用于隧道与盾构衬砌管片之间的胎式衬砌结构及方法与流程

本发明涉及隧道工程的领域，具体涉及到一种用于隧道与盾构衬砌管片之间的胎式衬砌结构及方法。

背景技术：

随着隧道工程的高速发展，盾构机的应用越来越广泛，在施工过程中也会有一些难题。在开挖的隧道中，围岩的应力分布不均匀，会导致盾构衬砌管片各个部分的受力不均匀，易发生变形，考虑到以上的问题，制作了一种可以作用于盾构衬砌管片的胎式衬砌结构，但是考虑到充气胎囊气密性要求高且长期使用具有不稳定性，所以该专利以水饱和砂为填充物。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种可以作用于盾构衬砌管片的胎式衬砌结构，通过胎囊的预变形以防止盾构衬砌管片的变形，进而保证盾构衬砌管片在隧道的长期稳定及安全。

为了解决上述技术问题，本发明提出以下技术方案：用于隧道与盾构衬砌管片之间的胎式衬砌结构，它包括衬砌胎囊，所述衬砌胎囊采用橡胶材料制成，所述衬砌胎囊贴合在衬砌管片的外壁，所述衬砌胎囊内部填充有水饱和砂，所述衬砌胎囊内壁光滑，便于水饱和砂流动，各个衬砌胎囊随衬砌管片的拼接而密铺。

所述每个衬砌管片外侧的衬砌胎囊成独立的胎室，每个胎室之间互不相通，并且在衬砌胎囊与岩土直接接触的部位由盾构机覆盖防水土工膜。

所述每个衬砌胎囊都配有震动板，所述震动板能够提高衬砌胎囊内水饱和砂流动性，能够保证衬砌胎囊表面各处压强相等。

所述震动板通过外部施工电源供能，紧贴于隧洞内壁，其振幅能够根据水饱和砂的密度调节，保证水饱和砂流动性的前提下，不破坏外部土体的稳定性。

所述每个衬砌管片都加工有排浆孔，排浆孔上导出有排浆管，所述排浆管处装有自动卸压装置。

用于隧道与盾构衬砌管片之间的胎式衬砌结构的施工方法，它包括以下步骤：

步骤一：通过施工监测和隧洞围岩变形进行数值模拟对围岩蠕变量进行长期预测，确定围岩变形量较大位置，并在该位置进行衬砌管片与胎式衬砌联合支护；

步骤二：将已充入干砂的衬砌胎囊与衬砌管片贴合组装，并安装好自动卸压装置后送入盾构机内部，由盾构机的机械爪将带有衬砌胎囊的衬砌管片组装至相应位置；

步骤三：对于围岩变形量较大的部位，通过向充满干砂的衬砌胎囊中注水并震动，在衬砌胎囊的下部自动泄压阀相应排出多余水饱和砂，以保证围岩的变形对衬砌管片的压力均匀分布；

步骤四：所有的自动卸压阀长时间没有水饱和砂卸出预示着围岩变形达到稳定，稳定后则可停止对胎囊内的震动装置供电，拆除内部衬砌胎囊以便再次利用；

步骤五：待岩体稳定后，在外层衬砌的内侧面先喷注20-30mm厚的找平层，再铺设防水层，浇注内衬混凝土层，完成二次衬砌。

本发明有如下有益效果：

1、与充气胎囊对比而言，充水饱和砂的胎囊的抗变形能力强。

2、与充气胎囊对比而言，充水饱和砂的胎囊装置的气密性要求不高，节约成本；即便有水漏出，对水饱和砂的支护能力无影响。

3、水饱和砂在无震动条件下，可起到支护的作用。

4、水饱和砂在有震动的条件下具有流动性，把局部压力均匀传递。

5、充水饱和砂的胎囊在卸压过程中，对衬砌管片的压力稳定。

6、充水饱和砂的胎囊可以吸收震波，减缓震动，减缓扰动。

7、充水饱和砂的胎囊应用面广，可广泛用于其他方面的支护。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的隧道断面示意图。

图2是本发明的隧道局部透视图。

图3是本发明的胎体空间结构示意图。

图中：衬砌胎囊1、水饱和砂2、胎室3、防水土工膜4、震动板5、外部施工电源6、衬砌管片7、排浆管8、卸压装置9、隧洞10。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。

实施例1：

如图1-3，用于隧道与盾构衬砌管片之间的胎式衬砌结构，它包括衬砌胎囊1，所述衬砌胎囊1采用橡胶材料制成，所述衬砌胎囊1贴合在衬砌管片7的外壁，所述衬砌胎囊1内部填充有水饱和砂2，所述衬砌胎囊1内壁光滑，便于水饱和砂流动，各个衬砌胎囊1随衬砌管片7的拼接而密铺。

进一步的，所述每个衬砌管片7外侧的衬砌胎囊1成独立的胎室3，每个胎室3之间互不相通，并且在衬砌胎囊1与岩土直接接触的部位由盾构机覆盖防水土工膜4。

进一步的，所述每个衬砌胎囊1都配有震动板5，所述震动板5能够提高衬砌胎囊1内水饱和砂2流动性，能够保证衬砌胎囊1表面各处压强相等。

进一步的，所述震动板5通过外部施工电源6供能，紧贴于隧洞内壁，其振幅能够根据水饱和砂2的密度调节，保证水饱和砂2流动性的前提下，不破坏外部土体的稳定性。

进一步的，所述每个衬砌管片7都加工有排浆孔，排浆孔上导出有排浆管8，所述排浆管8处装有自动卸压装置9。

实施例2：

用于隧道与盾构衬砌管片之间的胎式衬砌结构的施工方法，它包括以下步骤：

步骤一：通过施工监测和隧洞围岩变形进行数值模拟对围岩蠕变量进行长期预测，确定围岩变形量较大位置，并在该位置进行衬砌管片7与胎式衬砌联合支护；

步骤二：将已充入干砂的衬砌胎囊1与衬砌管片7贴合组装，并安装好自动卸压装置后送入盾构机内部，由盾构机的机械爪将带有衬砌胎囊1的衬砌管片7组装至相应位置；

步骤三：对于围岩变形量较大的部位，通过向充满干砂的衬砌胎囊1中注水并震动，在衬砌胎囊1的下部自动泄压阀相应排出多余水饱和砂，以保证围岩的变形对衬砌管片的压力均匀分布；

步骤四：所有的自动卸压阀长时间没有水饱和砂2卸出预示着围岩变形达到稳定，稳定后则可停止对胎囊内的震动装置供电，拆除内部衬砌胎囊1以便再次利用；

步骤五：待岩体稳定后，在外层衬砌的内侧面先喷注20-30mm厚的找平层，再铺设防水层，浇注内衬混凝土层，完成二次衬砌。

通过上述的说明内容，本领域技术人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改都在本发明的保护范围之内。本发明的未尽事宜，属于本领域技术人员的公知常识。