一種具有永不拆除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，具體涉及一種具有永不拆除襯砌輪胎的隧道襯 砌結(jié)構(gòu)及其施工安裝方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)今，隨著施工技術(shù)的進(jìn)步，鋼拱架安裝技術(shù)日趨完善，但是隧道軟巖以及膨脹性 土層問題一直困擾著隧道工程。隧道開挖后，圍巖在隧洞開挖后會產(chǎn)生蠕變或流變變形，擠 壓剛拱架，鋼拱架極易發(fā)生變形而失穩(wěn)；圍巖不均勻變形（如圖9-圖10)對鋼拱架不同部 位產(chǎn)生不同壓力，使鋼拱架的不同部位會承受不同軸力、彎矩，軸力和彎矩的最大值可達(dá)到 最小值的20倍，等截面的設(shè)計的鋼拱架極容易造成材料浪費(fèi)；過早安裝鋼拱架則使鋼拱架 過早承受圍巖變形壓力，從而導(dǎo)致鋼架強(qiáng)度需要提高，過遲安裝鋼拱架，圍巖變形過程中午 支護(hù)，易發(fā)生塊體破壞現(xiàn)象。如之前申請的專利《用于隧道與鋼拱架間的襯砌輪胎》所述裝 置，是一種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(hù)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。但是該裝置不能永久埋在隧 道中，不能真正起到使鋼拱架承受壓力均勻化的作用，以及存在拆除輪胎或者拆除鋼拱架 的麻煩。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種具有永不拆除襯砌輪胎的隧道襯砌結(jié)構(gòu)及其施工安裝 方法，其使鋼拱架的型鋼利用率大大提高，節(jié)約型鋼的使用，節(jié)約成本，同時也可以防止圍 巖突然失穩(wěn)，防止鋼拱架承受較大沖擊力。
[0004] 本發(fā)明的目是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種種具有永不拆除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鋼絞線（8)和圍巖上的錨桿固定在 圍巖上。
[0005] 所述襯砌輪胎單層斷面5cm-15cm，其中外側(cè)采用輪胎專用TSR5橡膠層，厚度為 0. 5cm-3cm，輪胎內(nèi)側(cè)采用SCR10#C型橡膠層，其厚度為8cm-10cm，襯砌輪胎中間有直徑為 10cm~30cm的孔徑空間，所述的10cm-30cm的孔徑空間接近隧道位移量的80%。
[0006] 所述鋼拱架與軟巖之間間距在20cm-5〇Cm，襯砌輪胎給予圍巖10cm-3〇 Cm自由變 形空間。
[0007] 所述鋼拱架架腳采用淺埋并錨栓鏈接設(shè)置，所述輸氣孔是排氣、輸氣為一體的裝 置。
[0008] 所述錨桿偏離鋼拱架一側(cè)，距離鋼拱架一側(cè)5cm，錨桿露出巖體外部的一端采用彎 鉤式構(gòu)造，鋼絞線通過預(yù)應(yīng)力錨具緊扣。
[0009] 所述的輪胎內(nèi)氣體壓強(qiáng)達(dá)到3Mpa_8Mpa時候輸氣孔閥門將被頂起，氣體排出，壓 強(qiáng)小于該值時，閥門關(guān)閉，不釋放氣體。
[0010] 采用數(shù)值模擬預(yù)測隧道變形較大位置，重點(diǎn)位移量釋放大的位置，針對性使用襯 砌輪胎，其余位移量小的部位，留存部分巖體支撐，所述襯砌輪胎形狀根據(jù)隧道圍巖受力情 況以及隧道形狀設(shè)計。
[0011] 具有永不拆除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：
[0012] 1)根據(jù)工程實(shí)際需要，采取不同方式開挖隧道，隧道開挖完成，先在圍巖壁上初噴 砼，接著打插錨桿、安裝鋼筋網(wǎng)，噴射砼將鋼筋格柵全部覆蓋；
[0013] 2)將空氣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；
[0014] 3)安裝鋼拱架，并用鋼絞線把鋼拱架和錨桿連接起來，并包圍輪胎；
[0015] 4) -襯完成后，隧道圍巖壓力最終傳遞給鋼拱架，鋼拱架受力由以往的不均勻受 力轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆蚴芰Γ?br>[0016] 5)輪胎和鋼拱架安裝完成即一襯完成后，襯砌輪胎內(nèi)有直徑約為10cm-30cm的氣 柱，隧道圍巖將一直會產(chǎn)生變形，圍巖把壓力施加在輪胎上，氣體壓強(qiáng)增加到3Mpa_8Mpa，氣 體立即釋放，隨著氣體釋放過程，圍巖變形達(dá)到穩(wěn)定，氣體未釋放完全，圍巖壓力因氣體存 在，裝置受力完全均勻，噴射混凝土，把襯砌輪胎和鋼拱架完全覆蓋，完成二襯過程；或者隨 著氣體完全釋放，圍巖繼續(xù)變形，此時圍巖壓力完全通過橡膠均勻傳遞給鋼拱架，使裝置受 力近似均勻，噴射混凝土，把襯砌輪胎和鋼拱架完全覆蓋，完成二襯過程。
[0017] 初噴砼的厚度為28 - 32mm。
[0018] 本發(fā)明有如下有益效果：本發(fā)明圍巖在輪胎的一定支護(hù)條件下，可以進(jìn)行排氣所 引起10cm-30cm的自由變形（10cm-30cm距離是的孔徑空間，它接近隧道位移量的80%過大 將會造成長期體積穩(wěn)定性和氣密性的不良影響），在此排氣過程中，輪胎可以自動放氣，而 且在這一過程中不會對鋼拱架施加任何作用，充分發(fā)揮圍巖的自身支護(hù)能力，防止?jié)u進(jìn)式 破壞，避免過早的安裝高強(qiáng)度的鋼拱架。采用數(shù)值模擬可預(yù)測隧道變形較大位置，重點(diǎn)位移 量釋放大的位置，針對性使用輪胎，其余位移量小的部位，可以留存部分巖體支撐。輪胎可 以永久安置在隧道中，而且橡膠完全密封在混凝土中，可以大大提高橡膠輪胎的抗老化性 能，使橡膠輪胎傳遞圍巖壓力，維持鋼拱架受力均勻的這一功能是的時間大大提高。襯砌輪 胎可以以不同形狀呈現(xiàn)，滿足各種隧道形狀要求，不僅僅適合全斷面隧道施工，也滿足隧道 的分部開挖法。橡膠柔韌度極高，充分使圍巖傳遞給鋼拱架的力均勻化，避免鋼拱架局部承 受較大的壓力，從而大大地減少鋼拱架斷面面積，節(jié)約鋼材。每榀安裝襯砌輪胎鋼拱架和未 安裝襯砌輪胎的鋼拱架相比，極大降低鋼拱架需要的型鋼強(qiáng)度和型鋼斷面面積，每榀鋼拱 架可節(jié)約成本10%以上。排氣閥的閾值可調(diào)節(jié)，所述根據(jù)隧道位移量而設(shè)計的輪胎充氣空 間的直徑，充足氣體的情況下，襯砌輪胎所能承受壓力值。
【附圖說明】
[0019] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明：
[0020] 圖1是襯砌輪胎安裝前隧道示意圖；
[0021] 圖2是襯砌輪胎主體安裝隧道示意圖；
[0022] 圖3是襯砌輪胎斷面示意圖；
[0023] 圖4是險道施工完成不意圖；
[0024] 圖5是鋼拱架、襯砌輪胎、錨桿、隧道斷面示意圖；
[0025] 圖6是錨具詳圖和鋼絞線連接示意圖；
[0026] 圖7是隧道局部安裝襯砌輪胎結(jié)構(gòu)圖a;
[0027] 圖8是隧道局部安裝襯砌輪胎結(jié)構(gòu)圖b;
[0028] 圖9是某城門洞型開挖斷面位移矢量圖；
[0029]圖10是某城門洞型隧道鋼拱架受力圖；
[0030]圖11是某城門洞型隧道安裝襯砌輪胎后傳力受力圖a ;
[0031]圖12是某城門洞型