一种隧道复合式抗震缝结构制造技术

本发明专利技术公开了一种隧道复合式抗震缝结构，包括多个二衬节段构成的二衬和多个初期支护节段组成的初期支护；相邻二衬节段之间和相邻初期支护节段之间均匀抗震缝，抗震缝内有减震层；按相同起始位置同向分别排序的多个二衬抗震缝和多个初期支护抗震缝中相同序号的抗震缝的中心线位于同一竖直平面上；二衬和初期支护之间有带排水槽部分和不带排水槽部分组成的缓冲层；带排水槽部分由多个弧形的上缓冲构件依次设置而成；不带排水槽部分由多块弧形的下缓冲构件依次设置而成；上缓冲构件上有多个与隧道水沟连通的排水槽

【技术实现步骤摘要】
一种隧道复合式抗震缝结构


[0001]本专利技术属于隧道及地下工程
，涉及一种隧道复合式抗震缝结构
。

技术介绍

[0002]青藏高原及其边缘地带的地质构造极端发育，为高烈度地震活跃区，大量长大隧道穿越高烈度区断裂带
。
一般认为隧道为耐震结构，但是
ꢀ“
5.12
汶川地震”及“1.8
门源地震”等强震发生时，过断裂带隧道多以变形缝为基线，产生大位移错动，造成结构大范围损伤
、
压溃，甚至垮塌，耐震结构防水失效，隧道内发生严重突涌水等灾害，以致线路停运，损失惨重
。
现有技术中的隧道抗震缝形式相对单一，抗震缝均以二衬节段为载体，缝内填塞止水材料及变形缓冲材料，实践表明常规抗震缝难以有效减轻隧道破坏程度，抗震效果较差，具体表现如下：1）隧道穿越断裂带时，通常加强支护措施，使得初期支护及二衬强度
、
刚度大大增加，而为适应地震引起的结构变形，通常仅以二衬（内层结构）节段为载体，设置抗震缝
。
而高烈度地震发生时，断裂带错动作用在初期支护（外层结构）上的能量不能及时有效释放，使得断裂带积聚的能量通过初期支护向二衬大范围传递，造成二衬大面积损伤
、
破坏甚至垮塌，严重影响隧道运营安全
。
[0003]2）过断层时考虑围岩破碎
、
节理发育以及存在突涌水等不利情况，通常加强结构支护强度
、
刚度，而不考虑设置初期支护抗震缝，使得初期支护成为连续板状结构，由于二衬为大刚度封闭结构，地震时二衬限制了初期支护变形空间，支护结构的韧性不能充分发挥，以致初期支护混凝土破碎，钢架扭曲，丧失抵抗围岩变形能力，使得围岩松动区进一步扩大，加剧了隧道结构的破坏
、
坍塌
。
[0004]3）断层破碎带一般为基岩裂隙水宣泄口，地下水富集，震级较大时断裂带往往发生大位移错动，导致常规抗震缝防水材料拉裂或剪断失效，诱发隧道出现突泥涌水等灾害，造成灾后救援及修复困难
。
[0005]4）常规缓冲材料（如蜂窝结构
、
海绵结构）在高能量
、
富水环境作用下，材料内部结构易破坏，耐压回弹性能差，与围岩协调变形能力弱，即使额外增设排水板疏水，但常规排水板抗撕裂能力弱，且与隧道洞内排水系统无直接联系，以致汇水常导流至隧道基底，无其他疏水径路，造成基底地层泥化，出现翻浆冒泥等次生灾害
。
[0006]5）常规抗震缝临空侧缝内往往填塞沥青麻筋并以聚硫密封膏封缝，隧道运营过程中，由于洞内污物
、
潮气及活塞风等不利因素长期作用下，封缝材料易老化开裂，加之嵌缝料整体性差，极易脱落，尤其对高速铁路列车运营造成严重安全隐患
。
[0007]因此，高烈度地震发生时，抗震缝能否有效设置成为影响隧道后期运营安全的关键环节，甚至成为制约国内民生及国家战略安全通道的重要瓶颈，该问题亟待解决
。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是提供一种隧道复合式抗震缝结构，在发生地震时，能减轻隧道破
坏程度，提高抗震效果
。
[0009]为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种隧道复合式抗震缝结构，包括二衬和初期支护，二衬由沿隧道轴线方向依次设置的多个二衬节段构成，初期支护由沿隧道轴线方向依次设置的数量与二衬节段数量相同的初期支护节段组成；相邻二衬节段之间二衬抗震缝，相邻初期支护节段之间有初期支护抗震缝；按相同起始位置同向分别排序的多个二衬抗震缝和多个初期支护抗震缝中相同序号的二衬抗震缝的中心线和初期支护抗震缝的中心线位于同一竖直平面上，且该二衬抗震缝的宽度和该初期支护抗震缝的宽度相同；初期支护抗震缝内嵌塞有高弹耐压橡胶板，二衬抗震缝内嵌塞有泡沫板；二衬和初期支护之间设有环状的缓冲层，该缓冲层由位于上方的带排水槽部分和位于下方的不带排水槽部分组成；带排水槽部分由多块高弹耐压橡胶板制成的弧形的上缓冲构件沿隧道轴线方向依次设置而成；不带排水槽部分由多块高弹耐压橡胶板制成的弧形的下缓冲构件沿隧道轴线方向依次设置而成；上缓冲构件上设有多个排水槽，排水槽与设置于隧道内的隧道水沟连通
。
[0010]本专利技术复合式抗震缝结构中的初期支护和二衬以通缝形式同时节段化设计，打破了现有技术中只在二衬设抗震缝的做法，此外，采用高弹耐压缓冲板，首次实现了防排水功能，解决了常规排水板无排水径路而使水汇集隧底，软化基底的问题，填补了该领域的空白
。
发生地震时，本专利技术复合式抗震缝结构能及时释放断层位错能，避免支护结构大范围损伤
、
压溃，维持变形缝防水体系以及非震时变形缝临空侧填缝料不易脱落，使高速列车能正常运营
。
[0011]本专利技术复合式抗震缝结构具有以下优点：1）初期支护和二衬同一位置通缝设置抗震缝，震时断层位错能可及时释放，增加了初期支护
、
二衬节段内协同变形的空间，减小了二衬大范围损伤
、
破坏
、
压溃甚至垮塌的风险
。
[0012]2）初期支护设置抗震缝，迎合隧道节段抗震的理念，初期支护作为刚柔兼济的结构，震时可充分发挥材料韧性，与围岩作用“让”、“抗”结合，约束围岩松动区不断扩大而压溃结构
。
[0013]3）采用兼具防排水功能的高弹耐压橡胶板，该结构耐压
、
抗拉剪能力好，与周围结构协同弹性变形能力强，不仅可有效耗能释压，削弱震动及位错作用，还能有效疏排围岩渗水，强化抗震缝防水功能，避免灾害时抗震缝防水失效，造成隧道突涌水，以及非震时基岩裂隙水流入基底产生翻浆冒泥等二次灾害
。
[0014]4）抗震缝内设置整体性好
、
缓冲能力强的聚乙烯泡沫塑料板，并固定橡胶止水条封口，从根本上消除了非震时缝内材料脱落危及高速列车运营的隐患
。
[0015]5）震害发生时，能缩减隧道受灾范围，降低工程抢修复难度，减小工程经济损失，在非震时，兼具强化防水功效，有效疏排导流隧道周边地下水，遏制运营期基底水害发生
。
附图说明
[0016]图1是本专利技术复合式抗震缝结构的示意图
。
[0017]图2是图1的
A
‑
A
剖面图
。
[0018]图3是图1的
B
‑
B
剖面图
。
[0019]图4是图1的
C
‑
C
剖面图
。
[0020]图5是本专利技术复合式抗震缝结构的缓冲层中带排水槽部分的示意图
。
[0021]图6是组成图5所示带排水槽部分的上缓冲构件的侧视图
。
[0022]图7是本专利技术复合式抗震缝结构中上缓冲构件侧边锯齿形接缝的放大图
。
[0023]图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种隧道复合式抗震缝结构，包括二衬（1）和初期支护（2），其特征在于，二衬（1）由沿隧道轴线方向依次设置的多个二衬节段构成，初期支护（2）由沿隧道轴线方向依次设置的数量与二衬节段数量相同的初期支护节段组成；相邻二衬节段之间二衬抗震缝（6），相邻初期支护节段之间有初期支护抗震缝（7）；按相同起始位置同向分别排序的多个二衬抗震缝（6）和多个初期支护抗震缝（7）中相同序号的二衬抗震缝（6）的中心线和初期支护抗震缝（7）的中心线位于同一竖直平面上，且该二衬抗震缝（6）的宽度和该初期支护抗震缝（7）的宽度相同；初期支护抗震缝（7）内嵌塞有高弹耐压橡胶板，二衬抗震缝（6）内嵌塞有泡沫板；二衬（1）和初期支护（2）之间设有环状的缓冲层，该缓冲层由位于上方的带排水槽部分和位于下方的不带排水槽部分组成；带排水槽部分由多块高弹耐压橡胶板制成的弧形的上缓冲构件（3）沿隧道轴线方向依次设置而成；不带排水槽部分由多块高弹耐压橡胶板制成的弧形的下缓冲构件（4）沿隧道轴线方向依次设置而成；上缓冲构件（3）上设有多个排水槽（
15
），排水槽（
15
）与设置于隧道内的隧道水沟连通
。2.
如权利要求1所述的隧道复合式抗震缝结构，其特征在于，二衬节段的长度和初期支护节段的长度相同
。3.
如权利要求1所述的隧道复合式抗震缝结构，其特征在于，沿从二衬（1）到初期支护（2）的方向
、
二衬（1）和缓冲层之间依次敷设有防水板铺设而成的防水层（9）和无纺布铺设而成的防护层（8）；位于下缓冲构件（4）与二衬（1）之间的防护层（8）和防水层（9）仅在二衬（1）上的抗震缝处...

【专利技术属性】
技术研发人员：张威，严松宏，孙寿榜，李明，孙纬宇，欧尔峰，马丽娜，曹小平，
申请(专利权)人：兰州交通大学，
类型：发明
国别省市：