[發明專利]一種用于斷層的隧道襯砌結構

在審

• 申請號: 202011028991.6
• 申請日: 2020-09-25
• 公開（公告）號: CN112031837A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 吳恒生;張亞洲;彭小雨;賈方毅;閆曉;任冬生;丁延昌;趙江昊;王士民
• 申請（專利權）人: 中國電建集團鐵路建設有限公司;中國水利水電第十一工程局有限公司;西南交通大學
• 主分類號: E21D11/38
• 分類號: E21D11/38;E21D11/00
• 代理公司: 北京正華智誠專利代理事務所(普通合伙) 11870
• 代理人: 何凡

本發明公開了一種用于斷層的隧道襯砌結構，涉及隧道施工技術領域，包括：初次襯砌和二次襯砌，二次襯砌設有與斷層對應的接縫，二次襯砌中設有橡膠止水帶，橡膠止水帶的兩側分別設置在接縫的兩側并且橡膠止水帶沿斷層的長度方向延伸設置，二次襯砌中設有多組沿橡膠止水帶的長度方向間隔設置的支撐組件，支撐組件包括：兩端分別設置在接縫兩側的支撐繩，支撐繩至少一端滑動且可鎖緊的設置有阻尼器，該結構可以實現對橡膠止水帶大變形的抑制。

技術領域

本發明涉及隧道施工技術領域，具體涉及一種用于斷層的隧道襯砌結構。

背景技術

隨著我國交通運輸行業的飛速發展，為滿足經濟文化需求以及人民出行需求，公路鐵路網絡版圖正在不斷擴展。許多交通要線將偏遠山區與城市連接，將高原與平原貫通，其中對于隧道修建技術的要求也在逐漸增大，隧道施工難題也層出不窮。斷層破碎帶，是隧道施工當中的常見隱患，當隧道穿越地裂縫或斷層帶時，施工過程中極易發生掌子面失穩塌方。對于一些活動斷層及地裂縫而言，即使在隧道建成后，由于兩側巖土體仍會產生錯動變形，致使運營期也經常會出現襯砌開裂、滲漏水等問題，嚴重時還會導致隧道侵限問題。工程實踐中為解決上述問題，通常會在隧道穿越斷層帶或地裂縫時采用擴大隧道斷面，并設置變形縫來兼容斷層或地裂縫兩側襯砌的張開或錯動，擴大的隧道斷面則保證不會發生侵限問題。而為了保證襯砌在發生較大張開及錯動時不會發生嚴重的滲漏水問題，通常會在預設的變形縫處埋設可以兼容大變形的橡膠止水帶，目前工程中橡膠止水帶最大可以兼容高達1米的變形量。現有的方案解決了襯砌大幅度張開或錯動時的襯砌侵限和防水問題，但在實際運用中，因相鄰兩模襯砌張開、錯動而拉伸出來的橡膠止水帶，需要承受上方直接作用在其上的水土壓力荷載。由于橡膠止水帶是一種柔性材料，在外部水土荷載作用下將發生顯著的變形，尤其是在隧道的拱頂和拱肩部位，嚴重時橡膠止水帶可能會侵入隧道限界；甚至橡膠止水帶會發生強度失效，導致襯砌結構出現嚴重的滲漏水或者突泥涌水，從而影響隧道的正常運營和行車安全。

綜上所述，在隧道穿越地裂縫或斷層破碎帶時，所采用的構造措施不僅要避免隧道侵限，還應考慮在發生較大位移錯動時，作為止水構造的橡膠止水帶的合理受力問題。目前，國內針對礦山法隧道中橡膠止水帶的大變形問題還未有明確的解決方法和施工控制標準。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于斷層的隧道襯砌結構，該結構可以實現對橡膠止水帶大變形的抑制。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：

一種用于斷層的隧道襯砌結構，包括：初次襯砌和二次襯砌，二次襯砌設有與斷層對應的接縫，二次襯砌中設有橡膠止水帶，橡膠止水帶的兩側分別設置在接縫的兩側并且橡膠止水帶沿斷層的長度方向延伸設置，二次襯砌中設有多組沿橡膠止水帶的長度方向間隔設置的支撐組件，支撐組件包括：兩端分別設置在接縫兩側的支撐繩，支撐繩至少一端滑動且可鎖緊的設置有阻尼器。

該襯砌結構設置了初次襯砌結構以及二次襯砌結構，二次襯砌結構中在縱向兩模襯砌的接縫處設置兼容大變形的橡膠止水帶，并在其靠隧道內側相鄰位置沿縱向設置一定數量支撐組件，支撐組件包括：支撐繩和阻尼器，阻尼器固定設置在接縫兩側的二次襯砌中，支撐繩至少一端與阻尼器滑動連接，當接縫發生張開或錯動時，支撐繩會經阻尼器拉出，但受到阻尼器提供的阻力限制，支撐繩可為其外側的橡膠止水帶提供一定的徑向支撐，并且當支撐繩拉伸到最大位置即可停止，從而為橡膠止水帶提供恒定的支撐力，使使橡膠止水帶在兼容接縫變形的同時可以承受外部水土荷載，保障了防水效果的同時也防止了止水帶侵限。

進一步地，在本發明較佳的實施例中，支撐繩的一端滑動且可鎖緊的設置有阻尼器，支撐繩的另一端通過鋼筋網設置在二次襯砌中。

在本發明的一種方案中，支撐繩的一端通過鋼筋網固定在二次襯砌中，支撐繩另一端滑動設置在阻尼器中，由于支撐繩的一端固定，阻尼器也固定，從而當從斷層處斷裂時，支撐繩的一端可以在套管中滑動并受阻尼器阻力限制拉伸，從而使張緊的支撐繩向下形變為橡膠止水帶提供支撐力。