1.一种穿活断层交通隧道渐变式衬砌结构,其特征在于,所述穿活断层交通隧道渐变式衬砌结构位于隧道抗错断设防区域,所述穿活断层交通隧道渐变式衬砌结构包括:围岩加固层(1),所述围岩加固层(1)沿着隧道围岩(2)的内壁全周设置;初期支护层(3),所述初期支护层(3)沿着所述围岩加固层(1)的内壁全周设置;变形吸收层(4),所述变形吸收层(4)沿着所述初期支护层(3)的内壁全周设置;二次衬砌层(5),所述二次衬砌层(5)沿着所述变形吸收层(4)的内壁全周设置;防水层(6),所述防水层(6)布设在所述隧道(9)的拱部以上区域,所述防水层(6)位于所述变形吸收层(4)与所述二次衬砌层(5)之间;所述变形吸收层(4)包括:上拱部吸收层(41),所述上拱部吸收层(41)位于所述初期支护层(3)与所述防水层(6)之间;下拱部吸收层(42),所述下拱部吸收层(42)位于所述隧道(9)拱部以下仰拱区域,所述下拱部吸收层(42)包括泡沫混凝土层(421)和卵石层(422),所述泡沫混凝土层(421)位于所述卵石层(422)与所述二次衬砌层(5)之间;其中,所述上拱部吸收层(41)和所述泡沫混凝土层(421)均采用泡沫混凝土材料填充;所述上拱部吸收层(41)的厚度与所述下拱部吸收层(42)的厚度相同,所述泡沫混凝土层(421)的厚度和所述卵石层(422)的厚度相同;所述上拱部吸收层(41)的厚度不大于断层设防位错量与所述泡沫混凝土的压缩率的比值;所述二次衬砌层(5)包括若干个钢筋混凝土节段(51),每一个所述钢筋混凝土节段(51)沿着所述围岩加固层(1)的内壁全周设置;若干个所述钢筋混凝土节段(51)沿着所述隧道(9)的纵向方向相邻布设,任意相邻的两个所述钢筋混凝土节段(51)间设置变形缝(52)。
2.如权利要求1所述的一种穿活断层交通隧道渐变式衬砌结构,其特征在于:所述围岩加固层(1)通过对所述隧道围岩(2)的内壁进行锚固和注浆加固得到;所述围岩加固层(1)的径向尺度为3~5m。
3.如权利要求2所述的一种穿活断层交通隧道渐变式衬砌结构,其特征在于:所述初期支护层(3)采用金属网与PVA纤维喷射混凝土全周布设得到;所述初期支护层(3)的厚度与非错断设防区域的初期支护层厚度相同。
4.一种穿活断层交通隧道渐变式衬砌结构的施工方法,所述施工方法用于如权利要求1~3任一项所述的一种穿活断层交通隧道渐变式衬砌结构的施工,所述施工方法包括:基于活动断层的几何与运动特性、断层带围岩的物理力学参数、隧道与断层的空间关系,得到活断层区域围岩地质力学模型,基于断层设防位错量下活断层区域岩体的响应计算,得到隧道的抗错断设防范围内的断层位错变形分布曲线,对所述断层位错变形分布曲线求导得到断层位错变形速率曲线;在所述隧道的抗错断设防范围内,基于所述断层位错变形速率曲线,自外向内依次设置围岩加固层、初期支护层、变形吸收层、防水层和二次衬砌层,得到穿活断层交通隧道渐变式衬砌结构。
5.如权利要求4所述的一种穿活断层交通隧道渐变式衬砌结构的施工方法,其特征在于:在所述隧道纵向方向,所述围岩加固层的力学参数自断层主滑面向两侧逐渐减小;所述力学参数减小的速率与所述断层位错变形速率一致;所述力学参数包括围岩强度和弹性模量。
6.如权利要求5所述的一种穿活断层交通隧道渐变式衬砌结构的施工方法,其特征在于:所述初期支护层位于所述断层主滑面位置处的PVA纤维喷射混凝土中PVC的体积掺量为0.7%;在所述隧道纵向方向,所述初期支护层的PVA纤维喷射混凝土中PVC的体积掺量自断层主滑面向两侧逐渐减小至0%;所述PVC的体积掺量减小的速率与所述断层位错变形速率一致。
7.如权利要求6所述的一种穿活断层交通隧道渐变式衬砌结构的施工方法,其特征在于:所述变形吸收层位于所述断层主滑面位置处的泡沫混凝土的密度为300kg/m 3 ;在所述隧道纵向方向,所述泡沫混凝土的密度自断层主滑面向两侧逐渐增大至700kg/m 3 ;所述泡沫混凝土的密度增大速率与所述断层位错变形速率一致。
8.如权利要求7所述的一种穿活断层交通隧道渐变式衬砌结构的施工方法,其特征在于:所述二次衬砌层位于所述断层主滑面位置处的钢筋混凝土节段长度为4m;在所述隧道纵向方向,所述钢筋混凝土节段的长度自断层主滑面向两侧逐渐增加至12m;所述钢筋混凝土节段的长度的增加速率与所述断层位错变形速率一致。