[發明專利]隧道高強讓壓抗震襯砌及其方法

在審

• 申請號: 202110649496.5
• 申請日: 2021-06-10
• 公開（公告）號: CN113417661A
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 吳學震;葉青;蔣宇靜;王剛;關振長
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: E21D11/00
• 分類號: E21D11/00
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 吳志龍;蔡學俊

本發明提供一種隧道高強讓壓抗震襯砌及其方法，包括襯砌主體結構及用來連接相鄰襯砌主體結構的讓壓裝置；所述讓壓裝置包括鋼套筒、活塞體、外套管和內套管；鋼套筒一側封閉另一側開口，鋼套筒封閉一側內部套設有外套管及內套筒，活塞體位于內套筒背離鋼套筒的一端，鋼套筒封閉一端及活塞體背離鋼套筒的一端分別與相鄰的襯砌主體結構接觸；本發明外套管與內套管的相向端具有能夠吸收沖擊力的形變結構，應用在隧道軸向或環向讓壓抗震時，相鄰的襯砌主體結構之間通過所述的讓壓裝置的形變結構吸收沖擊從而提高抗震能力。

技術領域

本發明涉及一種隧道高強讓壓抗震襯砌及其方法。

背景技術

山嶺隧道相對于地表結構物如橋梁或高樓建筑而言，地震時隧道結構與圍巖之間的相對運動不明顯，導致以往工程界對其受震行為與耐震設計并未加以重視。隧道在穿越斷層段或遭遇地震時往往在施工和運營期間由于結構措施不足導致襯砌結構破壞，給隧道結構的安全性和經濟效益帶來重大威脅。而隧道面臨的這兩種情況具有共同點就是都會在一定的觸發條件下產生一定的位移，如果襯砌結構″硬抗″的話不僅建設成本高且安全得不到保障。因此采取讓壓抗震支護是可選的途徑，讓結構能夠有效的適應斷層錯動位移及和地震沖擊又不至于喪失使用空間侵入界限和承載功能是讓壓支護的基本目的。讓壓抗震體系目前尚缺乏支撐其理念有效執行的實際支護措施。

發明內容

本發明對上述問題進行了改進，即本發明要解決的技術問題是現有的山嶺隧道在穿越斷層段或遭遇地震時往往在施工和運營期間由于結構措施不足導致襯砌結構破壞。

本發明的具體實施方案是：一種隧道高強讓壓抗震襯砌，包括襯砌主體結構及用來連接相鄰襯砌主體結構的讓壓裝置；

所述讓壓裝置包括鋼套筒、活塞體、外套管和內套管；

所述鋼套筒一側封閉另一側開口，鋼套筒封閉一側內部套設有外套管，鋼套筒開口一側內部套設有內套筒，所述活塞體位于內套筒背離鋼套筒的一端，所述鋼套筒封閉一端及活塞體背離鋼套筒的一端分別與相鄰的襯砌主體結構接觸；

所述外套管與內套管的相向端具有能夠吸收沖擊力的形變結構。

應用在隧道軸向讓壓抗震時，相鄰的襯砌主體結構之間通過所述的讓壓裝置沿隧道軸向進行拼接形成讓壓襯砌結構單元；應用在隧道環向讓壓抗震時，相鄰的襯砌主體結構之間通過所述的讓壓裝置沿隧道環向進行拼接形成讓壓襯砌結構單元；

進一步的，所述的外套管為一段高強空心鋼管；所述的外套管包括的變徑段和等徑段，所述變徑段的外徑不變，內徑由鋼套筒封閉一側向開口一側逐漸收縮；外套管等徑段的外徑和內徑都保持不變；其等徑段的外徑與鋼套筒的內徑相匹配；其等徑段與鋼套筒底部接觸；

所述的內套管為一段空心鋼管，內套管與活塞體固連；內套管外徑大于外套管的內徑；

隧道高強讓壓抗震襯砌受到沖擊時，沖擊力傳遞給讓壓裝置，所述的內套管開啟塑性變形，并吸收能量。

進一步的，所述外套管為一段空心鋼管，其包括由鋼套筒開口至封閉方向依次設置的粗徑段、變徑段和細徑段；其變徑段的最大外徑與粗徑段的外徑相匹配，其變徑段的最小外徑與細徑段的外徑相匹配；其粗徑段的外徑和內徑都保持不變，其細徑段的外徑和內徑都保持不變；其粗徑段的外徑與鋼套筒的內徑相匹配；其細徑段與鋼套筒底部接觸；

所述的內套管為實心圓鋼，內套管與活塞體在活塞體中心處固連；內套管直徑大于所述的外套管的細徑段的內徑；

隧道高強讓壓抗震襯砌受到沖擊時，沖擊力傳遞給讓壓裝置，所述的外套管開啟塑性變形，并吸收能量。

進一步的，所述內套管靠近外套管一側設置有縮口段，與外套管變徑段接觸后有利于內套管啟動塑性變形，防止卡死。

進一步的，所述內套管長度與外套管相匹配，所述的內套管長度與活塞體厚度相匹配，有利于充分塑性變形，有足夠的讓壓長度。

進一步的，所述的活塞體為圓形鋼板，其直徑與鋼套筒的內徑相匹配；所述的活塞體與襯砌主體結構接觸。