本實(shí)用新型涉及明挖隧道領(lǐng)域，具體是一種軟土震陷地層防止地基不均勻變形的明挖隧道結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

軟土震陷是地震時(shí)軟土自身及地面沉降的一種現(xiàn)象，當(dāng)明挖隧道基底發(fā)生震陷時(shí)，會(huì)導(dǎo)致基底地層沉降，使結(jié)構(gòu)也相應(yīng)產(chǎn)生沉降。但由于隧道底部不同部位的震陷變形量不同，隧道結(jié)構(gòu)就會(huì)產(chǎn)生不均勻沉降，甚至造成結(jié)構(gòu)與下部地層之間局部脫空的現(xiàn)象，這種不均勻沉降或脫空會(huì)使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生很大的附加內(nèi)力，進(jìn)而使結(jié)構(gòu)開(kāi)裂甚至破壞。因此，工程中需要采取措施來(lái)消除的這種災(zāi)害現(xiàn)象。

目前采取的措施主要有兩種，第一種是通過(guò)地層改良技術(shù)來(lái)消除震陷；第二種是完全靠樁基礎(chǔ)支承，允許震陷后結(jié)構(gòu)與基底軟土脫開(kāi)。其存在的主要問(wèn)題如下：

1、當(dāng)軟土深厚且分布廣泛時(shí)，地層改良的加固工程量大，不經(jīng)濟(jì)。

2、采用樁基礎(chǔ)支承結(jié)構(gòu)時(shí)，需要的樁的長(zhǎng)度大、數(shù)量多，造成工程投資大幅度增加。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是為了解決上述背景技術(shù)存在的不足，提出一種能適應(yīng)隧道底部不同部位的震陷變形量不同，有效防止局部脫空，同時(shí)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工簡(jiǎn)便的軟土震陷地層防止地基不均勻變形的明挖隧道結(jié)構(gòu)。

為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本實(shí)用新型提供的一種軟土震陷地層防止地基不均勻變形的明挖隧道結(jié)構(gòu)，包括由頂板、底板和側(cè)墻組成的明挖隧道，所述頂板的上方鋪設(shè)有回填覆土，側(cè)墻的外側(cè)設(shè)有圍護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述底板與其下方的軟土震陷地層之間設(shè)有預(yù)壓縮層，所述預(yù)壓縮層包括彈性墊、緊貼設(shè)于彈性墊頂面和底面的壓板以及用于壓緊壓板和彈性墊的緊固件，所述緊固件通過(guò)上下兩塊壓板對(duì)彈性墊進(jìn)行預(yù)壓縮，所述緊固件為可在地下水作用下銹蝕斷開(kāi)的金屬絲。

作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方案，所述緊固件由細(xì)鐵絲和錨固件組成，所述細(xì)鐵絲穿過(guò)壓板和彈性墊并通過(guò)錨固件固定在壓板上，所述細(xì)鐵絲可在地下水作用下銹蝕斷開(kāi)。

進(jìn)一步地，所述錨固件呈圓臺(tái)形，所述壓板上開(kāi)有與呈圓臺(tái)形的錨固件相配合的通孔，錨固件設(shè)于通孔內(nèi)，所述細(xì)鐵絲穿過(guò)錨固件并與其緊固配合，所述錨固件靠近彈性墊的一端直徑小于錨固件遠(yuǎn)離彈性墊的一端直徑。

更進(jìn)一步地，所述明挖隧道的底板與其下方的軟土震陷地層之間設(shè)有多個(gè)沿水平向依次拼接的預(yù)壓縮層。

再進(jìn)一步地，所述彈性墊由聚苯乙烯材料制備。

還進(jìn)一步地，所述壓板為塑料板或木板。

本實(shí)用新型中的彈性墊由于預(yù)壓縮產(chǎn)生了壓縮變形，在地震過(guò)程中發(fā)生隧道底的軟土震陷時(shí)，彈性墊的預(yù)壓縮變形反彈恢復(fù)，防 止了結(jié)構(gòu)不均勻沉降的發(fā)生。因此軟土震陷后，預(yù)壓縮層通過(guò)恢復(fù)彈性壓縮變形，填充軟土脫開(kāi)的空隙，保證了隧道結(jié)構(gòu)的安全。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為彈性墊的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為預(yù)壓縮層的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為預(yù)壓縮層中的緊固件被銹蝕斷開(kāi)后的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為預(yù)壓縮層在軟土震陷地層發(fā)生震陷后的工作原理圖。

圖6為聚苯乙烯的應(yīng)力應(yīng)變曲線。

圖7為錨固件的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8為圖7的俯視圖。

圖中：預(yù)壓縮層1、軟土震陷地層2、底板3、側(cè)墻4、頂板5、圍護(hù)結(jié)構(gòu)6、回填覆土7、壓板8、細(xì)鐵絲9、錨固件10、彈性墊11。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。

實(shí)施例：如圖1至圖8所示的一種軟土震陷地層防止地基不均勻變形的明挖隧道結(jié)構(gòu)，包括由頂板5、底板3和側(cè)墻4組成的明挖隧道，所述頂板5的上方鋪設(shè)有回填覆土7，側(cè)墻4的外側(cè)設(shè)有圍護(hù)結(jié)構(gòu)6。所述底板3與其下方的軟土震陷地層2之間設(shè)有多個(gè)沿水平向依次拼接的預(yù)壓縮層1，所述預(yù)壓縮層1包括彈性墊11、緊貼設(shè)于彈性墊11頂面和底面的壓板8以及用于壓緊壓板8和彈性墊11的緊固件，所述彈性墊11由聚苯乙烯材料制備。所述壓板8為塑料板或木板。

所述緊固件通過(guò)上下兩塊壓板8對(duì)彈性墊11進(jìn)行預(yù)壓縮，所述緊固件為可在地下水作用下銹蝕斷開(kāi)的金屬絲。所述緊固件由細(xì)鐵絲9和錨固件10組成，所述細(xì)鐵絲9穿過(guò)壓板8和彈性墊11并通過(guò)錨固件10固定在壓板8上，所述細(xì)鐵絲9可在地下水作用下銹蝕斷開(kāi)。所述錨固件10呈圓臺(tái)形，所述壓板8上開(kāi)有與呈圓臺(tái)形的錨固件10相配合的通孔，錨固件10設(shè)于通孔內(nèi)，所述細(xì)鐵絲9穿過(guò)錨固件10并與其緊固配合，所述錨固件10靠近彈性墊11的一端直徑小于錨固件10遠(yuǎn)離彈性墊11的一端直徑。

1、根據(jù)軟土震陷地層2的特性，計(jì)算地震后軟土震陷地層2發(fā)生的震陷量；

2、根據(jù)隧道結(jié)構(gòu)自重(底板3、側(cè)墻4和頂板5自重之和)、隧道內(nèi)運(yùn)營(yíng)期荷載、隧道頂?shù)乃梁奢d等，計(jì)算出隧道運(yùn)營(yíng)期底部的壓力；

3、根據(jù)彈性墊11材料的力學(xué)特性，計(jì)算彈性墊11的厚度和預(yù)壓縮量；

4、將彈性墊11按預(yù)定尺寸分成若干小塊(每小塊的平面尺寸可采用1m×1m或更大)，每小塊彈性墊11的上方和下方采用木板或塑料板覆蓋，之后，采用細(xì)鐵絲9(或細(xì)鐵絲索)穿透彈性墊11并張拉鐵絲，使彈性墊11產(chǎn)生預(yù)定的壓縮量。

5、施工隧道圍護(hù)結(jié)構(gòu)6，開(kāi)挖隧道基坑，并在隧道底部按預(yù)壓縮層1厚度進(jìn)行超挖，再將制作好多個(gè)預(yù)壓縮層1在基坑底進(jìn)行拼裝與鋪設(shè)；

6、在彈性墊1上施工隧道結(jié)構(gòu)，并在頂板5的上方鋪設(shè)回填覆土7；

7、在隧道運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，地下水很快使預(yù)壓縮層1內(nèi)的細(xì)鐵絲9銹蝕斷裂，彈性墊11即可以按預(yù)定功能進(jìn)行工作。

預(yù)壓縮層1在隧道底設(shè)置，其中彈性墊11的厚度和預(yù)壓縮量根據(jù)隧道運(yùn)營(yíng)期的底部壓力、軟土震陷量、彈性墊材料自身的物理力學(xué)性能等來(lái)確定。當(dāng)因地震發(fā)生軟土震陷時(shí)，地層與隧道底板有脫開(kāi)的趨勢(shì)，此時(shí)預(yù)壓縮的彈性墊11會(huì)追隨地層震陷而恢復(fù)部分的預(yù)壓縮變形，填充該脫開(kāi)的空隙量，支承住隧道結(jié)構(gòu)，防止隧道結(jié)構(gòu)發(fā)生不均勻沉降。

如圖2、圖3所示，本實(shí)用新型的制作及安裝過(guò)程如下：

1、預(yù)壓縮層1按預(yù)定的尺寸進(jìn)行小塊切割，每小塊的平面尺寸可采用1m×1m或根據(jù)實(shí)際工程調(diào)整(圖2)。

2、每塊預(yù)壓縮層的上方和下方設(shè)有壓板8(木板或塑料板)，采用細(xì)鐵絲9(或細(xì)鐵絲索)穿透彈性墊11，張拉細(xì)鐵絲(細(xì)鐵絲索)使彈性墊1產(chǎn)生設(shè)計(jì)需要的預(yù)壓縮量并通過(guò)錨固件10錨固(圖3)。

3、預(yù)壓縮層1制作完成運(yùn)往現(xiàn)場(chǎng)，安裝時(shí)將預(yù)壓縮層1在隧道底板的下方的位置沿水平向滿鋪，然后在預(yù)壓縮層1上施工隧道結(jié)構(gòu)并鋪設(shè)回填覆土7。

如圖4、圖5所示，本實(shí)用新型的工作原理如下：

隧道運(yùn)營(yíng)期，細(xì)鐵絲9在地下水侵蝕作用下銹蝕斷裂(圖4)。當(dāng)?shù)卣饡r(shí)軟土2發(fā)生震陷時(shí)，預(yù)壓縮層1追隨地層震陷而恢復(fù)部分的預(yù)壓縮變形，防止了結(jié)構(gòu)發(fā)生不均勻沉降(圖5)。

本實(shí)用新型中的彈性墊11材料推薦選用聚苯乙烯材料，但不僅限于該材料。選用聚苯乙烯的理由如下：

1、聚苯乙烯是一種作為替代填土的填筑材料，在道路工程使用廣泛，其性能和耐久性得到了工程實(shí)踐的驗(yàn)證；

2、聚苯乙烯是一種可控材料，力學(xué)穩(wěn)定性較好；

3、聚苯乙烯是一種良好的彈塑性材料，其應(yīng)力應(yīng)變特性如圖6所示。該材料的最大應(yīng)變可超過(guò)50％，彈性強(qiáng)度和最大屈服強(qiáng)度隨材料密度而變化，常用密度20-50kg/m3，并根據(jù)計(jì)算需要進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)確定。

對(duì)于可靠性好、性能類(lèi)似的其它材料，亦可以替代聚苯乙烯作為彈性墊11的材料。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在：

1、在明挖隧道底板下設(shè)置預(yù)壓縮層1，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生軟土震陷后，預(yù)壓縮層1通過(guò)追隨地層沉降而恢復(fù)壓縮變形，多個(gè)預(yù)壓縮層1可對(duì)應(yīng)不同軟土震陷地層2的震陷量而發(fā)生不同程度的變形，從而支承住隧道結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到防止隧道結(jié)構(gòu)損壞的目的。

2、細(xì)鐵絲9可在地下水作用下銹蝕斷開(kāi)，因此預(yù)壓縮層1設(shè)置好后，無(wú)需多余人工操作，即可時(shí)細(xì)鐵絲9斷開(kāi)，施工簡(jiǎn)便。

3、預(yù)壓縮層1由彈性墊11、壓板8、細(xì)鐵絲9、錨固件10組成，上述組件均成本低、易獲取，因此預(yù)壓縮層1價(jià)格低廉。

以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)做任何形式上的限制。凡是依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實(shí)用新型的技術(shù)方案的范圍內(nèi)。