[发明专利]强震区跨大型活动断裂带隧道装配式衬砌结构及隧道

说明书

本发明涉及一种强震区跨大型活动断裂带隧道装配式衬砌结构及隧道，涉及交通基础建设领域。此结构包括初期支护层、喷膜防水层以及装配式钢管混凝土衬砌层及柔性接头；装配式钢管混凝土衬砌层具有多个钢管混凝土衬砌节段，每个节段均具有从外到内设置的第一钢管片、第二钢管片以及第三钢管片，第一与第二钢管片之间设置有第一衬砌层，第二与第三钢管片之间设置有第二衬砌层；第一衬砌层包括多个间隔设置的中空钢管以及用于填充间隙的轻质泡沫混凝土，第二衬砌层包括高压缩性混凝土；衬砌节段之间用钢板弹簧式柔性接头连接。能保证在错动和强震下结构稳定，具备快速安装和可更换、快速修复功能；结构充分考量了刚度匹配原则，多重措施联合“引震”。

技术领域

本发明涉及交通基础建设领域，具体而言，涉及一种强震区跨大型活动断裂带隧道装配式衬砌结构及隧道。

背景技术

隧道工程通常被认为是抗震性能优越的工程结构，但从世界范围的工程结构物震害情况来看，在强震条件下，隧道工程震害依然较为明显。基础建设高潮方兴未艾，穿越活动断层区域隧道结构设计方法、结构适应性是高烈度地震区隧道工程建设的一个国内外都难以回避的重要问题。比如，正处于勘查设计阶段的川藏铁路总长1629公里，桥隧比高达42.5％，仅川藏铁路就将穿越多条活动断裂或断裂带。中国交建承建的肯尼亚内马铁路横跨著名的东非大裂谷东支，而东非大裂谷是世界陆地上最大的活动断裂带；沿裂谷走向发育着大量的正断层(断层发育长，宽度大，间距密，较活跃)，设计的多条隧道跨活动断层位错量都达到0.9m以上。

纵观国内外通过活动断层的隧道工程设计经验，及隧道工程抗断措施设计可以归纳为超挖设计、“铰接”设计及隔离消耗能设计三大类。然而，现有的设计理念和抗减震措施下都有一定的缺陷，综合各种设施和理念下设计施工的隧道仍在强震下产生较大的震害。

发明内容

本发明基于围岩抗震、隧道结构减震、多重措施引震的综合设计理念，提升现有设计理念；从被动防御到主动减弱，再到引导破坏达到结构可控。目的在于提供一种强震区跨大型活动断裂带隧道装配式衬砌结构，此强震区跨大型活动断裂带隧道装配式衬砌结构能够能有效减少甚至消除围岩注浆加固层和衬砌结构在强震动下的位移差；钢板弹簧式柔性接头设计基于通过外力作用改变钢板疏密度来实现匹配断层错动位移和地震动位移差；所设计结构能保证在错动和强震下的稳定性，同时具备快速安装和可更换、快速修复的功能；结构充分考量了刚度匹配的原则，多重措施联合引震。本发明的另一目的在于提供一种隧道结构，包括上述的强震区跨大型活动断裂带隧道装配式衬砌结构，此隧道结构能保证在错动和强震下安全稳定，同时具备快速安装和可更换、快速修复的功能；结构充分考量了刚度匹配的原则，多重措施联合“引”震。

本发明是这样实现的：

一种强震区跨大型活动断裂带隧道装配式衬砌结构，包括：从外到内依次设置的围岩注浆加固层、初期支护层、喷膜防水层以及装配式钢管混凝土衬砌层；

装配式钢管混凝土衬砌层具有沿隧道纵向依次连接的多个钢管混凝土衬砌节段，每个钢管混凝土衬砌节段均具有从外到内依次设置的第一钢管片、第二钢管片以及第三钢管片，第一钢管片与第二钢管片之间设置有第一衬砌层，第二钢管片与第三钢管片之间设置有第二衬砌层；

第一衬砌层包括多个间隔设置的中空钢管以及用于填充相邻两个中空钢管、第一钢管片以及第二钢管片之间的间隙的轻质泡沫混凝土，第二钢管片与第三钢管片之间的第二衬砌层包括高压缩性混凝土。

进一步地，本发明的较佳实施例中，多个中空钢管的外壁两端分别与第一钢管片以及第二钢管片焊接。进一步地，本发明的较佳实施例中，相邻钢管混凝土衬砌节段之间采用柔性接头连接。进一步地，本发明的较佳实施例中，柔性接头为钢板弹簧式接头、钢波纹板或压铸成型钢板中的任一种。进一步地，本发明的较佳实施例中，钢板弹簧式接头包括沿隧道横向相互相连的第一钢板、第二钢板以及第三钢板，第一钢板、第二钢板以及第三钢板在隧道的横向上以不同曲率弯曲成三心圆形式，且第一钢板、第二钢板以及第三钢板沿隧道的纵向以装配式钢管混凝土衬砌层的厚度为基准进行弹簧式弯曲。