[实用新型]一种穿越垂直位错活动断层的盾构隧道管片结构

说明书

本实用新型公开了一种穿越垂直位错活动断层的盾构隧道管片结构，该管片结构包括位于活动断层的特殊段管片和位于其余软弱地层的普通段管片，所述特殊段管片的连接处设置限位凹凸榫和抗拉抗剪螺栓，所述限位凹凸榫包括凹榫和凸榫，当垂直位错发生时，所述凸榫可沿所述凹榫的凹槽空隙沿垂直方向移动；本实用新型的管片结构中，所述特殊段管片具有环间限位功能，环间限位变形量依次叠加抵消了活动断层位错量，因此减小了盾构隧道纵向承担的内力，在不过分加大盾构隧道净空的前提下，既保证了盾构隧道穿越垂直位错活动断层时的结构安全，又具有良好的经济性。

技术领域

本实用新型属于土木工程技术领域，更具体地，涉及一种穿越垂直位错活动断层的盾构隧道管片结构。

背景技术

隧道穿越活动断层，线位选择上一般采取绕避方案，无法绕避的情况下一般采用大角度穿越。国内外已有多例隧道穿越活动断层案例，穿越的活动断层既有突发错动型也有蠕滑型，位错量30～50cm不等，但都采用矿山法通过。对于活动断层位错的设计思路有如图6和图7所示“超挖”式、如图8和图9所示的“铰接”式、如图10和图11所示的“隔离消能”式共三大类形式。工程应用中，采用其中一种或两种组合甚至三种全用的方式，而“超挖”和“铰接”应用相对较多。穿越活动断层矿山法设计中，“超挖”设计的超挖量一般等于活动断层位错量；“铰接”设计一般通过设置多道抗震缝(缝间距4～6m)来使隧道逐节错动达到设计错动量；“隔离消能”设计一般在初期支护与二次衬砌之间充填多孔材料(如泡沫混凝土)来防止二次衬砌破坏，填充层厚度应大于断层位错量。

盾构隧道穿越地震活动断层国内尚未有实施先例，国外的案例也很少，代表性案例为土耳其的博斯普鲁斯海峡隧道，其处理措施为设置大变形钢管片衬砌环。大变形钢管片衬砌环的优点是构造较为简单，缺点是结构错动后在大变形环处隧道净空出现突变，造成大变形环两端局部地段的隧道净空高度减少甚至可能侵入建筑限界，需要预先加大隧道净空(类似于超挖)，而由于盾构隧道全程采用相同的断面，因此当位错量较大时，隧道直径增加较大，影响经济性。

穿越垂直位错活动断层的盾构隧道，在穿过活动断层区间，一般采用采用“超挖”设计，使得整个盾构段需全部扩大断面，在技术性和经济性上均不合理，盾构隧道穿越垂直位错的活动断层时，在不过分加大隧道净空以保证经济性的前提下，如何防止隧道被“剪断”并保证接缝防水有效仍然是摆在工程设计人员面前的一大难题。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供一种穿越垂直位错活动断层的盾构隧道管片结构，其目的在于解决盾构隧道穿越垂直位错的活动断层时，不过分加大盾构隧道净空，并能有效防止盾构隧道被“剪断”的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供一种穿越垂直位错活动断层的盾构隧道管片结构，该结构包括位于活动断层区间的特殊段管片和位于其余软弱地层的普通段管片；其中，

所述普通段管片为传统盾构法施工隧道管片，其管片由钢筋混凝土制成，所述特殊段管片为钢结构，且其管片的环宽小于所述普通段管片的环宽；

所述特殊段管片的每环环缝连接处设置限位凹凸榫和抗拉抗剪螺栓，所述限位凹凸榫环向均匀布置于所述特殊段管片的圆环形断面最大直径与最小直径之间，所述抗拉抗剪螺栓在所述圆环形断面上环向均匀布置两圈，其中大圈靠近所述圆环形断面最大直径，小圈靠近所述圆环形断面最小直径；

所述限位凹凸榫允许发生垂直方向的限位位移，包括凹榫和凸榫，所述凹榫的凹槽沿垂直方向，且所述凸榫插入所述凹榫，并在所述凹榫上方或下方留有移动空隙，用于当垂直位错发生时所述凸榫可沿所述凹榫的凹槽空隙沿垂直方向移动；且，

所述抗拉抗剪螺栓用于在垂直位错发生时由原始水平状态变化为倾斜状态，且倾斜方向与两侧管片的相对位移方向相同。

进一步地，所述特殊段管片之间设置相同的环间限位变形量。