一种城市综合管廊衬砌结构及其施工方法

技术领域

本申请涉及城市综合管廊技术领域，具体涉及一种城市综合管廊衬砌结构及其施工方法。

背景技术

城市综合管廊是指在城市地下建造一个隧道空间，将各种管线基于一体，是一种集约化、现代化、智慧化的地下结构。城市综合管廊衬砌结构是指为防止围岩变形或坍塌，沿隧道洞身周边用钢筋混凝土等材料修建的永久性支护结构。

目前，城市综合管廊衬砌结构主要包括由初衬和二衬组成，但是这种衬砌结构的抗震性能较差，当发生地震时，地震波会经衬砌结构传递至安装在综合管廊内的管道和设备，严重时造成管道和设备的损坏。

为了防止城市综合管廊内的管道和设备在发生地震时损坏，目前，常采用的措施是在城市综合管廊内设置抗震支座，将管道和设备安装在抗震支座上。但是这种措施不仅增加了管道和设备在安装时的安装成本，而且抗震支座的体积较大，将占用一定的空间，这样就减小了管道和设备在安装时的操作空间。

发明内容

本申请的目的在于提供一种城市综合管廊衬砌结构及其施工方法，解决现有城市综合管廊的衬砌结构抗震性能差的问题。

本申请解决其技术问题所采用的技术方案是：一种城市综合管廊衬砌结构，包括横截面呈环形的衬砌本体，所述衬砌本体包括从外向内依次设置的初衬层、填充层和二衬层，并在所述初衬层与所述填充层之间、所述填充层与所述二衬层之间分别形成减震界面。

进一步的，所述填充层内设置有阻尼器，所述阻尼器的两端分别与所述初衬层和二衬层连接。

进一步的，所述填充层内沿所述衬砌本体的轴向设置有多组所述阻尼器，每组所述阻尼器包括沿所述衬砌本体周向设置的多个。

进一步的，所述阻尼器包括套筒，所述套筒的两端分别固定有初衬连接板和二衬连接板，所述套筒内设置有阻尼元件，所述阻尼元件通过多个弹簧与所述二衬连接板连接，所述阻尼元件上固定有朝向所述初衬连接板延伸的连杆，所述连杆的一端穿过所述初衬连接板并与设置在套筒外的质量块连接；所述初衬连接板与所述初衬层连接，所述二衬连接板与所述二衬层连接，所述质量块与所述初衬层抵接或设置在初衬层内。

进一步的，所述阻尼元件包括沿套筒的轴向依次设置的基板层和阻尼层。

进一步的，所述初衬连接板通过螺栓结构与所述初衬层连接，所述二衬连接板通过螺栓结构与所述二衬层连接。

进一步的，所述初衬层内的混凝土材料为EPS泡沫混凝土，所述填充层内的混凝土材料为混有橡胶颗粒的多孔隙混凝土，所述二衬层内的混凝土材料为泡沫混凝土。

进一步的，所述初衬层、填充层和二衬层的厚度相一致。

一种城市综合管廊衬砌结构的施工方法，包括：施工初衬层和二衬层，并在所述初衬层与所述二衬层之间预留间隙；将混有橡胶颗粒的多孔隙混凝土浇筑在所述初衬层与所述二衬层之间的预留间隙中，待混凝土凝固后形成填充层，并在所述初衬层与所述填充层之间、所述填充层与所述二衬层之间分别形成减震界面。

进一步的，当所述初衬层与所述二衬层二者之一施工后，先将阻尼器安装在已施工的结构上，再施工所述初衬层与所述二衬层二者中的另一者。

本申请的有益效果：

本申请实施例提供的城市综合管廊衬砌结构及其施工方法，通过在初衬层与二衬层之间设置填充层，并在初衬层与填充层之间、填充层与二衬层之间分别形成减震界面，这样就由初衬层、填充层和二衬层构成周期性阻尼抗震结构，并在他们之间有效形成衰减域，在发生地震时可大大降低地震波经衬砌结构传递至城市综合管廊内的能量，提高了衬砌结构的抗震性能。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本申请实施例提供的城市综合管廊衬砌结构的示意图；

图2是本申请实施例提供的阻尼器的结构示意图；

图3是阻尼器连接在初衬层与二衬层之间的结构示意图。

附图标记：1-衬砌本体；11-初衬层；12-填充层；13-二衬层；14-减震界面；15-阻尼器；151-套筒；152-初衬连接板；153-二衬连接板；154-阻尼元件；155-弹簧；156-连杆；157-质量块。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。且在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本申请实施例的描述中，指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系。术语“设置”、“开有”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接、可拆卸连接和一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。

参见图1，本申请实施例提供的一种城市综合管廊衬砌结构，包括横截面呈环形的衬砌本体1，衬砌本体1包括从外向内依次设置的初衬层11、填充层12和二衬层13，并在初衬层11与填充层12之间、填充层12与二衬层13之间分别形成减震界面14。

初衬层11和二衬层13为钢筋混凝土结构，主要起支护作用。初衬层11和二衬层13可以为预制结构，也可以为现浇结构。填充层12为混凝土结构，用于填充在初衬层11和二衬层13，并将初衬层11和二衬层13连接在一起。其中，初衬层11、填充层12和二衬层13中任意相邻的二者内的混凝土材料不同。示例性的，初衬层11内的混凝土材料为EPS泡沫混凝土，填充层12内的混凝土材料为混有橡胶颗粒的多孔隙混凝土，二衬层13内的混凝土材料为泡沫混凝土。

衬砌本体1在施工时，应先施工初衬层11和二衬层13，并在他们之间预留空间，当初衬层11和二衬层13的强度达到要求后，再利用湿喷机将混有橡胶颗粒的多孔隙混凝土喷射在初衬层11和二衬层13之间的空间内，待混凝土凝固后形成填充层12，同时使初衬层11与填充层12之间的界面以及填充层12与二衬层13之间的界面分别形成减震界面14。

本申请实施例提供的城市综合管廊衬砌结构，由于初衬层11、填充层12和二衬层13内的介质不同，施工后就可由初衬层11、填充层12和二衬层13构成周期性阻尼抗震结构。该周期性阻尼抗震结构的工作原理为：地震波由岩土体向衬砌本体1传递过程中，地震波先传递至初衬层11内，地震波在初衬层11内继续传递，当地震波传递至初衬层11与填充层12之间的界面后，由于该界面两侧的介质不同，地震波在该界面发生反射和折射，反射后的地震波经初衬层11向外传递，折射后的地震波传递至填充层12内，这样就有效减弱了传递至填充层12内的地震波能量；地震波继续在填充层12内传递，当地震波传递至填充层12与二衬层13之间的界面后，由于该界面两侧的介质不同，地震波继续在该界面发生反射和折射，反射后的地震波经填充层12向外传递，折射后的地震波传递至二衬层13内，这样就进一步减弱了传递至二衬层13内的地震波能量。

综上，本申请实施例提供的城市综合管廊衬砌结构，当地震波在衬砌结构内传递过程中，地震波会在初衬层11、填充层12和二衬层13之间的两个减震界面14上反复进行反射和折射，进而在初衬层11、填充层12和二衬层13之间有效形成衰减，在发生地震时大大降低了地震波经衬砌结构传递至城市综合管廊内的能量，提高了衬砌结构的抗震性能。

示例性的，初衬层11、填充层12和二衬层13的厚度相一致。当然，在其他实施例中，初衬层11、填充层12和二衬层13的厚度还可以不一致。例如，在设计前也可测定城市综合管廊的固有频率，调整初衬层11、填充层12和二衬层13的厚度，实现该频率内衰减域，即在该频率范围内地震波能量不能传递至城市综合管廊内。

参见图1，为了进一步提高衬砌结构的减震效果，填充层12内设置有阻尼器15，阻尼器15的两端分别与初衬层11和二衬层13连接。示例性的，填充层12内沿衬砌本体1的轴向设置有多组阻尼器15，每组阻尼器15包括沿衬砌本体1周向设置的多个。其中，多组、多个分别指的是至少两组、至少两个。

本申请实施例提供的城市综合管廊衬砌结构，通过设置阻尼器15，当地震波在衬砌结构内传递过程中，不仅可通过地震波在减震界面14上发生反射和折射以减弱地震波能量，而且还可通过阻尼器15将地震波能量转化为机械能进行消耗，从而进一步提高了减震效果。通过将阻尼器15设置在填充层12内，还可对阻尼器15进行保护，提高了阻尼器15的耐久性。

阻尼器15可以采用现有的结构，直接在市场上购买。示例性的，参见图2、图3，阻尼器15包括套筒151，套筒151的两端分别固定有初衬连接板152和二衬连接板153，套筒151内设置有阻尼元件154，阻尼元件154通过多个弹簧155与二衬连接板153连接，阻尼元件154上固定有朝向初衬连接板152延伸的连杆156，连杆156的一端穿过初衬连接板152并与设置在套筒151外的质量块157连接；初衬连接板152与初衬层11连接，二衬连接板153与二衬层13连接，质量块157与初衬层11抵接或设置在初衬层11内。

通过设置套筒151，用于对阻尼元件154和弹簧155进行保护，当在初衬层11与二衬层13之间浇筑混凝土时，可防止混凝土粘在阻尼元件154和弹簧155上而影响其正常工作。通过将初衬连接板152与初衬层11连接、二衬连接板153与二衬层13连接，不仅可对阻尼器15的位置进行定位，防止在初衬层11与二衬层13之间浇筑混凝土时阻尼器15的位置发生变化，而且还可对初衬层11与二衬层13之间的距离进行精准控制，保证填充层12的浇筑厚度。示例性的，初衬连接板152通过螺栓结构与初衬层11连接，二衬连接板153通过螺栓结构与二衬层13连接。通过设置弹簧155，用于始终将阻尼元件154弹性抵紧。通过设置阻尼元件154，用于将地震波能量转化为机械能进行消耗。示例性的，阻尼元件154包括沿套筒151的轴向依次设置的基板层和阻尼层。例如，基板层可以为金属板，阻尼层可以为由阻尼材料制成的板状结构。其中，基板层与弹簧155连接，阻尼层与连杆156连接。通过将质量块157与初衬层11抵接或设置在初衬层11内，这样可使在初衬层11内传递的地震波依次经质量块157、连杆156传递至阻尼元件154，并通过阻尼元件154将地震波能量转化为机械能进行消耗。

本申请实施例提供的一种城市综合管廊衬砌结构的施工方法，包括：施工初衬层11和二衬层13，并在初衬层11与二衬层13之间预留间隙；将混有橡胶颗粒的多孔隙混凝土浇筑在初衬层11与二衬层13之间的预留间隙中，待混凝土凝固后形成填充层12，并在初衬层11与填充层12之间、填充层12与二衬层13之间分别形成减震界面14。

本申请实施例提供的城市综合管廊衬砌结构的施工方法，当地震波在施工完成后的衬砌结构内传递过程中，地震波会在初衬层11、填充层12和二衬层13之间的两个减震界面14上反复进行反射和折射，进而在初衬层11、填充层12和二衬层13之间有效形成衰减，在发生地震时大大降低了地震波经衬砌结构传递至城市综合管廊内的能量，提高了衬砌结构的抗震性能。

为了进一步提高减震效果，当初衬层11与二衬层13二者之一施工后，先将阻尼器15安装在已施工的结构上，再施工初衬层11与二衬层13二者中的另一者。

示例性的，当初衬层11与二衬层13为预制结构时，应先施工二衬层13，当二衬层13施工完成后，将阻尼器15安装在二衬层13上，再施工初衬层11，当初衬层11施工完成后，再将混有橡胶颗粒的多孔隙混凝土浇筑在初衬层11与二衬层13之间的预留间隙中，待混凝土凝固后形成填充层12。

示例性的，当初衬层11与二衬层13为现浇结构时，应先施工初衬层11，当初衬层11施工完成后，将阻尼器15安装在初衬层11上，再施工二衬层13，当二衬层13施工完成后，再将混有橡胶颗粒的多孔隙混凝土浇筑在初衬层11与二衬层13之间的预留间隙中，待混凝土凝固后形成填充层12。

本申请实施例提供的城市综合管廊衬砌结构的施工方法，通过设置阻尼器15，当地震波在衬砌结构内传递时，不仅可通过地震波在减震界面14上发生反射和折射以减弱地震波能量，而且还可通过阻尼器15将地震波能量转化为机械能进行消耗，从而进一步提高了减震效果。

以上所述，仅是本申请的较佳实施例而已，并非对本申请作任何形式上的限制，依据本申请的技术实质，在本申请的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本申请技术方案的保护范围之内。