[发明专利]隧道高强让压抗震衬砌及其方法

说明书

本发明提供一种隧道高强让压抗震衬砌及其方法，包括衬砌主体结构及用来连接相邻衬砌主体结构的让压装置；所述让压装置包括钢套筒、活塞体、外套管和内套管；钢套筒一侧封闭另一侧开口，钢套筒封闭一侧内部套设有外套管及内套筒，活塞体位于内套筒背离钢套筒的一端，钢套筒封闭一端及活塞体背离钢套筒的一端分别与相邻的衬砌主体结构接触；本发明外套管与内套管的相向端具有能够吸收冲击力的形变结构，应用在隧道轴向或环向让压抗震时，相邻的衬砌主体结构之间通过所述的让压装置的形变结构吸收冲击从而提高抗震能力。

技术领域

本发明涉及一种隧道高强让压抗震衬砌及其方法。

背景技术

山岭隧道相对于地表结构物如桥梁或高楼建筑而言，地震时隧道结构与围岩之间的相对运动不明显，导致以往工程界对其受震行为与耐震设计并未加以重视。隧道在穿越断层段或遭遇地震时往往在施工和运营期间由于结构措施不足导致衬砌结构破坏，给隧道结构的安全性和经济效益带来重大威胁。而隧道面临的这两种情况具有共同点就是都会在一定的触发条件下产生一定的位移，如果衬砌结构″硬抗″的话不仅建设成本高且安全得不到保障。因此采取让压抗震支护是可选的途径，让结构能够有效的适应断层错动位移及和地震冲击又不至于丧失使用空间侵入界限和承载功能是让压支护的基本目的。让压抗震体系目前尚缺乏支撑其理念有效执行的实际支护措施。

发明内容

本发明对上述问题进行了改进，即本发明要解决的技术问题是现有的山岭隧道在穿越断层段或遭遇地震时往往在施工和运营期间由于结构措施不足导致衬砌结构破坏。

本发明的具体实施方案是：一种隧道高强让压抗震衬砌，包括衬砌主体结构及用来连接相邻衬砌主体结构的让压装置；

所述让压装置包括钢套筒、活塞体、外套管和内套管；

所述钢套筒一侧封闭另一侧开口，钢套筒封闭一侧内部套设有外套管，钢套筒开口一侧内部套设有内套筒，所述活塞体位于内套筒背离钢套筒的一端，所述钢套筒封闭一端及活塞体背离钢套筒的一端分别与相邻的衬砌主体结构接触；

所述外套管与内套管的相向端具有能够吸收冲击力的形变结构。

应用在隧道轴向让压抗震时，相邻的衬砌主体结构之间通过所述的让压装置沿隧道轴向进行拼接形成让压衬砌结构单元；应用在隧道环向让压抗震时，相邻的衬砌主体结构之间通过所述的让压装置沿隧道环向进行拼接形成让压衬砌结构单元；

进一步的，所述的外套管为一段高强空心钢管；所述的外套管包括的变径段和等径段，所述变径段的外径不变，内径由钢套筒封闭一侧向开口一侧逐渐收缩；外套管等径段的外径和内径都保持不变；其等径段的外径与钢套筒的内径相匹配；其等径段与钢套筒底部接触；

所述的内套管为一段空心钢管，内套管与活塞体固连；内套管外径大于外套管的内径；

隧道高强让压抗震衬砌受到冲击时，冲击力传递给让压装置，所述的内套管开启塑性变形，并吸收能量。

进一步的，所述外套管为一段空心钢管，其包括由钢套筒开口至封闭方向依次设置的粗径段、变径段和细径段；其变径段的最大外径与粗径段的外径相匹配，其变径段的最小外径与细径段的外径相匹配；其粗径段的外径和内径都保持不变，其细径段的外径和内径都保持不变；其粗径段的外径与钢套筒的内径相匹配；其细径段与钢套筒底部接触；

所述的内套管为实心圆钢，内套管与活塞体在活塞体中心处固连；内套管直径大于所述的外套管的细径段的内径；

隧道高强让压抗震衬砌受到冲击时，冲击力传递给让压装置，所述的外套管开启塑性变形，并吸收能量。

进一步的，所述内套管靠近外套管一侧设置有缩口段，与外套管变径段接触后有利于内套管启动塑性变形，防止卡死。

进一步的，所述内套管长度与外套管相匹配，所述的内套管长度与活塞体厚度相匹配，有利于充分塑性变形，有足够的让压长度。

进一步的，所述的活塞体为圆形钢板，其直径与钢套筒的内径相匹配；所述的活塞体与衬砌主体结构接触。