[发明专利]用于防止盾构隧道连续坍塌和隧道衬砌结构失效的方法

说明书

技术领域

本发明属于隧道工程领域，涉及一种用于防止盾构隧道连续坍塌和隧道衬砌结构失效的方法。

背景技术

近年来，为了解决城市交通拥堵问题，我国城市地下交通线路的建设日益增加。不同于地上交通工程建设，隧道建设周期长，工程地质条件复杂，由于开挖过程地应力释放，容易出现突发地质问题，大部分隧道坍塌事故都是发生在隧道的施工阶段。

隧道坍塌事故的特点是具有突发性，破坏程度高，不仅会延误工期、提高工程造价，甚至会造成人员伤亡。

传统的隧道坍塌事故处理是在隧道坍塌后进行的，相比于初期坍塌，连续坍塌造成的损失及危害成倍增加，后期处理工作也更加复杂。隧道开挖过程中，会遇到各种原因引起的隧道坍塌，比如2008年杭州地铁湘湖站工地塌陷事故，导致11辆行驶中的汽车坠入塌陷处，造成21人死亡，24人受伤，直接经济损失4961万元。对于浅埋或者超浅埋盾构隧道，填土层底与拱顶的距离较小，存在很大安全隐患，如果措施不当极易造成隧道坍塌。隧道开挖过程中遇到断层破碎带等不良地质情况，由于开挖过程对地层产生扰动，容易产生落石,引起隧道连续坍塌。

目前在隧道建设工程领域对于隧道开挖过程中的连续性坍塌问题，现有技术应对突发性的隧道坍塌问题反应速度慢，处理时间长，安全性低，造成的经济损失大。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于防止盾构隧道连续坍塌和隧道衬砌结构失效的方法，自动检测并快速处理隧道建设过程中突发性隧道坍塌问题，并进行临时性支撑，以防止隧道连续坍塌，方便进行后续应急处理，减少人员伤亡及财产损失。本发明采用的技术方案是：

一种用于防止盾构隧道连续坍塌和隧道衬砌结构失效的方法，其特征在于，隧道衬砌内壁沿隧道纵向铺设导轨7，采用一种充气气囊装置防止盾构隧道连续坍塌和隧道衬砌结构失效，所述的充气气囊装置包括：气囊1、用于容纳处于折叠状态的气囊的气囊盒6、充气装置和控制系统，其中，

气囊盒6通过伺服电机驱动的滚轮置于导轨中，导轨7固定在隧道内壁上，用以引导气囊1的沿隧道纵向方向移动；

气囊1的注气口4、气囊盒6的注气口13相连并与充气装置相连通，所述的充气装置包括加压装置14；

在气囊盒6的前端设置位移传感器16，用于测量气囊盒与开挖面位置的距离以及感知物体的移动，测得的距离信息传送给控制系统；在气囊盒注气口13处设置有气压传感器10，其气压测量信号传送给控制系统；

在隧道开挖建设过程中，位移传感器测量与开挖面之间的距离，距离大于预先输入的标准距离时，气囊盒向前移动，保持标准距离，在隧道施工过程中遇到突发情况，测得的距离小于标准距离时，判断存在落物，控制充气装置启动，并根据气囊盒注气口13处的气压传感器10的气压测量信号控制充气装置是否可以停止充气。

优选地，所述的充气装置还包括气体发生装置，通过三通连接器12将气囊1以及气囊盒6内气体发生装置11和加压装置14互相相连。气体发生装置11受激发后产生气体的气体经三通连接器12的第一阀门快速进入气囊1中，处于折叠状态的气囊1快速膨胀，从气囊盒6内快速延展到整个隧道内部，且与此同时，警报器发出警报，注气完成后第一阀门关闭，第二阀门打开，加压装置14伺服电机开始运转，向气囊1注气加压；待控制系统根据气压传感器10的气压测量信号判断气压稳定气囊1对隧道产生支撑作用后控制第二阀门关闭，加压装置14伺服电机停止工作，从而停止充气。

附图说明

图1为本发明的实施例所提供一种用于防止施工期隧道连续坍塌的气囊装置结构剖面示意图。

图2为本发明的实施例所提供一种用于防止施工期隧道连续坍塌的气囊装置结构及隧道整体示意图

图3为图1中导轨及隧道气囊充气装置结构正视图

图4为图1中导轨及隧道气囊充气装置结构俯视图

图5为图1中导轨及隧道气囊充气装置结构侧视图

图6为图1中隧道气囊结构正视图

图7为图1中隧道气囊结构侧视图

图8为图1中隧道气囊结构整体示意图

图中：1-气囊、2-内囊、3-外囊、4-气囊注气口、5-气囊凹槽、6-气囊盒、7-导轨、8-隧道衬砌结构、9-滚轮及内置伺服电机、10-气压传感器、11-气体发生装置、12-三通连接器、 13-气囊盒注气口、14-鼓风机加压装置、15-控制系统及电源、16-位移传感器

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明做出详细说明：