一种穿越蠕滑断层隧道颗粒填充层抗错结构及其施工方法 |
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| 申请号 | CN201910710026.8 | 申请日 | 2019-08-02 | 公开(公告)号 | CN110359954B | 公开(公告)日 | 2024-05-24 |
| 申请人 | 西南交通大学; | 发明人 | 耿萍; 曾冠雄; 郭翔宇; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种穿越蠕滑 断层 颗粒填充层隧道抗错结构及其施工方法，包括隧道扩挖段跨过断层面，隧道结构从外到内依次包括隧道超挖轮廓线和初期支护；初期支护内下部设置有颗粒填充层上部设置有预留错动空间；超挖段隧道二次衬砌穿过颗粒填充层，与正常段隧道二次衬砌在隧道纵向上相连；本发明设置颗粒填充层，当蠕滑断层发生左右或上下方向错动时，可保证超挖段二次衬砌不会由于 地层 错动而发生破坏；轨道的高程及平顺性不会受到地层错动的影响。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种穿越蠕滑断层颗粒填充层隧道抗错结构，其特征在于，包括隧道扩挖段跨过断层面(9)，隧道结构从外到内依次包括隧道超挖轮廓线(1)和初期支护(2)；初期支护(2)内下部设置有颗粒填充层(4)，颗粒填充层(4)为可自由滚动的陶粒材料；初期支护(2)内上部设置有预留错动空间(3)；超挖段隧道二次衬砌(5)穿过颗粒填充层(4)，与正常段隧道二次衬砌(6)在隧道纵向上相连；超挖段隧道二次衬砌(5)与正常段隧道二次衬砌(6)形状尺寸相同。 |
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| 说明书全文 | 一种穿越蠕滑断层隧道颗粒填充层抗错结构及其施工方法技术领域[0001] 本发明涉及隧道工程施工，具体涉及一种穿越蠕滑断层隧道颗粒填充层抗错结构及其施工方法。 背景技术[0002] 实际工程中隧道会不可避免地穿越活动断层；当活动断层发生错动时，地层中将会产生永久位移。这样的位移往往是任何支护结构都难以抵抗的，将会导致隧道结构严重损害，出现如开裂、错台等破坏。由于隧道工程的场地条件限制，一旦破坏便无法重建且难以修复，因此断层位移对于隧道乃至线路全线运营安全的影响是巨大的。 [0003] 蠕滑错动是断层活动的两种主要方式之一，是断层破碎带随着时间推移产生的断层区域的缓慢滑动过程。因此是一种缓慢且有时间积累效应的运动形式。目前工程上应用的穿越蠕滑断层带隧道抗震措施主要是“超挖设计”和“铰接设计”。“超挖设计”是根据蠕滑断层可能产生的最大错位量，在隧道修建时扩大隧道断面尺寸。“铰接设计”则是尽量减小隧道节段长度，使断层带及其两侧一定范围内的节段保持相对独立。各刚性隧道节段采用刚度相对较小的柔性连接。 [0004] 采用了“超挖设计”的隧道由于提前预留了蠕滑断层的错动量，因而避免了错动对隧道结构造成的影响。然而超挖会导致隧道衬砌在抗震设防段出现断面突然扩大和突然减小的情况，这样的突变会增大空气流动时的沿程阻尼，从而增大隧道内的临界风速，使得烟气排出较为困难或增加运营成本。同时，由于“超挖设计”要求隧道二次衬砌紧贴超挖后的洞壁，因此需要单独设计超挖段二衬形式并使用新的模板台车，从而增大设计、施工难度及成本。采用“铰接设计”虽然通过柔性连接使得隧道能在一定程度上适应蠕滑断层的位移，但适应了断层位移的隧道，将难以保证轨道的平顺性，从而影响乘客舒适性甚至运营安全。 发明内容[0005] 本发明针对现有技术存在的问题提供一种穿越蠕断滑层的轨道的高程及平顺性不会受到地层错动影响、隧道断面也不存在突然扩大和缩小的穿越蠕滑断层颗粒填充层隧道抗错结构及其施工方法。 [0006] 本发明采用的技术方案是：一种穿越蠕滑断层隧道抗错结构，包括隧道扩挖段跨过断层面，隧道结构从外到内依次包括隧道超挖轮廓线和初期支护；初期支护内下部设置有颗粒填充层上部设置有预留错动空间；超挖段隧道二次衬砌穿过颗粒填充层，与正常段隧道二次衬砌在隧道纵向上相连。 [0007] 进一步的，所述颗粒填充层为可自由滚动的陶粒材料。 [0008] 进一步的，所述超挖段隧道二次衬砌为装配式衬砌。 [0009] 进一步的，所述超挖段隧道二次衬砌与正常段隧道二次衬砌形状尺寸相同。 [0010] 一种穿越蠕滑断层隧道抗错结构施工方法，包括以下步骤： [0011] 步骤1：按照隧道超挖轮廓线对隧道进行超挖； [0012] 步骤2：施作初期支护； [0013] 步骤3：隧道超挖轮廓线稳定后，在初期支护内设置颗粒填充层，在初期支护上部预留错动空间； [0014] 步骤4：根据超挖段隧道二次衬砌的设置结构，在颗粒填充层中挖出适应超挖段隧道二次衬砌的通道； [0015] 步骤5：安装装配式衬砌的超挖段隧道二次衬砌，使其与正常段隧道二次衬砌在隧道纵向上平滑相连。 [0016] 本发明的有益效果是： [0017] （1）本发明通过设置颗粒填充层，当蠕滑断层发生左右方向的错动时，颗粒填充层可自由滚动，因此断面收缩一侧的颗粒将会滚向断面扩大的一侧，保证超挖段二次衬砌不会由于地层错动而发生破坏，因此轨道的高程以及平顺性不会受到地层错动的影响； [0018] （2）本发明通过设置颗粒填充层，当蠕滑断层发生上下方向的错动时，颗粒填充层将会由于受到挤压而进入预留的空间内，不会对超挖段隧道二次衬砌造成影响； [0019] （3）本发明中超挖隧道二次衬砌与正常通过端隧道二次衬砌的形状、尺寸相同；在通风上不存在断面的突然扩大或缩小，也无需单独设计二次衬砌或使用新的模板台车，克服了现有的“超挖设计”的缺点。附图说明 [0020] 图1为隧道横断面结构示意图。 [0021] 图2为蠕滑断层发生左右方向错动时隧道内颗粒填充层滚动情况示意图。 [0022] 图3为蠕滑断层发生上下方向错动时隧道内颗粒填充层滚动情况示意图。 [0023] 图4为隧道纵断面结构示意图。 [0024] 图中：1‑隧道超挖轮廓线，2‑初期支护，3‑预留错动空间，4‑颗粒填充层，5‑超挖段隧道二次衬砌，6‑正常段隧道二次衬砌，7‑上盘地层，8‑下盘地层，9‑断面层。 具体实施方式[0025] 下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。 [0026] 如图1～4所示，一种穿越蠕滑断层颗粒填充层隧道抗错结构，包括隧道扩挖段跨过断层面9，隧道结构从外到内依次包括隧道超挖轮廓线1和初期支护2；初期支护2内下部设置有颗粒填充层4上部设置有预留错动空间3；超挖段隧道二次衬砌5穿过颗粒填充层4，与正常段隧道二次衬砌6在隧道纵向上相连。 [0027] 颗粒填充层4为可自由滚动的陶粒材料制备，陶瓷材料具有一定的承载能力。超挖段隧道二次衬砌5为装配式衬砌。断面层9位于上盘地层7和下盘地层中。初期支护2紧贴隧道超挖轮廓线1，预留错动空间3和颗粒填充层4位于初期支护2和超挖段隧道二次衬砌5之间；预留错动空间3位于隧道内净空上部，颗粒填充层4则位于下部。 [0028] 一种穿越蠕滑断层颗粒填充层隧道抗错结构施工方法，包括以下步骤： [0029] 步骤1：按照隧道超挖轮廓线1对隧道进行超挖； [0030] 步骤2：施作初期支护2； [0031] 步骤3：隧道超挖轮廓线1稳定后，在初期支护2内设置颗粒填充层4，在初期支护2上部预留错动空间3； [0032] 步骤4：根据超挖段隧道二次衬砌5的设置结构，在颗粒填充层4中挖出适应超挖段隧道二次衬砌5的通道； [0033] 步骤5：安装装配式衬砌的超挖段隧道二次衬砌5，使其与正常段隧道二次衬砌6在隧道纵向上平滑相连。 [0034] 由于超挖段隧道二次衬砌采用的是装配式衬砌，可以控制颗粒填充层4的密实度，以保证颗粒能自由滚动。当蠕滑断层发生左右方向的错动时，由于颗粒填充层4可以自由滚动，因此断面收缩一侧的颗粒将会滚向断面扩大的一侧。从而保证超挖段二次衬砌5不会由于地层的错动而发生破坏。因此铺设在其内的轨道的高程及平顺性也不会受到地层错动的影响。同样地，当蠕滑断层发生上下方向的错动时，在颗粒填充层4将会由于受到挤压而进入预留的空间内，因此不会对超挖隧道二次衬砌5造成影响。同时由于超挖段隧道二次衬砌5与正常段隧道二次衬砌6的形状、尺寸相同。因此在通风上不存在断面的突然扩大或缩小，也无需单独设计二次衬砌或使用新的模板台车，克服了现有的“超挖设计”缺点。 |
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