一種代替隧道初襯的分倉式砂氣合充襯砌結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本裝置涉及隧道工程領域，具體涉及一種集卸壓、防水和排水為一體的襯砌裝置。
【背景技術】
[0002]隨著長大深埋隧道在中國乃至世界范圍的高速發展，隧道設計施工中的各種難題及工程事故也會隨之產生。例如奧地利阿爾貝格公路隧道局部產生20-35cm的支護位移和中國金川礦采礦巷道在施工期間，隧底上鼓約lm，通車后隧底上鼓30cm，這些都屬于高地應力軟巖隧洞工程事故。尤其是對于巖體相對完整，但是后期變形較大，以及隧洞遭遇強震等不可預見的外界作用，圍巖性質會發生極大改變，所需要的支護力也發生變化。現有的支護技術不能夠較好的解決上述問題。
[0003]目前常用的初襯支護技術還具有以下幾點不足:(1)傳統的隧洞初襯支護主要包括噴錨支護和鋼拱架支護，其初襯成本高；(2)對于引水有壓隧洞，水壓張裂后滲入圍巖會引發圍巖劣化；(3)對于含水量較大的巖體，容易滲入隧洞，損壞隧洞的襯砌結構；(4)傳統初襯較長，遇到突發情況易延誤工期，(5)隧道開挖后，隧道圍巖變形較大，導致鋼拱架承受很大壓力，極易發生擠壓變形破壞；(6)鋼拱架安裝過早，圍巖變形正在進行，這會導致鋼拱架承受很大圍巖壓力，過遲安裝鋼拱架則會任由圍巖發生自由變形，在這段時間里圍巖無支護力，易出現塊體破壞，片狀脫落情況。
【實用新型內容】
[0004]本裝置的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種應用于隧道工程的新型襯砌結構，此結構能夠降低傳統初襯支護費用，消除巖體蠕變給襯砌結構產生的壓力，同時還具有排水功能，防止引水隧道內高壓水對圍巖產生的危害，而且具有防震隔震作用。
[0005]為實現上述目的，本實用新型將采用以下材料和技術方案:一種代替隧道初襯的分倉式砂氣合充襯砌結構，它包括襯砌胎體，所述襯砌胎體由多榀胎體拼接而成，在每榀胎體連接處的外側都采用防水土工膜進行密封連接，所述胎體采用橡膠材料制成，胎體內部填充有高強度纖維，在胎體的外部包裹有鐵皮，每個襯砌胎體內部都設置有多個艙室，相鄰艙室的連接處設置有排水槽，排水槽與胎體底端的排水管相連。
[0006]所述艙室頂部側壁安裝有導氣管，通過導氣管向艙室內部充有高壓氣體，艙室的頂部側壁還安裝有充砂口，通過充砂口向艙室內部填充有細砂子，在艙室的底部設置有導砂管，導砂管的出口安裝有自動卸砂裝置。
[0007]所述導氣管上安裝有壓強計，在導氣管的出口安裝有自動卸壓裝置。
[0008]所述艙室的數量根據單個襯砌胎體的長度確定。
[0009]所述充砂口的數量為兩個。
[0010]本實用新型的優點與有益效果在于:
[0011]1、裝置的使用可以替代傳統初襯支護工藝，從而減少了傳統初襯支護的使用費用，而且充分體現新奧法的施工原理，發揮巖體自身的支護能力，而且支護力的大小可以根據不同隧道進行調節。
[0012]2、傳統施工工序是初襯變形穩定后，二襯進行立模澆筑施工，此裝置在胎體排砂和排氣的過程中，胎體能夠有效的卸除巖體發生蠕變變形給襯砌結構施加壓力，可迅速進行二襯立模、澆筑，大大節約工期。
[0013]3、胎體本身由橡膠或者增加高強纖維的橡膠制作，并設有排水槽，使得裝置具有排水功能，節約原來所需要的防水板材的費用，防水效果遠超過防水板材，也使得圍巖變形造成的應力更加均勻化。
[0014]4、對于引水有壓隧洞，水壓張裂后滲入圍巖引發圍巖惡化，通過充砂可以防止圍巖惡化發生。
[0015]5、由于胎體分倉設計，可以避免某一艙室的氣體泄漏對其他艙室的影響。
[0016]6、當胎體支護力需要增加，可以重新給胎充入氣體，并且調大卸壓閥的閾值。
[0017]7、胎體采用高分子聚合物或化合物制作，例如橡膠，在施工過程中如若出現漏氣漏砂現象，可以使用胎體修補技術進行修補。
[0018]8、胎體內增加高強纖維，或者在胎體外側增加柔性大強度的包裹物，例如鐵皮等，提尚胎體自身強度。
[0019]9、裝置具有防震隔震的效果，緩沖胎體充砂或者氣體之后，具有一定柔度，可以起到吸收震波，減緩震動的效果。
【附圖說明】
[0020]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。
[0021 ]圖1是分倉式卸壓襯砌結構空間立體圖。
[0022]圖2是分倉式卸壓襯砌結構正截面圖。
[0023]圖中:襯砌胎體1、艙室2、排水槽3、防水土工膜4、排水管5、細砂子6、氣體7、高強度纖維8、導氣管9、導砂管10、充砂口 11、自動卸壓裝置12、自動卸砂裝置13、壓強計14、鐵皮15ο
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖對本實用新型的實施方式做進一步的說明。
[0025]如圖1-2所示，一種代替隧道初襯的分倉式砂氣合充襯砌結構，它包括襯砌胎體1，所述襯砌胎體1由多榀胎體拼接而成，在每榀胎體連接處的外側都采用防水土工膜4進行密封連接，所述胎體采用橡膠材料制成，胎體內部填充有高強度纖維8，在胎體的外部包裹有鐵皮15，每個襯砌胎體1內部都設置有多個艙室2，相鄰艙室2的連接處設置有排水槽3，排水槽3與胎體底端的排水管5相連。
[0026]進一步的，通過防水土工膜4能夠有效的防止漏水，通過排水管5能夠將巖體中的水聚集到排水管5中，并排處隧洞外部。
[0027]進一步的，所述艙室2頂部側壁安裝有導氣管9，通過導氣管9向艙室2內部充有高壓氣體7，艙室2的頂部側壁還安裝有充砂口 11，通過充砂口 11向艙室2內部填充有細砂子6，在艙室2的底部設置有導砂管10，導砂管10的出口安裝有自動卸砂裝置13。
[0028]進一步的，所述導氣管9上安裝有壓強計14，在導氣管9的出口安裝有自動卸壓裝置12。
[0029]進一步的，所述艙室2的數量根據單個襯砌胎體1的長度確定。
[0030]進一步的，所述充砂口11的數量為兩個。通過多個充砂口 11能夠保證艙室2內部左右兩個側面內部都能填充砂子。
[0031]進一步的，當胎體受壓，自動卸壓裝置12、自動卸砂裝置13會自動打開，排出空氣和砂子，從而緩解其壓力。
[0032]具體施工過程:
[0033]1、根據實際情況，選擇合適開挖方式進行開挖隧洞；清理圍巖上大于3cm處的尖角，并初噴2_3cm混凝土；
[0034]2、根據巖體性質，進行數值模擬確定圍巖長期蠕變變形量，即變形量較大位置就是本專利所述的襯砌結構安裝位置；
[0035]3、胎體安裝前，預先在每榀胎體的每一個倉室內充入一定空氣，使其可以直立；
[0036]4、將胎體沿隧洞布置，而后在隧洞內安裝腳手架，固定胎體位置；
[0037]5、從胎體充砂口處充入細砂子至胎體排砂口處，而后立即封住排砂口，并且保證該處的氣密性良好;再次從胎體頂部自動卸壓裝置處充入氣體，使得胎內壓強達到圍巖所需的最小支護力；
[0038]6、立模板，澆灌混凝土，把胎體完全封住，但是在澆筑過程中，確保自動卸壓裝置和壓強計未被封澆筑在內部。
[0039]7、后期檢測過程中，如果發現胎體支護力太小，可以給胎體補氣，提高胎內壓強，并且改變泄壓閥的閾值。
[0040]上述實施例用來解釋說明本實用新型，而不是對本實用新型進行限制，在本實用新型的精神和權利要求的保護范圍內，對本實用新型做出的任何修改和改變，都落入本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.一種代替隧道初襯的分倉式砂氣合充襯砌結構，其特征在于:它包括襯砌胎體(1)，所述襯砌胎體(1)由多榀胎體拼接而成，在每榀胎體連接處的外側都采用防水土工膜(4)進行密封連接，所述胎體采用橡膠材料制成，胎體內部填充有高強度纖維(8)，在胎體的外部包裹有鐵皮(15)，每個襯砌胎體(1)內部都設置有多個艙室(2)，相鄰艙室(2)的連接處設置有排水槽(3)，排水槽(3)與胎體底端的排水管(5)相連。2.根據權利要求1所述的一種代替隧道初襯的分倉式砂氣合充襯砌結構，其特征在于:所述艙室(2)頂部側壁安裝有導氣管(9)，通過導氣管(9)向艙室(2)內部充有高壓氣體(7)，艙室(2)的頂部側壁還安裝有充砂口( 11)，通過充砂口( 11)向艙室(2)內部填充有細砂子(6)，在艙室(2)的底部設置有導砂管(10)，導砂管(10)的出口安裝有自動卸砂裝置(13)。3.根據權利要求2所述的一種代替隧道初襯的分倉式砂氣合充襯砌結構，其特征在于:所述導氣管(9)上安裝有壓強計(14)，在導氣管(9)的出口安裝有自動卸壓裝置(12)。4.根據權利要求2所述的一種代替隧道初襯的分倉式砂氣合充襯砌結構，其特征在于:所述充砂口( 11)的數量為兩個。
【專利摘要】本實用新型公開了一種代替隧道初襯的分倉式砂氣合充襯砌結構，它包括襯砌胎體，所述襯砌胎體由多榀胎體拼接而成，在每榀胎體連接處的外側都采用防水土工膜進行密封連接，所述胎體采用橡膠材料制成，胎體內部填充有高強度纖維，在胎體的外部包裹有鐵皮，每個襯砌胎體內部都設置有多個艙室，相鄰艙室的連接處設置有排水槽，排水槽與胎體底端的排水管相連。此結構能夠降低傳統初襯支護費用，消除巖體蠕變給襯砌結構產生的壓力，同時還具有排水功能，防止引水隧道內高壓水對圍巖產生的危害，而且具有防震隔震作用。
【IPC分類】E21D11/38, E21D11/00, E21F16/02
【公開號】CN205117355
【申請號】CN201520784019
【發明人】劉杰, 顏溧洲, 李建林, 苑騰飛, 于振民, 夏俊
【申請人】三峽大學
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2015年10月12日