一種具有可拆卸襯砌輪胎的隧道襯砌結(jié)構(gòu)及其施工安裝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及隧道工程的裝置領(lǐng)域，具體涉及一種具有可拆卸襯砌輪胎的隧道襯砌 結(jié)構(gòu)及其施工安裝方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)今，隨著我國交通網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，隧道工程建設(shè)越來越龐大，隧道軟巖以及膨 脹性土層問題已經(jīng)成為一種亟待解決的問題。在鋼拱架施工過程中存在諸多問題：其一是 膨脹性土層的隧道開挖后，隧道圍巖變形較大，變形可以達到20~40cm，導(dǎo)致鋼拱架承受 很大壓力，極易發(fā)生擠壓變形破壞。其二是鋼拱架安裝過早，圍巖變形正在進行，這會導(dǎo)致 鋼拱架承受很大圍巖壓力；過遲安裝鋼拱架則會任由圍巖發(fā)生自由變形，在這段時間里圍 巖無支護力，易出現(xiàn)塊體破壞，片狀脫落情況。其三是鋼拱架安裝后，圍巖依然存在局部變 形，這會導(dǎo)致鋼拱架局部承受較大壓力。要找到一種迅速支護裝置，可使圍巖變形而鋼拱架 內(nèi)力不增加，而且圍巖始終存在支護力，圍巖不會發(fā)生局部破壞，同時又能保證鋼拱架在破 壞時不會產(chǎn)生很大內(nèi)應(yīng)力。目前，要找到解決以上問題的裝置尚不存在。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種具有可拆卸襯砌輪胎的隧道襯砌結(jié)構(gòu)及其施工安裝方 法，其致力于提高膨脹性土層隧道鋼拱架利用率，節(jié)約資源，實現(xiàn)綠色經(jīng)濟；其二防止圍巖 突然失穩(wěn)，防止鋼拱架承受較大沖擊力，其適用在深埋軟巖洞室，溫度變化小，溫度變化引 起氣體壓強變化極低條件下的安裝在圍巖與鋼拱架間的襯砌輪胎裝置。
[0004] 一種具有可拆卸襯砌輪胎的隧道襯砌結(jié)構(gòu)，它包括鋼拱架，鋼拱架和圍巖之間設(shè) 有襯砌輪胎，襯砌輪胎內(nèi)充有空氣，襯砌輪胎上設(shè)有泄載裝置，泄載裝置底部設(shè)有輸氣孔， 鋼拱架和襯砌輪胎通過U型膨脹螺栓固定在圍巖上，襯砌輪胎上設(shè)有壓強測力計，壓強測 力計監(jiān)測輪胎內(nèi)氣體壓強，鋼拱架和圍巖之間設(shè)有報警裝置，所述報警裝置用于監(jiān)測圍巖 與鋼拱架間距離，距離小于20mm立即報警；所述輪胎斷面厚度為9mm，輪胎外側(cè)采用耐磨 損、防圍巖棱角刺破、抗老化、耐腐蝕的材料加厚，使輪胎耐久性提高，加厚層厚度為1mm，所 述鋼拱架與圍巖之間間距在200mm-400mm，給予圍巖一定變形空間，所述鋼拱架架腳采用淺 埋并錨栓鏈接設(shè)置，便于拆除，所述輸氣孔是排氣、輸氣為一體的裝置，當輪胎內(nèi)氣體壓強 達到3Mpa，則輸氣孔閥門將被頂起，氣體排出，壓強小于該值時，閥門關(guān)閉，不釋放氣體。
[0005] 上述的鋼拱架上設(shè)有應(yīng)變片，應(yīng)變片用于監(jiān)測鋼拱架應(yīng)力應(yīng)變情況。
[0006] -種具有可拆卸襯砌輪胎的隧道襯砌結(jié)構(gòu)的施工安裝方法，它包括如下步驟：
[0007] 1)道開挖采用全斷面法，隧道開挖完成，先在圍巖壁上初噴28_30mm厚的砼，接著 插打銷桿、安裝鋼筋網(wǎng)，噴射輪將鋼筋格柵全部覆蓋；
[0008] 2)體從輸氣孔充入襯砌輪胎，輸氣過程中將輪胎架在隧洞內(nèi)，使輪胎外側(cè)緊貼圍 巖，隨后將壓強測力計安裝上去；
[0009] 3)鋼拱架安裝，監(jiān)測鋼拱架應(yīng)力應(yīng)變情況；鋼拱架下端采用淺埋，并設(shè)置螺栓連 接；鋼拱架與襯砌輪胎間采用"U"型膨脹螺栓固定，維持裝置穩(wěn)定性；
[0010] 4)警裝置安裝在圍巖與鋼拱架之間，襯砌輪胎一側(cè)；
[0011] 5)監(jiān)測襯砌輪胎內(nèi)氣體壓強大于3Mpa，輪胎立即自動釋放氣體，直到壓強穩(wěn)定在 3Mpa時，人工釋放氣體至壓強到0. 5Mpa，壓強在1個月內(nèi)變化維持在10 %左右，則可以認定 圍巖變形已經(jīng)達到穩(wěn)定，此時即可拆除鋼拱架，拆除鋼拱架步驟：a拆下鋼拱架上應(yīng)變片裝 置和報警裝置；b拆除鋼拱架拱，采取自上而下方式拆除整個鋼拱架；c拆除的應(yīng)變片、和鋼 拱架整理好，可以繼續(xù)使用在下一榀鋼拱架中，破壞的材料回收再加工使用；或者監(jiān)測襯砌 輪胎內(nèi)氣體壓強大于3Mpa，輪胎立即自動釋放氣體，放氣過程中，圍巖與鋼拱架間距離逐漸 減小，在距離達到20mm時候，報警裝置報警，則此時可以拆除襯砌輪胎，拆除步驟；a拆除襯 砌輪胎的壓強測力計和報警裝置；b釋放氣體，并且抽出輪胎；c拆除壓強測力計和輪胎，可 以繼續(xù)使用在下一榀鋼拱架中。
[0012] 本發(fā)明有如下有益效果：本發(fā)明在胎囊的一定支護條件下，圍巖變形可以持續(xù)發(fā) 展，在不出現(xiàn)圍巖局部破壞的情況下，充分地發(fā)揮圍巖自身支持能力，減少鋼拱架受力。胎 囊內(nèi)充滿氣體，氣體壓縮空間大，可以提供圍巖變形空間，而且由于氣體流動性好，則可以 較好地傳遞圍巖傳來的的擠壓應(yīng)力，使鋼拱架受力近似均勻。因為氣囊伸縮性好，在其變形 范圍內(nèi)，圍巖變形不會給鋼拱架造成任何內(nèi)力增加。裝置可以讓圍巖擁有完全臨空狀態(tài)，有 用較大的變形，防止?jié)u進式破壞。在圍巖可以有較大變形的基礎(chǔ)上，鋼拱架將承受相對較小 的應(yīng)力，則鋼架可以大幅度減少斷面面積，以及降低強度，從而節(jié)約鋼材。在襯砌輪胎本身 可以承受圍巖傳來荷載的情況下，鋼拱架則可以拆除鋼架，極大降低隧道施工的成本。當鋼 拱架不能拆除時，襯砌輪胎就可以拆除，并循環(huán)使用，不會過多增加額外成本。裝置適用于 不同形狀隧道，例如門洞式、馬蹄形、圓形等，裝置的構(gòu)造簡單，形狀可以根據(jù)工程實際情況 和需要做適當調(diào)整和改變。本裝置用于科研用途時，可以增加攝像裝置，清楚監(jiān)測胎囊變形 情況，從而分析圍巖趨勢和細節(jié)。
【附圖說明】
[0013] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明：
[0014] 圖1是襯砌輪胎安裝前隧道示意圖；
[0015] 圖2是襯砌輪胎安裝完成隧道示意圖；
[0016] 圖3是襯砲輪胎斷面不意圖；
[0017] 圖4是險道施工完成不意圖；
[0018] 圖5是U型膨脹螺栓固定祥圖；
[0019] 圖6是鋼拱架架腳連接詳圖；
[0020] 圖7是報警裝置詳圖；
[0021] 圖8是拆除鋼拱架后險道不意圖；
[0022] 圖9是拆除襯砌輪胎后隧道示意圖。
【具體實施方式】
[0023] 如圖1-9中，一種具有可拆卸襯砌輪胎的隧道襯砌結(jié)構(gòu)，它包括鋼拱架7,鋼拱架 和圍巖1之間設(shè)有襯砌輪胎3,襯砌輪胎內(nèi)充有空氣2,襯砌輪胎上設(shè)有泄載裝置，泄載裝置 底部設(shè)有輸氣孔4,鋼拱架和襯砌輪胎通過U型膨脹螺栓8固定在圍巖上，