1、NO.8(Ser.299)JOURNALOF RAILWAY ENGINEERINGSOCIETYAug2023报学程铁道2023年8 月第8 期(总2 9 9)文章编号:1 0 0 6-2 1 0 6(2 0 2 3)0 8-0 0 7 2-0 8活动断裂区域隧道工程震后修复关键技术研究戴志仁王泽宇2俊1*王胡瑞青1(1.中铁第一勘察设计院集团有限公司,西安 7 1 0 0 43;2.江苏海洋大学,连云港2 2 2 0 0 5)摘要:研究目的:针对近年来强震对地下工程造成的安全影响,通过实际案例剖析,明确震害类型并提出震后隧道结构安全评估方法,明确地震引起的结构破坏范围及其程度,提出围岩劣化
2、条件下衬砌结构抗震验算思路,提出灾后隧道修复或结构补强方法,进一步从衬砌结构设计方面,提出增强隧道韧性适应大变形地层位错能力的措施。研究结论:(1)提出了活动断裂区域隧道震害三种形式,建立了隧道震害评估方法,明确结构型震害与变形型震害的分级原则;(2)基于地震引起围岩劣化与地震烈度提高,提出隧道抗震验算分析方法,明确具体抗震薄弱区域;(3)明确震后隧道整体修复方案,包含洞身临时加固方案与衬砌结构永久补强方案;(4)基于常用隧道抗错断措施存在的缺陷,从衬砌类型选择、仰拱结构与新型节段式衬砌等方面,提出更为有效的应对地层大变形需求的抗错断措施;(5)本研究成果可为震后地下工程的评估与修复提供参考。
3、关键词:活动断裂;地震;隧道;抗震;大变形;修复中图分类号:U2文献标识码:AKey Techniques and Countermeasures for Tunnel Repair Projects afterEarthquake while Tunneling through Active FaultsDAI Zhiren,WANG Zeyu?,WANG Jun,HUI Ruiqing(1.China Railway First Survey and Design Institute Group Co.Ltd,Xian,Shaanxi 710043,China;2.Jiangsu Ocea
4、nUniversity,Lianyungang,Jiangsu 222005,China)Abstract:Research purposes:As for the safety influences on underground engineering after strong earthquake,thesafety assessment method for tunnel structure was put forward based on case analysis.The scope and extent of structuraldamage caused by earthquak
5、e was identified,and the seismic calculation method of lining structure after the degradationof surrounding rock was presented and the tunnel renovation and structural reinforcement were proposed correspondingly.Finally,the enhance measures for tunnel adaptability of large stratum deformation were p
6、ut forward in terms of the designof the second lining.Research conclusions:(1)The assessment method for tunnel hazard induced by earthquake in active fault wasestablished.The classification principle of structural and deformation type earthquake damage was made.(2)Based onthe degradation of surround
7、ing rock and the increase of earthquake intense,the seismic analysis of tunnel and thespecific seismic weak area were put forward correspondingly.(3)The overall tunnel renovation method afer earthquakewas proposed,including the temporary reinforcement method for tunnel body and the permanent reinfor
8、cement of tunnel米收稿日期:2 0 2 3-0 4-2 3基金项目:2 0 1 6 年度陕西省重点科技创新团队计划项目:西安地铁修建关键技术研究创新团队(2 0 1 6 KCT-07);中铁第一勘察设计院集团有限公司科研项目(院科1 9-52)*作者简介:戴志仁,1 9 8 1 年出生,男,正高级工程师,一级注册结构工程师,注册土木工程师(岩土)。王泽宇俊等:活动断裂区域隧道工程震后修复关键技术研究戴志仁第8 期lining.(4)Considering the defect of anti-fault measures in common,based on the selec
9、tion of lining type,archstructure,new type of segmental lining and so on,the more effective anti-fault measures to meet the large stratumdeformation were put forward.(5)The research results can serve as references for the evaluation and repair ofunderground engineering after earthquake.Key words:act
10、ive fault;earthquake;tunnel;anti-seismic measures;large stratum deformation;tunnel renovation1研究背景近年来,随着高地震烈度地区隧道建设规模的日益扩大,特别是穿越活动断裂带隧道日益增多,隧道抗震技术面临巨大挑战。如兰新高铁大梁隧道、成都一兰州铁路隧道群、大瑞铁路高黎贡山隧道、川藏铁路等重要工程均穿越大量活动断裂带活动断裂在某种意义上为潜在突发性黏滑地震灾害源及无震(或小震)蠕滑地质灾害源。黏滑型活动断层的运动具有突发性,板块运动积聚的能量在短时间内以断裂带突然错动的形式释放,如2 0 1 2 年汶川地
11、震 2 3 与2 0 2 2 年门源地震 4,均对临近地下工程造成了严重影响。目前高烈度地震区重大工程,如在建的川藏线,已明确要求基于门源地震影响深化工程抗震设防措施。国内学者针对穿越活动断裂带隧道抗震设防技术开展了大量的研究。田四明等 5 基于门源地震,提出了隧道穿越活动断裂带隧道设防分区及抗震设防措施;赵天次等 6 针对成兰铁路建立隧道位错反应分析模型,分析了隧道衬砌结构的应力应变、损伤特点;安韶等 7 基于乌鲁木齐地铁2 号线三维有限元模型讨论了柔性接头的减灾效果;石文昊等 8 研究了强震区隧道跨越断层采用围岩注浆加固与减震层加固刚柔并济措施的有效性。综上所述,目前相关研究主要集中在断层
12、错动下隧道衬砌受力与结构稳定性等方面,对于震后隧道修复与大变形错断设防技术方面仍存在明显不足。本文基于实际工程,首先分析提出了隧道震后破坏的三种形式,即结构型震害、变形型震害以及承载能力减弱型震害,对震后隧道受损情况与安全性进行评估,明确隧道衬砌受震破坏情况及修复范围,针对地震引起隧道围岩劣化与降级的情况进行衬砌结构抗震分析,提出了洞身临时加固与衬砌结构套衬补强方案,最后基于大变形地层错断要求,提出了加强型仰拱、新型节段式衬砌以及韧性结构等应对措施,研究成果可为类似工程提供借鉴。2穿越活动断裂带隧道震害情况2.1活动断裂带地震与地表位错情况2022年1 月8 日,青海省门源县发生M6.9级地震
13、,距离兰新高铁大梁隧道最近约4.5km。地震形成的地表主裂缝通过大梁隧道出口上侧山体,地表裂缝近东西向延伸,北侧裂缝长约2 1.5km,最大位错量约3.1m。地震与隧道线位关系示意如图1 所示。F大梁隧道出口F18震中当新高铁线位大梁隧道进口图1地震与隧道线位关系示意图2.2隧道受损情况大梁隧道位于祁连山中高山区,最高海拔4430 m,最大埋深约8 0 0 m,全长6.57 km,双线隧道,线间距5m。地震导致隧道线形发生了局部偏移,在F,断层影响区域最为明显,隧道衬砌出现了严重的破坏,局部出现了整体性破坏(图2)。图2震害极严重段隧道破坏情况2023年8 月报程道铁学74根据隧道受损情况,大
14、致分为三类:震损极严重(V级破坏)、震损严重(IV级破坏)、震损中等(级破坏)。震损极严重段落是指隧道结构损毁严重,结构功能基本丧失,一般位于断层附近,需拆除重建。震损严重段落主要集中在隧道拱墙部位,多出现局部或整体掉块、钢筋裸露、贯穿裂缝等,需采取套衬整体补强。震损中等段落一般是指衬砌开裂较严重,可能会影响后期安全运营,可采用套衬进行局部补强。2.3地震对隧道结构安全性的影响分析当前我国地下工程抗震理念与抗震设计主要针对地震引起的震动破坏进行设防,而非断层发生断错引起的位错破坏。当隧道穿越活动断裂时,其断错影响主要体现在以下三个方面:第一,活动断裂位错引起的隧道线位突变无法顺接,影响限界,即
15、使变形段隧道结构依然较为完好,但仍无法使用,可将其定义为隧道变形型震害。第二,地震使隧道结构或设备受到损坏无法继续使用或影响运营阶段正常使用,可将其定义为结构破坏型震害。第三,承载能力减弱型震害。地震引起衬砌结构背后围岩劣化、承载能力降低;同时引起震区地震基本烈度重新划分,并可能提高设防烈度。因此,需考虑围岩劣化及设防烈度变化,对未显著受损段隧道结构承载安全性及正常使用状态进行检算,作为结构加强依据。3震后隧道安全评估及修复方案根据地震对隧道结构的主要影响,隧道地震灾害评估应包含两部分内容(图3):一是隧道洞身主体结构地震破坏程度的评估(包括变形破坏与震损破坏);二是对后续仍可利用段隧道结构安
16、全性的评估(围岩劣化或设防烈度提高)。地震破坏程度评估结构安全性评估1隧道结构隧道结构结构承载变形破坏震损破坏抗震检算整体偏移局部错动净空变形结构劣损结构破损结构损毁震后围岩劣化设防烈度变化1-1整体功能结构功能震后结构-丧失程度损失程度承载能力-综合定极定极明确修复、加强、拆换及重建段落非受损严重段结构承载及安全状态指导制定合理可靠整治措施,保障隧道结构震后长期运营安全图3隧道安全评估体系3.1隧道洞身主体结构安全评估3.1.1评估思路隧道洞身主体结构破坏主要包括变形破坏与震损破坏。隧道变形型震害主要由于断层穿越隧道或断层虽未穿越隧道但地震引起区域位移带动隧道整体或局部发生线位变化(即隧道整
17、体位移与隧道净空变形);隧道结构破坏型震害主要包括隧道拱墙衬砌结构破坏和隧底结构破坏3.1.2评定标准3.1.2.1隧道洞身主体结构破坏等级评定标准综合现场震害情况,分别将洞身主体结构破坏程度由重到轻分为A、B、C、D、E五级。隧道拱墙衬砌破坏等级评定标准如表1 所示,评估因素包括开裂、剥落、掉块、压溃、塌、垮塌等。3.1.2.2隧道变形破坏等级评定标准结合地震引起的隧道线位变化程度及工程修复的难易程度,将引起隧道整体功能丧失的隧道变形程度由重到轻分为A、B、C、D、E五级,各级评定标准如表2所示,评估因素包括隧道衬砌整体竖向、横向位移,净空变形等。表1隧道拱墙混凝土衬砌破坏等级评定表破坏等级
18、开裂或错动压溃、掉块或塌大面积剥落掉块;大面积塌,结A(损毁)大面积开裂错动,或错位、断裂、扭转构失稳衬砌裂缝较多,纵横交织呈网状;裂缝较少但呈纵斜向,且延展长、压溃明显,钢筋外露甚至弯曲;大B(严重破坏)宽度大、深人衬砌内部,甚至贯穿衬砌,或裂缝有明显错动;裂缝有块剥落或掉块;局部塌明显发展趋势斜向裂缝长度3m;仅一条裂缝,长度5m,宽度 3mm,未见发C(中等)展趋势;有一条及以上裂缝,主裂缝长度5m,甚至整版连续,宽度局部轻微压溃;局部剥落或小掉块3mm,有一定发展趋势;施工缝开裂,且可能掉块施工缝局部开裂;有少量离散裂缝,裂缝长度 5m,宽度 3mm,且D(轻微)边墙轻微剥落未见发展趋
19、势E(基本完好)完好或少量裂纹基本完好王泽宇戴志仁俊等:活动断裂区域隧道工程震后修复关键技术研究第8 期5表2隧道变形破坏等级评定表变形破坏等级隧道整体功能损失程度线位偏移过大,局部调线调坡无法顺接,A需进行一定程度改线,原隧道整体功能(改建)完全丧失,需大段落改扩建或拆除重建线位偏移显著,局部调线调坡并结合隧B道断面调整,方可满足限界要求,原隧道(局部扩建)整体功能丧失明显,需小段落拆换或局部改扩建线位有一定偏移,在隧道净空富余量内C进行局部调线调坡基本可满足限界要(限界调整)求,隧道整体功能大部分保留D线位偏移很小,且在轨道可调范围内,隧(偏距调整)道整体功能基本完好E线位未偏移或发生微小
20、位移,在可接受(基本不动)范围内,隧道整体功能完好3.1.2.3隧道震害等级划分根据前述隧道变形破坏等级与结构破坏等级分类情况,基于矩阵法得出隧道地震破坏等级情况,将隧道震害程度由轻到重分为I、I、I V、V五级,如表3所示。表3隧道地震破坏等级确定变形等级EDCBAE1IVVDIVVCVVBVIVIVIVVAVVVVV结合隧道整体功能丧失情况及结构破坏情况,隧道震害程度及处理措施建议如表4所示。其中,V、V级破坏是需要进行结构修复及补强处理的,级及以下进行局部修复或处理即可恢复隧道正常功能。表4隧道地震破坏等级划分破坏行车处置功能影响等级安全影响措施整体功能完好,结1基本不影不处理或构设施完
21、好或轻基本完好响局部处理微受损继续发展整体功能完好,结局部修补可能危及轻微构设施部分受损恢复功能行车安全危及行车结构受损明显中等安全或断道结构修复IV整体功能丧失明及补强断道严重破坏显,结构损坏严重V整体功能完全丧断道拆除重建毁坏失,结构损坏失效3.1.3评估结论3.1.3.1隧道结构震害整体情况隧道拱墙A级破坏(损毁)共9 处/长48 0 m;拱墙B级破坏(严重破坏)共1 6 处/长1 0 3m;剩余绝大多数震害均为C级(中等)及以下,结构基本完好,通过局部补强、修补或正常维护可继续使用。3.1.3.2隧道结构变形破坏隧道线位调整后的水平偏距为30 1 45.4cm,长约2 8 9 m,部分
22、段落已侵限,变形破坏等级为A级。其他段落线路水平偏距均小于30 cm,即使考虑既有结构损伤采取套衬等加强措施净空仍满足要求,变形破坏等级为C级及以下。由以上可知,IV、V 级破坏主要集中在拱墙A级与B级损毁段,以及线位A级变形段,总长度为58 3872m,此范围内隧道需采取结构补强措施。3.2隧道结构抗震验算3.2.1计算工况与计算假定由于地震作用后围岩经过振动及挤压变形等作用,导致松弛、劣化,地震后大梁隧道有31 0 m的级围岩劣化为IV级围岩,46 8 m的IV级围岩劣化为V级围岩。同时考虑结构还应具有一定的地震安全余,因此针对衬砌结构分别进行围岩荷载、围岩荷载+地震荷载作用下结构安全检算
23、,计算工况及计算假定如下:第一,围岩松弛但围岩级别不变,荷载全部由二次衬砌承担。第二,围岩受损且围岩参数劣化,考虑围岩级别降低一级,且围岩荷载全部由二次衬砌承担。第三,若围岩松弛、劣化造成结构安全系数不满足要求,检算增加套衬后结构安全。计算时围岩参数分别选取规范中的中值/下限值,地震作用采用地震安评场地基本烈度8 度的基础上,考虑设防烈度提高一度(9 度)进行分析,即计算工况中包含了围岩压力最大、地震荷载最大、二衬承担比例最高的最不利组合,以深埋级围岩为例。3.2.2计算模型与结果分析地震震级高,震源距离近,造成局部深埋隧道结构破坏,深埋隧道采用时程分析法计算。根据震后场地沿线地震动加速度0.
24、2 3g0.24g,动反应谱特征周期0.400.45s,地震基本烈度8 度。级围岩隧道二次衬砌厚度45cm,C35,地层参数按级围岩取值,黏弹性边界。深埋隧道地震加速度方向考虑竖向为主,竖向分项系数1.3,水平分项系数0.5。经计算,级围岩素混凝土断面,在8 度与9 度地震导致围岩劣化降级情况下,隧道拱脚与拱腰处结构安全系数不满足2023年8 月报程学道铁76要求,需增设套衬补强后才能满足要求。3.3隧道修复方案综合考虑地震烈度调整、隧道破坏程度及工程实施难度等因素,提出“分类整治、适度余、安全快速”的原则。隧道V级破坏段拆除重建,IV级与局部级破坏段采用套衬加固或局部修复。隧道修复方案包括洞
25、身临时加固与永久加固两个方面,永久加固又需要根据地震引起的隧道破坏程度差异区别对待。3.3.1隧道洞身临时加固方案为确保施工安全,首先需对灾害严重危及作业安全如拱部二衬塌、边墙垮塌等地段先行临时加固,洞身临时加固主要以临时钢架(图4)与隧道径向注浆为主。图4隧道洞身临时加固用型钢钢架布置图洞身临时钢架支护采用H175型钢作为龙骨(尽量贴近衬砌内轮廓设置),拱部1 40 范围铺挂双绞六边形柔性网片。隧道洞身径向注浆加固范围为内轮廓线外6 9 m,横纵向间距按1 m2m,水泥浆液,挤密型注浆。3.3.2隧道结构永久加固方案3.3.2.1震损极严重段V级破坏段落属于震损极严重区域,需拆除重建。基本原
26、则为“预留空间、优化断面、减震消能、节段设计”。其中,“减震消能”是指在初支与二衬之间铺设减震消能材料;“节段设计”是指在衬砌每隔一定长度(如6 m左右)设置宽2 3cm的变形缝。这种“大刚度环形衬砌+预留空间+减震消能层”的节段结构体系,可以在断层错动时,将破坏集中在连接部位或结构局部,有效减小结构的整体破坏。3.3.2.2严重破坏段隧道在IV级破坏区段,以及级破坏区段衬砌开裂较严重地段,主要采用套衬加强方案,即新建格栅钢架混凝土套衬加固。套衬采用模筑聚丙烯纤维混凝土。3.3.2.3中等破坏段隧道地震破坏等级级(中等)及以下的结构裂缝、轨道上拱等震害段,需采用裂缝封闭、基底注浆等措施进行修补
27、。4隧道穿越活动断裂带应对措施4.1常用抗错断措施目前常用的隧道抗震措施可分为抗震与减震,抗震措施主要包括围岩加固与结构加强,减震措施主要包括减震缝与减震层。但在隧道穿越活动断裂带,则主要以铰接设计与扩挖设计为主,常用方案如表5所示。表5隧道穿越地层活动断裂带常用措施常用措施方案概述方案优点工程案例备注断层错动时,衬砌节段连接部位首铰接(节段)根据预估错动范围与最大错动西安地铁节段间防水设计先产生位移,可将隧道主要破坏范设计量分段,节段间采用特殊变形缝乌鲁木齐地铁需做特殊考虑围限制在节段区域根据预估错动量扩大隧道断面扩大断面,保证错动后隧道断面净兰新线存在隧道严重破扩挖设计净空尺寸空尺寸满足限
28、界要求乌鞘岭隧道坏与塌风险更好地适应断层错动,破坏主要发西安地铁铰接+扩大隧道断面尺寸并采用铰接生在铰接部位,减小破坏范围,有美国克莱尔蒙特目前最常用措施扩挖设计(节段)设计效满足隧道净空需求输水隧洞改善围岩物理力学性质;采用合减小断层带与较好围岩段的性质无法有效抵抗大改善地层兰新线大梁隧道适的衬砌结构形式、新型结构材差异、减小地层错断位移差,提高变形错动影响,优化结构修复工程料衬砌结构承载力需联合其他措施由表5可知,除了围岩加固改善地层性质以外,其他都属于增加隧道衬砌结构适应能力、提高衬砌结构承载力方面的主动措施。近年来,随着超高性能混凝土(UHDC)应用范围的逐步推广,添加各类纤维的混凝土
29、,在抗拉、抗剪、弯拉强度和抗裂、抗疲劳、抗震等方面表现出了优良的性能,可以有效提高衬砌结构的王泽宇戴志仁俊等:活动断裂区域隧道工程震后修复关键技术研究第8 期77韧性与承载力4.2针对性抗错断措施4.2.1关于衬砌类型的选择当隧道穿越活动断裂,且地震烈度较高,虽然围岩条件较好,围岩级别在级及以上,按照常规工况考虑围岩承载能力强,衬砌一般采用素混凝土,但考虑后期活动断裂带的影响,为最大程度减小震后围岩劣化或降级引起衬砌结构承载力不足,此时宜考虑钢筋混凝土衬砌。4.2.2加强型仰拱结构目前隧道仰拱一般在成型隧道内浇筑,仰拱一般采用低等级混凝土填充,隧道的受力分析不考虑仰拱的贡献。现有研究表明,将仰
30、拱与隧道拱底考虑为一个整体结构(整体现浇或预制构件,采用组合型钢的架形式),即加强型仰拱结构,基本可保证地层位错情况下衬砌仰拱结构的完整性,可有效减小地层位错对隧道结构的影响,减小震后隧道结构修复代价4.2.3基于外凸式特殊变形缝的节段式衬砌参考西安地铁过地裂缝段隧道设计理念 9 ,在隧道纵向采用“预留净空+节段式衬砌+特殊变形缝”,衬砌结构沿隧道纵向按一定间距(如6 m)设置特殊变形缝(缝宽约1 0 0 mm),沿隧道纵向形成铰接式衬砌节段,适应纵向地层位错需求。同时为满足隧道衬砌连续浇筑需求,将常规内凸式扩大头调整为外凸式扩大头。基于外凸式扩大头的特殊变形缝构造如图5所示。由图5可知,当变
31、形缝两侧结构相对错动后,外凸式扩大头衬砌背后的沉降区域可能分成两个范围,因断层处特殊变形缝断层处特殊变形缝扩大头外凸断面标准断面扩大头外凸断面(a)地层位错变形前“U形止水带沉降空隙注浆充填内置中空沉降空隙式止水条注浆充填形止水带隧道村砌(外凸式扩大头)预埋注浆管(b)地层位错变形后图5基于外凸式扩大头的特殊变形缝构造此需要预埋两处注浆管,才能确保背后空隙被有效充填。衬砌背后注浆后,由于浆液凝固,外侧止水带将在一定程度上失去自由伸张变形的能力,影响接缝防水能力,因此在衬砌中间部位预留凹槽,并在凹槽内设置中空式止水条(遇水膨胀),沿圆周方向全环布置,提高接缝防水能力。4.2.4基于超高延性水泥基
32、复合材料的韧性衬砌目前,节段式衬砌结构作为有效的抗错断措施之一,节段连接部位一般采用特殊构造的变形缝处理。受制于接缝防水材料耐久性与施工工艺的影响,接缝往往成为渗漏水集中区域。纤维增强水泥基复合材料(ECC)由水泥、沙子、水、纤维和外加剂组成,极限拉应变超过4%,使其在一定程度上具有类似金属材料的弯曲能力 1 0 。ECC材料具有自密实性,荷载作用下ECC混凝土具有微裂缝属性,可更有效地减少水与空气的渗人,在抵抗混凝土碳化与氯离子侵蚀方面有优势。ECC混凝土即使在应变强化阶段也可保持低渗透性,如在3%的拉伸应变后,渗透性仍低于51 0-1 m/s。采用纤维增强水泥基复合材料(ECC)替代衬砌节
33、段之间的常规变形缝(图6),同时将接缝做宽,一般可按L=12m考虑,每处接缝可承受的最大错断位移为:V+2。L(为ECC混凝土极限拉应变,L为接缝宽度)。如接缝宽度按1 m考虑,极限拉应变按4%考虑,则每处接缝能达到的最大位错量为285mm,要达到米级位错量需求,仅需设置4处ECC混凝土接缝即可。即使按照依托工程地震引起的衬砌结构最大约2 m的位错量,也仅需设置约1 0 处ECC混凝土接缝,如果节段长度按6 9 m考虑,则D=710m,则最少7 0 m长隧道即可满足地震引起的地层错断需求。D衬砌节段初期支护ECC混凝土接缝普通衬砌图6基于ECC混凝土接缝的衬砌节段方案(单位:mm)由图7 可知
34、,ECC混凝土接缝与常规钢筋混凝土衬砌接口方案存在两种方式:一种是常规的齐平式接口,主要用于地质条件较好区域(级围岩);另一种是凹槽式接口,主要用于地质条件较差区域(IVVI级围岩),接口部位与既有钢筋混凝土衬砌的2023年8 月程道铁报学78连接均采用预留钢筋(或钢筋接驳器)处理,同时接口部位接触面凿毛并采用环氧浆液涂抹两遍连接钢筋(预埋)接口环氧衬砌ECC混凝土衬砌初期支护(a)齐平式接口连接钢筋(预埋)接口环氧ECC混凝土衬砌衬砌初期支护衬砌接缝(b)凹槽式接口图7衬砌节段与ECC混凝土接口方案大样图ECC混凝土接缝宽度较大,如地质条件较差(如断层破碎带区域),此时衬砌厚度一般相对较大(
35、500mm),凹槽底部衬砌厚度按2 0 0 2 50 mm考虑,可在ECC混凝土浇筑前尽早发挥常规钢筋混凝土衬砌的承载作用。凹槽底部钢筋混凝土接缝宽度可在1020mm,给节段式衬砌纵向预留一定挤压空间。5结论本文基于活动断裂区域地震引起的隧道震害情况,提出了衬砌结构安全评估思路,明确了隧道衬砌修复方案与地层位错应对措施,主要得出如下结论:(1)提出了隧道震后三种典型破坏形式,即结构型震害、变形型震害以及承载能力减弱型震害,其中承载能力减弱型震害主要指地震引起围岩劣化或地震烈度提高,导致围岩承载能力降低。(2)提出了基于结构破坏型震害与线位变形型震害的隧道结构安全评估模型,给出了隧道衬砌受震破坏
36、情况及破坏程度。(3)开展了地震引起隧道围岩劣化与降级情况下衬砌结构承载能力检算,明确了级围岩素混凝土断面,在8 度与9 度地震导致围岩劣化降级情况下,隧道拱脚与拱腰处结构安全系数不满足要求,需增设套衬补强。(4)基于“分类整治、适度穴余、快速安全”的原则,提出了洞身临时加固与衬砌结构套衬补强方案。(5)基于大变形地层位错需求,提出了加强型仰拱、基于特殊变形缝的节段式衬砌以及基于超高延性水泥基复合材料的韧性结构等应对措施,参考文献:1田四明,李国良,喻喻,等.“门源1 8地震”隧道震损调查及反思 R北京:中国铁路经济规划研究院有限公司,2 0 2 2.Tian Siming,Li Guolia
37、ng,Yu Yu,etc.Menyuan18EarthquakeTunnelEarthquakeeDamageInvestigation and Reflection R.Beijing:ChinaRailway Economic and Planning Research Institute,2022.2崔光耀,王明年,林国进,等。汶川地震区典型公路隧道衬砌震害类型统计分析 J中国地质灾害与防治学报,2011(1):122-127.Cui Guangyao,Wang Mingnian,Lin Guojin,etc.Statistical Analysis of Earthquake Dama
38、ge Types ofTypical Highway Tunnel Lining Structure in WenchuanSeismic Disastrous Area J.The Chinese Journal ofGeological Hazard and Control,2011(1):122-127.3崔光耀,王明年,于丽,等汶川地震断层破碎带段隧道结构震害分析及震害机理研究 J土木工程学报,2 0 1 3(11):122-127.Cui Guangyao,Wang Mingnian,Yu Li,etc.Study onthe Characteristics and Mechanis
39、m of Seismic Damagefor Tunnel Structures on Fault Rupture Zone inWenchuan Seismic Disastrous Area J.China CivilEngineering Journal,2013(11):122-127.4中铁第一勘察设计院集团有限公司兰新客专大梁隧道至祁连山隧道段地震灾害复旧工程初步设计R西安:中铁第一勘察设计院集团有限公司,2 0 2 2.China Railway First Survey&Design Institute GroupCo.Ltd.Preliminary Design of Ear
40、thquake RestorationProject of Qilian Mountain Tunnel and Daliang Tunnelin Lanxin HighwayR.Xian:China Railway FirstSurvey&Design Institute Group Co.Ltd,2022.5田四明,吴克非,于丽,等.穿越活动断裂带铁路隧道抗震关键技术 J.隧道建设(中英文),2 0 2 2(8):1 351-1364.Tian Siming,Wu Kefei,Yu Li,etc.Key Technology ofAnti-Seismic for Railway Tunne
41、ls Crossing ActiveFault Zone J.Tunnel Construction,2022(8):1351-1364.6赵天次,赵伯明,周玉书,等基于活动断层的地表同震变形及对隧道衬砌损伤的影响 J中国铁道科学,2021(4):107 119.ZhaoTTianci,ZhaoBoming,ZhouYushu,etc.梅志山)(编辑From P.71)上接第7 1 页洁)吕(编辑第8 期王泽宇俊等:活动断裂区域隧道工程震后修复关键技术研究戴志仁79Coseismic Deformation of Ground Surface Based onActive Fault and
42、Its Impact on Tunnel Lining DamageJ.China Railway Science,2021(4):107-119.7安韶,陶连金,边金跨逆断层乌鲁木齐地铁2 号线抗断设计过程研究J东南大学学报:英文版,2 0 2 0(4):425-435.An Shao,Tao Lianjin,Bian Jin.Study on Anti-faulting Design Process of Urumqi Subway Line 2Tunnel Crossing Reverse Fault J.Journal ofSoutheast University:English Ed
43、ition,2020(4):425-435.8 石文昊,邱枫博,谢优,等强震区跨断层隧道刚柔并济抗震技术 J北京工业职业技术学院学报,2 0 2 2(1):7-11.Shi Wenhao,Qiu Fengbo,Xie You,etc.On Rigid and3刘斌,马健,汪磊,等.云南金安金沙江大桥总体设计 J.桥梁建设,2 0 1 8(1):8 2-8 7.Liu Bin,Ma Jian,Wang Lei,etc.Overall Design of JinanJinsha River Bridge in Yunnan J.Bridge Construction,2018(1):82 87.4
44、文丽娜,程谦恭,程强,等.泸定大渡河特大桥隧道锚模型变形试验研究 J.铁道工程学报,2 0 1 7(1):52-59.Wen Lina,Cheng Qiangong,Cheng Qiang,etc.Deformation Experiment Research on the ModeI TunnelAnchorage of Dadu River Bridge in Luding J.Journalof Railway Engineering Society,2017(1):52-59.5张奇华,余美万,喻正富,等.普立特大桥隧道锚现场模型试验研究:抗拔能力试验 J.岩石力学与工程学报,2 0
45、1 5(1):93-103.Zhang Qihua,Yu Meiwan,Yu Zhengfu,etc.Field ModelTests on Pullout Capacity of Tunnel-type AnchoragesFlexible Seismic Technology for Crossing-fault Tunnelin Meizoseismal Area J.Journal of BejingPolytechnic College,2022(1):7-11.9戴志仁地裂缝区域隧道工程关键技术研究J铁道工程学报,2 0 1 8(1 0):53-58.Dai Zhiren.Rese
46、arch on the Key Technologies forTunnel Engineering in Ground Fissure Zone J.Journal of Railway Engineering Society,2018(10):53-58.1o Huang B T,Li Q H,Xu S L,etc.Fatigue DeformationBehavior and Fiber Failure Mechanism of Ultra-highToughness Cementitious Composites in CompressionJ.Materials&Design,201
47、8,157:457-468.of Puli Bridge J.Chinese Journal of Rock Mechanicsand Engineering,2015(1):93-103.6王鹏宇.软岩地区悬索桥隧道锚设计研究 J.铁道工程学报,2 0 1 9(8):51-55.Wang Pengyu.Research on the Design of Tunnel-typeAnchorage of Suspension Bridge in Soft Rock Area J.Journal of Railway Engineering Society,2019(8):51-55.7刘伟,陈克坚,游励晖.虎跳峡金沙江大桥方案研究 J.铁道工程学报,2 0 1 3(6):47-51.Liu Wei,Chen Kejian,You Lihui.Research onSelections of Bridge Site and Type of Hutiaoxia JinshaRiver Bridge J.Journal of Railway EngineeringSociety,2013(6):47-51.