CN205117355U - 一种代替隧道初衬的分仓式砂气合充衬砌结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种代替隧道初衬的分仓式砂气合充衬砌结构，它包括衬砌胎体，所述衬砌胎体由多榀胎体拼接而成，在每榀胎体连接处的外侧都采用防水土工膜进行密封连接，所述胎体采用橡胶材料制成，胎体内部填充有高强度纤维，在胎体的外部包裹有铁皮，每个衬砌胎体内部都设置有多个舱室，相邻舱室的连接处设置有排水槽，排水槽与胎体底端的排水管相连。此结构能够降低传统初衬支护费用，消除岩体蠕变给衬砌结构产生的压力，同时还具有排水功能，防止引水隧道内高压水对围岩产生的危害，而且具有防震隔震作用。

Description

一种代替隧道初衬的分仓式砂气合充衬砌结构

技术领域

本装置涉及隧道工程领域，具体涉及一种集卸压、防水和排水为一体的衬砌装置。

背景技术

随着长大深埋隧道在中国乃至世界范围的高速发展，隧道设计施工中的各种难题及工程事故也会随之产生。例如奥地利阿尔贝格公路隧道局部产生20-35cm的支护位移和中国金川矿采矿巷道在施工期间，隧底上鼓约lm，通车后隧底上鼓30cm，这些都属于高地应力软岩隧洞工程事故。尤其是对于岩体相对完整，但是后期变形较大，以及隧洞遭遇强震等不可预见的外界作用，围岩性质会发生极大改变，所需要的支护力也发生变化。现有的支护技术不能够较好的解决上述问题。

目前常用的初衬支护技术还具有以下几点不足：（1）传统的隧洞初衬支护主要包括喷锚支护和钢拱架支护，其初衬成本高；（2）对于引水有压隧洞，水压张裂后渗入围岩会引发围岩劣化；（3）对于含水量较大的岩体，容易渗入隧洞，损坏隧洞的衬砌结构；（4）传统初衬较长，遇到突发情况易延误工期，（5）隧道开挖后，隧道围岩变形较大，导致钢拱架承受很大压力，极易发生挤压变形破坏；（6）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。

实用新型内容

本装置的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种应用于隧道工程的新型衬砌结构，此结构能够降低传统初衬支护费用，消除岩体蠕变给衬砌结构产生的压力，同时还具有排水功能，防止引水隧道内高压水对围岩产生的危害，而且具有防震隔震作用。

为实现上述目的，本实用新型将采用以下材料和技术方案：一种代替隧道初衬的分仓式砂气合充衬砌结构，它包括衬砌胎体，所述衬砌胎体由多榀胎体拼接而成，在每榀胎体连接处的外侧都采用防水土工膜进行密封连接，所述胎体采用橡胶材料制成，胎体内部填充有高强度纤维，在胎体的外部包裹有铁皮，每个衬砌胎体内部都设置有多个舱室，相邻舱室的连接处设置有排水槽，排水槽与胎体底端的排水管相连。

所述舱室顶部侧壁安装有导气管，通过导气管向舱室内部充有高压气体，舱室的顶部侧壁还安装有充砂口，通过充砂口向舱室内部填充有细砂子，在舱室的底部设置有导砂管，导砂管的出口安装有自动卸砂装置。

所述导气管上安装有压强计，在导气管的出口安装有自动卸压装置。

所述舱室的数量根据单个衬砌胎体的长度确定。

所述充砂口的数量为两个。

本实用新型的优点与有益效果在于：

1、装置的使用可以替代传统初衬支护工艺，从而减少了传统初衬支护的使用费用，而且充分体现新奥法的施工原理，发挥岩体自身的支护能力，而且支护力的大小可以根据不同隧道进行调节。

2、传统施工工序是初衬变形稳定后，二衬进行立模浇筑施工，此装置在胎体排砂和排气的过程中，胎体能够有效的卸除岩体发生蠕变变形给衬砌结构施加压力，可迅速进行二衬立模、浇筑，大大节约工期。

3、胎体本身由橡胶或者增加高强纤维的橡胶制作，并设有排水槽，使得装置具有排水功能，节约原来所需要的防水板材的费用，防水效果远超过防水板材，也使得围岩变形造成的应力更加均匀化。

4、对于引水有压隧洞，水压张裂后渗入围岩引发围岩恶化，通过充砂可以防止围岩恶化发生。

5、由于胎体分仓设计，可以避免某一舱室的气体泄漏对其他舱室的影响。

6、当胎体支护力需要增加，可以重新给胎充入气体，并且调大卸压阀的阈值。

7、胎体采用高分子聚合物或化合物制作，例如橡胶，在施工过程中如若出现漏气漏砂现象，可以使用胎体修补技术进行修补。

8、胎体内增加高强纤维，或者在胎体外侧增加柔性大强度的包裹物，例如铁皮等，提高胎体自身强度。

9、装置具有防震隔震的效果，缓冲胎体充砂或者气体之后，具有一定柔度，可以起到吸收震波，减缓震动的效果。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1是分仓式卸压衬砌结构空间立体图。

图2是分仓式卸压衬砌结构正截面图。

图中：衬砌胎体1、舱室2、排水槽3、防水土工膜4、排水管5、细砂子6、气体7、高强度纤维8、导气管9、导砂管10、充砂口11、自动卸压装置12、自动卸砂装置13、压强计14、铁皮15。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式做进一步的说明。

如图1-2所示，一种代替隧道初衬的分仓式砂气合充衬砌结构，它包括衬砌胎体1，所述衬砌胎体1由多榀胎体拼接而成，在每榀胎体连接处的外侧都采用防水土工膜4进行密封连接，所述胎体采用橡胶材料制成，胎体内部填充有高强度纤维8，在胎体的外部包裹有铁皮15，每个衬砌胎体1内部都设置有多个舱室2，相邻舱室2的连接处设置有排水槽3，排水槽3与胎体底端的排水管5相连。

进一步的，通过防水土工膜4能够有效的防止漏水，通过排水管5能够将岩体中的水聚集到排水管5中，并排处隧洞外部。

进一步的，所述舱室2顶部侧壁安装有导气管9，通过导气管9向舱室2内部充有高压气体7，舱室2的顶部侧壁还安装有充砂口11，通过充砂口11向舱室2内部填充有细砂子6，在舱室2的底部设置有导砂管10，导砂管10的出口安装有自动卸砂装置13。

进一步的，所述导气管9上安装有压强计14，在导气管9的出口安装有自动卸压装置12。

进一步的，所述舱室2的数量根据单个衬砌胎体1的长度确定。

进一步的，所述充砂口11的数量为两个。通过多个充砂口11能够保证舱室2内部左右两个侧面内部都能填充砂子。

进一步的，当胎体受压，自动卸压装置12、自动卸砂装置13会自动打开，排出空气和砂子，从而缓解其压力。

具体施工过程：

1、根据实际情况，选择合适开挖方式进行开挖隧洞；清理围岩上大于3cm处的尖角，并初喷2-3cm混凝土；

2、根据岩体性质，进行数值模拟确定围岩长期蠕变变形量，即变形量较大位置就是本专利所述的衬砌结构安装位置；

3、胎体安装前，预先在每榀胎体的每一个仓室内充入一定空气，使其可以直立；

4、将胎体沿隧洞布置，而后在隧洞内安装脚手架，固定胎体位置；

5、从胎体充砂口处充入细砂子至胎体排砂口处，而后立即封住排砂口，并且保证该处的气密性良好；再次从胎体顶部自动卸压装置处充入气体，使得胎内压强达到围岩所需的最小支护力；

6、立模板，浇灌混凝土，把胎体完全封住，但是在浇筑过程中，确保自动卸压装置和压强计未被封浇筑在内部。

7、后期检测过程中，如果发现胎体支护力太小，可以给胎体补气，提高胎内压强，并且改变泄压阀的阈值。

上述实施例用来解释说明本实用新型，而不是对本实用新型进行限制，在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，对本实用新型做出的任何修改和改变，都落入本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种代替隧道初衬的分仓式砂气合充衬砌结构，其特征在于：它包括衬砌胎体（1），所述衬砌胎体（1）由多榀胎体拼接而成，在每榀胎体连接处的外侧都采用防水土工膜（4）进行密封连接，所述胎体采用橡胶材料制成，胎体内部填充有高强度纤维（8），在胎体的外部包裹有铁皮（15），每个衬砌胎体（1）内部都设置有多个舱室（2），相邻舱室（2）的连接处设置有排水槽（3），排水槽（3）与胎体底端的排水管（5）相连。

2.根据权利要求1所述的一种代替隧道初衬的分仓式砂气合充衬砌结构，其特征在于：所述舱室（2）顶部侧壁安装有导气管（9），通过导气管（9）向舱室（2）内部充有高压气体（7），舱室（2）的顶部侧壁还安装有充砂口（11），通过充砂口（11）向舱室（2）内部填充有细砂子（6），在舱室（2）的底部设置有导砂管（10），导砂管（10）的出口安装有自动卸砂装置（13）。

3.根据权利要求2所述的一种代替隧道初衬的分仓式砂气合充衬砌结构，其特征在于：所述导气管（9）上安装有压强计（14），在导气管（9）的出口安装有自动卸压装置（12）。

4.根据权利要求2所述的一种代替隧道初衬的分仓式砂气合充衬砌结构，其特征在于：所述充砂口（11）的数量为两个。