本发明涉及隧道技术领域，尤其涉及一种跨活断层隧道抗震抗错断初支支护结构。
背景技术：
跨活断层隧道由于地理地质原因，容易出现断裂等灾害。
技术实现要素：
本发明旨在提供种跨活断层隧道抗震抗错断初支支护结构，可以降低隧道衬砌结构由于应力过大突然失效的风险，减小隧道结构因断层错动导致拱顶荷载增大时对隧道结构的影响，能有效通过连接处水平位移减小拱部的应力，增大断层错动时隧道结构的安全性。
为达到上述目的，本发明是采用以下技术方案实现的：
本发明公开的跨活断层隧道抗震抗错断初支支护结构，包括衬砌连接结构组，所述衬砌连接结构组包括两个衬砌连接结构，两个衬砌连接结构对称布置在隧道横断面两侧拱肩处，将隧道结构分为上部拱结构和下部其余结构，上部结构遵循拱的作用效应，衬砌连接结构包括位移装置、位移阻止装置和防脱护壁；
所述位移装置包括滚轮组和滚轴，所述滚轮组套装在滚轴上，滚轮组包括至少两个滚轮，所述滚轴连接上部拱结构，滚轮组位于下部其余结构的顶部；在上部拱结构与位移装置固接之前，上部衬砌结构需预留钢结构用以保证位移装置能与拱结构安全稳定的连接在一起。
所述限位装置包括阻力弹簧和限位钢棍，所述阻力弹簧有两个，其中一个阻力弹簧的一端抵住上部拱结构，另一端嵌装在隧道围岩中；另一个阻力弹簧的一端抵住滚轮，另一端嵌装在限位钢棍的一端，限位钢棍的另一端嵌装在隧道围岩中；弹簧需与位移装置紧密接触并提供足够的弹性反力保证在正常状态下位移装置不发生水平位移。
所述防脱护壁包括钢板护壁和牵拉锚杆，所述钢板护壁贴装在隧道的内壁，钢板护壁覆盖衬砌连接结构，所述牵拉锚杆的一端连接钢板护壁，另一端安装在隧道围岩上。
进一步的，所述滚轮组与下部其余结构之间铺设钢板；可保证滚轮滑动正常，保证接触面刚度足够以及接触面的平整。
进一步的，所述滚轮组与钢板的接触面涂抹润滑剂。
优选的，所述限位钢棍面向滚轮的端面为内凹的弧面。
进一步优选的，所述弧面的曲率与滚轴的曲率相同。为保证限位钢棍能充分发挥效能，限位钢棍端部设计成内凹弧形，弧形曲率与滚轴曲率相同以保证限位钢棍能完美禁锢滚轴运动。同时，为防止限位后滚轴两端滚轮发生扭转，限位钢棍与滚轴接触点应位于滚轴中部，以保证滚轴两端受力平衡
优选的，所述位移装置纵向长度为800mm,滚轮组长度为300mm，滚轮直径为250mm，滚轴直径为140mm，所述螺纹锚杆的直径为20mm～35mm。防脱护壁装置的钢板位于隧道结构内侧，用于限制上部结构向内滑脱，采用螺纹锚杆与隧道围岩锚固连接。根据不同工程的结构受力，螺纹锚杆的直径为20mm～35mm。每根螺纹锚杆的间距不应小于1500mm。螺纹锚杆的锚固位置位于每组位移装置的间隔处。
优选的，所述限位钢棍与滚轴之间的距离为10mm～30mm。每组限位装置与位移装置对应，弹簧与滚轮接触提供水平阻力，在一定程度上阻止滚轮位移。限位钢棍与滚轴暴露部分对应，用以限制位移装置的最大位移。滚轮的最大位移一般在10mm～30mm，即限位钢棍距滚轴的水平距离为10mm～30mm，同时根据工程实际载荷可计算出所需选用弹簧的具体刚度。
进一步的，所述上部拱结构与衬砌连接结构的连接部预留钢结构。
进一步的，所述衬砌连接结构组有若干个，若干个衬砌连接结构组沿隧道纵向排布，但考虑到滚轴刚度条件，相邻衬砌连接结构组之间的距离不大于1000mm。
优选的，若干个衬砌连接结构组沿隧道纵向等距离排布。
本发明的有益效果如下：
1、本发明的衬砌连接结构可以降低隧道衬砌结构由于应力过大突然失效的风险，减小隧道结构因断层错动导致拱顶荷载增大时对隧道结构的影响，能有效通过连接处水平位移减小拱部的应力，增大断层错动时隧道结构的安全性。
2、本发明工艺简单，可显著提高施工质量。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为衬砌连接结构的结构示意图；
图3为具有多个衬砌连接结构组的隧道的局部视图。
图中：1-衬砌连接结构、2-上部拱结构、3-下部其余结构、11-滚轮、12-钢板、13-阻力弹簧、14-限位钢棍、15-阻力弹簧、16-钢结构、17-限位钢棍、18-滚轴。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。
如图1、图2、图3所示，发明公开的跨活断层隧道抗震抗错断初支支护结构，包括衬砌连接结构组，衬砌连接结构组包括两个衬砌连接结构1，两个衬砌连接结构对称布置在隧道横断面两侧拱肩处，将隧道结构分为上部拱结构2和下部其余结构3，衬砌连接结构1包括位移装置、位移阻止装置和防脱护壁；
位移装置包括滚轮组和滚轴18，滚轮组套装在滚轴上，滚轮组包括至少两个滚轮11，滚轴18连接上部拱结构2，滚轮组位于下部其余结构3的顶部；滚轮组与下部其余结构3之间铺设钢板12，还可以在滚轮组与钢板12的接触面涂抹润滑剂，上部拱结构2与衬砌连接结构1的连接部预留钢结构16。
限位装置包括阻力弹簧13和限位钢棍14，阻力弹簧13有两个，其中一个阻力弹簧13的一端抵住上部拱结构2，另一端嵌装在隧道围岩中；另一个阻力弹簧13的一端抵住滚轮11，另一端嵌装在限位钢棍14的一端，限位钢棍14的另一端嵌装在隧道围岩中；限位钢棍14面向滚轮11的端面为内凹的弧面，弧面的曲率与滚轴18的曲率相同；限位钢棍14与滚轴18之间的距离为10mm～30mm。
防脱护壁包括阻力弹簧15和限位钢棍17，钢板护壁15贴装在隧道的内壁，钢板护壁15覆盖衬砌连接结构1，牵拉锚杆17的一端连接钢板护壁15，另一端安装在隧道围岩上。
所述位移装置纵向长度为800mm,滚轮组长度为300mm，滚轮11直径为250mm，滚轴18直径为140mm，螺纹锚杆17的直径为20mm～35mm。
衬砌连接结构组有若干个，若干个衬砌连接结构组沿隧道纵向排布，若干个衬砌连接结构组沿隧道纵向等距离排布，相邻衬砌连接结构组之间的距离不大于1000mm。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
1.一种跨活断层隧道抗震抗错断初支支护结构，其特征在于：包括衬砌连接结构组，所述衬砌连接结构组包括两个衬砌连接结构，两个衬砌连接结构对称布置在隧道横断面两侧拱肩处，将隧道结构分为上部拱结构和下部其余结构，衬砌连接结构包括位移装置、位移阻止装置和防脱护壁；
所述位移装置包括滚轮组和滚轴，所述滚轮组套装在滚轴上，滚轮组包括至少两个滚轮，所述滚轴连接上部拱结构，滚轮组位于下部其余结构的顶部；
所述限位装置包括阻力弹簧和限位钢棍，所述阻力弹簧有两个，其中一个阻力弹簧的一端抵住上部拱结构，另一端嵌装在隧道围岩中；另一个阻力弹簧的一端抵住滚轮，另一端嵌装在限位钢棍的一端，限位钢棍的另一端嵌装在隧道围岩中；
所述防脱护壁包括钢板护壁和牵拉锚杆，所述钢板护壁贴装在隧道的内壁，钢板护壁覆盖衬砌连接结构，所述牵拉锚杆的一端连接钢板护壁，另一端安装在隧道围岩上。
2.根据权利要求1所述的跨活断层隧道抗震抗错断初支支护结构，其特征在于：所述滚轮组与下部其余结构之间铺设钢板。
3.根据权利要求2所述的跨活断层隧道抗震抗错断初支支护结构，其特征在于：所述滚轮组与钢板的接触面涂抹润滑剂。
4.根据权利要求1所述的跨活断层隧道抗震抗错断初支支护结构，其特征在于：所述限位钢棍面向滚轮的端面为内凹的弧面。
5.根据权利要求4所述的跨活断层隧道抗震抗错断初支支护结构，其特征在于：所述弧面的曲率与滚轴的曲率相同。
6.根据权利要求1所述的跨活断层隧道抗震抗错断初支支护结构，其特征在于：所述位移装置纵向长度为800mm,滚轮组长度为300mm，滚轮直径为250mm，滚轴直径为140mm，所述螺纹锚杆的直径为20mm～35mm。
7.根据权利要求1所述的跨活断层隧道抗震抗错断初支支护结构，其特征在于：所述限位钢棍与滚轴之间的距离为10mm～30mm。
8.根据权利要求1所述的跨活断层隧道抗震抗错断初支支护结构，其特征在于：所述上部拱结构与衬砌连接结构的连接部预留钢结构。
9.根据权利要求1-8任一项所述的跨活断层隧道抗震抗错断初支支护结构，其特征在于：所述衬砌连接结构组有若干个，若干个衬砌连接结构组沿隧道纵向排布；相邻衬砌连接结构组之间的距离不大于1000mm。
10.根据权利要求9所述的跨活断层隧道抗震抗错断初支支护结构，其特征在于：若干个衬砌连接结构组沿隧道纵向等距离排布。
技术总结