[實用新型]穿越大型活動斷層的高速鐵路隧道內(nèi)的軌道變形控制結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201821904823.7
• 申請日: 2018-11-19
• 公開（公告）號: CN209412619U
• 公開（公告）日: 2019-09-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 肖明清;王少鋒;龔彥峰;鄧朝輝;周坤;徐晨
• 申請（專利權(quán)）人: 中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司
• 主分類號: E01B13/02
• 分類號: E01B13/02;E01B1/00;E21D11/00;E21F16/02
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務(wù)所(普通合伙) 42224
• 代理人: 李佑宏

本實用新型公開了一種穿越大型活動斷層的高速鐵路隧道內(nèi)的軌道變形控制結(jié)構(gòu)，屬于高速鐵路隧道工程技術(shù)領(lǐng)域，其通過優(yōu)選設(shè)置穿越大型活動斷層的高速鐵路隧道內(nèi)的仰拱填充層高度，并在軌道板與仰拱填充層之間對應(yīng)設(shè)置支墩、支座和縱梁，組成軌道變形控制結(jié)構(gòu)，使得縱梁、軌道板及鋼軌可在地震作用時不完全隨著仰拱填充層橫向擺動，實現(xiàn)了穿越大型活動斷層的高速鐵路隧道內(nèi)軌道結(jié)構(gòu)在地震作用時的安全運行。本實用新型的軌道變形控制結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)置成本較低，能有效保證高速鐵路隧道內(nèi)的軌道結(jié)構(gòu)在穿越大型活動斷層區(qū)段時的正常運行，減少軌道結(jié)構(gòu)在地震作用時的變形，確保了高速鐵路隧道運營的安全性和穩(wěn)定性，具有極好的推廣應(yīng)用價值。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于高速鐵路隧道工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種穿越大型活動斷層的高速鐵路隧道內(nèi)的軌道變形控制結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

隨著我國鐵路建設(shè)的不斷發(fā)展，尤其是高速鐵路的大規(guī)模建設(shè)，使得鐵路隧道的應(yīng)用數(shù)量越來越多。在隧道工程的建設(shè)中，不可避免地會出現(xiàn)穿越強震區(qū)或者斷層破碎帶的情形，由于地下結(jié)構(gòu)受到地震破壞后的修復(fù)極其困難、修復(fù)成本較高，因此，對地下結(jié)構(gòu)的抗震研究，特別是高烈度地震區(qū)的隧道抗震研究是十分必要的。

當(dāng)隧道穿越活動斷層，特別是軟弱破碎帶區(qū)域時，由于圍巖的地質(zhì)條件差異，發(fā)生地震作用時，隧道結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)很大，尤其是穿越土、巖(軟、硬)交界的區(qū)段，是工程結(jié)構(gòu)抗震的危險部位，這些結(jié)構(gòu)斷面往往可能會產(chǎn)生很大的變形與內(nèi)力。因此，如何減小斷層破碎帶對隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及安全性的影響是隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工的難點，尤其是對穿越斷層破碎帶的隧道結(jié)構(gòu)進行地震響應(yīng)分析，以及該區(qū)段的抗減震措施顯得十分重要。

為防止隧道結(jié)構(gòu)破壞，目前山嶺隧道穿越活動斷層或軟弱破碎帶時，往往需要特殊設(shè)計隧道或軌道的結(jié)構(gòu)，或者設(shè)置額外的輔助結(jié)構(gòu)。目前，常用的處理方法有如下三種：1、在土、巖交界部位設(shè)置柔性接頭結(jié)構(gòu)，例如大變形環(huán)，該柔性結(jié)構(gòu)允許其兩端連接的襯砌在一定范圍內(nèi)發(fā)生拉伸、壓縮和剪切作用引起的位移，以此來降低隧道其余區(qū)段結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)，該方法適用于軟、硬交界部位跨度較小的情況，否則由于變形環(huán)長度有限，其抗震效果大大降低；2、進行斷面擴挖，通過在軟弱破碎帶或軟、硬突變區(qū)段進行斷面擴挖，直接增大擴挖段襯砌結(jié)構(gòu)與其他區(qū)段結(jié)構(gòu)的預(yù)留空間，該方法允許擴挖段襯砌結(jié)構(gòu)在地震作用時充分位移，從而極大減小擴挖段襯砌結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)，但該方法僅適用于斷層帶跨度較小的情況，如果穿越大型活動斷裂帶，擴挖隧道斷面就會產(chǎn)生巨大的開挖量，并造成工程造價的顯著增加，而且當(dāng)?shù)卣鹱饔幂^大時，由于隧道結(jié)構(gòu)剛度與圍巖相差較大，隧道結(jié)構(gòu)更容易發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞；3、設(shè)置隧道結(jié)構(gòu)減震層。通常減震層的剪切模量較低，地震作用時，圍巖發(fā)生錯動，通過減震層緩沖傳遞給隧道結(jié)構(gòu)的錯動變形減小，從而達到減震的目的，但是由于鋪設(shè)減震層材料增加工程投資成本，一般適用于活動斷裂帶跨度較小的區(qū)域，若活動斷裂帶跨度較大，勢必會大幅增加建造成本。

此外，雖然柔性接頭結(jié)構(gòu)的設(shè)置可以一定程度上解決穿越大型活動斷層的隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性問題，但是，由于隧道內(nèi)的軌道往往與隧道通過軌道板和混凝土澆筑連成一體，一旦地震發(fā)生時，隧道結(jié)構(gòu)會在發(fā)生位移時連帶軌道一起發(fā)生錯動，造成軌道發(fā)生嚴(yán)重的扭曲；再加上高速鐵路的行車密度大(一般單向5分鐘一趟)，行車速度高，制動距離長，如果地震發(fā)生時列車正好通過該地段，即便列車提前采取了緊急制動措施，列車也極有可能會發(fā)生脫軌事故，嚴(yán)重時甚至?xí)?dǎo)致列車顛覆撞擊隧道壁，造成隧道結(jié)構(gòu)破壞，進而引發(fā)更為嚴(yán)重的次生災(zāi)害。因此，現(xiàn)有設(shè)置于穿越大型活動斷層的隧道結(jié)構(gòu)無法充分滿足該區(qū)段隧道使用過程中的安全性和穩(wěn)定性，存在一定的局限性。

實用新型內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進需求中的一種或者多種，本實用新型提供了一種穿越大型活動斷層的高速鐵路隧道內(nèi)的軌道變形控制結(jié)構(gòu)，其中通過在高速鐵路隧道穿越大型活動斷層的區(qū)段內(nèi)設(shè)置由仰拱填充層、支墩、支座和縱梁組成的軌道變形控制結(jié)構(gòu)，有效實現(xiàn)了大型活動斷層區(qū)段內(nèi)的軌道結(jié)構(gòu)在地震作用時不完全隨著隧道進行橫向移動，避免了軌道結(jié)構(gòu)的變形過大，保證了大型活動斷層區(qū)段內(nèi)高速鐵路隧道在地震發(fā)生時的運營安全，提升了隧道和軌道結(jié)構(gòu)的使用壽命。