跨断层隧道衬砌结构的优化已经成为无法回避的问题。目前国内外对跨断层隧道抗减震结构的研究己有一些成果，其中，设置节段式衬砌被认为是有效的跨断层隧道抗减震措施。
[0004]跨断层隧道设置节段式衬砌措施中，接头的设计一直是较难解决的问题。目前，衬砌接头位置往往存在防水措施不可靠、变形能力不够等问题。而增加接缝宽度来增强柔性接头的变形能力，却又使衬砌接头附近的承载可靠性大幅降低。当遇到地震时，衬砌接头附近往往容易出现接头损坏而诱发的漏水、衬砌损坏、围岩体侵入等灾害。
[0005]据此，目前急需一种不仅防水与变形能力好，还能同时满足衬砌接缝附近对围岩荷载的承载要求的跨断层隧道节段衬砌柔性接头。

技术实现思路
/>[0006]本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种不仅防水与变形能力好，还能同时满足衬砌接缝附近对围岩荷载的承载要求的跨断层隧道节段衬砌被动矢量式柔性接头结构。
[0007]本专利技术采用以下技术方案解决上述技术问题：
[0008]一种跨断层隧道节段衬砌被动矢量式柔性接头结构，包括接头搭桥机构、搭桥板接缝扣板、搭桥板接缝橡胶、防水板保护层、减阻层和泡沫混凝土减震填充层；其中，所述接头搭桥机构设置有多个，多个所述接头搭桥机构沿跨断层隧道环向布置，且相邻的接头搭桥机构间通过所述搭桥板接缝扣板与搭桥板接缝橡胶进行连接；同时，所述接头搭桥机构的外侧与隧道初期支护内侧的防水板之间还设置有所述防水板保护层和减阻层，所述接头搭桥机构与隧道二次衬砌的接缝内设置有所述泡沫混凝土减震填充层。
[0009]作为本专利技术的优选方式之一，每个所述接头搭桥机构分别包括衬砌外侧搭桥板、衬砌内侧搭桥板和搭桥板记忆合金连接杆；所述衬砌外侧搭桥板设置在所述二次衬砌的外侧，衬砌内侧搭桥板设置在相应二次衬砌的内侧，所述衬砌外侧搭桥板与衬砌内侧搭桥板之间通过所述搭桥板记忆合金连接杆进行连接；其中，所述搭桥板记忆合金连接杆的一端与所述衬砌外侧搭桥板铰接相连，其另一端则通过紧固螺母与所述衬砌内侧搭桥板固定相
连；所述紧固螺母在安装时对搭桥板记忆合金连接杆施加一定的预应力。
[0010]作为本专利技术的优选方式之一，所述紧固螺母与所述衬砌内侧搭桥板之间设有橡胶垫；所述橡胶垫可增加该处的变形能力。
[0011]作为本专利技术的优选方式之一，所述衬砌外侧搭桥板与衬砌内侧搭桥板的相对面上还分别设有橡胶支座，二者的橡胶支座之间支撑有所述二次衬砌。
[0012]作为本专利技术的优选方式之一，所述衬砌外侧搭桥板与衬砌内侧搭桥板上的橡胶支座分别为外侧搭桥板支座、内侧搭桥板支座；所述内侧搭桥板支座与外侧搭桥板支座设置于对应搭桥板端部，且分别支撑在所述二次衬砌的内外两侧。
[0013]作为本专利技术的优选方式之一，所述搭桥板接缝扣板具体设置于相邻的两个接头搭桥机构外侧接缝处，用于避免围岩材料从接缝处侵入；所述搭桥板接缝橡胶设置于相邻的两个接头搭桥机构内侧接缝处，起减震、堵漏作用。
[0014]作为本专利技术的优选方式之一，所述搭桥板接缝橡胶的横截面呈T形。
[0015]作为本专利技术的优选方式之一，所述防水板保护层具体为橡胶板，设置于所述防水板与接头搭桥机构之间，防止防水板被接头搭桥机构划破；所述减阻层为聚乙烯板，设置于所述防水板保护层与防水板之间，用于减小机构运动时与初期支护和防水板之间的摩擦力。
[0016]作为本专利技术的优选方式之一，所述泡沫混凝土减震填充层具体为玄武岩纤维泡沫混凝土；所述玄武岩纤维泡沫混凝土填充于所述接头搭桥机构及二次衬砌的接缝内，在地震动作用过程中起减震作用。
[0017]作为本专利技术的优选方式之一，适用于跨断层隧道中节段式二次衬砌；所述跨断层隧道中，沿隧道断面由外向内依次布设有所述初期支护、防水板与二次衬砌；其中，所述柔性接头结构布置在各节段式二次衬砌之间，相邻的二次衬砌通过所述柔性接头结构进行连接。
[0018]本专利技术相比现有技术的优点在于：跨断层隧道节段式衬砌设计中，接头结构设计一直是工程中的技术瓶颈；本专利技术基于接头机构“防水”、“被动变形”、“主动恢复”的思路，使节段式衬砌接头位置有较好的防水、变形变位能力，具有较好的实用性和可操作性，能够有效减小隧道结构的地震灾害风险，节约隧道结构维护成本并有效地保护人民生命财产安全。具体优点如下：
[0019](1)在隧道静力承载条件下，本专利技术接头搭桥机构使衬砌纵向成为整体，防水体系设置于防水板保护层后不予断开，据此，在衬砌接缝较宽条件下也能满足承载要求；
[0020](2)地震动作用下，断层附近围岩变形会使衬砌结构接头位置产生差异位移；本专利技术通过阵列式接头搭桥机构体系，为节段衬砌提供了较大的变形能力，通过随节段衬砌的被动变形，不改变承载机制及防水机制的条件下满足接头位置承载、变形变位及防水的要求；
[0021](3)本专利技术通过搭桥板记忆合金连接杆，在衬砌外侧搭桥板和衬砌内侧搭桥板之间提供自恢复力，使接头变形后具有一定自恢复能力，防止结构松弛损坏；
[0022](4)本专利技术接头内填充低强度、高阻尼的泡沫混凝土能够有效吸收地震动能量，减小接头附近衬砌结构的损伤；
[0023](5)由于搭桥机构的搭接作用，即使衬砌接头变形变位较大时，接头附近支撑结构
仍然保持连续，避免围岩破坏及岩土材料侵入影响隧道结构的使用功能。
附图说明
[0024]图1是实施例1中跨断层隧道节段衬砌被动矢量式柔性接头结构的整体结构示意图；
[0025]图2是实施例1中单个接头搭桥机构的结构示意图；
[0026]图3是实施例1中接头搭桥机构与搭桥板接缝扣板及搭桥板接缝橡胶的配合结构示意图；
[0027]图4是实施例1中防水板保护层及减阻层的结构示意图；
[0028]图5是实施例1中泡沫混凝土减震填充层及其周边结构的剖面示意图。
[0029]图中：1为初期支护，2为防水板，3为二次衬砌，4为柔性接头结构，41为接头搭桥机构，411为衬砌外侧搭桥板，4111为外侧搭桥板支座，412为衬砌内侧搭桥板，4121为内侧搭桥板支座，413为搭桥板记忆合金连接杆，414为紧固螺母，415为橡胶垫，42为搭桥板本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种跨断层隧道节段衬砌被动矢量式柔性接头结构，其特征在于，包括接头搭桥机构、搭桥板接缝扣板、搭桥板接缝橡胶、防水板保护层、减阻层和泡沫混凝土减震填充层；其中，所述接头搭桥机构设置有多个，多个所述接头搭桥机构沿跨断层隧道环向布置，且相邻的接头搭桥机构间通过所述搭桥板接缝扣板与搭桥板接缝橡胶进行连接；同时，所述接头搭桥机构的外侧与隧道初期支护内侧的防水板之间还设置有所述防水板保护层和减阻层，所述接头搭桥机构与隧道二次衬砌的接缝内设置有所述泡沫混凝土减震填充层。2.根据权利要求1所述的跨断层隧道节段衬砌被动矢量式柔性接头结构，其特征在于，每个所述接头搭桥机构分别包括衬砌外侧搭桥板、衬砌内侧搭桥板和搭桥板记忆合金连接杆；所述衬砌外侧搭桥板设置在所述二次衬砌的外侧，衬砌内侧搭桥板设置在相应二次衬砌的内侧，所述衬砌外侧搭桥板与衬砌内侧搭桥板之间通过所述搭桥板记忆合金连接杆进行连接；其中，所述搭桥板记忆合金连接杆的一端与所述衬砌外侧搭桥板铰接相连，其另一端则通过紧固螺母与所述衬砌内侧搭桥板固定相连。3.根据权利要求2所述的跨断层隧道节段衬砌被动矢量式柔性接头结构，其特征在于，所述紧固螺母与所述衬砌内侧搭桥板之间设有橡胶垫。4.根据权利要求2所述的跨断层隧道节段衬砌被动矢量式柔性接头结构，其特征在于，所述衬砌外侧搭桥板与衬砌内侧搭桥板的相对面上还分别设有橡胶支座，二者的橡胶支座之间支撑有所述二次衬砌。5.根据权利要求4所述的跨断层...

【专利技术属性】
技术研发人员：申玉生，周鹏发，王耀达，张熙，高登，黄海峰，邱居涛，曾志华，铁明亮，雷龙，陈孔福，王彬光，甘雨航，闵鹏，张逸飞，朱正超，易鹏豪，苟安迪，赵何霖，朱鹏霖，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：