一种穿越活动断裂带隧道抗震抗错断结构及施工方法技术

本发明专利技术公开了一种穿越活动断裂带隧道抗震抗错断结构及施工方法，所述结构包括活动断裂带错断强烈影响段衬砌和一般影响段衬砌，强烈影响段及一般影响段衬砌均采用节段式衬砌，节段之间通过大变形防水柔性接头连接，强烈影响段节段长度小于一般影响段，强烈影响段衬砌采用双层离壁式衬砌，一般影响段衬砌采用复合式衬砌。本发明专利技术结构针对强烈影响段及一般影响段的隧道震害特征采用了不同的结构型式，能有效抵抗近断层强震及断层错断，保证穿越活动断裂带隧道的安全性。裂带隧道的安全性。裂带隧道的安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种穿越活动断裂带隧道抗震抗错断结构及施工方法


[0001]本专利技术涉及隧道工程
，具体涉及一种穿越活动断裂带隧道抗震抗错断结构及施工方法。

技术介绍

[0002]大量隧道震害史料表明，穿越活动断裂带隧道结构震害严重，可能导致隧道结构产生错台、开裂及错断等病害，导致大量的人员伤亡和财产损失，社会经济影响十分严重。因此需要采取合理的抗震设防措施，保证穿越活动断裂带隧道结构的安全性。
[0003]目前，穿越活动断裂带隧道主要有四种抗震设防措施，即：1)预留变形空间，优化断面形状及衬砌节段设计；2)改变围岩性质，如对围岩进行注浆或增设锚杆等；3)提高衬砌性能，如增加隧道结构强度、阻尼、刚度调整等；4)设置减震措施，如在隧道与地层之间设置减震构造等。
[0004]但由于断层错动过程中，围岩
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隧道之间的相互作用将产生巨大应力，且近断层地震波频率成分复杂，震动幅值大，垂直地震动参数大，导致目前的抗震设防措施难以抵抗强震及断层位错的共同作用，对于活动断裂带大尺度位错的适应性有限，难以保证穿越活动断裂带隧道的安全性。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种穿越活动断裂带隧道抗震抗错断结构及施工方法，针对强烈影响段及一般影响段的隧道震害特征采用了不同的结构型式，能有效抵抗近断层强震及断层错断，保证穿越活动断裂带隧道的安全性，解决了上述
技术介绍
中提到的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种穿越活动断裂带隧道抗震抗错断结构，所述结构包括活动断裂带错断强烈影响段衬砌和一般影响段衬砌，强烈影响段及一般影响段衬砌均采用节段式衬砌，节段之间通过大变形防水柔性接头连接，强烈影响段节段长度小于一般影响段，强烈影响段衬砌采用双层离壁式衬砌，一般影响段衬砌采用复合式衬砌。
[0007]优选的，所述双层离壁式衬砌包括内层衬砌、中间层、外层衬砌；所述内层衬砌为钢筋混凝土结构，用于承受外衬破坏后所产生的荷载；所述中间层为混凝土材料，用于吸收断层错动及地震动过程中所产生的能量。
[0008]优选的，所述外层衬砌包括外层初期支护、外层防水层、外层二次衬砌；
[0009]所述外层初期支护包括喷混凝土、钢架和锚杆；
[0010]所述外层防水层包括土工布和防水板；
[0011]所述外层二次衬砌为钢筋混凝土结构。
[0012]优选的，所述中间层的仰拱部位采用混凝土填充，拱墙部位不进行填充，所述中间层厚度通过断层最大错断量进行确定。
[0013]优选的，所述复合式衬砌包括初期支护、减震层、防水层和二次衬砌。
[0014]优选的，所述初期支护包括锚杆、喷混凝土、钢架组成；
[0015]所述减震层为柔性材料，用于吸收地震动过程中所产生的能量；
[0016]所述防水层包括土工布和防水板；
[0017]所述二次衬砌为钢筋混凝土结构。
[0018]优选的，所述变形防水柔性接头由钢板、橡胶止水带、螺母组成；所述橡胶止水带通过钢板和螺母固定于衬砌端部，橡胶止水带长度通过断层最大错断量进行确定。
[0019]另外，为实现上述目的，本专利技术还提供了如下技术方案：一种穿越活动断裂带隧道抗震抗错断结构的施工方法，包括如下步骤：
[0020]S1、根据隧道受活动断裂带断层错动位移影响及强地震力作用，将穿越活动断裂带隧道划分为两个区段：活动断裂带错断强烈影响段和一般影响段；
[0021]S2、针对活动断裂带错断强烈影响段采用双层离壁式衬砌，针对一般影响段衬砌采用复合式衬砌；
[0022]S3、在采用双层离壁式衬砌时，对于横断面，包括如下：
[0023]1)根据工程规范的隧道净空尺寸要求，确定隧道内层衬砌内轮廓尺寸；初步确定隧道内层衬砌结构参数，然后采用荷载
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结构法分析荷载作用下隧道内层衬砌内力，计算安全系数，待安全系数满足要求后确定最终的内层衬砌结构参数，开始施工内层衬砌；
[0024]2)根据断层最大错动量dmax确定中间层宽度d，d＝dmax，然后施工中间层；
[0025]3)根据隧道内层衬砌外轮廓尺寸及中间层宽度，确定隧道外层衬砌内轮廓尺寸，初步确定隧道外层衬砌结构参数，然后采用荷载
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结构法分析荷载作用下隧道外层衬砌内力，计算安全系数，待安全系数满足要求后确定最终的外层衬砌结构参数，开始施工外层衬砌，具体包括外层初期支护、外层防水层和外层二次衬砌；
[0026]S4、在采用双层离壁式衬砌时，对于纵断面，包括如下：
[0027]根据工程规范及工程经验初步确定双层离壁式结构衬砌纵向节段长度，建立考虑断层错动影响的隧道三维数值有限元计算模型求解断层错动后隧道纵断面内力，根据纵断面内力计算安全系数，待安全系数满足要求后确定最终的双层离壁式结构衬砌纵向节段长度，根据最终确定的纵向节段长度开始施工；
[0028]S5、在采用复合式衬砌时，对于横断面，包括如下：
[0029]根据工程规范的隧道净空尺寸要求，确定隧道内轮廓尺寸；初步确定隧道复合式衬砌结构参数，然后采用反应位移法分析强地震力作用下隧道衬砌内力，计算安全系数，待安全系数满足要求后确定最终的内层衬砌结构参数，开始施工复合式衬砌，包括初期支护、减震层、防水层和二次衬砌；
[0030]S6、在采用复合式衬砌时，对于纵断面包括以下：
[0031]根据工程规范及工程经验初步确定复合式衬砌纵向节段长度，建立考虑强地震动影响的隧道三维数值有限元计算模型求解强地震动下隧道纵断面内力，根据纵断面内力计算安全系数，待安全系数满足要求后确定最终的复合式衬砌纵向节段长度，根据最终确定的纵向节段长度开始施工。
[0032]优选的，步骤S1中，所述活动断裂带错断强烈影响段是指断裂带及从断裂带边缘向两侧受到严重震害的区段，此区段既受活动断裂带断层错动位移影响又受强地震力作
用；所述一般影响段是指从活动断裂带错断强烈影响段边缘向外受到震害影响逐渐降低的区段，此区段受强地震力作用。
[0033]本专利技术的有益效果是：
[0034]1)本专利技术为穿越活动断裂带隧道抗震设防的技术难题提供了一种抗震抗错断结构，该结构包括活动断裂带错断强烈影响段衬砌和一般影响段衬砌两部分。针对强烈影响段，采用了双层离壁式节段衬砌。针对一般影响段，采用了复合式节段衬砌。
[0035]2)强烈影响段隧道受近断层强震及断层错断共同作用。双层离壁式衬砌能够通过节段之间的柔性接头及中间层，吸收强震及断层错断所产生的能量，防止内衬在强震及断层错断影响下产生破坏。
[0036]3)一般影响段受强地震动作用，复合式衬砌能通过减震层吸收强震所产生的能量，防止二次衬砌在强震影响下产生破坏。
附图说明
[0037]图1为本专利技术穿越活动断裂带隧道抗震抗错断结构体系示意图；
[0038]图2为双层离壁式衬砌结构示意图；
[0039]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种穿越活动断裂带隧道抗震抗错断结构，其特征在于，所述结构包括活动断裂带错断强烈影响段衬砌和一般影响段衬砌，强烈影响段及一般影响段衬砌均采用节段式衬砌，节段之间通过大变形防水柔性接头连接，强烈影响段节段长度小于一般影响段，强烈影响段衬砌采用双层离壁式衬砌，一般影响段衬砌采用复合式衬砌。2.根据权利要求1所述的穿越活动断裂带隧道抗震抗错断结构，其特征在于：所述双层离壁式衬砌包括内层衬砌(1)、中间层(2)、外层衬砌；所述内层衬砌为(1)钢筋混凝土结构，用于承受外衬破坏后所产生的荷载；所述中间层(2)为混凝土材料，用于吸收断层错动及地震动过程中所产生的能量。3.根据权利要求2所述的穿越活动断裂带隧道抗震抗错断结构，其特征在于：所述外层衬砌包括外层初期支护(3)、外层防水层(4)、外层二次衬砌(5)；所述外层初期支护(3)包括喷混凝土、钢架和锚杆；所述外层防水层(4)包括土工布和防水板；所述外层二次衬砌(5)为钢筋混凝土结构。4.根据权利要求2所述的穿越活动断裂带隧道抗震抗错断结构，其特征在于：所述中间层的仰拱部位采用混凝土填充，拱墙部位不进行填充，所述中间层厚度通过断层最大错断量进行确定。5.根据权利要求1所述的穿越活动断裂带隧道抗震抗错断结构，其特征在于：所述复合式衬砌包括初期支护(6)、减震层(7)、防水层(8)和二次衬砌(9)。6.根据权利要求5所述的穿越活动断裂带隧道抗震抗错断结构，其特征在于：所述初期支护(6)包括锚杆、喷混凝土、钢架组成；所述减震层(7)为柔性材料，用于吸收地震动过程中所产生的能量；所述防水层(8)包括土工布和防水板；所述二次衬砌(9)为钢筋混凝土结构。7.根据权利要求1所述的穿越活动断裂带隧道抗震抗错断结构，其特征在于：所述变形防水柔性接头由钢板、橡胶止水带、螺母组成；所述橡胶止水带通过钢板和螺母固定于衬砌端部，橡胶止水带长度通过断层最大错断量进行确定。8.一种根据权利要求1
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7中任一项所述穿越活动断裂带隧道抗震抗错断结构的施工方法，其特征在于：包括如下步骤：S1、根据隧道受活动断裂带断层错动位移影响及强地震力作用，将穿越活动断裂带隧道划分为两个区段：活动断裂带错断强烈影响段和一般影响段；S2、针对活动断裂带错断强烈影响段采用双层离壁式衬砌，针对一般影响段衬砌采用复合式衬砌；S3、在采用...

【专利技术属性】
技术研发人员：王明年，田四明，喻喻，张霄，王玉锁，于丽，巩江峰，黎旭，王伟，唐浪洲，杨恒洪，姚庆晨，郭晓晗，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：