[實用新型]一種具有永不拆除襯砌輪胎的隧道襯砌結構

有效

• 申請號: 201520131546.0
• 申請日: 2015-03-09
• 公開（公告）號: CN204457796U
• 公開（公告）日: 2015-07-08
• 發明（設計）人: 劉杰;顏溧洲;李建林;苑騰飛;于振民;張倫;常德龍;陸世軒
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: E21D11/00
• 分類號: E21D11/00
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 成鋼

技術領域

本實用新型涉及隧道工程的裝置領域，具體涉及一種具有永不拆除襯砌輪胎的隧道襯砌結構。

背景技術

現今，隨著施工技術的進步，鋼拱架安裝技術日趨完善，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生蠕變或流變變形，擠壓剛拱架，鋼拱架極易發生變形而失穩；圍巖不均勻變形(如圖9-圖10)對鋼拱架不同部位產生不同壓力，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到最小值的20倍，等截面的設計的鋼拱架極容易造成材料浪費；過早安裝鋼拱架則使鋼拱架過早承受圍巖變形壓力，從而導致鋼架強度需要提高，過遲安裝鋼拱架，圍巖變形過程中午支護，易發生塊體破壞現象。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力不增加，而且圍巖始終存在支護力，圍巖不會發生局部破壞，同時又能保證鋼拱架在破壞時不會產生很大內應力。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。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種具有永不拆除襯砌輪胎的隧道襯砌結構，其使鋼拱架的型鋼利用率大大提高，節約型鋼的使用，節約成本，同時也可以防止圍巖突然失穩，防止鋼拱架承受較大沖擊力。

一種具有永不拆除襯砌輪胎的隧道襯砌結構，一種具有永不拆除襯砌輪胎的隧道襯砌結構，它包括鋼拱架，鋼拱架和圍巖之間設有襯砌輪胎，襯砌輪胎內充有空氣，襯砌輪胎上設有泄載裝置，泄載裝置底部設有輸氣孔，鋼拱架和襯砌輪胎通過鋼絞線和圍巖上的錨桿固定在圍巖上。

所述襯砌輪胎單層斷面5cm-15cm，其中外側采用輪胎專用TSR5橡膠層，厚度為0.5cm-3cm，輪胎內側采用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％。

所述鋼拱架與軟巖之間間距在20cm-50cm，襯砌輪胎給予圍巖10cm-30cm自由變形空間。

所述鋼拱架架腳采用淺埋并錨栓鏈接設置，所述輸氣孔是排氣、輸氣為一體的裝置。

所述錨桿偏離鋼拱架一側，距離鋼拱架一側5cm，錨桿露出巖體外部的一端采用彎鉤式構造，鋼絞線通過預應力錨具緊扣。

本實用新型有如下有益效果：本實用新型圍巖在輪胎的一定支護條件下，可以進行排氣所引起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，充分發揮圍巖的自身支護能力，防止漸進式破壞，避免過早的安裝高強度的鋼拱架。采用數值模擬可預測隧道變形較大位置，重點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，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度和型鋼斷面面積，每榀鋼拱架可節約成本10％以上。排氣閥的閾值可調節，所述根據隧道位移量而設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

下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明：

圖1是襯砌輪胎安裝前隧道示意圖；

圖2是襯砌輪胎主體安裝隧道示意圖；

圖3是襯砌輪胎斷面示意圖；

圖4是隧道施工完成示意圖；

圖5是鋼拱架、襯砌輪胎、錨桿、隧道斷面示意圖；

圖6是錨具詳圖和鋼絞線連接示意圖；

圖7是隧道局部安裝襯砌輪胎結構圖a；

圖8是隧道局部安裝襯砌輪胎結構圖b；

圖9是某城門洞型開挖斷面位移矢量圖；

圖10是某城門洞型隧道鋼拱架受力圖；

圖11是某城門洞型隧道安裝襯砌輪胎后傳力受力圖a；

圖12是某城門洞型隧道安裝襯砌輪胎后傳力受力圖b。

具體實施方式