本發(fā)明涉及隧道工程的領(lǐng)域，具體涉及到一種用于隧道與盾構(gòu)襯砌管片之間的胎式襯砌結(jié)構(gòu)及方法。

背景技術(shù)：

隨著隧道工程的高速發(fā)展，盾構(gòu)機的應(yīng)用越來越廣泛，在施工過程中也會有一些難題。在開挖的隧道中，圍巖的應(yīng)力分布不均勻，會導(dǎo)致盾構(gòu)襯砌管片各個部分的受力不均勻，易發(fā)生變形，考慮到以上的問題，制作了一種可以作用于盾構(gòu)襯砌管片的胎式襯砌結(jié)構(gòu)，但是考慮到充氣胎囊氣密性要求高且長期使用具有不穩(wěn)定性，所以該專利以水飽和砂為填充物。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種可以作用于盾構(gòu)襯砌管片的胎式襯砌結(jié)構(gòu)，通過胎囊的預(yù)變形以防止盾構(gòu)襯砌管片的變形，進而保證盾構(gòu)襯砌管片在隧道的長期穩(wěn)定及安全。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出以下技術(shù)方案：用于隧道與盾構(gòu)襯砌管片之間的胎式襯砌結(jié)構(gòu)，它包括襯砌胎囊，所述襯砌胎囊采用橡膠材料制成，所述襯砌胎囊貼合在襯砌管片的外壁，所述襯砌胎囊內(nèi)部填充有水飽和砂，所述襯砌胎囊內(nèi)壁光滑，便于水飽和砂流動，各個襯砌胎囊隨襯砌管片的拼接而密鋪。

所述每個襯砌管片外側(cè)的襯砌胎囊成獨立的胎室，每個胎室之間互不相通，并且在襯砌胎囊與巖土直接接觸的部位由盾構(gòu)機覆蓋防水土工膜。

所述每個襯砌胎囊都配有震動板，所述震動板能夠提高襯砌胎囊內(nèi)水飽和砂流動性，能夠保證襯砌胎囊表面各處壓強相等。

所述震動板通過外部施工電源供能，緊貼于隧洞內(nèi)壁，其振幅能夠根據(jù)水飽和砂的密度調(diào)節(jié)，保證水飽和砂流動性的前提下，不破壞外部土體的穩(wěn)定性。

所述每個襯砌管片都加工有排漿孔，排漿孔上導(dǎo)出有排漿管，所述排漿管處裝有自動卸壓裝置。

用于隧道與盾構(gòu)襯砌管片之間的胎式襯砌結(jié)構(gòu)的施工方法，它包括以下步驟：

步驟一：通過施工監(jiān)測和隧洞圍巖變形進行數(shù)值模擬對圍巖蠕變量進行長期預(yù)測，確定圍巖變形量較大位置，并在該位置進行襯砌管片與胎式襯砌聯(lián)合支護；

步驟二：將已充入干砂的襯砌胎囊與襯砌管片貼合組裝，并安裝好自動卸壓裝置后送入盾構(gòu)機內(nèi)部，由盾構(gòu)機的機械爪將帶有襯砌胎囊的襯砌管片組裝至相應(yīng)位置；

步驟三：對于圍巖變形量較大的部位，通過向充滿干砂的襯砌胎囊中注水并震動，在襯砌胎囊的下部自動泄壓閥相應(yīng)排出多余水飽和砂，以保證圍巖的變形對襯砌管片的壓力均勻分布；

步驟四：所有的自動卸壓閥長時間沒有水飽和砂卸出預(yù)示著圍巖變形達到穩(wěn)定，穩(wěn)定后則可停止對胎囊內(nèi)的震動裝置供電，拆除內(nèi)部襯砌胎囊以便再次利用；

步驟五：待巖體穩(wěn)定后，在外層襯砌的內(nèi)側(cè)面先噴注20-30mm厚的找平層，再鋪設(shè)防水層，澆注內(nèi)襯混凝土層，完成二次襯砌。

本發(fā)明有如下有益效果：

1、與充氣胎囊對比而言，充水飽和砂的胎囊的抗變形能力強。

2、與充氣胎囊對比而言，充水飽和砂的胎囊裝置的氣密性要求不高，節(jié)約成本；即便有水漏出，對水飽和砂的支護能力無影響。

3、水飽和砂在無震動條件下，可起到支護的作用。

4、水飽和砂在有震動的條件下具有流動性，把局部壓力均勻傳遞。

5、充水飽和砂的胎囊在卸壓過程中，對襯砌管片的壓力穩(wěn)定。

6、充水飽和砂的胎囊可以吸收震波，減緩震動，減緩擾動。

7、充水飽和砂的胎囊應(yīng)用面廣，可廣泛用于其他方面的支護。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。

圖1是本發(fā)明的隧道斷面示意圖。

圖2是本發(fā)明的隧道局部透視圖。

圖3是本發(fā)明的胎體空間結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：襯砌胎囊1、水飽和砂2、胎室3、防水土工膜4、震動板5、外部施工電源6、襯砌管片7、排漿管8、卸壓裝置9、隧洞10。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式做進一步的說明。

實施例1：

如圖1-3，用于隧道與盾構(gòu)襯砌管片之間的胎式襯砌結(jié)構(gòu)，它包括襯砌胎囊1，所述襯砌胎囊1采用橡膠材料制成，所述襯砌胎囊1貼合在襯砌管片7的外壁，所述襯砌胎囊1內(nèi)部填充有水飽和砂2，所述襯砌胎囊1內(nèi)壁光滑，便于水飽和砂流動，各個襯砌胎囊1隨襯砌管片7的拼接而密鋪。

進一步的，所述每個襯砌管片7外側(cè)的襯砌胎囊1成獨立的胎室3，每個胎室3之間互不相通，并且在襯砌胎囊1與巖土直接接觸的部位由盾構(gòu)機覆蓋防水土工膜4。

進一步的，所述每個襯砌胎囊1都配有震動板5，所述震動板5能夠提高襯砌胎囊1內(nèi)水飽和砂2流動性，能夠保證襯砌胎囊1表面各處壓強相等。

進一步的，所述震動板5通過外部施工電源6供能，緊貼于隧洞內(nèi)壁，其振幅能夠根據(jù)水飽和砂2的密度調(diào)節(jié)，保證水飽和砂2流動性的前提下，不破壞外部土體的穩(wěn)定性。

進一步的，所述每個襯砌管片7都加工有排漿孔，排漿孔上導(dǎo)出有排漿管8，所述排漿管8處裝有自動卸壓裝置9。

實施例2：

用于隧道與盾構(gòu)襯砌管片之間的胎式襯砌結(jié)構(gòu)的施工方法，它包括以下步驟：

步驟一：通過施工監(jiān)測和隧洞圍巖變形進行數(shù)值模擬對圍巖蠕變量進行長期預(yù)測，確定圍巖變形量較大位置，并在該位置進行襯砌管片7與胎式襯砌聯(lián)合支護；

步驟二：將已充入干砂的襯砌胎囊1與襯砌管片7貼合組裝，并安裝好自動卸壓裝置后送入盾構(gòu)機內(nèi)部，由盾構(gòu)機的機械爪將帶有襯砌胎囊1的襯砌管片7組裝至相應(yīng)位置；

步驟三：對于圍巖變形量較大的部位，通過向充滿干砂的襯砌胎囊1中注水并震動，在襯砌胎囊1的下部自動泄壓閥相應(yīng)排出多余水飽和砂，以保證圍巖的變形對襯砌管片的壓力均勻分布；

步驟四：所有的自動卸壓閥長時間沒有水飽和砂2卸出預(yù)示著圍巖變形達到穩(wěn)定，穩(wěn)定后則可停止對胎囊內(nèi)的震動裝置供電，拆除內(nèi)部襯砌胎囊1以便再次利用；

步驟五：待巖體穩(wěn)定后，在外層襯砌的內(nèi)側(cè)面先噴注20-30mm厚的找平層，再鋪設(shè)防水層，澆注內(nèi)襯混凝土層，完成二次襯砌。

通過上述的說明內(nèi)容，本領(lǐng)域技術(shù)人員完全可以在不偏離本項發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進行多樣的變更以及修改都在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。本發(fā)明的未盡事宜，屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識。