[發明專利]一種適用于跨地質斷層的沉管隧道及其施工工藝

在審

• 申請號: 202110589113.X
• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113323670A
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 張俊平;黃襄云;謝柱堅;黃祖樂;魯家輝
• 申請（專利權）人: 廣州大學
• 主分類號: E21D9/00
• 分類號: E21D9/00;E21D11/08;E21D9/14;E21F17/00
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 胡輝

本發明公開了一種適用于跨地質斷層的沉管隧道及其施工工藝，適用于跨地質斷層的沉管隧道包括：隧道本體，包括依次連接的若干沉管節段，沉管節段包括頂板、底板與腹板；隔震墊層，設置在隧道本體的下方；限位結構，設置在相鄰的沉管節段的連接處，限位結構沿豎直方向設置；以及耗能結構，分別設置在頂板、底板與腹板上，各耗能結構沿隧道本體的軸向設置；此適用于跨地質斷層的沉管隧道通過設置隔震墊層隔斷地震動的傳播，設置限位結構保護相鄰的沉管節段的連接處，并利用耗能結構的剪切變形耗散地震能量輸入，可以有效地抵御斷層區域地震輸入特性差異所產生的沖擊，防止強震作用下隧道產生大變形或錯斷。

技術領域

本發明涉及隧道工程抗減震技術領域，特別涉及一種適用于跨地質斷層的沉管隧道及其施工工藝。

背景技術

在跨海隧道建設過程中，為滿足交通規劃需求或運營要求，有可能遇到無法避讓的高烈度地質斷層。從工程建設角度而言，斷層寬度一般從數米之數百米不等，斷層兩側的地震輸入特性的差異對隧道的安全性構成了嚴重威脅，嚴重時可能會導致隧道產生大變形或錯斷。另一方面，鑒于現有的隧道構造型式如礦山法形成的噴錨襯砌、盾構法形成的管片襯砌，均難以抵御斷層區域地震輸入特性差異的沖擊。

發明內容

本發明的目的在于至少解決現有技術中存在的技術問題之一，提供一種適用于跨地質斷層的沉管隧道及其施工工藝，能夠有效地抵御斷層區域地震輸入特性差異的沖擊，防止在強震作用下隧道產生大變形錯斷。

根據本發明的第一方面實施例，提供一種適用于跨地質斷層的沉管隧道，包括：隧道本體，包括依次連接的若干沉管節段，沉管節段包括頂板、底板與腹板；隔震墊層，設置在隧道本體的下方；限位結構，設置在相鄰的沉管節段的連接處，限位結構沿豎直方向設置；以及耗能結構，分別設置在頂板、底板與腹板上，各耗能結構沿隧道本體的軸向設置。

有益效果：此適用于跨地質斷層的沉管隧道通過設置隔震墊層隔斷地震動的傳播，設置限位結構保護相鄰的沉管節段的連接處，并利用耗能結構的剪切變形耗散地震能量輸入，可以有效地抵御斷層區域地震輸入特性差異所產生的沖擊，防止強震作用下隧道產生大變形或錯斷。

根據本發明第一方面實施例的適用于跨地質斷層的沉管隧道，隔震墊層包括鵝卵石墊層和碎石橡膠塊墊層，鵝卵石墊層、碎石橡膠塊墊層從下至上依次鋪設。

根據本發明第一方面實施例的適用于跨地質斷層的沉管隧道，隔震墊層的厚度為2.0～3.0m，鵝卵石墊層的厚度為100～200cm，碎石橡膠塊墊層設置為100cm厚、直徑10cm。

根據本發明第一方面實施例的適用于跨地質斷層的沉管隧道，耗能結構為工字鋼剪力鍵，工字鋼剪力鍵為軟鋼，屈服強度至少為355MPa。

根據本發明第一方面實施例的適用于跨地質斷層的沉管隧道，限位結構包括至少四根鋼管，各鋼管彼此間隔，各鋼管沿隧道本體的軸向排列，各鋼管平均分成兩組，兩組鋼管分別設置于相鄰的沉管節段的連接處的兩側。

根據本發明第一方面實施例的適用于跨地質斷層的沉管隧道，限位結構為四根鋼管，限位結構與隧道本體的外壁間距為20cm，各鋼管內填充有沙和碎石，相鄰的鋼管之間的間距為4～5m。

根據本發明第一方面實施例的適用于跨地質斷層的沉管隧道，鋼管的直徑為1.0m、厚度為3cm、長度為10～20m。

根據本發明的第二方面實施例，提供一種適用于跨地質斷層的沉管隧道施工工藝，包括以下步驟：

確定穿越斷層的隧道軸線坐標范圍，確保隧道本體垂直跨越斷層；

在穿越斷層的范圍內，利用耙吸式挖泥船將被耙齒疏松的巖土吸送到挖泥船，完成基槽開挖，基槽底部鋪設隔震墊層，用于隔斷地震動的傳播；

待沉管節段沉放就位后，在相鄰的沉管節段的連接處的外側打入鋼管，作為隧道本體的限位結構；