[发明专利]一种跨越断层的明挖地铁隧道的修建方法

说明书

本发明公开了一种跨越断层的明挖地铁隧道的修建方法，包括在跨越断层区域内开挖隧道坑、在隧道坑内浇筑隧道衬砌、回填覆盖土体等操作，其特征在于：所述的在隧道坑内浇筑隧道衬砌的具体作法是:在隧道坑内，用钢纤维混凝土，分节段浇筑隧道衬砌，隧道衬砌的节段间设置10cm‑20cm的变形缝(3)；且在断层的破碎带(1)区域内的隧道衬砌的节段长度为5‑10m，在断层的过渡带(2)的隧道衬砌的节段长度为8‑15m；所述的隧道衬砌的断面，均呈上拱下方的拱门形，且在上部的拱形与下部的矩形交接处以圆弧过渡；上部的拱形的高跨比为1/5‑1/12。用该法修建的明挖地铁隧道具有良好的抗错动和抗震性能。

技术领域

本发明涉及一种明挖地铁隧道的修建方法。

背景技术

目前，随着地铁建设的不断推进，穿越活动断层的地铁隧道工程不断出现。而活动断层的错动(严重的错动即为地震)会严重影响隧道工程的稳定及安全，造成隧道结构的损害或破坏。

现有的地铁隧道按开挖方法分为明挖隧道和暗挖隧道两种：明挖隧道的开挖方法是先将地面挖开，形成露天的隧道坑，再在隧道坑中修筑隧道结构(衬砌)，然后再覆盖回填；明挖隧道适用于浅埋隧道及郊区隧道的修建。暗挖隧道的开挖方法是，是通过钻孔进入土体内部后，然后在土体内部横向挖洞并施作隧道结构；暗挖隧道适用于深埋及城区内地铁隧道的修建。

调查统计结果表明，明挖地铁隧道在活动断层发生错动时，其穿越活动断层的部位受到的损害大于暗挖隧道。这是因为明挖法更多的破坏了土体本身的固有结构，而回填土的结构强度低，导致明挖隧道及其周围的整体结构强度降低。加之明挖地铁隧道的断面均为矩形，具有隧道空间利用率高，施工便捷等优点，但明挖隧道的角隅处及顶部中间的应力集中，使其在活动断层错动、地震时受到的损害更严重。

发明内容

本发明的目的是提供一种跨越断层的明挖地铁隧道的修建方法，用该法修建的明挖地铁隧道具有良好的抗错动和抗震性能。

本发明实现其发明目的所采用的技术方案是，一种跨越断层的明挖地铁隧道的修建方法，包括在跨越断层区域内开挖隧道坑、在隧道坑内浇筑隧道衬砌、回填覆盖土体等操作，其特征在于：所述的在隧道坑内浇筑隧道衬砌的具体作法是:

在隧道坑内，用钢纤维混凝土，分节段浇筑隧道衬砌，隧道衬砌的节段间设置10cm-20cm的变形缝；且在断层的破碎带区域内的隧道衬砌的节段长度为5-10m，在断层的过渡带的隧道衬砌的节段长度为8-15m；

所述的隧道衬砌的断面，均呈上拱下方的拱门形，且在上部的拱形与下部的矩形交接处以圆弧过渡；上部的拱形的高跨比为1/5-1/12。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

一、本发明方法在活动断层穿越区修建的地铁隧道，其隧道断面由现有的矩形改为上拱下方的拱门形。上部的拱形，能很好的将错动或地震的冲击力均匀分散至拱及矩形的侧墙上，有效的减少了拱顶的应力集中，明显降低了隧道顶部塌陷的损害；同时，拱形与矩形交接处以圆弧过渡，也有效的避免了断面角隅处的应力集中；从而有效减少错动对隧道的破坏。理论分析表明：无论裂缝长度和宽度还是数量都较矩形断面好，对裂缝进行简单的维修加固即可实现恢复通车，提高了隧道结构的抗错动和抗震性能。

二、本发明方法在活动断层穿越区，采用分段浇筑衬砌+段间变形缝柔性连接的方式修建地铁隧道；且在活动断层的错动危害最大的破碎带区域内的隧道衬砌节段更短(5-10m)，而在活动断层的错动危害更小的过渡带区域内的隧道衬砌节段更长(8-15m)，使隧道结构分段保持独立性，从而降低了活动断层区域尤其是破碎带区域的明挖隧的纵向刚度。在发生断层错动时，使得隧道结构更容易随地层错动而变形，隧道结构的破坏集中在连接部位或结构的局部(节段)，从而避免明挖隧道大规模的、不可修复的整体性破坏；可通过对损害的连接部位或结构局部进行维修，即可恢复明挖隧道的使用，也明显提高了隧道结构的抗错动和抗震性能。