[发明专利]适应强地震作用的狭长型地下结构及其施工方法

说明书

本发明公开了适应强地震作用的狭长型地下结构及其施工方法，地下结构的侧墙与围护结构之间设置矩阵耗能层；矩阵耗能层包括多个钢弹簧；多个钢弹簧阵列布置，多个钢弹簧之间采用水泥土填充。施工时，首先施工围护结构，并在围护结构设置弹簧预埋件；其次，在侧墙施工时，在侧墙的迎土侧设置相应的弹簧预埋件；待侧墙达到设计强度后，逐个安装钢弹簧；再次，对侧墙和围护结构之间填充水泥土至地下结构的顶板的顶面；最后，在顶板上覆土回填至设计地面标高。本发明的应用能显著提高狭长型地下结构在强地震作用下的适应能力，又兼具施工方便和造价经济的特点。

技术领域

本发明涉及地下结构抗震技术领域，特别涉及适应强地震作用的狭长型地下结构及其施工方法。

背景技术

长期以来，人们普遍认为完全埋置于土层中狭长型地下结构，如地铁车站、城市地下道路隧道、地下综合管廊等，由于地基土的约束作用且结构体系简单而规则，所受地震作用危害较小。但已有的震害表明：在强地震灾害发生时，该类结构并不安全。比如1995年日本阪神大地震，对神户市地铁、地下商业、隧道均造成了有史以来最严重的破坏。

在现有技术中，为解决上述地下结构抗震问题进行了一定的探索，主要聚焦于三大类型，第一种是对地下结构内部的砌块墙、装饰墙龙骨支架、设备支架等构件采取抗震构造措施，以期在遭遇地震作用时，可尽可能减少相应构件的破坏，降低后期修复的难度。但是这并没有解决主体结构抗震问题，当面临强地震作用时主体结构一旦发生严重破坏，上述内部构件必然也将全部损毁。第二种是在地下结构外围包裹一圈厚实的由泡沫树脂等缓冲阻尼介质组成的隔震层，但是相应建设成本很高，而且上述材料在长期持续荷载作用下容易发生蠕变压缩，结构底板下方、顶板上方的隔震层的压缩变形将引起车站差异沉降破坏、地面道路开裂破坏等，故难以推广应用。第三种基于以刚克刚的思路，对地下结构采取加大构件截面、配筋、增加冗余约束、增设抗震锚杆等措施进行抗震加固。但该方式不仅显著增加工程投资，而且，工程实践表明一味增加结构刚度不考虑足够的耗能构件反而更容易发生破坏。

因此，如何研发一种既能显著提高狭长型地下结构在强地震作用下的适应能力，又兼具施工方便和造价经济特点的施工方法，是目前行业亟待解决的棘手问题。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供适应强地震作用的狭长型地下结构及其施工方法，实现的目的是能显著提高狭长型地下结构在强地震作用下的适应能力，又兼具施工方便和造价经济的特点。

为实现上述目的，本发明公开了适应强地震作用的狭长型地下结构，地下结构的侧墙与围护结构之间设置矩阵耗能层。

其中，所述矩阵耗能层包括多个钢弹簧；

多个所述钢弹簧阵列布置，多个所述钢弹簧之间采用水泥土填充。

优选的，所述侧墙和所述围护结构上对应每一所述钢弹簧均设有弹簧预埋件；

每一所述弹簧预埋件均用于固定相应的所述钢弹簧。

优选的，每一所述弹簧预埋件埋置深度均为100mm；

每两个水平向或者竖直向相邻的所述弹簧预埋件之间的间距均为700mm；

所述围护结构与所述侧墙之间所述矩阵耗能层预留的间距为800mm。

优选的，所述围护结构为满足基坑开挖所需先行施工的挡土结构物，是地下连续墙、钻孔灌注桩或者钻孔咬合桩。

本发明还提供适应强地震作用的狭长型地下结构的施工方法，步骤如下：

步骤1、施工所述围护结构，并在所述围护结构设置弹簧预埋件；

步骤2、开挖基坑，然后从所述地下结构的底板开始逐步向上回筑，在所述侧墙施工时，在所述侧墙的迎土侧设置相应的所述弹簧预埋件；

步骤3、待所述侧墙达到设计强度后，逐个安装所述钢弹簧；