[发明专利]跨活动断裂带隧道衬砌预制柔性接头结构及隧道初砌结构

说明书

本发明提供了一种跨活动断裂带隧道衬砌预制柔性接头结构及隧道衬砌结构，涉及高烈度地震区交通基础建设领域。此结构包括隧道初期支护、防水板、二衬段以及柔性接头；二衬段包括第一节段二衬、第二节段二衬，柔性接头用于连接第一节段二衬与第二节段二衬，且用于承担强震动下地层与结构之间差异位移、错动位移及强震能量的破坏，在错动和强震动下，二衬与柔性接头的连接端均可纵向自由伸缩和环向变形。此结构主动将地层与结构差异位移、错动位移及强震能量引导至隧道节段间的柔性接头，以损伤接头为代价达到跨断层及大型活动断裂带隧道结构的抗减震目的，为人员、机具、设备的安全以及震后的抢险救灾提供安全保障，同时达到震后接头及时可修。

技术领域

本发明涉及交通基础建设领域，具体而言，涉及一种跨活动断裂带隧道衬砌预制柔性接头结构及隧道初砌结构。

背景技术

近年来随着我国交通基础建设进入全面发展阶段，越来越多的交通隧道穿越跨断层区域或大型活动断裂带，如石岗坝引水隧道、宝成线滴水子隧道、都汶公路酒家垭隧道、都汶高速龙洞子隧道、紫坪铺隧道、龙池隧道等，均是位于高烈度震区并穿越断层破碎带。穿越断层带隧道由于存在围岩刚度明显突变，在强震和断层错动作用下引起隧道出现衬砌斜向、环向、纵向开裂、衬砌拱圈局部及整体掉落、仰拱隆起、错台等损害。据相关文献统计数据显示，穿断层带隧道结构在受灾后最大垂直错变可达到4.0m，水平变形最大达3.0m之多。由于断层带高应力集中的影响，地震过程中衬砌与围岩的坍塌或二次衬砌坍落也会造成隧道封洞，是隧道最严重的震害之一。跨断层隧道错动和强震动下严重威胁到正常交通秩序与人民生命财产安全，影响在建工程项目的施工安全、运营维护及经济效益。目前国内外对跨断层隧道震害及减震结构的研究已有一些成果，但对于跨断层及大型活动断裂带隧道设置减震结构措施的具体方法的研究仍然不够成熟，数量较少。

发明内容

本发明的目的在于提供一种跨活动断裂带隧道衬砌预制柔性接头结构，主动将强震动下地层与结构之间差异位移、错动位移及强震能量引导至隧道节段间特定柔性接头段。保证隧道衬砌结构具有较强的抗震性，预制柔性接头承担错动和强震动而损坏，从而达到跨断层及大型活动断裂带隧道结构的抗减震目的，为人员、机具设备的安全和震后的抢险修复提供保障。

本发明的另一目的在于提供一种隧道初砌结构，包括至少一个上述的跨活动断裂带隧道衬砌预制柔性接头结构。此隧道安全可靠、实用性强。

本发明是这样实现的：

一种跨活动断裂带隧道衬砌预制柔性接头结构，包括从外到内依次设置的隧道初期支护、防水板、二衬段以及柔性接头；

二衬段包括相对设置的第一节段二衬、第二节段二衬，柔性接头用于连接第一节段二衬与第二节段二衬，柔性接头用于承担强震动下地层与结构之间差异位移、错动位移及强震能量的破坏，在错动和强震动下，第一节段二衬以及第二节段二衬与柔性接头的连接端均可纵向自由伸缩和环向变形。

进一步地，在本发明的较佳实施例中，第一节段二衬具有第一段主筋，第二节段二衬具有第二段主筋，第一段主筋与第二段主筋搭接设置；

柔性接头包括至少一个轻质泡沫混凝土块以及至少两个纵向设置的钢套筒，钢套筒设置于轻质泡沫混凝土块内，钢套筒的两端分别伸入锚固于第一节段二衬与第二节段二衬内，且钢套筒具有预留孔，第一段主筋与第二段主筋均用于伸入对应位置的钢套筒的预留孔内，在错动和强震动下，第一段主筋与第二段主筋可在钢套筒内纵向自由伸缩环向变形。进一步地，在本发明的较佳实施例中，柔性接头的总长度为35～45cm，优选长度为40cm；钢套筒伸入锚固于第一节段二衬与第二节段二衬内的长度分别至少为5cm。进一步优选地，第一段主筋与第二段主筋为直径规格为φ20的HRB400等级钢筋，第一段主筋与第二段主筋的最小锚固长度为77.3～110.4cm。

进一步地，在本发明的较佳实施例中，第一节段二衬与第二节段二衬的混凝土强度为C35。