[发明专利]一种地震大变形区段高速铁路隧道内的轨道变形控制结构

说明书

本发明公开了一种地震大变形区段高速铁路隧道内的轨道变形控制结构，属于高速铁路隧道工程技术领域，其通过优选设置地震大变形区段高速铁路隧道内的仰拱填充层高度，并在轨道板和仰拱填充层之间对应设置隔离层和纵梁，以隔离层降低纵梁与仰拱填充层之间的摩擦系数，使得纵梁、轨道板及钢轨可在地震发生时不完全随着仰拱填充层横向摆动，从而实现了轨道结构在地震发生时的安全运行。本发明的轨道变形控制结构，其结构简单，设置成本较低，能有效保证轨道结构在地震大变形区段的正常运行，减少轨道结构在地震发生时的变形，确保了高速铁路隧道运行的安全性和稳定性，减少了地震发生时轨道结构和隧道结构可能出现的损坏，具有极好的推广应用价值。

技术领域

本发明属于高速铁路隧道工程技术领域，具体涉及一种地震大变形区段高速铁路隧道内的轨道变形控制结构。

背景技术

随着我国铁路建设的不断发展，尤其是高速铁路的大规模建设，使得铁路隧道的应用数量越来越多，隧道的长度也越来越长，随之而来的便是高速铁路隧道及隧道内轨道结构的安全设计问题，特别是高速铁路隧道穿越特殊环境区段时的安全设计问题。

当隧道穿越软弱破碎带，特别是活动断裂带区域时，由于围岩的地质条件差异，发生地震作用时，隧道结构的地震响应很大，尤其是穿越土、岩（软、硬）交界的区段，是工程结构抗震的危险部位，这些结构断面往往会产生很大的变形与内力。因此，为防止隧道本身及其内部结构的破坏，在设计穿越活动断层或软弱破碎带的隧道时，往往需要特殊设计隧道或轨道的结构，或者设置额外的辅助结构。

目前，为保证高速铁路隧道穿越地震大变形区段时的结构稳定性和安全性，常用的处理方法有如下两种：一种方法是在土、岩交界部位设置大变形环，变形环属于柔性接头结构，该柔性结构允许其两端连接的衬砌在一定范围内发生拉伸、压缩和剪切作用引起的位移，以此来降低隧道其余区段结构的地震响应；另一种方法是进行断面扩挖，通过在软弱破碎带或软、硬突变区段进行断面扩挖，直接增大扩挖段衬砌结构与其他区段结构的预留空间，该方法允许扩挖段衬砌结构在地震作用时充分位移，从而极大减小扩挖段衬砌结构的地震响应，但该方法仅适用于断层带跨度较小的情况，如果穿越大型活动断裂带，扩挖隧道断面就会产生巨大的开挖量，并造成工程造价的显著增加。

此外，虽然柔性接头结构的设置可以一定程度上解决地震大变形区段的隧道结构稳定性问题，但是，由于隧道内的轨道往往与隧道通过轨道板和混凝土浇筑连成一体，一旦地震发生时，隧道结构会在发生位移时连带轨道一起发生错动，造成轨道发生严重的扭曲；再加上高速铁路的行车密度大（一般单向5分钟一趟），行车速度高，制动距离长，如果地震发生时列车正好通过该地段，即便列车提前采取了紧急制动措施，列车也极有可能会发生脱轨事故，严重时甚至会导致列车颠覆撞击隧道壁，造成隧道结构破坏，进而引发更为严重的次生灾害。因此，现有设置于地震大变形区段的隧道结构无法充分满足该区段隧道使用过程中的安全性和稳定性，存在一定的局限性。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的一种或者多种，本发明提供了一种地震大变形区段高速铁路隧道内的轨道变形控制结构，其中通过在地震大变形区段优选设置仰拱填充层的高度，在轨道板和仰拱填充层之间对应设置纵梁和隔离层，有效实现了地震发生时钢轨不完全随着隧道进行横向移动，避免了轨道结构的变形过大，保证了地震大变形区段高速铁路隧道在地震发生时的运行安全，提升了隧道和轨道结构的使用寿命。

为实现上述目的，本发明提供一种地震大变形区段高速铁路隧道内的轨道变形控制结构，包括在隧道的地震大变形区段中沿隧道纵向固结于隧道仰拱内周壁面上的仰拱填充层，

所述仰拱填充层的顶面水平设置，其顶面设置高度低于所述隧道中其他区段内的仰拱填充层的顶面设置高度；且