跨活动断层隧道抗粘滑错动的二次衬砌及其建造方法技术领域
本发明涉及一种跨活动断层隧道抗粘滑错动的二次衬砌及其建造方法
背景技术
随着城市化进程的加速、隧道工程的大量兴建，将不可避免地遇到隧道构
造跨越活动断层的问题。活动断层是指那些在近代或历史时期内新生或有过继
承运动和位移，以及在不久的将来可能再生或继续运动和位移的断层。地震的
发生与活动断层有直接关系。
活动断层粘滑错动是一种断裂构造特征的地区性地质灾害，它是地震造成
跨断层隧道结构严重破坏的主要因素。突发性大变形的活动断层粘滑错动会使
断层产生三维空间永久性形变，兼备拉压、剪切、扭转和弯曲的性质，较大的
断层错动量对隧道工程影响甚大。
目前，对断层粘滑错动下管线破坏类型和设计措施较多，而对于穿越断层
的隧道抗错动的技术较少。
活动断层的粘滑错动具有随机性、强破坏性等特点，其作用下隧道的受力
特性、破坏形态变化很大。其中活动断层粘滑错动对隧道的影响重大,在一定错
动位移下，钢筋混凝土衬砌结构往往会受到弯曲变形、拉伸、挤压和剪切作用，
结构会发生开裂，尤其是在断层面附近会发生较为严重破坏。
近年来，针对活动断层错动下，隧道结构的抗错动措施主要是采用柔性结
构。如申请号为200910058875.6的中国专利申请公布了一种“跨活动断层隧道
抗减震构造”，它是在岩体活动断层部位处设置有沿隧道纵向活动断层两侧延
伸的减震区，该减震区由填充在内衬、外衬之间的泡沫混凝土层构成。它利用
柔性材料(泡沫混凝土层)吸收地震的错动能量，抵抗断层错动荷载。但是，
该存在两方面的不足：一是由于设置泡沫混凝土，需分两次次浇筑，施工效率
明显降低，施工周期增大；二是衬砌的内部结构因断层错动受损后，需要对受
损部位进行探测，再钻孔注浆，其损后的维修加固难度大。
发明内容
本发明的第一发明目的是提供一种跨活动断层隧道抗粘滑错动的二次衬
砌。该二次衬砌可抵抗断层粘滑错动，减少断层错动对隧道的破坏，有效地提
高隧道的抗震能力和抵抗断层粘滑错动破坏的能力；且该二次衬砌在破坏后可
快速修复，加快隧道的修复速度，降低修复成本。
本发明实现其第一发明目的所采用的技术方案是，一种跨活动断层隧道抗
粘滑错动的二次衬砌，包括马蹄形的钢筋混凝土层、钢筋混凝土层中马蹄形的
的支撑架立筋，其特征在于：
所述的钢筋混凝土层中支撑架立筋以外的部位为开孔层，而支撑架立筋以
内的部位为内层，内层的厚度为钢筋混凝土层厚度的0.3～0.5倍；所述的开孔
层内设置有纵向的中空管，中空管的直径为开孔层厚度的0.25-0.4倍；且中空
管沿开孔层环向等间距布置，其间距为中空管直径的1.5-2倍；所述的内层设
有径向的注浆管，注浆管的一端与中空管相连、另一端与内层的内壁相接。
进一步，本发明的中空管为BDF管。
更进一步，本发明的注浆管的直径为30～50mm，注浆管的纵向分布间距
为1.5～3m。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
一、二次衬砌的内层为实心的钢筋混凝土结构，外部为多孔的开孔层。当
隧道结构承受正常使用荷载时，开孔层传递围岩荷载，内层起主要的支撑作用。
通过试验证明，本发明采用的开孔层和内层的厚度比及中空管的直径，可保证
整个衬砌的强度，满足正常使用状态下结构安全。
二、二次衬砌外部为开孔层，形成“外柔内刚”的衬砌构造，开孔层形成衬
砌的刚度薄弱带。开孔层的截面刚度远小于内层的无孔钢筋混凝土层，在断层
发生粘滑错动时，开孔层的中空管因应力集中开裂，吸收错动形变，减小活动
断层对隧道钢筋混凝土层的影响，从而有效提高了隧道二次衬砌整体抗粘滑错
动能力。
三、本发明结构简单，建设成本低；在衬砌内预埋注浆孔，在震后的维修
加固过程中，注浆孔既便于受损部位的观测，也可通过注浆孔直接对开孔层震
裂的孔洞处进行注浆加固，提高二次衬砌承载力，实现对隧道的方便、快速修
复。
本发明的第二发明目的是提供一种上述的跨活动断层隧道抗粘滑错动的
二次衬砌的建造方法。该方法施工便捷，建设成本低，二次衬砌一次浇筑完成，
施工进度快，施工成本低。
本发明实现其第二发明目的所采取的技术方案是，一种建造权利要求1、2
或3所述的跨活动断层隧道抗粘滑错动的二次衬砌的方法，其步骤是：
a、将支撑立架立筋固定于二次衬砌模内，使支撑架立筋与二次衬砌模内
壁的距离等于二次衬砌模厚度的0.3～0.5倍；
b、在二次衬砌模内绑扎衬砌环向钢筋和衬砌纵向向钢筋，并在二次衬砌
模内支撑立架立筋以外的部位设置纵向的中空管，再将中空管通过绑扎钢丝固
定于支撑立架立筋上；
c、将注浆管绑扎于二次衬砌模的内壁与中空管之间，使注浆管的一端与
中空管相连、另一端与二次衬砌模内壁相接；
d、在二次衬砌模内整体浇筑混凝土，即得。
与现有技术相比，本发明的建造方法的有益效果是：
该方法通过支撑立架将二次衬砌模分为了钢筋混凝内层和开孔层，又通过
绑扎钢筋在开孔层内固定中空管，在中空管和二次衬砌模的内圈模壁之间固定
注浆孔；然后一次浇筑成型；施工便捷，建设成本低，施工进度快；预埋注浆
孔也有利于衬砌结构的后期维修和加固，在发生地震或活动断层粘滑错动时，
可通过注浆孔对开孔层破坏处加固补强，加快了维修进度，降低了维修成本。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1为本发明实施例的二次衬砌的横向断面结构示意图。
图2为图1的B部分的局部放大示意图。
图3为本发明实施例的二次衬砌的纵向断面结构示意图(图1的A-A剖
视图)。
具体实施方式
实施例
图1-3示出，本发明的一种具体实施方式是，一种跨活动断层隧道抗粘滑
错动的二次衬砌，包括马蹄形的钢筋混凝土层、钢筋混凝土层中马蹄形的的支
撑架立筋8，其中：
所述的钢筋混凝土层中支撑架立筋8以外的部位为开孔层1，而支撑架立
筋8以内的部位为内层3，内层3的厚度为钢筋混凝土层厚度的0.3～0.5倍；
所述的开孔层1内设置有纵向的中空管2，中空管2的直径为开孔层1厚度的
0.25-0.4倍；且中空管2沿开孔层1环向等间距布置，其间距为中空管2直径
的1.5-2倍；所述的内层3设有径向的注浆管4，注浆管4的一端与中空管2
相连、另一端与内层3的内壁相接。
本例的中空管2为BDF管。
本例的注浆管4的直径为30～50mm，注浆管4的纵向分布间距为1.5～3m。
一种建造上述的跨活动断层隧道抗粘滑错动的二次衬砌的方法，其步骤
是：
a、将支撑立架立筋8固定于二次衬砌模内，使支撑架立筋8与二次衬砌
模内壁的距离等于二次衬砌模厚度的0.3～0.5倍；
b、在二次衬砌模内绑扎衬砌环向钢筋5和衬砌纵向向钢筋6，并在二次衬
砌模内支撑立架立筋8以外的部位设置纵向的中空管2，再将中空管2通过绑
扎钢丝7固定于支撑立架立筋8上；
c、将注浆管4绑扎于二次衬砌模的内壁与中空管2之间，使注浆管4的
一端与中空管2相连、另一端与二次衬砌模内壁相接；
d、在二次衬砌模内整体浇筑混凝土，即得。