[实用新型]一种穿越水平位错活动断层的盾构隧道结构

说明书

本实用新型公开了一种穿越水平位错活动断层的盾构隧道结构，包括隧道主体结构(7)和布置于所述隧道主体结构(7)周围的柔性消能结构，所述柔性消能结构设置于活动断层(1)所处的脱空区间(6)内，其包括竖直设置于所述隧道主体结构(7)两侧的隔离槽(5)和水平设置于所述隧道主体结构(7)顶部及底部的松动层(9)，所述隔离槽(5)顶端与地面或水底面(8)相接，所述松动层(9)的顶端上部为原始基岩地层(10)或土层(11)，底端下部为原始基岩地层(10)。本实用新型的盾构隧道结构，在不过分加大盾构隧道净空的前提下，保证了盾构隧道穿越水平位错活动断层时的结构安全，有极高的经济性，提高了隧道施工修建技术水平。

技术领域

本实用新型属于土木工程技术领域，更具体地，涉及一种穿越水平位错活动断层的盾构隧道结构。

背景技术

活动断层是指目前正在活动着的断层,或是近期曾有过活动而不久的将来可能会重新活动的断层。在隧道穿越断层区域，特别是穿越活动断层区域，由于断层蠕变或突发性地震会导致该区域产生一定的位错量，引起隧道横向剪切破坏。

国内外已有多例隧道穿越活动断层案例，穿越的活动断层既有突发错动型也有蠕滑型，位错量30～50cm不等，但都采用矿山法通过。对于活动断层位错的设计思路有“超挖”式，如图1和图2、“铰接”式，如图3和图4、“隔离消能”式，如图5和图6共三大类形式。工程应用中，采用其中一种或两种组合甚至三种全用的方式，而“超挖”和“铰接”应用相对较多。穿越活动断层矿山法设计中，“超挖”设计的超挖量一般等于活动断层位错量；“铰接”设计一般通过设置多道抗震缝(缝间距4～6m)来使隧道逐节错动达到设计错动量；“隔离消能”设计一般在初期支护与二次衬砌之间充填多孔材料(如泡沫混凝土)来防止二次衬砌破坏，填充层厚度应大于断层位错量。

常规矿山法若采用“超挖”设计，整个盾构段需全部采用扩大断面，技术经济性上均不合理，而盾构隧道管片宽一般为1～2m，本身就是良好的“铰接”结构。但位于基岩地层的活动断层破碎带宽度一般较窄(20m左右居多)，盾构隧道穿越水平位错的活动断层时，在不过分加大隧道净空以保证经济性的前提下，如何防止隧道被“剪断”并保证接缝防水有效仍然是摆在工程设计人员面前的一大难题。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供一种穿越水平位错活动断层的盾构隧道结构，其目的在于解决盾构隧道穿越水平位错的活动断层时，不过分加大盾构隧道净空，并能有效防止盾构隧道被“剪断”的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供一种穿越水平位错活动断层的盾构隧道结构，其特征在于，该盾构隧道结构包括隧道主体结构和布置于所述隧道主体结构周围的柔性消能结构；

所述隧道主体结构穿过基岩地层的活动断层，且所述活动断层将基岩地层分为活动断层上盘与活动断层下盘，所述活动断层上盘位于所述活动断层上方，所述活动断层下盘位于所述活动断层下方，所述活动断层上盘与所述活动断层下盘相对于所述活动断层在水平方向发生位错时产生活动断层位错量；

所述柔性消能结构设置于所述活动断层所处的脱空区间内，所述柔性消能结构包括竖直设置于所述隧道主体结构两侧的隔离槽和水平设置于所述隧道主体结构顶部及底部的松动层，所述松动层的顶端上部为原始基岩地层或土层，底端下部为原始基岩地层，所述隔离槽顶端与地面或水底面相接。

进一步地，所述隔离槽的厚度不少于三倍所述活动断层位错量。

进一步地，所述隔离槽内填充柔性材料，且所述柔性材料变形模量应小于岩体变形模量的十分之一。

进一步地，所述隔离槽紧贴所述隧道主体结构设置。

进一步地，所述柔性材料包括软土或中粗砂。

进一步地，所述隔离槽沿轨道方向设置长度＝管片环宽×位错量÷环间允许错台量×安全系数。

进一步地，所述隔离槽采用打桩或者成槽方式施工。