[发明专利]适用差异沉降和高烈度地震区的地铁盾构隧道阻尼管片环

说明书

本发明提供了适用差异沉降和高烈度地震区的地铁盾构隧道阻尼管片环，用以解决差异沉降或者地震波引起的结构应力集中，导致隧道结构发生变形损坏的问题。所述阻尼管片环包括槽型圈梁管片环、阻尼器和内胆钢桶；所述阻尼器与位于阻尼器左右两侧的槽型圈梁管片环通过阻尼器连接螺栓连接，内胆钢桶设置于阻尼器内侧，内胆钢桶与阻尼器紧密贴合；阻尼器由左侧加载板、位于中间的内芯、右侧加载板通过阻尼器弹簧机构连接而成。本发明使得在差异沉降区域或者高烈度地震区域内的盾构地铁隧道结构具有较强的变形自我调节和适应地层‑结构相对变形能力，从而降低甚至消除变形带来的结构应力集中，避免结构变形损坏，制作安装便捷，实用性强。

技术领域

本发明属于盾构隧道技术领域，特别涉及适用差异沉降和高烈度地震区的地铁盾构隧道阻尼管片环。

背景技术

地铁是解决城市公共交通的主要手段之一。但在既有地铁长期的运营过程中，受地层不均匀性和荷载不均匀性以及大面积地下水位下降等因素的影响，盾构地铁隧道的纵向不均匀沉降现象时有发生，特别是我国东部沿海软土地区存在普遍的区域性地层沉降，这些会导致不同结构处的不均匀沉降。我国还是地震灾害频繁的国家，地震波引起高烈度地震区域的盾构地铁隧道结构变形，结构开裂。这些盾构隧道管片结构的变形轻则影响列车运行的舒适性，重则造成管片结构以及周边建筑物的损坏，甚至可能发生人员伤亡事故，从而影响地铁的正常运营。造成这种现象的原因，是因为地铁管片结构深埋地下，必须保证环向以及纵向有足够刚度用来抵抗水土压力，但管片结构不具备足够的变形自调整性能。差异沉降或者地震波会引起地层移动，从而引起修建于地层中的结构移动。这种地层-结构相对移动会造成应力集中，导致隧道结构发生破坏。因此，减小甚至消除不均匀性沉降或者高烈度地震引发的盾构地铁隧道管片结构的破坏，在地铁盾构隧道的常规管片结构之间安装一环或者数环允许变形的环向柔性管片结构是解决问题的最优方案。通过一环或者数环管片的柔性变形，整个地铁管片结构以及地铁隧道和地铁车站接头处的结构能够随差异沉降或者地震引起的地层移动而移动，但并不影响其整体结构性能。我们称这种新型的管片结构为地铁盾构隧道阻尼管片。这种阻尼管片在允许变形的同时，也拥有常规管片的刚度和防水能力以抵抗地层中水土压力，保证盾构地铁隧道的安全运营。

目前，对于地铁盾构隧道管片的环形接头主要采用螺栓接头(包括弯螺栓接头、直螺栓接头和组合螺栓接头)，适应地层变形的能力非常差，在微小的差异沉降条件下便可致使混凝土管片产生裂缝，甚至引起接头发生永久性的破坏，影响盾构隧道的防水性能和整体性，尤其在容易产生差异沉降的地铁车站端墙和隧道连接区域，这种现象更容易发生。在高烈度地震区域，强大的地震波会引起地层变形，没有自适应性能的结构管片会抵抗这种变形，因此会导致结构中过大的应力集中，造成结构破坏。有变形自适应性的阻尼管片允许管片随地层发生一定程度的位移，因此会充分将差异沉降或地震导致的结构破坏消弭于无形。

本发明所述的阻尼管片环结构在充分理解变形结构损坏机理和原因的基础上，通过不同的结构部件的共同作用，解决了这些问题，同时因为不是将所有管片都改造成为阻尼管片，能够有效的控制工程造价。本发明的阻尼管片和既有常规地铁盾构隧道管片铰接方便，适应主流地铁盾构施工工艺，实用性非常强，预期能在地下铁道盾构隧道中获得推广，并对我国的防灾减灾也有较大的贡献。

发明内容

为了解决差异沉降或者地震波引起的结构移动会造成应力集中，导致隧道结构发生变形损坏的问题，发明实施例提供了适用差异沉降和高烈度地震区的地铁盾构隧道阻尼管片环，通过安装所述阻尼管片环，使得在差异沉降区域或者高烈度地震区域内的盾构地铁隧道结构具有较强的变形适应能力，从而降低甚至消除变形带来的结构应力集中，避免结构损坏；本发明的阻尼管片环具有和常规盾构地铁隧道管片结构配套特点，施工便捷，不需另行使用其他设备，只需在安装常规管片过程中跳装本发明管片环即可，实用性非常强。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：