[发明专利]一种适用于高烈度地区跨断层的隧道抗震支护体系

说明书

一种适用于高烈度地区跨断层的隧道抗震支护体系，涉及隧道支护领域，包括普通支护段、注浆过渡段和抗震支护段，普通支护段与抗震支护段通过注浆过渡段衔接，抗震支护段包括顶拱抗震结构和底拱抗震结构，其中，顶拱抗震结构包括初支抗震层、二衬抗震外层、钢板模具、减震弹簧、橡胶垫层和二衬抗震内层，初支抗震层和二衬抗震外层依次设置在围岩内侧，橡胶垫层镶嵌在二衬抗震外层内侧的中部，钢板模具和减震弹簧设置在二衬抗震外层和二衬抗震内层之间的两端。本发明解决了较大断层错动位移对支护结构内力的影响，进一步提高隧道的抗震性能，还能根据实际情况选择采用多个单元体进行组合。

技术领域

本发明涉及隧道支护领域，具体涉及一种适用于高烈度地区跨断层的隧道抗震支护体系。

背景技术

近年来，随着地下结构数量的增多和世界范围内强震频发，地下结构抗震问题日益受到世界各国地震工作者的高度重视，在一些大型隧道工程不可避免的要通过活动断层或高烈度地震区，特别是山岭隧道在近场作用下穿越或平行断层施工的情况尚无明确的指南和规范指导，目前高烈度地震区山岭隧道跨活动断层或软弱破碎带施工时，主要有以下几种支护形式：

(1)、预加固结构，穿越较小的软弱破碎带时，隧道结构抗震性能可以得到一定程度提高，但隧道穿越大型活动断裂带时，衬砌结构的抗震性能提升不大。

(2)、设置减震层，由于减震层厚度具有限制，不能很好的解决断层错动位移对结构内力的影响，尤其是在错动量较大的断层区还是会使结构在断层处的横向剪应力急剧增加而发生破坏。

(3)、设置减震缝，由于减震缝长度较短(2～3cm)的原因，只能发挥很局限的作用，不适合在错动量较大的断层区使用。

(4)、断面扩挖结构，在断层带宽度较小的情况下，扩挖是最简单有效的抗断防护方式，但如果隧道通过大型的断层带区域，则扩大隧道横断面方法将会显著增加开挖面积和工程造价，延长隧道建设工期。同时，隧道扩挖段增加了结构形状的突变，围岩与结构出现刚度不匹配现象，强震发生时易发生结构损伤或明塌。

对此，2015年西南交通大学提供一种“跨大型活动断裂带隧道抗震型结构”，该发明申请号为2015103326252，其包括隧道初期支护层、减震层、防水层和二次衬砌层，减震层为多孔材料，减震层中纵向分布有钢筋，在活动断层面处减震层和二次衬砌层设置伸缩接头，在伸缩接头处减震层内钢筋由无缝钢管连接，连接处由沥青固定，二次衬砌层内设置一字型减震缝。该发明利用减震缝、扩挖和减震层多种技术结合，并且在活动断层设置的可沿隧道纵向伸缩的T字型减震缝和一字型减震缝，采用多种抗减震措施相结合以达到较好的抗减震效果，但其没有根本性解决跨大型活动断裂带支护问题，而且还需大幅度扩挖隧道断面，在断层处施工安全风险进一步的提高。

发明内容

乌兹别克斯坦安格连(Angren)～琶布(Pap)电气化铁路隧道工程通过库拉米山施工经验，该区域属于MSK9°地震烈度区，地质条件复杂，构造运动频繁，地震烈度和震害风险高，工程共穿越7道断层，针对背景技术中的问题，结合上述工程的特性，现提出一种能有效运用在跨断层高烈度地区的隧道抗震结构，也为国内类似工程提供借鉴和参考，具体方案如下所述：

一种适用于高烈度地区跨断层的隧道抗震支护体系，包括普通支护段、注浆过渡段和抗震支护段，所述普通支护段与所述抗震支护段通过所述注浆过渡段衔接，所述抗震支护段包括顶拱抗震结构和底拱抗震结构；