用于隧道的减震防护体系及隧道的制作方法

[0001]
本发明涉及隧道工程技术领域，尤其是涉及一种用于隧道的减震防护体系及隧道。


背景技术：

[0002]
随着我国隧道工程的高速发展，经常会出现下穿既有建筑物的情况，在进行下穿既有建筑物的隧道施工时，除了考虑松散土质、上软下硬、富水软弱和胀缩性土质等软弱破碎地质，还应考虑施工时的扰动以及地震灾害等不利因素，如果不能采用合理有效的减震防护体系，将对下穿隧道施工的安全质量和进度以及上部既有建筑物产生很大的不利影响。
[0003]
以往隧道施工通常采用普通钢拱架结构作为初期支护来承担围岩的变形，忽略了围岩在其自重荷载、施工扰动和地震荷载作用下发生位移和变形时的内力重分布和自稳恢复能力，在二次衬砌施作时，忽略施工期间重型机械行驶、爆破和运营期间行车、地震扰动应对措施的采取，承载能力较弱，这样对于施工安全保障、成本控制以及进度要求都产生了阻碍。


技术实现要素：

[0004]
本发明的目的在于提供一种用于隧道的减震防护体系及隧道，以缓解现有技术中存在的采用普通钢拱架结构作为初期支护来承担围岩的变形，忽略了围岩在其自重荷载、施工扰动和地震荷载作用下发生位移和变形时的内力重分布和自稳恢复能力，在二次衬砌施作时，忽略施工期间重型机械行驶、爆破和运营期间行车、地震扰动应对措施的采取，难以抵抗施工扰动和地震灾害的影响，导致下穿隧道的稳定性和安全性较差的技术问题。
[0005]
基于上述目的，本发明提供了一种用于隧道的减震防护体系，包括拱架和设置在所述拱架内侧的多个二次衬砌管环，还包括缓冲减压装置和柔性防水减震装置，所述缓冲减压装置设置在所述拱架的两端之间，所述柔性防水减震装置设置在相邻两个所述二次衬砌管环之间的接缝处。
[0006]
进一步地，在某些可选的实施例中，所述缓冲减压装置包括上压板、下压板、第一螺栓、第二螺栓和第一弹簧，所述上压板位于所述下压板的上方，所述上压板的板面与所述下压板的板面平行；所述第一螺栓与所述上压板连接，所述第二螺栓与所述下压板连接；所述第一弹簧位于所述上压板与所述下压板之间，且所述第一弹簧的一端与所述第一螺栓固定连接，所述第一弹簧的另一端与所述下压板固定连接。
[0007]
进一步地，在某些可选的实施例中，所述缓冲减压装置还包括缓冲垫，所述缓冲垫固定连接在所述上压板的下表面。
[0008]
进一步地，在某些可选的实施例中，所述缓冲减压装置还包括第二弹簧和挤压块，所述第二弹簧的一端与所述下压板固定连接，所述第二弹簧的另一端与所述挤压块的一端固定连接，所述挤压块的另一端与所述缓冲垫抵接。
[0009]
进一步地，在某些可选的实施例中，所述缓冲减压装置还包括限位套，所述限位套与所述下压板固定连接，所述第二弹簧位于所述限位套的内部，所述挤压块能够相对于所述限位套的长度方向往复运动。
[0010]
进一步地，在某些可选的实施例中，所述柔性防水减震装置包括填缝部、止水带、预埋支架和吸能部，所述填缝部设置在相邻两个所述二次衬砌管环之间，所述止水带穿过所述填缝部，并固定于相邻两个所述二次衬砌管环之间；所述预埋支架与所述二次衬砌管环固定连接，所述吸能部固定连接在相邻两个所述二次衬砌管环的预埋支架之间。
[0011]
进一步地，在某些可选的实施例中，所述预埋支架包括第一支架和第二支架，所述第一支架与所述第二支架沿所述二次衬砌管环的长度方向间隔设置，相邻两个所述二次衬砌管环中，所述吸能部固定连接在其中一个二次衬砌管环的第一支架与另一个二次衬砌管环的第二支架之间。
[0012]
进一步地，在某些可选的实施例中，所述第一螺栓的数量、所述第二螺栓的数量和所述第一弹簧的数量均为八个，八个所述第一螺栓对称布置在所述上压板的两侧，所述上压板的两侧各布置四个所述第一螺栓，八个所述第二螺栓的位置与八个所述第一螺栓的位置一一对应。
[0013]
进一步地，在某些可选的实施例中，所述缓冲垫的数量、所述挤压块的数量和所述第二弹簧的数量均为六个，六个所述缓冲垫对称布置在所述上压板的下表面，八个所述挤压块的位置与八个所述缓冲垫的位置一一对应。
[0014]
基于上述目的，本发明还提供了一种隧道，包括所述的用于隧道的减震防护体系。
[0015]
与现有技术相比，本发明的有益效果主要在于：
[0016]
本发明提供的用于隧道的减震防护体系，包括拱架和设置在所述拱架内侧的多个二次衬砌管环，还包括缓冲减压装置和柔性防水减震装置，所述缓冲减压装置设置在所述拱架的两端之间，所述柔性防水减震装置设置在相邻两个所述二次衬砌管环之间的接缝处。
[0017]
基于该结构，本发明提供的用于隧道的减震防护体系，能够在松软土质、上软下硬、富水软弱、胀缩性土质等软弱破碎地质条件下进行施工，有效的降低施工扰动和地震灾害对于下穿隧道的影响，提高隧道的稳定性和安全性，减少对既有建筑物的影响。当隧道上方有列车通过或者发生地震时，缓冲减压装置可以发生挤压变形，此时围岩也会产生内力重分布，直至达到自稳。通过在相邻两个二次衬砌管环之间的接缝处设置柔性防水减震装置，在保证防水的前提下减少施工、运营期间各类扰动影响，同时适应由于地震而产生的大变形。
[0018]
本发明提供的隧道，由于使用了本发明提供的用于隧道的减震防护体系，降低了施工扰动和地震灾害对于隧道的影响，减少了对既有建筑物的影响，隧道的稳定性和安全性较高。
附图说明
[0019]
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前
提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]
图1为本发明实施例一提供的用于隧道的减震防护体系的主视图；
[0021]
图2为本发明实施例一提供的用于隧道的减震防护体系中的缓冲减压装置的主视图；
[0022]
图3为本发明实施例一提供的用于隧道的减震防护体系中的缓冲减压装置的俯视图；
[0023]
图4为本发明实施例一提供的用于隧道的减震防护体系的纵向剖视图；
[0024]
图5为本发明实施例一提供的用于隧道的减震防护体系中的柔性防水减震装置的结构示意图。
[0025]
图标：10-缓冲减压装置；20-柔性防水减震装置；101-拱架；102-二次衬砌管环；103-上压板；104-下压板；105-第一螺栓；106-第二螺栓；107-第一弹簧；108-缓冲垫；109-第二弹簧；110-挤压块；111-限位套；112-填缝部；113-止水带；114-吸能部；115-第一支架；116-第二支架。
具体实施方式
[0026]
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0027]
在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0028]
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0029]
实施例一
[0030]
参见图1至图5所示，本实施例提供了一种用于隧道的减震防护体系，包括拱架101和设置在拱架101内侧的多个二次衬砌管环102，还包括缓冲减压装置10和柔性防水减震装置20，缓冲减压装置10设置在拱架101的两端之间，柔性防水减震装置20设置在相邻两个二次衬砌管环102之间的接缝处。
[0031]
基于该结构，本实施例提供的用于隧道的减震防护体系，能够在松软土质、上软下硬、富水软弱、胀缩性土质等软弱破碎地质条件下进行施工，有效的降低施工扰动和地震灾害对于下穿隧道的影响，提高隧道的稳定性和安全性，减少对既有建筑物的影响。当隧道上方有列车通过或者发生地震时，缓冲减压装置10可以发生挤压变形，此时围岩也会产生内力重分布，直至达到自稳。通过在相邻两个二次衬砌管环102之间的接缝处设置柔性防水减
震装置20，在保证防水的前提下减少施工、运营期间各类扰动影响，同时适应由于地震而产生的大变形。
[0032]
本实施例中的拱架101为钢拱架。
[0033]
进一步地，在某些可选的实施例中，缓冲减压装置10包括上压板103、下压板104、第一螺栓105、第二螺栓106和第一弹簧107，上压板103位于下压板104的上方，上压板103的板面与下压板104的板面平行；第一螺栓105与上压板103连接，第二螺栓106与下压板104连接；第一弹簧107位于上压板103与下压板104之间，且第一弹簧107的一端与第一螺栓105固定连接，第一弹簧107的另一端与下压板104固定连接。
[0034]
参见图1所示，本实施例中，缓冲减压装置10的数量为两个，分别对称设置在拱架101的靠近两端的位置。参见图2所示，第一螺栓105穿过上压板103上的通孔，第二螺栓106穿过下压板104上的通孔，第一弹簧107的一端与第一螺栓105固定连接，第一弹簧107的另一端与下压板104固定连接，当隧道上方有列车通过或者发生地震时，第一弹簧107能够发生弹性形变，使得围岩产生内力重分布，直至达到自稳。
[0035]
进一步地，在某些可选的实施例中，缓冲减压装置10还包括缓冲垫108，缓冲垫108固定连接在上压板103的下表面。
[0036]
通过设置缓冲垫108，能够进一步提高缓冲减震性能。
[0037]
缓冲垫108的材质可以为减震橡胶。
[0038]
进一步地，在某些可选的实施例中，参见图2所示，缓冲减压装置10还包括第二弹簧109和挤压块110，第二弹簧109的一端与下压板104固定连接，第二弹簧109的另一端与挤压块110的一端固定连接，挤压块110的另一端与缓冲垫108抵接。
[0039]
通过设置第二弹簧109和挤压块110，能够与第一弹簧107协同作用，当隧道上方有列车通过或者发生地震时，第一弹簧107和第二弹簧109能够发生弹性形变，使得围岩产生内力重分布，直至达到自稳。
[0040]
进一步地，在某些可选的实施例中，参见图2所示，缓冲减压装置10还包括限位套111，限位套111与下压板104固定连接，第二弹簧109位于限位套111的内部，挤压块110能够相对于限位套111的长度方向往复运动。
[0041]
限位套111对挤压块110起到限位导向作用，防止挤压块110在水平方向的位移过大，同时，限位套111能够保护第二弹簧109，防止杂物进入第二弹簧109的伸缩范围，保证第二弹簧109正常使用。
[0042]
进一步地，在某些可选的实施例中，柔性防水减震装置20包括填缝部112、止水带113、预埋支架和吸能部114，填缝部112设置在相邻两个二次衬砌管环102之间，止水带113穿过填缝部112，并固定于相邻两个二次衬砌管环102之间；预埋支架与二次衬砌管环102固定连接，吸能部114固定连接在相邻两个二次衬砌管环102的预埋支架之间。
[0043]
当隧道上方有列车通过或者发生地震时，填缝部112能够耗散一部分列车荷载和地震荷载传递的能量，止水带113穿过填缝部112，并固定于相邻两个二次衬砌管环102之间，便于集中处理防水，其尺寸应符合规范要求。
[0044]
本实施例中，填缝部112和吸能部114的材质为高强度复合弹性材料，例如聚氨酯，具有一定的自复位功能，可以在施工扰动以及地震过后恢复部分隧道的残余应变，降低下穿隧道施工时的风险，减少震后维护。
[0045]
本实施例中，止水带113采用现有的中埋式止水带。
[0046]
进一步地，在某些可选的实施例中，预埋支架包括第一支架115和第二支架116，第一支架115与第二支架116沿二次衬砌管环102的长度方向间隔设置，相邻两个二次衬砌管环102中，吸能部114固定连接在其中一个二次衬砌管环102的第一支架115与另一个二次衬砌管环102的第二支架116之间。
[0047]
参见图5所示，相邻两个二次衬砌管环102中，吸能部114固定连接在位于右侧的二次衬砌管环102的第一支架115与位于左侧的二次衬砌管环102的第二支架116之间。
[0048]
进一步地，在某些可选的实施例中，参见图3所示，第一螺栓105的数量、第二螺栓106的数量和第一弹簧107的数量均为八个，八个第一螺栓105对称布置在上压板103的两侧，上压板103的两侧各布置四个第一螺栓105，八个第二螺栓106的位置与八个第一螺栓105的位置一一对应。
[0049]
通过将八个第一螺栓105对称布置在上压板103的两侧，上压板103的两侧各布置四个第一螺栓105，这样的方式能够保证受力均匀，保证整体结构稳定。
[0050]
进一步地，在某些可选的实施例中，缓冲垫108的数量、挤压块110的数量和第二弹簧109的数量均为六个，六个缓冲垫108对称布置在上压板103的下表面，八个挤压块110的位置与八个缓冲垫108的位置一一对应。
[0051]
参见图3所示，六个第二弹簧109位于八个第一螺栓105围成的区域的内侧。可选地，第二弹簧109的位置与相邻两个第一弹簧107的中间位置相对应，即第一弹簧107和第二弹簧109是交错间隔布置的，这样的方式能够进一步提高缓冲减震效果，保证整体结构的稳定性。
[0052]
实施例二
[0053]
本实施例提供了一种隧道，包括本发明实施例一提供的用于隧道的减震防护体系。
[0054]
本实施例提供的隧道，由于使用了本发明提供的用于隧道的减震防护体系，降低了施工扰动和地震灾害对于隧道的影响，减少了对既有建筑物的影响，隧道的稳定性和安全性较高。
[0055]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。