柔性传力件、具有该传力件的隧道接头结构及其施工方法技术

本发明专利技术涉及一种限制接头变形的柔性传力件、具有该传力件的隧道接头结构及其施工方法。柔性传力件，包括用以沿纵向穿过隧道接头的传力部件，和设于所述传力部件两侧的用以固定于二衬层内的两个套筒，所述传力部件的至少一端可相对自由运动的套装在所述套筒的内部，所述传力件上设有第一限位件，所述套筒的内部设有用以限制接头进一步张拉变形的第一配合限位件，通过控制所述第一限位件与所述第一配合限位件之间的距离，来控制接头伸缩量的范围。柔性传力件的设置能满足对接头的变形要求，通过控制第一限位件与第一配合限位件之间的距离，能避免接头在发生大变形后产生持续的变形，进而提高隧道结构的承载能力。

Flexible transmission member, tunnel joint structure with the same, and construction method thereof

The invention relates to a flexible transmission member for limiting the deformation of a joint, a tunnel joint structure with the same and a construction method thereof. The flexible force transmitting piece, including the use of force transmission parts to longitudinally through the tunnel joints on both sides, and is arranged on the force transmission component with two fixed on the two lining sleeve layer, at least one end of the transmission parts can be internal relative freedom of movement is sheathed in the sleeve, the the force is provided with a first limiting piece, the inside of the sleeve is provided with a first connector to limit further with the tensile strain limit element, by controlling the first limiting piece and the first limiting piece with the distance between the control range of joint expansion amount. The flexible force transmitting piece can meet the requirements of setting deformation joint, by controlling the first limiting piece and the first limiting piece with the distance between the joint can avoid sustained deformation in large deformation, so as to improve the bearing capacity of tunnel structure.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于隧洞或隧道工程衬砌结构
，具体涉及一种限制接头变形的柔性传力件、具有该传力件的隧道接头结构及其施工方法。
技术介绍
我国有很多地区、尤其是西南地区地质地形条件复杂、地壳运动活跃、活动断裂发育，许多水电隧洞及公(铁)路隧道不可避免地穿越活动断裂带。在隧道跨活动断裂部位，活动断裂产生的蠕动滑移及遭受地震时的一次性位错将使隧洞衬砌遭受严重破坏。目前，对跨活动断裂区隧洞的衬砌结构，工程中通常采用以下方法：(1)超挖+充填：扩大开挖断面，采用两层衬砌。外层衬砌断层较正常断面大，内层衬砌断面与正常断面相同，外层与内层衬砌间充填高压缩层，高压缩层厚度根据断层位错量确定。当断层发生错动时，围岩及外围衬砌的错动量首先被高压缩层吸收，而内层衬砌仍能保持正常工作。由于该方法成本较高，通常只适用于活动断裂带宽度较小的情况。(2)铰接设计：该方法在衬砌结构上每隔一定长度设置一个柔性接头，将整体衬砌切割成若干部分。由于柔性接头刚度远低于正常断面，在断层错动下，围岩传递至衬砌的变形大部分由柔性接头承担，而正常衬砌断面得到了有效保护。该方法适用于隧洞断面较大、开挖断面不易改变、断层带宽度较大等情况。由于铰接设计适用性好，工程造价相对较低，在多个工程中得到应用。但是，在断层错动区域，由于地质构造运动作用，围岩通常比较破碎，地下水易在此富集，柔性接头是隧道衬砌防水的薄弱环节。柔性接头防渗不仅影响隧道的正常使用安全，还直接影响到区域水土保持、震后隧道翻修等问题。因此，做好跨断层区域隧道柔性接头的防水具有较高的工程应用价值。在大变形发生后，传统接头会随着变形的持续增大而发生扭曲甚至剪切破坏，造成隧道防水失效。对于防水要求较高的隧道而言，接头防水的失效将为隧道带来极大风险。为了保证隧道结构安全并满足建筑限界，只能拆除重建，造成了极大的安全风险和极高的建设成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种限制接头变形的柔性传力件、具有该传力件的隧道接头结构及其施工方法。为了达成上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种限制接头变形的柔性传力件，包括用以沿纵向穿过隧道接头的传力部件，和设于所述传力部件两侧的用以固定于二衬层内的两个套筒，所述传力部件的至少一端可相对自由运动的套装在所述套筒的内部，所述传力件上设有第一限位件，所述套筒的内部设有用以限制接头进一步张拉变形的第一配合限位件，通过控制所述第一限位件与所述第一配合限位件之间的距离，来控制接头伸缩量的范围。传统的接头不能有效的控制伸缩量的范围、也不能通过控制接头的极限承载能力来对接头进行有效的保护。在大变形发生后，接头会随着变形的持续增大而发生扭曲甚至剪切破坏，造成隧道防水失效。对于防水要求较高的隧道而言，接头防水的失效将为隧道带来极大风险。为了保证隧道结构安全并满足建筑限界，只能拆除重建，造成了极大的安全风险和极高的建设成本。柔性传力件的设置一方面能满足对接头的变形要求，另一方面通过控制第一限位件与第一配合限位件之间的距离，能避免接头在发生大变形后产生持续的变形，进而提高隧道结构的承载能力，使围岩的变形能够得到有效的抑制，避免围岩出现进一步恶化的情况。大大降低了隧道结构的安全风险和拆除重建的建设成本。此外，柔性传力件既能承受大变形；又能在变形达到一定量时，起到有效保护止水带的作用，进而提高了接头的防水性能。所述第一限位件为固设于所述传力部件端部的凸出部，所述第一配合限位件为固设在所述套筒内端面的阻挡部，所述阻挡部阻碍所述凸出部远离所述套筒的运动进而限制所述柔性接头的进一步张拉变形。采用凸出部和阻挡部的形式实现限位功能，结构简单，不易损坏，成本低廉，操作方便。所述传力部件为钢筋，所述第一限位件为螺纹连接于所述钢筋两端的螺母；所述第一配合限位件为固定于所述套筒内端面的钢板，所述钢板的中心设有用以所述钢筋穿过的开孔，所述开孔的外径小于所述螺母的外径。采用螺母作为第一限位件，部件结构及其制作工艺简单，施工方便。所述钢筋与所述钢板的中心孔之间的间隙采用软质泡棉进行密封。所述凸出部的截面呈长条状，在中心位置与所述传力件的杆体连接；所述阻挡部设有与所述长条状形状对应的可供所述凸出部穿过的出口部，当所述凸出部与所述出口部错开时，所述阻挡部可以阻碍所述凸出部远离所述套筒的运动；所述套筒被配置为所述出口部沿纵向设置。套筒被固定到二衬层后，凸出部与出口部对齐时，可以方便的将传力件伸入到套筒中，操作方便。在凸出部自重的作用下，传力件在伸入到套筒后，凸出部的长条状会自然处于水平状态，实现与出口部的错开。凸出部的截面形状对称，有利于构件的均匀受力。该结构制作简单，操作方便，成本低廉，便于推广。所述凸出部的截面呈多边形，所述阻挡部设有可供所述凸出部穿过的出口部，当所述凸出部与所述出口部错开时，所述阻挡部可以阻碍所述凸出部远离所述套筒的运动。凸出部的截面形状对称，有利于构件的均匀受力。该结构制作简单，操作方便，成本低廉，便于推广。所述出口部的形状与所述多边形的形状相对应，通过旋转传力件即可实现传力件与套筒的限位功能。所述出口部与所述传力部件之间的间隙采用软质泡棉进行密封。所述传力件为传力钢筋，所述套筒为钢管，所述钢管与所述二衬中的钢筋焊接。一种具有该传力件的隧道接头结构，包括沿隧道断面由外向内依次布设的初衬层、防水层、变形层和二衬层，其中在跨断层横断面处沿隧道环向设有柔性接头，所述柔性接头将所述变形层和二衬层沿隧道纵向分隔为相邻的两部分；在所述防水层和所述变形层的接触面上设有宽度大于所述柔性接头中第一表面宽度的用以防止向所述柔性接头内渗水的第一止水带；所述二衬层内设有沿纵向穿过隧道接头的所述柔性传力件。所述第一止水带为柔性止水带，并且与所述第一表面接触的至少部分带体被配置为沿隧道纵向呈松弛状态的第一松弛带体；在位于所述第一止水带内侧的所述柔性接头内设有第一接头注浆管。传统的止水带均以伸直的状态贴附于结构的表面。跨断层区隧道衬砌防水接头结构克服了传统的思维定式和技术偏见，将止水带在接头部位设置成为松弛状态，当断层错动产生大变形时，止水带的松弛带体随着张拉变形的增加而逐渐伸直，避免了传统止水带的伸直带体在变形时因拉伸过大而直接被损坏的不足，进而在断层错动时可以承受大变形。此处，即使止水带与周围的介质紧密接触，但只要不是伸直状态，随着介质的变形止水带具有一定的带体伸直储备，即为松弛状态。在位于第一止水带内侧的接头内设有注浆管，当柔性接头产生变形后可进行补充注浆防渗，在恢复柔性接头的力学结构性能的同时，仍然满足防水要求，使接头部分始终处于无水的环境下，增加了接头的使用寿命。该防水接头结构施工方便，成本低廉，结构简单，利于施工质量的控制，兼具较好的变形性能和防渗性能，具有广阔的市场前景。所述第一止水带为背贴式橡胶止水带。施工时，首先将第一止水带贴附至防水板的表面，进而进行后续的施工步骤，施工方便快捷。所述第一止水带的两端与所述变形层接触的部分为第一固定带体，在所述第一固定带体的内侧设有端部加固注浆管。当柔性接头产生变形后利用端部加固注浆管进行补充防渗注浆，可以有效恢复第一止水带与二衬层之间的固定粘结强度，进而提高第一止水带对柔性接头的防水效果，确保大变形之后的二次防水性能。在所述二衬层内设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种限制接头变形的柔性传力件，其特征在于：包括用以沿纵向穿过隧道接头的传力部件，和设于所述传力部件两侧的用以固定于二衬层内的两个套筒，所述传力部件的至少一端可相对自由运动的套装在所述套筒的内部，所述传力部件上设有第一限位件，所述套筒的内部设有用以限制接头进一步张拉变形的第一配合限位件，通过控制所述第一限位件与所述第一配合限位件之间的距离，来控制接头伸缩量的范围。

【技术特征摘要】
1.一种限制接头变形的柔性传力件，其特征在于：包括用以沿纵向穿过隧道接头的传力部件，和设于所述传力部件两侧的用以固定于二衬层内的两个套筒，所述传力部件的至少一端可相对自由运动的套装在所述套筒的内部，所述传力部件上设有第一限位件，所述套筒的内部设有用以限制接头进一步张拉变形的第一配合限位件，通过控制所述第一限位件与所述第一配合限位件之间的距离，来控制接头伸缩量的范围。2.根据权利要求1所述的一种柔性传力件，其特征在于：所述第一限位件为固设于所述传力部件端部的凸出部，所述第一配合限位件为固设在所述套筒内端面的阻挡部，所述阻挡部阻碍所述凸出部远离所述套筒的运动进而限制所述柔性接头的进一步张拉变形。3.根据权利要求2所述的一种柔性传力件，其特征在于：所述传力部件为钢筋，所述第一限位件为螺纹连接于所述钢筋两端的螺母；所述第一配合限位件为固定于所述套筒内端面的钢板，所述钢板的中心设有用以所述钢筋穿过的开孔，所述开孔的外径小于所述螺母的外径。4.根据权利要求3所述的一种柔性传力件，其特征在于：所述钢筋与所述钢板的中心孔之间的间隙采用软质泡棉进行密封。5.根据权利要求2所述的一种柔性传力件，其特征在于：所述凸出部的截面呈长条状，在中心位置与所述传力件的杆体连接；所述阻挡部设有与所述长条状形状对应的可供所述凸出部穿过的出口部，当所述凸出部与所述出口部错开时，所述阻挡部可以阻碍所述凸出部远离所述套筒的运动；所述套筒被配置为所述出口部沿纵向设置。6.根据权利要求2所述的一种柔性传力件，其特征在于：所述凸出部的截面呈多边形...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵武胜，陈卫忠，袁敬强，田洪铭，马池帅，马伟，
申请(专利权)人：中国科学院武汉岩土力学研究所，
类型：发明
国别省市：湖北;42