一种具有可拆卸衬砌轮胎的隧道衬砌结构的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型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。
【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。 【实用新型内容】
[0003] 本实用新型的目的是提供一种具有可拆卸衬砌轮胎的隧道衬砌结构，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] 本实用新型有如下有益效果：本实用新型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】
[0007] 下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：
[0008] 图1是衬砌轮胎安装前隧道示意图；
[0009] 图2是衬砌轮胎安装完成隧道示意图；
[0010] 图3是衬砲轮胎断面不意图；
[0011 ] 图4是險道施工完成不意图；
[0012] 图5是U型膨胀螺栓固定祥图；
[0013] 图6是钢拱架架脚连接详图；
[0014] 图7是报警装置详图；
[0015] 图8是拆除钢拱架后隧道示意图；
[0016] 图9是拆除衬砲轮胎后險道不意图。
【具体实施方式】
[0017] 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，衬砌轮胎上设有 压强测力计5,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6,报警 装置包括报警铃13、导线14和导线两端的金属片15 ;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。所述的钢拱架上设有应变片9,应变片用于监测钢拱架应力应变情况。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，安放时间在钢拱架和衬砌轮胎 安装完成后，安放位置根据围岩后期围岩变形情况决定，数目也可以适当增加；衬砌轮胎与 钢拱架之间采用U型膨胀螺栓固定，维持装置稳定性。
[0018] 本结构施工步骤如下：
[0019] 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厚的轮，接着 插打锚杆10、安装钢筋网11，喷射砼将钢筋格栅12全部覆盖。（如图1)
[0020] 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。（如图2)
[0021] 3)钢拱架，实际工程不用安装应变片，若本装置用于科研目的可安装应变片，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。（如图4-7)
[0022] 4)警装置安装在围岩与钢拱架之间，衬砌轮胎一侧。
[0023] 5)所述衬砌轮胎在工程实际中的运用，它的支护强度要求I. 2Mpa，则有以下两种 情况：
【主权项】
1. 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 )，其特征在于，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，衬砌 轮胎上设有压强测力计（5)，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（6)。
2. 根据权利要求1所述的具有可拆卸衬砌轮胎的隧道衬砌结构，其特征在于：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。
3. 根据权利要求1所述的具有可拆卸衬砌轮胎的隧道衬砌结构，其特征在于：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 轮胎耐久性提尚，加厚层厚度为lmm。
4. 根据权利要求1所述的具有可拆卸衬砌轮胎的隧道衬砌结构，其特征在于：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。
5. 根据权利要求1所述的具有可拆卸衬砌轮胎的隧道衬砌结构，其特征在于：所述钢 拱架架脚采用浅埋并锚栓链接设置，便于拆除。
6. 根据权利要求1所述的具有可拆卸衬砌轮胎的隧道衬砌结构，其特征在于：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设置值时，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。
7. 根据权利要求1所述的具有可拆卸衬砌轮胎的隧道衬砌结构，其特征在于：所述的 钢拱架在用于科研研宄过程中设有应变片（9)，应变片用于监测钢拱架应力应变情况。
【专利摘要】一种具有可拆卸衬砌轮胎的隧道衬砌结构，包括衬砌轮胎，压强测力计，报警装置、应变片、“U”型膨胀螺栓等。本实用新型解决在施工过程中，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的问题。本实用新型具有适用于各种形状的隧道，使围岩的自身支持力充分发挥作用，保证钢拱架整体受力均匀，防止施工过程中围岩突然破坏，提高安全性，在施工后期可以拆除钢拱架，大大节约隧道施工成本的优点。
【IPC分类】E21D11-00, E21F17-18
【公开号】CN204532366
【申请号】CN201520131819
【发明人】刘杰, 颜溧洲, 李建林, 苑腾飞, 于振民, 张伦, 常德龙, 陆世轩
【申请人】三峡大学
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年3月9日