[發明專利]一種跨越斷層的明挖地鐵隧道的修建方法

在審

• 申請號: 202010140038.4
• 申請日: 2020-03-03
• 公開（公告）號: CN111119947A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 張志強;孫飛;楊洪譽;張洋;秦昌
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: E21D11/10
• 分類號: E21D11/10;E21D11/14;E21D11/38;C04B28/02
• 代理公司: 成都博通專利事務所 51208
• 代理人: 陳樹明

本發明公開了一種跨越斷層的明挖地鐵隧道的修建方法，包括在跨越斷層區域內開挖隧道坑、在隧道坑內澆筑隧道襯砌、回填覆蓋土體等操作，其特征在于：所述的在隧道坑內澆筑隧道襯砌的具體作法是:在隧道坑內，用鋼纖維混凝土，分節段澆筑隧道襯砌，隧道襯砌的節段間設置10cm?20cm的變形縫(3)；且在斷層的破碎帶(1)區域內的隧道襯砌的節段長度為5?10m，在斷層的過渡帶(2)的隧道襯砌的節段長度為8?15m；所述的隧道襯砌的斷面，均呈上拱下方的拱門形，且在上部的拱形與下部的矩形交接處以圓弧過渡；上部的拱形的高跨比為1/5?1/12。用該法修建的明挖地鐵隧道具有良好的抗錯動和抗震性能。

技術領域

本發明涉及一種明挖地鐵隧道的修建方法。

背景技術

目前，隨著地鐵建設的不斷推進，穿越活動斷層的地鐵隧道工程不斷出現。而活動斷層的錯動(嚴重的錯動即為地震)會嚴重影響隧道工程的穩定及安全，造成隧道結構的損害或破壞。

現有的地鐵隧道按開挖方法分為明挖隧道和暗挖隧道兩種：明挖隧道的開挖方法是先將地面挖開，形成露天的隧道坑，再在隧道坑中修筑隧道結構(襯砌)，然后再覆蓋回填；明挖隧道適用于淺埋隧道及郊區隧道的修建。暗挖隧道的開挖方法是，是通過鉆孔進入土體內部后，然后在土體內部橫向挖洞并施作隧道結構；暗挖隧道適用于深埋及城區內地鐵隧道的修建。

調查統計結果表明，明挖地鐵隧道在活動斷層發生錯動時，其穿越活動斷層的部位受到的損害大于暗挖隧道。這是因為明挖法更多的破壞了土體本身的固有結構，而回填土的結構強度低，導致明挖隧道及其周圍的整體結構強度降低。加之明挖地鐵隧道的斷面均為矩形，具有隧道空間利用率高，施工便捷等優點，但明挖隧道的角隅處及頂部中間的應力集中，使其在活動斷層錯動、地震時受到的損害更嚴重。

發明內容

本發明的目的是提供一種跨越斷層的明挖地鐵隧道的修建方法，用該法修建的明挖地鐵隧道具有良好的抗錯動和抗震性能。

本發明實現其發明目的所采用的技術方案是，一種跨越斷層的明挖地鐵隧道的修建方法，包括在跨越斷層區域內開挖隧道坑、在隧道坑內澆筑隧道襯砌、回填覆蓋土體等操作，其特征在于：所述的在隧道坑內澆筑隧道襯砌的具體作法是:

在隧道坑內，用鋼纖維混凝土，分節段澆筑隧道襯砌，隧道襯砌的節段間設置10cm-20cm的變形縫；且在斷層的破碎帶區域內的隧道襯砌的節段長度為5-10m，在斷層的過渡帶的隧道襯砌的節段長度為8-15m；

所述的隧道襯砌的斷面，均呈上拱下方的拱門形，且在上部的拱形與下部的矩形交接處以圓弧過渡；上部的拱形的高跨比為1/5-1/12。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

一、本發明方法在活動斷層穿越區修建的地鐵隧道，其隧道斷面由現有的矩形改為上拱下方的拱門形。上部的拱形，能很好的將錯動或地震的沖擊力均勻分散至拱及矩形的側墻上，有效的減少了拱頂的應力集中，明顯降低了隧道頂部塌陷的損害；同時，拱形與矩形交接處以圓弧過渡，也有效的避免了斷面角隅處的應力集中；從而有效減少錯動對隧道的破壞。理論分析表明：無論裂縫長度和寬度還是數量都較矩形斷面好，對裂縫進行簡單的維修加固即可實現恢復通車，提高了隧道結構的抗錯動和抗震性能。

二、本發明方法在活動斷層穿越區，采用分段澆筑襯砌+段間變形縫柔性連接的方式修建地鐵隧道；且在活動斷層的錯動危害最大的破碎帶區域內的隧道襯砌節段更短(5-10m)，而在活動斷層的錯動危害更小的過渡帶區域內的隧道襯砌節段更長(8-15m)，使隧道結構分段保持獨立性，從而降低了活動斷層區域尤其是破碎帶區域的明挖隧的縱向剛度。在發生斷層錯動時，使得隧道結構更容易隨地層錯動而變形，隧道結構的破壞集中在連接部位或結構的局部(節段)，從而避免明挖隧道大規模的、不可修復的整體性破壞；可通過對損害的連接部位或結構局部進行維修，即可恢復明挖隧道的使用，也明顯提高了隧道結構的抗錯動和抗震性能。