[发明专利]一种深埋输水隧洞的抗震抗错断适应性明管结构

说明书

本发明公开了一种深埋输水隧洞的抗震抗错断适应性明管结构，包括贯穿活动断裂带的扩挖段隧洞，还包括设置在扩挖段隧洞内的扩挖段明管，扩挖段明管上间隔串连有波纹管伸缩节和套管伸缩节，扩挖段明管由波纹管伸缩节和套管伸缩节分隔为各个明管段，聚四氟乙烯双向滑动支座和球形铰支座间隔交替设置在各个明管段上。本发明衬砌分节，节间设置铜止水片，以保证在断裂带错动时，内部净空可以容纳明管；套筒伸缩节吸收沿隧洞轴向位移，而波纹管伸缩节可以吸收轴向位移、横向位移和角位移的组合位移，采用聚四氟乙烯双向滑动支座和球形铰支座交替布置，聚四氟乙烯双向滑动支座可以沿任意方向滑动，球形铰支座使明管沿隧洞轴向转动。

技术领域

本发明涉及输水隧洞领域，具体涉及一种深埋输水隧洞的抗震抗错断适应性明管结构。

背景技术

我国人均水资源紧缺，且水资源在时间和空间上分布不均匀，水资源供需矛盾尖锐。跨流域输水工程是解决部分地区水资源严重短缺问题、合理配置全国水资源的有效举措。在我国西部强震区兴建的大型水利工程中，输水隧洞常不可避免地横跨多条区域性活动断裂，活动断裂带地质条件复杂，地震及地基沉降多发、沉降量大且伴有较大水平位移发生，使输水隧洞面临着严重的错断威胁。断裂带活动方式主要为蠕滑和粘滑两种运动。蠕滑错动是断裂破碎带随着时间推移产生的断裂区域的缓慢滑动过程，是一种缓慢且有时间积累效应的运动形式；粘滑错动是一种在地震时断裂快速产生的破裂运动，是一种突发剧烈的运动形式。这两种断裂活动形式对于隧洞结构带来的影响主要表现为：活动断裂因粘滑运动引发地震时断裂沿线产生位错进而带来的输水隧洞抗剪断问题，与活动断裂蠕滑产生的累积位移对隧洞结构的破坏作用。活动断裂带错动，使隧洞直接承受围岩破裂时强大的挤压或拉扯，导致隧道的线性构造发生剪切变形而发生难以修复的破坏。因此，针对深埋输水隧洞，提出跨活动断裂隧洞抗错断措施，是保障我国重大生命线工程安全运营的重要前提。

明管结构是输水隧洞典型结构之一，输水管道裸露，在断裂错动较小的情况下具有一定适应性与抗震性。但是，深大活动性断裂带的宽度常达百米以上，具有错动速度大，不均匀沉陷大，及持续变化等特点，其在工程有效期内的活动规律和变形特征对工程稳定性和安全性影响较大，简单且无外部结构包裹的明管不具备适应潜在活动断裂较大错动位移的能力。超挖设计、铰接设计是目前隧洞工程抗错断防护设计的常用手段，同时，与明管串联的伸缩节及在明管上布置的支座，在断裂带错动时适应变形的能力较强。所以，在超挖和铰接设计的基础上，将伸缩节和支座结构应用于隧洞明管结构中，提高明管结构自身吸收变形的能力，从而提出一种新型深埋输水隧洞的抗震抗错断适应性明管结构，显得迫切而有必要。

发明内容

本发明的目的是针对现有隧洞结构存在的上述问题，提供一种深埋输水隧洞的抗震抗错断适应性明管结构。克服以往隧洞明管结构存在的缺点和不足，结合伸缩节与支座，对隧洞明管结构进行合理的完善，提高其在活动断裂带错动条件下抵制变形的能力，提高隧洞抗错断性能，具有广泛的应用前景。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

一种深埋输水隧洞的抗震抗错断适应性明管结构，包括贯穿活动断裂带的扩挖段隧洞，还包括设置在扩挖段隧洞内的扩挖段明管，扩挖段明管上间隔串连有波纹管伸缩节和套管伸缩节，扩挖段明管由波纹管伸缩节和套管伸缩节分隔为各个明管段，聚四氟乙烯双向滑动支座和球形铰支座间隔交替设置在各个明管段上。

如上所述的扩挖段隧洞的内壁上依次设置有隧洞初期支护层、纵向盲沟排水和隧洞二次衬砌层。

如上所述的隧洞初期支护层沿扩挖段隧洞纵向分为若干个隧道初级支护层节段，各个隧道初级支护层节段之间设置有初级支护层节段缝隙，初级支护层节段缝隙内设置有铜止水片。

如上所述的隧洞二次衬砌层沿扩挖段隧洞纵向分为若干个隧洞二次衬砌层节段，各个隧洞二次衬砌层节段之间设置有隧洞二次衬砌层缝隙，隧洞二次衬砌层缝隙内设置有铜止水片。