穿越活斷層的抗錯動隧道二次襯砌的修建方法與流程

本發明屬于隧道工程技術領域，尤其屬于地鐵隧道二次襯砌結構的修建技術領域。

背景技術：

地鐵的興建不可避免會遇到各種復雜的工程地質環境，如處于活動期的斷裂帶(活斷層)。通過資料調研，活斷層錯動時常伴有地震發生。因此，活斷層對工程結構的影響主要表現為錯動破壞和地震破壞。有研究資料表明：當活斷層發生錯動時，錯動作用對隧道結構造成的破壞占據主導作用，地震作用影響較小。其中的主要原因是錯動破壞會造成地層的強制位移及隧道襯砌結構的永久變形，這種突發錯動作用對隧道的影響是致命的。對于穿越活斷層的隧道的行車安全造成巨大威脅，甚至可能產生毀滅性的后果。

針對活斷層下的隧道結構抗錯動措施，國內外相關工程經驗很少，更無相關工程規范可供參考。目前在實際工程設計施工中，基本依靠工程經驗，多以“硬抗”為主，一味地通過加厚襯砌、增加配筋等方式提高結構剛度，需要耗費大量的財力、物力、人力；且硬碰硬的抗錯動效果有限，并不能很好的保證結構安全。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種穿越活斷層的抗錯動隧道二次襯砌的修建方法，該法修建的二次襯砌能夠很好的吸收活斷層的錯動能量，抗錯動效果好，能更好的保證隧道整體結構的安全，利于隧道結構災后的快速搶通、搶修、修復加固。

本發明實現其發明目的所采用的技術方案是，一種穿越活斷層的抗錯動隧道二次襯砌的修建方法，其步驟是：

a、在活斷層破碎帶及上、下盤緊鄰活斷層破碎帶20～100m的區域范圍內修建的二次襯砌的節段長度為活斷層外的二次襯砌的分段長度的1/2～1/3；

b、在活斷層破碎帶的二次襯砌相鄰節段的內壁通過螺栓連接橫跨變形縫的高強拉壓彈簧管，相鄰節段的內壁連接的高強拉壓彈簧管共7根，分別位于拱頂、左拱腰、右拱腰、左拱腳、右拱腳、左墻腳和右墻腳處。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

一、本專利將活斷層破碎帶及上、下盤緊鄰活斷層破碎帶20～100m的區域范圍內的二次襯砌(2)的節段長度縮小，也即縮小了穿越活斷層的二次襯砌的變形縫設置間距，增加了變形縫的數量。在保證局部分段剛度的前提下，提高了隧道結構的整體柔度，當斷層錯動時，各分段間的變形縫可承擔微小變形量，變形縫的數量增加，各分段間變形縫的變形疊加變大，可適應更大的變形；另一方面，增加結構分段也釋放了各分段的傾斜自由度，各分段傾斜效果疊加也可適應較大的變形，從而使得隧道整體結構抗錯動效果好，難以發生坍塌、撞車等嚴重災情，為隧道結構災后快速搶通、搶修、修復加固提供了更大的可能性。

二、當錯動發生時，初期支護極有可能失效或破壞，二次襯砌各節段缺少初期支護的約束將可能出現過大的不連續變形。本專利在穿越活斷層的二次襯砌節段間(變形縫)增設高強拉壓彈簧管，增強了各節段之間的聯結；通過跨變形縫的高強拉壓彈簧管，可在初期支護失效破壞后提供二次襯砌各節段的約束及聯結作用；同時，彈性的高強拉壓彈簧管也能有效的吸收錯動能量。從而保證各節段二次襯砌的連續和完整，明顯減少軌面發生不平順甚至撞車等事故的可能，提高了隧道結構的穩定性、安全性，也方便了災后的維修加固。

進一步，本發明的高強拉壓彈簧管的具體結構是：冷軋鋼管的一端封口，且在該端開有一個螺栓口；冷軋鋼管的另一端開口，活塞置于冷軋鋼管內腔，且活塞的桿部伸出冷軋鋼管，且活塞的桿部也開有螺栓口；冷軋鋼管的內腔還置有高強彈簧，高強彈簧的一端與活塞的底部固定連接，高強彈簧的另一端與冷軋鋼管內腔遠離活塞的端部固定連接。

這樣，高強拉壓彈簧管既有足夠的強度保證節段之間的聯結及約束作用，同時，又有較好的彈性能有效的吸收錯動能量；從而更好的保證各節段二次襯砌的連續和完整，更有效的減少軌面發生不平順甚至撞車等事故的可能。

進一步，本發明在活斷層破碎帶的二次襯砌相鄰節段的內壁通過螺栓連接高強拉壓彈簧管的具體方式是：

一個螺栓穿過冷軋鋼管的螺栓口螺紋固定在二次襯砌的一個節段末端的內壁上，另一個螺栓穿過活塞桿部的螺栓口螺紋固定在二次襯砌的另一個節段首端的內壁上。

這樣，既能方便、快速的將高強拉壓彈簧管固定在二次襯砌的相鄰節段的端部，實現節段之間的聯結及約束作用；同時，又能保證較好的彈性，能有效的吸收錯動能量。

下面結合附圖和具體實施方式對本發明做進一步的詳細說明。

附圖說明

圖1是本發明的隧道二次襯砌的端面結構示意圖。

圖2是圖1的a-a剖視結構圖。

圖中標號為1的為隧道的初次襯砌。

具體實施方式

圖1、圖2示出，本發明的一種具體實施方式是，一種穿越活斷層的抗錯動隧道二次襯砌的修建方法，其步驟是：

a、在活斷層破碎帶及上、下盤緊鄰活斷層破碎帶20～100m的區域范圍內修建的二次襯砌2的節段長度為活斷層外的二次襯砌的分段長度的1/2～1/3；

b、在活斷層破碎帶的二次襯砌2相鄰節段的內壁通過螺栓3d連接橫跨變形縫5的高強拉壓彈簧管3，相鄰節段的內壁連接的高強拉壓彈簧管3共7根，分別位于拱頂、左拱腰、右拱腰、左拱腳、右拱腳、左墻腳和右墻腳處。

本例的高強拉壓彈簧管3的具體結構是：冷軋鋼管3a的一端封口，且在該端開有一個螺栓口；冷軋鋼管3a的另一端開口，活塞3b置于冷軋鋼管3a內腔，且活塞3b的桿部伸出冷軋鋼管3a，且活塞3b的桿部也開有螺栓口；冷軋鋼管3a的內腔還置有高強彈簧3c，高強彈簧3c的一端與活塞3b的底部固定連接，高強彈簧3c的另一端與冷軋鋼管3a內腔遠離活塞3b的端部固定連接。

本例在活斷層破碎帶的二次襯砌2相鄰節段的內壁通過螺栓3d連接高強拉壓彈簧管3的具體方式是：

一個螺栓3d穿過冷軋鋼管3a的螺栓口螺紋固定在二次襯砌2的一個節段末端的內壁上，另一個螺栓3d穿過活塞3b桿部的螺栓口螺紋固定在二次襯砌2的另一個節段首端的內壁上。

技術特征：

技術總結
一種穿越活斷層的抗錯動隧道二次襯砌的修建方法，其步驟是：A、在活斷層破碎帶及上、下盤緊鄰活斷層破碎帶20～100m的區域范圍內修建的二次襯砌的節段長度為活斷層外的二次襯砌的節段長度的1/2～1/3；B、在活斷層破碎帶的二次襯砌相鄰節段的內壁通過螺栓連接橫跨變形縫的高強拉壓彈簧管，相鄰節段的內壁連接的高強拉壓彈簧管共7根，分別位于拱頂、左拱腰、右拱腰、左拱腳、右拱腳、左墻腳和右墻腳處。該法修建的二次襯砌能夠很好的吸收活斷層的錯動能量，抗錯動效果好，能更好的保證隧道整體結構的安全，利于隧道結構災后的快速搶通、搶修、修復加固。

技術研發人員：孫禮超;馬伊磊;徐紅;楊波;張志強;孫飛;姜久純;張偉喜;李談;秦昌;張洋
受保護的技術使用者：烏魯木齊城市軌道集團有限公司;西南交通大學;中鐵第一勘察設計院集團有限公司
技術研發日：2017.06.23
技術公布日：2017.10.17