一种抗活动断层错动的装配式衬砌隧道修建方法

摘要

本发明公开了一种抗活动断层错动的装配式衬砌隧道修建方法，其步骤是：A、开挖隧道:隧道掘进进入活动断层穿越区后，在活动断层穿越区内进行爆破与开挖，完成装配式衬砌隧道的管片安装与同步注浆；B、隧道加固:将安装好的每个管片中心的吊装孔钻穿、并深入管片外部的围岩30‑50cm，形成加固注浆孔；将注浆管旋入加固注浆孔内，再采用劈裂注浆法将泡沫混凝土注入围岩中，直到衬砌圆环外部形成一圈封闭的浆体加固区；C、取出注浆管，在加固注浆孔中填充弹性橡胶条，并在加固注浆孔内侧安装封闭螺栓。该方法能有效地加固装配式隧道，修建的装配式隧道抗活动断层错动的能力强，能有效地避免或减轻活动断层错动对隧道造成的损坏。

说明书

技术领域

本发明属于装配式衬砌隧道修建的技术领域。

背景技术

在我国复杂的地质环境之下，隧道工程的建设难免会遇到穿越活动断层及其破碎带的问题。一方面地质断层通常被泥和地下水充填，变成软弱岩体，这些软弱地质断层在岩体中广泛分布，构成了岩土工程中失稳的主要因素。另一方面处于活动期的断层带容易产生断层错动(地震)，对隧道造成严重的错动性与振动性破坏。在用矿山法修建隧道时，其抗活动断层错动的措施主要是，对隧道衬砌段采取增厚、加固措施或在二次衬砌和一次衬砌间增加一层泡沫混凝土层提供位移空间和吸收能量的方式提高抗震能力及抵抗断层错动破坏的能力。

但是在进行隧道施工时，因为结构在穿越断层破碎带时容易出现结构破坏与裂缝，对结构防水与强度方面要求很高；而矿山法需要在现场施做初支与二衬，其强度与防水性难以保证。因此,可以采用改良的矿山法进行施工,即在施工中运用装配式衬砌进行修建。这种方法施工时采用土体开挖与管片铺设于一体的工作方式，其管片厚度固定、一次预制成形，难以采取增厚、加固措施；也没有条件在管片内部增加一层泡沫混凝土层。因此，现有的装配式衬砌方法修建的隧道，难以抵抗活动断层错动(地震)的错动性与振动性破坏。

发明内容

本发明的目的是提供一种抗活动断层错动的装配式隧道修建方法，该方法能有效地加固装配式隧道，修建的装配式隧道抗活动断层错动的能力强，能有效地避免或减轻活动断层错动对隧道造成的损坏。

本发明实现其发明目的所采用的技术方案是，一种抗活动断层错动的装配式衬砌隧道修建方法，其步骤是：

A、开挖隧道

隧道掘进进入活动断层穿越区后，在活动断层穿越区内进行爆破与开挖，完成装配式衬砌隧道的管片安装与同步注浆；

所述的活动断层穿越区由活动断层的破碎带上盘、破碎带下盘、紧邻破碎带上盘的上盘过渡段和紧邻破碎带下盘的下盘过渡段组成；其中，上盘过渡段和下盘过渡段的长度范围由下表得出：

上盘过渡段(2S)下盘过渡段(2X)正断层0.5×H-2.2×H0.5×H-1.8×H逆断层0.5×H-1.8×H0.5×H-2.2×H

表中的H为活动断层的最大错动量；

B、隧道加固

将安装好的每个管片中心的吊装孔钻穿、并深入管片外部的围岩30-50cm，形成加固注浆孔；将注浆管旋入加固注浆孔内，再采用劈裂注浆法将泡沫混凝土注入围岩中，直到衬砌圆环外部形成一圈封闭的浆体加固区；

C、取出注浆管，在加固注浆孔中填充弹性橡胶条，并在加固注浆孔内端安装封闭螺栓。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

一、本发明在活动断层穿越区管片后方(外部)的破碎围岩进行二次劈裂注浆，压注了泡沫混凝土，在隧道外部形成一个封闭围岩加固区，隧道结构及其外部围岩的整体结构强度增加，有效提高了装配式衬砌隧道的抗活动断层错动的能力。

二、本发明在通过劈裂注浆在隧道外部压注了大阻尼柔性减震的泡沫混凝土，在隧道结构外部形成一个封闭的围岩加固区，当遭遇活动断层错动(地震)时，围岩加固区作为缓冲区，产生相应溃缩变形，有效吸收部分位移和冲击，避免或减少断层错动对隧道结构(管片)的冲击，从而有效地避免或减轻活动断层错动对隧道造成的损坏。

三、本发明在完成外侧土体劈裂注浆后，在加固注浆孔中填充弹性橡胶条并加盖封闭螺栓。保证隧道管片结构完整性的同时，也提高了隧道的柔性，增强了隧道的整体抗错动性能。同时，也预留了再次注浆的管道，后期维护时，去掉螺栓及橡胶条，即可对受损形成的薄弱部位进行再次注浆，方便进行隧道的二次加固维护。

四、本发明注浆时采用凿穿管片已有吊装孔的方式，形成注浆孔，较之另行开凿孔洞，更有利于保持管片的结构稳定性，提高了整体结构的耐久性。同时也降低了开凿注浆孔的成本。

进一步，本发明的加固注浆孔的孔径为80-100mm。

这样的孔径既能够完成泡沫混凝土的有效注浆，又能够较好的维护管片结构的整体性，对管片结构的损坏小。

更进一步，本发明的泡沫混凝土的重量配比为：水泥200份，粉煤灰600份，石灰200份，石膏40份，减水剂13份，氯化钙20份，水玻璃100份，泡沫剂1500份。

这种配比的泡沫混凝土，既有足够的强度，形成较高强度的围岩加固区，有效提高隧道外部围岩的抗压强度，同时又有足够的柔性和抗剪切强度，能有效的产生溃缩变形，吸收错动能量，减轻对隧道管片结构的损坏。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进行进一步的详细说明。

附图说明

图1是本发明的装配式衬砌隧道在活动断层穿越区的地质结构示意图。

图2是本发明方法修建的一种抗活动断层错动的装配式衬砌隧道结构示意图。

具体实施方式

实施例

图1、图2示出，本发明的一种具体实施方式是，一种抗活动断层错动的装配式衬砌隧道修建方法，其步骤是：

A、开挖隧道

开挖掘进进入活动断层穿越区后，在活动断层穿越区内进行爆破与开挖，完成装配式衬砌隧道的管片8安装与同步注浆；

所述的活动断层穿越区由活动断层的破碎带上盘1S、破碎带下盘1X、紧邻破碎带上盘1S的上盘过渡段2S和紧邻破碎带下盘1X的下盘过渡段2X组成；其中，上盘过渡段2S和下盘过渡段2X的长度范围由下表得出：

上盘过渡段(2S)下盘过渡段(2X)正断层0.5×H-2.2×H0.5×H-1.8×H逆断层0.5×H-1.8×H0.5×H-2.2×H

表中的H为活动断层的最大错动量；

B、隧道加固

将安装好的每个管片8中心的吊装孔钻穿、并深入管片8外部的围岩30-50cm，形成加固注浆孔3；将注浆管4旋入加固注浆孔3内，再采用劈裂注浆法将泡沫混凝土注入围岩中，直到衬砌圆环外部形成一圈封闭的浆体加固区5；

C、取出注浆管4，在加固注浆孔3中填充弹性橡胶条6，并在加固注浆孔3内侧安装封闭螺栓7。

本实施例所述的加固注浆孔(3)的孔径为80-100mm。

本实施例所述的泡沫混凝土的重量配比为：水泥200份，粉煤灰600份，石灰200份，石膏40份，减水剂13份，氯化钙20份，水玻璃100份，泡沫剂1500份。