防止隧道灌水和坍塌的气囊结构及其使用方法技术

本发明专利技术公开了一种防止隧道灌水和坍塌的气囊结构，该气囊结构设置在隧道内，该气囊结构包括：主结构气囊，其设置在中心位置，主结构气囊内固定设置有多根主结构气囊充气管，且主结构气囊充气管的一端伸出至主结构气囊外部，主结构气囊上设置有一个或多个水压释放管；副结构气囊，其数量设置为四个，四个副结构气囊设置在主结构气囊的外侧，当气囊结构扩充膨胀后，副结构气囊的内侧面与主结构气囊的外侧面相贴合，副结构气囊的外侧面与隧道内表面相贴合，以对整个隧道断面进行填充阻隔，副结构气囊内设置有多根副结构气囊充气管；多根拉结管均匀间隔设置在主结构气囊内，并与主结构气囊之间粘连固结在一起，用于约束主结构气囊沿前后纵向膨胀。后纵向膨胀。后纵向膨胀。

【技术实现步骤摘要】
防止隧道灌水和坍塌的气囊结构及其使用方法


[0001]本专利技术涉及隧道防灾救急
，具体涉及一种防止隧道灌水和坍塌的气囊结构及其使用方法。

技术介绍

[0002]隧道建设工程在立项之初就已经针对隧道的选址、地质等进行了大量的资料收集和可行性勘查研究，从经济和社会全局性的角度出发，尽可能地主动规避了面临灾害频遇和高难度施工不利场景。但是，隧道设计之初的应灾均基于历史灾害统计，以不同灾害程度的概率预测作为基础而进行极限设计。因此，隧道无论是在施工还是正常使用过程中，依然面临罕遇自然灾害和随机人为灾害的风险。
[0003]隧道作为隐蔽结构物，大部分处于地表以下围岩和土层约束环境中，依据现阶段设计方法进行修建，结构的承载能力安全性是可以保证的。隧道灾害一般起源于非结构承载能力的自然和人为因素两个方面，其中自然灾害是发生事故的主要原因，人为因素则可通过规范管理和技术提升有效避免。自然灾害成因和表现形式复杂多样，导致了灾害的影响轻重和时间持续缓急存在差别。
[0004]鉴于近年来所发生的隧道雨水淹没、地铁洪捞水等灾害，针对隧道在面临水灾存在自身脆弱性的问题，专利技术一种可迅速应激阻隔倒灌水的设备是十分必要的。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种防止隧道灌水和坍塌的气囊结构，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了一种防止隧道灌水和坍塌的气囊结构，该气囊结构设置在隧道内，该气囊结构包括：主结构气囊，其设置在中心位置，主结构气囊内固定设置有多根主结构气囊充气管，且主结构气囊充气管的一端伸出至主结构气囊外部，主结构气囊上设置有一个或多个水压释放管；副结构气囊，其数量设置为四个，四个副结构气囊设置在主结构气囊的外侧，每个副结构气囊由若干个小气囊组成，若干个小气囊之间热熔连接在一起，当气囊结构扩充膨胀后，副结构气囊的内侧面与主结构气囊的外侧面相贴合，副结构气囊的外侧面与隧道内表面相贴合，以对整个隧道断面进行填充阻隔，副结构气囊内设置有多根副结构气囊充气管，且副结构气囊充气管的一端伸出至副结构气囊外部；拉结管，多根拉结管均匀间隔设置在主结构气囊内，并与主结构气囊之间粘连固结在一起，用于约束主结构气囊沿前后纵向膨胀。
[0007]在一优选实施方式中，当隧道断面为正方形时，主结构气囊采用圆柱体结构，副结构气囊等距设置在主结构气囊的外侧面，副结构气囊的内侧面构造为圆弧形，用于与主结构气囊的外侧面相贴合，副结构气囊的外侧面构造为相互垂直的水平部和竖直部，四个副
结构气囊的外侧面分别与隧道断面的四个角部相贴合。
[0008]在一优选实施方式中，当隧道断面为圆形时，主结构气囊的外侧等间距四个方位设置有副结构气囊，且主结构气囊与四个副结构气囊共同构造为与隧道内表面相贴合的圆柱体外表面。
[0009]在一优选实施方式中，副结构气囊充气管和主结构气囊充气管采用相同的结构，副结构气囊充气管和主结构气囊充气管的长度分别大于主结构气囊和副结构气囊前后端面之间的厚度。
[0010]在一优选实施方式中，主结构气囊充气管的一端为充气管封闭端，另一端为充气管接头，主结构气囊充气管上开设有多组充气孔，充气管接头连接罐装压缩气体或者气泵，以使得主结构气囊充气至容许压力。
[0011]在一优选实施方式中，主结构气囊充气管还包括充气管外胆和设置在其内部的充气管内胆，充气管外胆上开设有多组充气孔，充气管内胆的端部设置有重力起爆器，内部充满液氮，主结构气囊充气管采用充气管堵头封堵充气管接头。
[0012]在一优选实施方式中，主结构气囊和副结构气囊的膜材料由外至内分别为硬化防潮层、遇水膨胀层、弹性橡胶层以及纤维丝织物拉结层，其中，硬化防潮层在气囊结构未工作储存状态时，用于保护遇水膨胀层受潮失效，硬化防潮层在气囊充气时碎裂，并使其内部的遇水膨胀层暴露，遇水膨胀层在膨胀后用于增加与隧道内壁的摩擦系数，弹性橡胶层、纤维丝织物拉结层共同为气囊结构提供弹性。
[0013]在一优选实施方式中，小气囊与主结构气囊均采用相同材质，且小气囊断面直径最小为40cm。
[0014]在一优选实施方式中，水压释放管的气囊结构迎水面位置为水压释放管开口端，背水面位置为水压释放管接头，水压释放管用于向隧道外排水。
[0015]本专利技术还提供了一种上述防止隧道灌水和坍塌的气囊结构的使用方法，包括如下步骤：根据不同的隧道断面形状设计相应的主结构气囊和副结构气囊；将主结构气囊、副结构气囊组合成整体并设置在隧道内；分别利用主结构气囊充气管、副结构气囊充气管对主结构气囊和副结构气囊进行充气操作，当气囊结构扩充膨胀后，由主结构气囊与四个副结构气囊共同构造的外表面与隧道内表面相贴合，以对整个隧道断面进行填充阻隔；其中，根据不同的使用场景选择相应的主结构气囊充气管、副结构气囊充气管的结构和充气方式，包括：在急骤倒灌场景下，主结构气囊充气管和副结构气囊充气管的一端均为充气管封闭端，另一端为充气管接头，主结构气囊充气管和副结构气囊充气管均包括充气管外胆和设置在其内部的充气管内胆，充气管外胆上开设有多组充气孔，充气管内胆的端部设置有重力起爆器，内部充满液氮，主结构气囊充气管采用充气管堵头封堵充气管接头，当重力起爆器在感受失重撞击后启动，通过聚能爆炸损坏充气管内胆，通过充气孔释放内部液氮，充满整个气囊；在缓慢倒灌场景下，主结构气囊充气管和副结构气囊充气管的一端均为充气管封闭端，另一端为充气管接头，主结构气囊充气管和副结构气囊充气管上均开设有多组充气
孔，充气管接头连接罐装压缩气体或者气泵，并充气至容许压力。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术根据不同倒灌场景和不同断面形状的隧道，设置气囊结构，本专利技术的气囊结构通过设置主结构气囊和副结构气囊，副结构气囊可以弥补主结构气囊由于快速膨胀与隧道内表面补贴和产生的缝隙，使得气囊结构表面可完全与隧道内表面完全贴合，从而实现隧道断面的阻隔功能，本专利技术还利用拉结管约束主结构气囊前后纵向变形，使其沿着隧道断面内膨胀扩张，本专利技术的气囊结构能够满足安全、操作简单、适配不同样式隧道、充气机制多样的特点，可在隧道内倒灌、涌水和坍塌中发挥隔离和支撑作用，能够最大程度的保障人员安全。
附图说明
[0017]图1为本专利技术的一具体实施方式的主结构气囊和副结构气囊布置立体示意图；图2为本专利技术的一具体实施方式的气囊结构的平面示意图；图3为本专利技术的一具体实施方式的气囊结构在方形隧道应用示意图；图4为本专利技术的主结构气囊充气管立体示意图；图5为本专利技术的主结构气囊充气管的剖视图；图6为本专利技术的气囊膜结构示意图；图7本专利技术的水压释放管的结构示意图；图8为本专利技术的另一具体实施方式的气囊在圆形隧道应用示意图。
具体实施方式
[0018]下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0019]实施例1如图1
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种防止隧道灌水和坍塌的气囊结构，该气囊结构设置在隧道内，其特征在于：所述气囊结构包括：主结构气囊（1），其设置在中心位置，所述主结构气囊（1）内固定设置有多根主结构气囊充气管（11），且所述主结构气囊充气管（11）的一端伸出至所述主结构气囊（1）外部，所述主结构气囊（1）上设置有一个或多个水压释放管（4）；副结构气囊（2），其数量设置为四个，四个所述副结构气囊（2）等距设置在所述主结构气囊（1）的外侧，每个所述副结构气囊（2）由若干个小气囊（201）组成，若干个所述小气囊（201）之间热熔连接在一起，当所述气囊结构扩充膨胀后，所述副结构气囊（2）的内侧面与所述主结构气囊（1）的外侧面相贴合，所述副结构气囊（2）的外侧面与隧道内表面相贴合，以对整个隧道断面进行填充阻隔，所述副结构气囊（2）内设置有多根副结构气囊充气管（21），且所述副结构气囊充气管（21）的一端伸出至所述副结构气囊（2）外部；拉结管（3），多根所述拉结管（3）均匀间隔设置在所述主结构气囊（1）内，并与所述主结构气囊（1）之间粘连固结在一起，用于约束所述主结构气囊（1）沿前后纵向膨胀。2.根据权利要求1所述的气囊结构，其特征在于：当隧道断面为正方形时，所述主结构气囊（1）采用圆柱体结构，所述副结构气囊（2）等距设置在所述主结构气囊（1）的外侧面，所述副结构气囊（2）的内侧面构造为圆弧形，用于与主结构气囊（1）的外侧面相贴合，所述副结构气囊（2）的外侧面构造为相互垂直的水平部和竖直部，四个所述副结构气囊（2）的外侧面分别与隧道断面的四个角部相贴合。3.根据权利要求1所述的气囊结构，其特征在于：当隧道断面为圆形时，所述主结构气囊（1）的外侧等间距四个方位设置有所述副结构气囊（2），且所述主结构气囊（1）与四个所述副结构气囊（2）共同构造为与隧道内表面相贴合的圆柱体外表面。4.根据权利要求2或3所述的气囊结构，其特征在于：所述副结构气囊充气管（21）和所述主结构气囊充气管（11）采用相同的结构，副结构气囊充气管（21）和主结构气囊充气管（11）的长度分别大于主结构气囊（1）和副结构气囊（2）前后端面之间的厚度。5.根据权利要求4所述的气囊结构，其特征在于：所述主结构气囊充气管（11）的一端为充气管封闭端（113），另一端为充气管接头（114），所述主结构气囊充气管（11）上开设有多组充气孔（117），所述充气管接头（114）连接罐装压缩气体或者气泵，以使得主结构气囊（1）充气至容许压力。6.根据权利要求4所述的气囊结构，其特征在于：所述主结构气囊充气管（11）还包括充气管外胆（111）和设置在其内部的充气管内胆（112），所述充气管外胆（111）上开设有多组充气孔（117），所述充气管内胆（112）的端部设置有重力起爆器（116），内部充满液氮，所述主结构气囊充气管（11）采用充气管堵头（115）封堵所述充气管...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚再峰，王亚宁，胡小川，李六连，秦会来，孙风伯，陈铮，朱雨轩，
申请(专利权)人：中建二局土木工程集团有限公司，
类型：发明
国别省市：