一种穿越活动断裂带的抗震隧道结构的建造方法

摘要

一种穿越活动断裂带的抗震隧道结构的建造方法，其做法主要是：在距活动断裂带边界2.8-3.5倍隧洞直径以远处修建外衬、内衬形成带外隧道结构，在距活动断裂带边界2.8-3.5倍隧洞直径与活动断裂带边界5m之间由过渡衬砌连接段和刚度低的过渡柔性连接段相间构成；在距活动断裂带边界5m和活动断裂带边界两处的内衬上留有减震缝，且在该两处之间的内衬和外衬间填充有橡胶层，在活动断裂带内，由带内衬砌连接段、带内柔性连接段相间构成带内隧道结构。用该法建造的隧道，能有效减小地震时活动断裂带的剧烈活动对隧道的影响，使隧道因地震受到的破坏小，易于修复，以及时恢复交通，迅速对灾区进行抗震救灾，最大程度地减轻伤亡和损失。

说明书

技术领域

本发明涉及一种穿越活动断裂带的抗震隧道结构的建造方法。

背景技术

1923年日本关东大地震，使震中附近的25座隧道受到破坏。1995年1月 17日在日本发生的兵库县南部大地震，地震规模为里氏7.3级，使一百多座隧 道发生不同程度的破坏，损坏较为典型的隧道有神户铁路东山隧道、神户大开 地铁车站和六甲隧道等。1999年9月21日台湾发生的集集7.3级地震，震源 深度8公里，导致台湾8号、14号公路多座隧道严重受损。2008年中国汶川 发生的5.12汶川地震中，多座隧道出现不同程度的破坏，在调查的总计57座 隧道中，有49座隧道衬砌发生混凝土块龟裂、掉落，甚至钢筋弯曲等不同程 度的破坏。

调查表明，当隧道穿越活动断裂带时，地震时会使隧道经受更加严重的剪 切作用，使隧道产生大面积的、难以修复的破坏，造成极大的伤亡和损失，并 且使交通难以及时恢复，也无法及时对灾区进行抗震救灾。为最大程度地减轻 抗震造成的伤亡和损失，应尽量让隧道不通过活动断裂带。但随着社会的发展， 修建隧道地区的范围越来越广，隧道不可能完全避开活动断裂带，因此，对穿 越活动断裂带的隧道，其结构需要具有良好的抗震性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种穿越活动断裂带的抗震隧道结构的建造方法，用 该种方法建造的隧道，具有良好的抗减震构造，能有效减小地震时活动断裂带 的剧烈活动对隧道的影响，使隧道因地震受到的破坏小，易于修复，以及时恢 复交通，能更及时地对灾区进行抗震救灾，最大程度地减轻抗震造成的伤亡和 损失。

本发明实现其发明目的所采用的技术方案是，一种穿越活动断裂带的抗震 隧道结构的建造方法，其做法是：

A、在距活动断裂带边界2.8-3.5隧洞直径以远处修建外衬、内衬形成带 外隧道结构；

B、在距活动断裂带边界2.8-3.5倍隧洞直径至距活动断裂带边界5m之间：

B1、先建造过渡柔性连接段，过渡柔性连接段的外衬与带外隧道结构的外 衬相同，内衬（201b）的钢筋密度低于带外隧道结构（100）的内衬（100b） 的钢筋密度；过渡柔性连接段的长度L_j由下式确定：

式中△u为活动断裂带的最大错动位移,L_p为相邻的过渡柔性 连接段的间隔、取值为隧洞直径的1/2～1/3倍,为过渡柔性连接段内衬截面 极限弯曲曲率；

B2、建造长度L_p为1/2～1/3倍隧洞直径的过渡衬砌连接段，过渡衬砌连 接段的内衬和外衬与带外隧道结构的内衬和外衬相同；

重复B1、B2步的操作，直至修至距活动断裂带5m处；

C、在距活动断裂带5m处至活动断裂带边界之间：

先修建带橡胶层的衬砌连接段，再修建带橡胶层的柔性连接段，如此循环， 由带橡胶层的衬砌连接段、带橡胶层的柔性连接段相间构成带橡胶层的隧道结 构；且在带橡胶层的隧道结构内衬的起始处和终止处均留有减震缝；

带橡胶层的柔性连接段的长度、内衬、外衬均与过渡柔性连接段的相同， 但在其内衬、外衬之间填充有橡胶层；带橡胶层的内衬砌连接段的长度、内衬、 外衬均与过渡衬砌连接段的相同，但在其内衬、外衬之间填充有橡胶层；

D、在活动断裂带边界内：

先修带内衬砌连接段、再修带内柔性连接段，如此循环，由带内衬砌连接 段、带内柔性连接段相间构成带内隧道结构；带内柔性连接段的长度、内衬、 外衬均与过渡柔性连接段的相同；带内衬砌连接段的长度、内衬、外衬均与过 渡衬砌连接段的相同；

带内隧道结构修完，即完成穿越活动断裂带的抗震隧道结构的修建。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

一、地震时活动断裂带发生错动，剪切等破坏作用将集中于刚度低的柔性 连接段、过渡柔性连接段和减震缝，使这些部位发生错动、移位，地震能量得 到很好的释放；不会导致结构整体性、无规则的破坏。

二、在活动断裂带边界外5m范围内的内衬和外衬之间填充有橡胶层的隧 道结构，也能很好的吸收地震能量，进一步减低了地震对隧道的破坏。

三、在活动断裂带边界外且距活动断裂带边界2.8-3.5倍隧洞直径范围内， 设置的过渡柔性连接段，既能很好的释放活动断裂带产生的内力集中，同时也 能较好地控制工程造价。

总之，用本发明方法建造的隧道在地震时，仅会受到局部破坏，局部破坏 本身不会造成大的伤亡和损失，同时也方便维修，缩短了工程的修复时间，能 及时恢复交通，更迅速地对灾区进行抗震救灾，最大程度地减轻地震造成的伤 亡和损失。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

附图说明

图1是用本发明实施例方法建造的穿越活动断裂带的抗震隧道结构的剖 视示意图。

具体实施方式

实施例

图1示出，本发明的一种具体实施方式是，一种穿越活动断裂带的抗震隧 道结构的建造方法，其做法是：

A、在距活动断裂带F边界2.8-3.5隧洞直径以远处修建外衬100a、内衬 100b形成带外隧道结构100；

B、在距活动断裂带F边界2.8-3.5倍隧洞直径至距活动断裂带F边界5m 之间：

B1、先建造过渡柔性连接段201，过渡柔性连接段201的外衬201a与带外 隧道结构100的外衬100a相同，内衬（201b）的钢筋密度低于带外隧道结构 （100）的内衬（100b）的钢筋密度；过渡柔性连接段201的长度L_j由下式确 定：

式中△u为活动断裂带F的最大错动位移,L_p为相邻的过渡柔 性连接段201的间隔、取值为隧洞直径的1/2～1/3倍,为过渡柔性连接段内 衬201b截面极限弯曲曲率；

B2、建造长度L_p为1/2～1/3倍隧洞直径的过渡衬砌连接段202，过渡衬砌 连接段202的内衬202b和外衬202a与带外隧道结构100的内衬100b和外衬 100a相同；

重复B1、B2步的操作，直至修至距活动断裂带5m处；

C、在距活动断裂带5m处至活动断裂带边界之间：

先修建带橡胶层的衬砌连接段302，再修建带橡胶层的柔性连接段301， 如此循环，由带橡胶层的衬砌连接段302、带橡胶层的柔性连接段301相间构 成带橡胶层的隧道结构300；且在带橡胶层的隧道结构300内衬的起始处和终 止处均留有减震缝303；

带橡胶层的柔性连接段301的长度、内衬301b、外衬301a均与过渡柔性 连接段201的相同，但在其内衬301b、外衬301a之间填充有橡胶层c；带橡 胶层的内衬砌连接段302的长度、内衬302b、外衬302a均与过渡衬砌连接段 202的相同，但在其内衬302b、外衬302a之间填充有橡胶层c；

D、在活动断裂带F边界内：

先修带内衬砌连接段402、再修带内柔性连接段401，如此循环，由带内 衬砌连接段402、带内柔性连接段401相间构成带内隧道结构400；带内柔性 连接段401的长度、内衬401b、外衬401a均与过渡柔性连接段201的相同； 带内衬砌连接段402的长度、内衬402b、外衬402a均与过渡衬砌连接段202 的相同；

带内隧道结构400修完，即完成穿越活动断裂带的抗震隧道结构的修建。

实际实施时，A步中，开始建造过渡柔性连接段201位置，可在距活动断 裂带F边界2.8-3.5倍隧洞直径范围内根据实际要求确定，当抗震性能要求高 时取大值，如距活动断裂带F边界3.5倍隧洞直径；当抗震性能要求低时，则 取小值，如距活动断裂带F边界2.8倍隧洞直径。