[发明专利]一种适用于穿越活动断裂带的隧道柔性环式支撑系统

说明书

本发明公开了一种适用于穿越活动断裂带的隧道柔性环式支撑系统，其特征在于，其由外层到内层依次为围岩注浆加固层、初支层、锚网层、钢筋排、第一环形钢拱、橡胶缓震层、第二环形钢拱、支撑油缸、第三环形钢拱、橡胶颗粒填充层和预制钢管隧道；初支层在隧道断面开挖成型，完成注浆加固工序后，沿隧道围岩环形轮廓进行带肋钢筋的铺设和混凝土的喷射，等待养护结束，完成初支层的施作；锚网层将密孔钢筋网用锚杆固定于初支层上；钢筋排沿隧道轴向铺设于锚网层之上；支撑油缸包括多个，沿隧道轴向方向和径向方向呈阵列分布。

技术领域

本发明涉及一种适用于穿越活动断裂带的隧道柔性环式支撑系统，

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

随着西部大开发建设的推进，我国有越来越多的隧道面临穿越活动断裂带的修建任务，特别是对于穿越活动断层破碎带的隧道，在强地震中受到断层破碎岩体压力和活动断层错动的作用，隧道会出现衬砌开裂、错位、甚至整体垮塌的震害现象，如1978年日本伊豆大岛7.0级地震，906m长的单线稻取隧道因穿越大峰山断层而发生严重破坏，隧道中部产生约0.5m的隆起，在断层位错处隧道横向变形受到的影响最大，最大水平位移达0.7m，混凝土衬砌剥落变形，仰拱出现严重裂缝并被掀起，钢筋被拉断。在强地震动发生时，活动断层的位错量可能由几厘米增大到数米的范围，而对于采用常规结构形式的隧道结构在断层错动过程中，将直接承受断层上下盘相对错动引起的剪切、挤压或拉扯作用，从而受到严重破坏。目前，对于高烈度地震区穿越活动断层破碎带的隧道，一般采用纵向可变结构和横向扩挖结构两种措施。

纵向可变结构主要是通过沿隧道纵向设置一定数量的柔性接头或减震缝，减小断层引起隧道纵向非均匀变形，提高隧道自适应变形能力，从而减小断层错动作用在隧道轴向剪切和挤压作用力，但在隧道设置柔性接头及减震缝处可能出现局部剪切、挤压和拉伸破坏，一方面难以保证隧道防水功能，另一方面当断层穿越大型断层破碎带时，纵向可变结构难以提供足够的隧道整体承载力。

横向扩挖结构主要通过在断层错动段隧道采用横断面扩挖，预留断层错动量，吸收断层错动位移，但断面扩挖增大了施工经济成本，同时也削弱了围岩自承载力，在活动断层剪切、挤压作用下，可能引起破碎带岩体失稳，导致隧道无法承受破碎带岩体失稳压力而产生整体坍塌及涌水等严重震害。

发明人发现目前为止，我国也有部分隧道应用了上述方法完成了穿越活动断裂带隧道的修建任务，然而这些隧道结构形式较为单一，不能有效抵抗断层错动对隧道产生的强大剪切应力和拉压应力，导致发生断层活动后，隧道发生仰拱凸起或者塌陷，二衬剥落，防水层失效等诸多问题，造成隧道不能正常运营，后期隧道维修施工体量巨大，造成重大经济损失。

发明内容

本发明的目的就在于克服现有技术条件的缺点和不足，提供一种适用于穿越活动断裂带的隧道柔性环式支撑系统,该系统环向支撑于活动断裂带，可以有效降低断层活动对隧道造成的剪切应力、拉压应力和弯曲破坏，化整为零，在断层发生较大位移错动时仍旧可以保证隧道的正常通行。

本发明采用下述技术方案：

本发明的发明目的是提供一种适用于穿越活动断裂带的隧道柔性环式支撑系统，其由外层到内层依次为围岩注浆加固层、初支层、锚网层、钢筋排、第一环形钢拱、橡胶缓震层、第二环形钢拱、支撑油缸、第三环形钢拱、橡胶颗粒填充层和预制钢管隧道；

所述的初支层沿隧道围岩环形轮廓设置，初支层在隧道断面开挖成型，完成注浆加固工序后，沿隧道围岩环形轮廓进行带肋钢筋的铺设和混凝土的喷射，等待养护结束，完成初支层的施作；

所述的锚网层将密孔钢筋网用锚杆固定于初支层上；

所述的钢筋排沿隧道轴向铺设于锚网层之上；

所述的支撑油缸包括多个，沿隧道轴向方向和径向方向呈阵列分布；