[发明专利]一种隧道穿越活动断裂带不等长自适应多节段衬砌结构

说明书

本发明公开了一种隧道穿越活动断裂带不等长自适应多节段衬砌结构，包括隧道本体，所述隧道本体由若干衬砌结构独立节段拼接而成，其中，每相邻两个衬砌结构之间设有变形缝，所述变形缝中设有柔性连接带连贯该两个衬砌结构。通过设置在变形缝处具有一定“可拉伸、可压缩、可弯折变形和可局部破坏而不影响其防水功能”的止导水式橡胶止水柔性连接带，弱化衬砌节段的纵向刚度，不纵向传递结构内力和变形，可减少相邻节段相互挤压而导致变形缝两侧混凝土受压开裂破坏甚至压溃破坏；同时，通过柔性连接带的变形、应力集中和局部破坏等吸收大量的地震能量，减小作用衬砌结构的地震内力峰值。

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不等长自适应多节段衬砌结构。

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，这就导致隧道洞身各处的衬砌结构位移不同步，容易造成衬砌结构的破坏。如图1所示。

发明内容

本发明提供了一种隧道穿越活动断裂带不等长自适应多节段衬砌结构，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不等长自适应多节段衬砌结构，包括隧道本体，所述隧道本体由若干衬砌结构独立节段拼接而成，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，且每相邻两个衬砌结构之间设有变形缝，所述变形缝中设有柔性连接带连贯该两个衬砌结构，所述柔性连接带包括带体、设于带体一侧的多个拱起和设于带体另一侧的多个三角剖口，所述拱起与所述三角剖口一一对应设置，且所述三角剖口与所述拱起的中心对称轴同轴设置。

进一步地，所述拱起与所述带体围成等腰梯形，或者，所述拱起与所述带体围成一具有圆弧顶的多边形。

进一步地，所述柔性连接带采用橡胶注塑而成。

进一步地，所述衬砌结构包括在隧道本体位于活动断裂带两端的洞身设置若干段第一衬砌结构、在隧道本体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和在隧道本体位于活动断裂带的洞身设置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的一段过渡衬砌结构，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，所述第二衬砌结构的节段长度设为8米，相邻二个第二衬砌结构之间的变形缝设为15厘米。

进一步地，所述第一衬砌结构的节段长度设为16米，相邻二个第一衬砌结构之间的变形缝设为3厘米。

进一步地，所述第三衬砌结构的节段长度设为24米，相邻二个第三衬砌结构之间的变形缝设为3厘米。

进一步地，所述过渡衬砌结构的节段长度设为16米，所述过渡衬砌结构两端的变形缝设为3厘米。