专利摘要

本发明涉及一种具有可拆卸衬砌轮胎的隧道衬砌结构及其施工安装方法，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。本发明解决在施工过程中，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。本发明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。

权利要求

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，使轮胎耐久性提高，加厚层厚度为1mm。

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定时，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究过程中设有应变片（9），应变片用于监测钢拱架应力应变情况,实际工程不使用应变片。

8.权利要求1－7中任一权利要求1或2所述的隧道衬砌结构的施工安装方法,其特征是：它包括如下步骤：

1）道开挖采用全断面法，隧道开挖完成，先在围岩壁上初喷砼，接着插打锚杆、安装钢筋网，喷射砼将钢筋格栅全部覆盖；

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；

3）钢拱架安装，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；

4）警装置安装在围岩与钢拱架之间，衬砌轮胎一侧；

5）监测衬砌轮胎内气体压强大于3Mpa，轮胎立即自动释放气体，直到压强稳定在3Mpa时，人工释放气体至压强到0.5Mpa，压强在1个月内变化维持在10%左右，则可以认定围岩变形已经达到稳定，此时即可拆除钢拱架，拆除钢拱架步骤：a拆下钢拱架上应变片装置和报警装置；b拆除钢拱架拱，采取自上而下方式拆除整个钢拱架；c拆除的应变片、和钢拱架整理好，可以继续使用在下一榀钢拱架中，破坏的材料回收再加工使用；或者监测衬砌轮胎内气体压强大于3Mpa，轮胎立即自动释放气体，放气过程中，围岩与钢拱架间距离逐渐减小，在距离达到20mm时候，报警装置报警，则此时可以拆除衬砌轮胎，拆除步骤；a拆除衬砌轮胎的压强测力计和报警装置；b释放气体，并且抽出轮胎；c拆除压强测力计和轮胎，可以继续使用在下一榀钢拱架中。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：初喷砼的厚度为28-32mm。

说明书

技术领域

本发明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及其施工安装方法。

背景技术

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。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有可拆卸衬砌轮胎的隧道衬砌结构及其施工安装方法，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。

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。

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。

一种具有可拆卸衬砌轮胎的隧道衬砌结构的施工安装方法,它包括如下步骤：

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厚的砼，接着插打锚杆、安装钢筋网，喷射砼将钢筋格栅全部覆盖；

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；

3)钢拱架安装，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；

4)警装置安装在围岩与钢拱架之间，衬砌轮胎一侧；

5)监测衬砌轮胎内气体压强大于3Mpa，轮胎立即自动释放气体，直到压强稳定在3Mpa时，人工释放气体至压强到0.5Mpa，压强在1个月内变化维持在10％左右，则可以认定围岩变形已经达到稳定，此时即可拆除钢拱架，拆除钢拱架步骤：a拆下钢拱架上应变片装置和报警装置；b拆除钢拱架拱，采取自上而下方式拆除整个钢拱架；c拆除的应变片、和钢拱架整理好，可以继续使用在下一榀钢拱架中，破坏的材料回收再加工使用；或者监测衬砌轮胎内气体压强大于3Mpa，轮胎立即自动释放气体，放气过程中，围岩与钢拱架间距离逐渐减小，在距离达到20mm时候，报警装置报警，则此时可以拆除衬砌轮胎，拆除步骤；a拆除衬砌轮胎的压强测力计和报警装置；b释放气体，并且抽出轮胎；c拆除压强测力计和轮胎，可以继续使用在下一榀钢拱架中。

本发明有如下有益效果：本发明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

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1是衬砌轮胎安装前隧道示意图；

图2是衬砌轮胎安装完成隧道示意图；

图3是衬砌轮胎断面示意图；

图4是隧道施工完成示意图；

图5是U型膨胀螺栓固定祥图；

图6是钢拱架架脚连接详图；

图7是报警装置详图；

图8是拆除钢拱架后隧道示意图；

图9是拆除衬砌轮胎后隧道示意图。

具体实施方式

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。

本结构施工步骤如下：

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厚的砼，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)

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)

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)

4)警装置安装在围岩与钢拱架之间，衬砌轮胎一侧。

5)所述衬砌轮胎在工程实际中的运用，它的支护强度要求1.2Mpa，则有以下两种情况：

一种具有可拆卸衬砌轮胎的隧道衬砌结构及其施工安装方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。