[发明专利]一种隧道穿越活动断裂带多节段衬砌结构及施工方法

说明书

本发明公开了一种隧道穿越活动断裂带多节段衬砌结构及施工方法，包括在隧道位于活动断裂带两端的洞身设置若干段第一衬砌结构，在隧道位于活动断裂带两端过渡段的洞身设置若干段第二衬砌结构，在隧道位于活动断裂带的洞身设置若干段第三衬砌结构，第二衬砌结构的节段长度＜第一衬砌结构的节段长度＜第三衬砌结构的节段长度。本发明的衬砌结构节段与其周边地质的刚度比相对较小，地震发生时，作用在衬砌结构节段上地震内力峰值也相对较少，从而减少了对衬砌结构的破坏。另外，节段间保持相对独立，当地震发生时，衬砌结构的破坏集中在节段连接部位或结构局部，不会导致衬砌结构连续、整体破坏，以保证地震发生时衬砌结构的安全性。

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，具体为一种隧道穿越活动断裂带多节段衬砌结构及施工方法。

背景技术

隧道开挖后，坑道周围地层原有平衡遭到破坏，引起坑道变形或崩塌。为了保护围岩的稳定性，确保行车安全，隧道必须有足够强度的支护结构即隧道衬砌。隧道衬砌是指支持和维护隧道的长期稳定和耐久性的永久结构物。其作用是：支持和维护隧道的稳定；保持列车运行所需的空间；防止围岩的风化；解除地下水的影响等。因此，隧道衬砌必须有足够强度、耐久性和一定的抗冻、抗渗和抗侵蚀性。隧道衬砌主要由拱圈、边墙、仰拱和底板几部分构成。

活动断裂带的运动具有时间的不确定性和长期性，其对隧道运营期间的衬砌结构的安全性影响至关重要，同时，隧道穿越活动断裂带段洞身地质条件具有由硬岩到软岩和由软岩到硬岩过渡的特性，其洞身各处的物理力学参数不同且差异往往较大，地震发生时不同地质条件对地震作用动力响应和蠕动位移不同步，而衬砌结构对洞身地质有一定的依附性，故如何合理的设计隧道内衬砌结构以提高其抗震性显得尤其必要。

发明内容

本发明提供了一种隧道穿越活动断裂带多节段衬砌结构及施工方法，以解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种隧道穿越活动断裂带多节段衬砌结构，包括一条穿越活动断裂带的隧道，所述隧道由若干段衬砌结构首尾相接拼接而成，所述衬砌结构由若干沿隧道纵向的围岩开挖面上均匀间隔设置的全断面钢拱架、在相邻钢拱架之间围岩开挖面上铺设有一层由预制混凝土板拼接而成的内层衬砌和浇注并覆盖在所述钢拱架及所述内层衬砌外侧的钢筋混凝土制成的外层衬砌组成。

进一步地，所述衬砌结构包括位于隧道活动断裂带两端的洞身的若干段第一衬砌结构、位于隧道活动断裂带两端过渡段的洞身的若干段第二衬砌结构和位于隧道活动断裂带的洞身的若干段第三衬砌结构，所述第二衬砌结构的节段长度＜所述第一衬砌结构的节段长度＜所述第三衬砌结构的节段长度。

进一步地，所述衬砌结构还包括：在相邻的两段第二衬砌结构与第三衬砌结构之间设有一段过渡衬砌结构，所述第二衬砌结构的节段长度＜所述过渡衬砌结构的节段长度＜所述第三衬砌结构的节段长度。

进一步地，所述第一衬砌结构的节段长度设为16米。

进一步地，所述第二衬砌结构的节段长度设为8米。

进一步地，所述第三衬砌结构的节段长度设为24米。

进一步地，所述过渡衬砌结构的节段长度设为16米。

一种隧道穿越活动断裂带多节段衬砌结构的施工方法，所述方法包括以下步骤:

A、开挖洞室，在洞室内沿隧道纵向的围岩开挖面上间隔施作全断面钢拱架；

B、在相邻钢拱架之间围岩开挖面上铺设一层预制混凝土板拼接形成内层衬砌，所述层预制混凝土板通过螺栓与所述钢拱架在相接的侧面连接固定；

C、推进洞室，重复步骤A和B，直至洞室达到一个衬砌结构节段的长度；

D、在步骤C的节段内搭建钢架结构并浇注混凝土以形成一层覆盖在所述钢拱架及所述内层衬砌外侧的钢筋混凝土制成的外层衬砌；