[發(fā)明專利]一種纖維混凝土二次襯砌隧道抗減震構(gòu)造方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201310545748.5 | 申請日： | 2013-11-06 |
| 公開（公告）號： | CN103527212A | 公開（公告）日： | 2014-01-22 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 周佳媚;蒙國往;嚴啟;王英學;胡瑤瑤;馮天煒;常效境 | 申請（專利權(quán)）人： | 西南交通大學 |
| 主分類號： | E21D9/14 | 分類號： | E21D9/14;E21D11/00 |
| 代理公司： | 成都信博專利代理有限責任公司 51200 | 代理人： | 張澎 |
| 地址： | 610031 四川省成都市*** | 國省代碼： | 四川;51 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 纖維 混凝土 二次 襯砌 隧道 減震 構(gòu)造 方法 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種隧道構(gòu)造方法，尤其是一種涉及纖維混凝土二次襯砌的隧道抗減震構(gòu)造方法。
背景技術(shù)
隧道是一種埋置于地層內(nèi)的地下建筑物，地震發(fā)生時，地下結(jié)構(gòu)將隨圍巖一起運動。一般認為，圍巖的振動加速度小于地面結(jié)構(gòu)的加速度，圍巖有足夠的剛度和強度保持隧道形狀不發(fā)生改變，從而認為隧道具有良好的抗減震性能。但是1995年日本阪神地震造成災區(qū)超過10%的嶺隧道發(fā)生嚴重破壞和1999年臺灣集集7.6級大地震導致距發(fā)震斷層25km范圍內(nèi)約25%的隧道嚴重受損的事實，讓人們清醒的認識到地震對地下結(jié)構(gòu)有著重要的影響，地下結(jié)構(gòu)的震害原因和抗減震問題因此開始得到越來越多研究人員和工程技術(shù)人員的關(guān)注和研究。
查閱世界范圍隧道震害歷史資料可知，地震對隧道的破壞是客觀存在的。1906年美國舊金山發(fā)生的8.3級大地震導致位于斷裂帶上的兩座隧道發(fā)生嚴重破壞；1923年日本關(guān)東發(fā)生的8.2級大地震導致震區(qū)范圍內(nèi)82座鐵路隧道遭到破壞或變形；1952年美國克思發(fā)生的7.7級地震導致穿越斷裂帶的4座鐵路隧道受損嚴重；1983年距上海市150km以外洋面上發(fā)生的6級地震導致打浦路隧道出現(xiàn)多處裂縫。
地震對既有隧道造成破壞后，導致隧道洞身修復極其困難，甚至行車中斷、隧道永久關(guān)閉，這將給交通出行帶來嚴重的不便和給國民經(jīng)濟造成嚴重的損失。
我國是世界多地震國家之一，隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，公路隧道、鐵路隧道、地鐵等隧道與地下結(jié)構(gòu)日益增多，將有很多的隧道穿越高烈度地震區(qū)，新建隧道和既有隧道修復都將面臨新的挑戰(zhàn)。在5.12汶川地震中，新建的都汶公路共有11座隧道都不同程度受損，特別是震中區(qū)附近的燒火坪隧道、龍溪隧道、龍洞子隧道和紫坪鋪隧道等；在隧道運營中，二次襯砌結(jié)構(gòu)耐性也問題逐漸突出，從以往的地震破壞情況來看，隧道洞口破壞較為嚴重，是抗震的薄弱區(qū)，尤其是淺埋洞口段。而我國地下結(jié)構(gòu)相關(guān)抗震規(guī)范方面還未提出切實有效地抗減震材料及措施，研究隧道及地下工程抗震問題顯得十分緊迫和必要。
纖維混凝土是近些年發(fā)展起來的新型復合建筑材料，它具有優(yōu)良的增強、增韌、阻裂、耐沖擊和耐疲勞等優(yōu)點，提高了工程構(gòu)筑物的使用效果，取得了較好的經(jīng)濟效益和社會效益，國內(nèi)外已廣泛用于土木工程建設(shè)。采用纖維混凝土制成隧道襯砌，研究纖維混凝土襯砌與圍巖的地震力作用下相互作用對隧道結(jié)構(gòu)抗減震具有重大意義。
發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)的以上不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種隧道洞口淺埋段抗減震構(gòu)造，可減小地震動力對隧道洞口段的破壞，有效提高隧道的抗減震性能。
本發(fā)明的目的通過如下手段來實現(xiàn)。
纖維混凝土二次襯砌隧道抗減震構(gòu)造方法，在隧道洞口段二次襯砌中采用纖維混凝土制成隧道洞口淺埋段抗減震構(gòu)造,包括如下的措施：
1）所述纖維混凝土二次襯砌從隧道洞門沿隧道縱向50m范圍內(nèi)進行設(shè)置，在圍巖和初期支護變形基本穩(wěn)定后進行施作。
2）二次襯砌采用纖維混凝土制成;采用鋼纖維時纖維摻量為35～45kg/m3;采用聚丙烯腈纖維時摻量為0.9～1.2kg/m3。
3)所述纖維混凝土二次襯砌厚度介于25～45cm之間，截面厚度相等，連接處做圓順處理。
初期支護按主要承載結(jié)構(gòu)進行設(shè)計和施工，幫助圍巖達到施工期間的初步穩(wěn)定。二次襯砌除了要提供安全貯備和承受后期圍巖壓力之外，還要承受主要地震荷載作用，減小地震動力對結(jié)構(gòu)的破壞，保證隧道內(nèi)部的完好。
地震動力作用下，隧道與圍巖之間發(fā)生的動力相互作用主要是由于隧道襯砌剛度和圍巖剛度不匹配導致的，動力相互作用的強弱和隧道與圍巖的相對剛度關(guān)系密切。隧道襯砌與周圍土體剛度相近或相同時，隧道襯砌和圍巖將可以共同變形，兩者之間的作用力將大大減小，這樣在地震荷載作用下，襯砌結(jié)構(gòu)的附加內(nèi)力也將減小。
由于普通混凝土抗拉強度低、脆性大，裂開截面上的基體不能承受任何拉力，在地震荷載作用下，其抗震性能很差。而在混凝土摻入纖維后，纖維通過粘結(jié)應力能夠控制微小裂縫的進一步開展，使混凝土吸收更多的能量，對混凝土具有明顯的阻裂和增強作用。
為進一步提高隧道的抗減震能力，所述二次襯砌采用纖維混凝土襯砌，并適當減小襯砌厚度，充分利用襯砌柔性優(yōu)點。
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