[发明专利]一种地震区隧道减震结构的建造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种地震区隧道减震结构的建造方法。

背景技术

隧道通常被认为是抗震功能比较优越的工程建筑物，在一般情况下不需要进行抗减震设计。但事实并非如此，近年来在地震区的隧道由于地震而遭受严重破坏的事例在许多国家均有报道，特别是对一些主要线路上的长大隧道，因震害停运而由此造成的经济损失，远远超过隧道本身的修复费用。隧道由于地震而遭到的损坏中，洞口段尤其严重，一旦洞口段被损，修复相当困难，成为隧道抗减震的关键部位。

现有技术中减轻隧道的地震灾害的主要方法是：增加隧道二次衬砌的厚度或二次衬砌采用钢筋混凝土以增加二次衬砌的刚度。但隧道衬砌具有追随地层变形的动力特征，提高刚性就会使隧道的内力增大，这对隧道抗震来说并不有利。日本关东大地震隧道震害情况已表明，衬砌厚度大的地方，破坏反而严重。

发明内容

本发明的目的就是提供一种地震区隧道减震结构的建造方法，该方法建造的隧道结构，其减震效果好，能有效地避免地震对隧道造成的损坏，且施工简单，成本低。

本发明实现其发明目的，所采用的技术方案是：一种地震区隧道减震结构的建造方法，其做法是：在隧道洞口段的围岩及初期支护表面先铺设一层弹性材料构成的减震层，该减震层的纵向长度为15-50米，然后，再在减震层的外面修建二次衬砌。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

采用本方法建造的隧道结构，其隧道洞口段的围岩及初期支护表面及二次衬砌之间增设了一层弹性材料构成的减震层，使隧道由原有的衬砌～围岩及初斯支护系统两层结构变为衬砌～减震层～围岩及初期支护系统的三层结构。减震层将衬砌与围岩及初期支护隔开，使地层的变形被减震层吸收，减少传递到隧道的衬砌上的能量，从而使隧道的地震反应减小；充分利用减震层的弹性，来减少和改变地震对隧道的作用强度和方式，从而达到减少隧道衬砌结构震动的目的，避免了因地震对隧道造成损坏，减震效果好。仅需增加一层弹性材料构成的减震层即可，不需要增加二次衬砌的厚度，其成本低，施工简单，可以结合防水层的施工一并进行。

以下的模型试验也证明本发明方法修建的隧道结构具有良好的减震效果。

试验的模型设置：隧道结构模型沿横轴对等放置，每次沿横向放置两个结构模型，试验分三组进行。其中一个模型设置减震层，另一个不设置，以进行对比试验。减震材料采用橡胶板及聚四氟乙烯板模拟。地震波采用EL-Centro波，采用水平方向激振。

试验结论：

1、加设减震层可以使结构的应变明显减少，部分测点的应变值减少达到50％以上，所有测点均超过20％。

2、加设有减震层的各测点的加速度频谱形状基本相同，振动周期没有明显改变，说明结构的振动和周围围岩介质的振动是一致的。

3、设减震层和不设减震层加速度频谱形状基本相同，但相位却相反，这一点正好说明减震层起到了减震的作用，从而使结构受力减少。

上述的减震层的横截面呈倒U字型。

由于地震的冲击力主要来自于水平方向，地震造成的损坏是先将侧壁的结构破坏，并造成上部结构的垮塌。因此，本发明的减震层横截面呈倒U字型，隧道口的底部不铺设减震层，能在保证减震效果的前提下，使成本进一步降低，施工更加方便。

上述的构成减震层的弹性材料为橡胶，其厚度为8-15厘米。

橡胶的弹性好，其减震效果好，耐老化、持久，能够满足隧道的要求。且橡胶作为常用的弹性材料，其价格低廉、易得，使本发明更容易实施。

下面结合附图及实施方式对本发明进行进一步说明。

附图说明

图1为用本发明实施例方法建造形成的隧道结构示意图。

具体实施方式

实施例

图1示出，本发明的一种具体实施方式为：一种地震区隧道减震结构的建造方法，其做法是：在隧道洞口段的围岩及初期支护1表面先铺设一层弹性材料构成的减震层2，该减震层2的纵向长度(即从洞口向隧道深处延伸的长度)为15-50米，然后，再在减震层的外面修建二次衬砌3。

减震层2的横截面呈倒U字型。构成减震层2的弹性材料为橡胶，其厚度为8-15厘米。