[發(fā)明專利]隧道襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)車輛荷載的減隔振方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210123520.2
• 申請(qǐng)日: 2012-04-25
• 公開（公告）號(hào): CN102619533A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 關(guān)振長(zhǎng);蔣宇靜;鄧濤;黃明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福州大學(xué)
• 主分類號(hào): E21D11/05
• 分類號(hào): E21D11/05;E21D11/10;E01C3/06
• 代理公司: 福州元?jiǎng)?chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學(xué)俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及山嶺隧道類，具體地講，是一種減輕車輛循環(huán)荷載對(duì)隧道襯砌結(jié)構(gòu)影響的減隔振方法。

背景技術(shù)

混凝土結(jié)構(gòu)在長(zhǎng)期使用過程中不可避免地出現(xiàn)各種劣化現(xiàn)象。而隧道襯砌結(jié)構(gòu)相比于其他地面結(jié)構(gòu)，其維護(hù)維修都比較困難，因此從設(shè)計(jì)階段開始就應(yīng)該重視其耐久性問題。目前在設(shè)計(jì)階段提高耐久性的方法包括：采用高性能混凝土，做好防排水措施，對(duì)特殊地層進(jìn)行加固等等，但是關(guān)于車輛循環(huán)荷載引起隧道襯砌結(jié)構(gòu)劣化的問題，卻鮮有關(guān)注。

在圍巖質(zhì)量較好的地層中，隧道襯砌結(jié)構(gòu)無需設(shè)置仰供，車輛荷載通過路面直接傳給地層，故不存在減隔振問題。但在圍巖質(zhì)量較差的地層中，必須設(shè)置仰供使整個(gè)隧道斷面內(nèi)形成一個(gè)封閉結(jié)構(gòu)，此時(shí)車輛荷載的傳遞路徑為：路面→路面與仰供間填充物（一般為素混凝土）→仰供→地層。此情況下，原本圍巖質(zhì)量就比較差，再加上車輛振動(dòng)的不利影響，使得在長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)中仰供最容易出現(xiàn)混凝土劣化問題，進(jìn)行加速了整個(gè)襯砌結(jié)構(gòu)劣化問題的出現(xiàn)。但是目前，在隧道襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與相關(guān)科研上，關(guān)于車輛荷載減隔振問題都鮮有關(guān)注。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明的目的是，提供一種減輕車輛循環(huán)荷載對(duì)隧道襯砌結(jié)構(gòu)影響的減隔振方法。其減隔振效果好，且施工簡(jiǎn)便、成本低廉。本發(fā)明的技術(shù)方案按以下步驟進(jìn)行：1）由土工織物和中細(xì)砂制備而成的單個(gè)土囊；2）由土囊排列成的減隔振層，置于路面與仰供之間。

土或砂等顆粒狀材料，其單軸抗壓強(qiáng)度很低，但若施加以三向圍壓，則其抗壓強(qiáng)度大幅提高。受到該原理啟發(fā)，用抗拉強(qiáng)度高的土工織物將中細(xì)砂按一定級(jí)配包裹起來，在承受豎向荷載時(shí)，由土工織物的拉力提供圍壓，可大幅提高砂土材料的抗壓強(qiáng)度。本發(fā)明中對(duì)外包土工織物與內(nèi)裹砂土規(guī)定了具體尺寸大小與制作要求，并稱之為土囊，其豎向承載力s_1f本質(zhì)上是由土工織物的拉伸強(qiáng)度T（量綱kN/m）決定的，二者之間的關(guān)系為T=s_1f×B/2。其原理與構(gòu)造詳見圖1：其中1為土工織物，2為中細(xì)砂，H為厚度，B為寬度。

在較佳實(shí)施例中，所述土囊的基本尺寸為扁正方形；所述土工織物的拉伸強(qiáng)度是根據(jù)正方形邊長(zhǎng)和上覆最大壓力來確定；所述中細(xì)砂的級(jí)配良好；所述土工織物經(jīng)熱粘結(jié)形成土囊后，還需經(jīng)預(yù)壓處理。

將多個(gè)土囊整齊密實(shí)地排列于路面與仰供之間，形成一道土囊減隔振層，其豎向剛度比混凝土小得多，但比一般砂土地基要大得多。在車輛循環(huán)荷載作用下，通過土囊層的壓縮與回彈，消耗大量振動(dòng)能，避免將振動(dòng)傳遞給仰供，較好地起到減隔振的作用。其原理與構(gòu)造詳見圖2，圖2所示為一種隧道襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)車輛荷載的減隔振結(jié)構(gòu)，其中1為素混凝土填充下層，2為土囊減隔振層，3為素混凝土填充上層，4為仰供，5為路面，6為襯砌，7為防水板。

在較佳實(shí)施例中，所述路面與仰供之間素混凝土填充層分兩次澆筑：先澆筑素混凝土填充下層；再鋪設(shè)土囊減隔振層，該層由制備好的土囊分3~5層上下間錯(cuò)地排列成，且分層壓實(shí)；最后澆筑素混凝土填充上層。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：1）與直接在路面與仰供之間充填素混凝土的現(xiàn)有技術(shù)相比，土囊減隔振層的存在能夠有效減小車輛循環(huán)荷載對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)的不利影響，進(jìn)而提高山嶺隧道襯砌結(jié)構(gòu)的耐久性；2）土囊層的減隔振原理與地面結(jié)構(gòu)中常見的橡膠墊層減隔振原理類似，但前者施工簡(jiǎn)便，同時(shí)其豎向剛度也可以通過排列層數(shù)靈活調(diào)整，較后者具有明顯的成本優(yōu)勢(shì)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明中的單個(gè)土囊的原理示意圖。

圖2是本發(fā)明中的設(shè)置有土囊減隔振層的隧道襯砌結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例中的單個(gè)土囊的正視圖。

圖4是本發(fā)明實(shí)施例中的單個(gè)土囊的側(cè)視圖。

圖5是本發(fā)明實(shí)施例中的單個(gè)土囊的俯視圖。

圖6是本發(fā)明中土囊減隔振層的構(gòu)造與施工詳圖。

具體實(shí)施方式

為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，以下特舉實(shí)施例，并配合附圖，對(duì)本發(fā)明的相關(guān)特征（包括施工中的注意事項(xiàng)），作詳細(xì)說明如下。

1）單個(gè)土囊的制備與構(gòu)造

確定土囊的設(shè)計(jì)尺寸，厚度H建議取0.1m（太厚則不易壓實(shí)，太薄則施工工作量增大），寬度B可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況取0.3~0.6m。