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适用于高烈度地震区隧道衬砌的抗震结构及其施工方法


技术摘要:
本发明公开了一种适用于高烈度地震区隧道衬砌的抗震结构及其施工方法,抗震结构包括之间有空隙的初期支护和二次衬砌;沿二次衬砌的轴线方向、该空隙内等间距安装有多个减震器组;每个减震器组均由至少五个阻尼器组成;初期支护、二次衬砌和所有阻尼器围成的空间内填充  全部
背景技术:
由于我国地域辽阔,地形复杂,因此在交通设施建设过程中,隧道成为穿越山岭等 复杂地区的必要方式,据不完全统计,我国目前正在建设和已建隧道里程已经超过 10000km。然而由于受设计、施工、地形及地震等自然灾害的影响作用,容易导致隧道出现衬 砌结构破坏、隧道渗漏水、道床破坏等现象,进而影响隧道结构的正常使用。其中,隧道衬砌 结构破坏是造成隧道病害的主要原因之一。在地震作用下,隧道的衬砌结构与围岩之间会 存在相互作用,致使隧道衬砌出现结构破坏。
技术实现要素:
本发明的目的是提供一种适用于高烈度地震区隧道衬砌的抗震结构,解决穿越山 岭等复杂地区的隧道在地震作用下出现的隧道衬砌出现结构破坏的问题。 本发明的另一个目的是提供一种上述抗震结构的施工方法。 为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:一种适用于高烈度地震区隧道衬砌 的抗震结构,包括初期支护和二次衬砌,初期支护和二次衬砌之间有空隙,初期支护背离二 次衬砌的侧壁上敷设有第一止水层,初期支护朝向二次衬砌的侧壁上敷设有第二止水层, 二次衬砌背离初期支护的侧壁上敷设有第三止水层;沿二次衬砌的轴线方向、该空隙内等 间距安装有多个减震器组;每个减震器组均由至少五个阻尼器组成,同一减震器组中的所 有阻尼器均布于同一圆周上;初期支护、二次衬砌和所有阻尼器围成的空间内填充有混有 橡胶颗粒的多孔隙混凝土,该多孔隙混凝土形成填充层。 本发明所采用的另一个技术方案是:一种上述抗震结构的施工方法,按以下步骤 进行: 1)在隧道开挖过程中,在需要设置衬砌的地段按照相应要求建造初次支护和二次衬 砌,在每一段衬砌的初期支护朝向二次衬砌的侧壁上敷设止水带,形成第二止水层,在初期 支护背离二次衬砌的侧壁上敷设止水带,形成第一止水带,在二次衬砌背离初期支护的侧 壁上敷设止水带,形成第三止水层; 2)取阻尼器,将阻尼器安装在设计的位置,使阻尼器固定在初次支护和二次衬砌之间, 并分别与初期支护和二次衬砌固接; 3)将混入橡胶颗粒的多孔隙混凝土喷射在初次支护、二次衬砌和阻尼器围成的空间 内,形成填充层,建造完成适用于高烈度地震区隧道衬砌的抗震结构。 本发明抗震结构是在初次支护和二次衬砌之间布设TMD阻尼器和混有橡胶颗粒的 多孔隙混凝土。该抗震结构中,多孔隙混凝土具有吸能减震的作用,可以将地震波中的一部 3 CN 111577326 A 说 明 书 2/4 页 分能量进行吸收,调节使TMD阻尼器的频率与衬砌结构的自振频率一致,从而承担一部分地 震力。此外在地震作用下,若二次衬砌在上部岩土体重力作用下有向下破坏的趋势,多孔隙 混凝土和TMD阻尼器由于具有一定的缓冲性可以容许二次衬砌有较小的变形破坏,在地震 过后衬砌结构不会出现较大的变形破坏,从而解决了在地震作用下,隧道衬砌出现结构破 坏的问题。 附图说明 图1是本发明抗震结构的示意图。 图2是本发明抗震结构中止水层的敷设示意图。 图3是本发明抗震结构中阻尼器的示意图。 图4是本发明抗震结构中保护套筒的示意图。 图中:1.初期支护,2.二次衬砌,3.阻尼器,4.填充层,5.第一止水层,6.第二止水 层,7.第三止水层,8.上连接件,9.质量块,10.阻尼元件,11.弹簧,12.下连接件,13.保护套 筒,14.弹性层,15.上套筒,16.下套筒。
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