一种具有可拆卸衬砌轮胎的隧道衬砌结构及其施工安装方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及隧道工程的装置领域，具体涉及一种具有可拆卸衬砌轮胎的隧道衬砌 结构及其施工安装方法。
【背景技术】
[0002] 现今，随着我国交通网络的不断发展，隧道工程建设越来越庞大，隧道软岩以及膨 胀性土层问题已经成为一种亟待解决的问题。在钢拱架施工过程中存在诸多问题：其一是 膨胀性土层的隧道开挖后，隧道围岩变形较大，变形可以达到20~40cm，导致钢拱架承受 很大压力，极易发生挤压变形破坏。其二是钢拱架安装过早，围岩变形正在进行，这会导致 钢拱架承受很大围岩压力；过迟安装钢拱架则会任由围岩发生自由变形，在这段时间里围 岩无支护力，易出现块体破坏，片状脱落情况。其三是钢拱架安装后，围岩依然存在局部变 形，这会导致钢拱架局部承受较大压力。要找到一种迅速支护装置，可使围岩变形而钢拱架 内力不增加，而且围岩始终存在支护力，围岩不会发生局部破坏，同时又能保证钢拱架在破 坏时不会产生很大内应力。目前，要找到解决以上问题的装置尚不存在。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种具有可拆卸衬砌轮胎的隧道衬砌结构及其施工安装方 法，其致力于提高膨胀性土层隧道钢拱架利用率，节约资源，实现绿色经济；其二防止围岩 突然失稳，防止钢拱架承受较大冲击力，其适用在深埋软岩洞室，温度变化小，温度变化引 起气体压强变化极低条件下的安装在围岩与钢拱架间的衬砌轮胎装置。
[0004] 一种具有可拆卸衬砌轮胎的隧道衬砌结构，它包括钢拱架，钢拱架和围岩之间设 有衬砌轮胎，衬砌轮胎内充有空气，衬砌轮胎上设有泄载装置，泄载装置底部设有输气孔， 钢拱架和衬砌轮胎通过U型膨胀螺栓固定在围岩上，衬砌轮胎上设有压强测力计，压强测 力计监测轮胎内气体压强，钢拱架和围岩之间设有报警装置，所述报警装置用于监测围岩 与钢拱架间距离，距离小于20mm立即报警；所述轮胎断面厚度为9mm，轮胎外侧采用耐磨 损、防围岩棱角刺破、抗老化、耐腐蚀的材料加厚，使轮胎耐久性提高，加厚层厚度为1mm，所 述钢拱架与围岩之间间距在200mm-400mm，给予围岩一定变形空间，所述钢拱架架脚采用浅 埋并锚栓链接设置，便于拆除，所述输气孔是排气、输气为一体的装置，当轮胎内气体压强 达到3Mpa，则输气孔阀门将被顶起，气体排出，压强小于该值时，阀门关闭，不释放气体。
[0005] 上述的钢拱架上设有应变片，应变片用于监测钢拱架应力应变情况。
[0006] -种具有可拆卸衬砌轮胎的隧道衬砌结构的施工安装方法，它包括如下步骤：
[0007] 1)道开挖采用全断面法，隧道开挖完成，先在围岩壁上初喷28_30mm厚的砼，接着 插打销杆、安装钢筋网，喷射轮将钢筋格栅全部覆盖；
[0008] 2)体从输气孔充入衬砌轮胎，输气过程中将轮胎架在隧洞内，使轮胎外侧紧贴围 岩，随后将压强测力计安装上去；
[0009] 3)钢拱架安装，监测钢拱架应力应变情况；钢拱架下端采用浅埋，并设置螺栓连 接；钢拱架与衬砌轮胎间采用"U"型膨胀螺栓固定，维持装置稳定性；
[0010] 4)警装置安装在围岩与钢拱架之间，衬砌轮胎一侧；
[0011] 5)监测衬砌轮胎内气体压强大于3Mpa，轮胎立即自动释放气体，直到压强稳定在 3Mpa时，人工释放气体至压强到0. 5Mpa，压强在1个月内变化维持在10 %左右，则可以认定 围岩变形已经达到稳定，此时即可拆除钢拱架，拆除钢拱架步骤：a拆下钢拱架上应变片装 置和报警装置；b拆除钢拱架拱，采取自上而下方式拆除整个钢拱架；c拆除的应变片、和钢 拱架整理好，可以继续使用在下一榀钢拱架中，破坏的材料回收再加工使用；或者监测衬砌 轮胎内气体压强大于3Mpa，轮胎立即自动释放气体，放气过程中，围岩与钢拱架间距离逐渐 减小，在距离达到20mm时候，报警装置报警，则此时可以拆除衬砌轮胎，拆除步骤；a拆除衬 砌轮胎的压强测力计和报警装置；b释放气体，并且抽出轮胎；c拆除压强测力计和轮胎，可 以继续使用在下一榀钢拱架中。
[0012] 本发明有如下有益效果：本发明在胎囊的一定支护条件下，围岩变形可以持续发 展，在不出现围岩局部破坏的情况下，充分地发挥围岩自身支持能力，减少钢拱架受力。胎 囊内充满气体，气体压缩空间大，可以提供围岩变形空间，而且由于气体流动性好，则可以 较好地传递围岩传来的的挤压应力，使钢拱架受力近似均匀。因为气囊伸缩性好，在其变形 范围内，围岩变形不会给钢拱架造成任何内力增加。装置可以让围岩拥有完全临空状态，有 用较大的变形，防止渐进式破坏。在围岩可以有较大变形的基础上，钢拱架将承受相对较小 的应力，则钢架可以大幅度减少断面面积，以及降低强度，从而节约钢材。在衬砌轮胎本身 可以承受围岩传来荷载的情况下，钢拱架则可以拆除钢架，极大降低隧道施工的成本。当钢 拱架不能拆除时，衬砌轮胎就可以拆除，并循环使用，不会过多增加额外成本。装置适用于 不同形状隧道，例如门洞式、马蹄形、圆形等，装置的构造简单，形状可以根据工程实际情况 和需要做适当调整和改变。本装置用于科研用途时，可以增加摄像装置，清楚监测胎囊变形 情况，从而分析围岩趋势和细节。
【附图说明】
[0013] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
[0014] 图1是衬砌轮胎安装前隧道示意图；
[0015] 图2是衬砌轮胎安装完成隧道示意图；
[0016] 图3是衬砲轮胎断面不意图；
[0017] 图4是險道施工完成不意图；
[0018] 图5是U型膨胀螺栓固定祥图；
[0019] 图6是钢拱架架脚连接详图；
[0020] 图7是报警装置详图；
[0021] 图8是拆除钢拱架后險道不意图；
[0022] 图9是拆除衬砌轮胎后隧道示意图。
【具体实施方式】
[0023] 如图1-9中，一种具有可拆卸衬砌轮胎的隧道衬砌结构，它包括钢拱架7,钢拱架 和围岩1之间设有衬砌轮胎3,衬砌轮胎内充有空气2,衬砌轮胎上设有泄载装置，泄载装置 底部设有输气孔4,钢拱架和衬砌轮胎通过U型膨胀螺栓8固定在围岩上，