CN101929341B - Tbm同步衬砌施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种使用TBM同步衬砌模板台车及台架进行TBM同步衬砌的施工方法，该方法的一个循环包括以下主要步骤：边墙基础混凝土施工；台架台车轨道铺设；前工作台架前移；防水系统施工；同步衬砌模板台车就位；以及后工作台架前移。本发明的TBM同步衬砌施工方法，既保证了同步衬砌不受皮带机出碴的干扰，又减小了出渣运输对掘进速度及其他物料运输的影响。

Description

TBM同步衬砌施工方法

技术领域

本发明涉及TBM同步衬砌施工方法。

背景技术

西秦岭特长隧道全长28236m，其长度目前在国内尚属前列，其TBM掘进总长度15520m，为国内铁路界内最长的TBM施工隧道。隧道地质条件相当复杂，要穿越高地应力千枚岩地层和富水区，采用φ10.2m的TBM与钻爆法联合施工，工程规模大。

国外TBM施工起步较早，而我国从20世纪90年代起，水电部门开始引进国外先进的TBM进行水工隧洞施工，但无论是对国内还是国外来说，对长大隧道TBM快速施工技术方面的研究资料较少，尤其是掘进时的同步衬砌技术就更少，一般情况下均是掘进完成后再进行衬砌。国内也仅是南疆中天山工程采用过同步衬砌技术，但南疆中天山是机车出碴下的同步衬砌(干拢较少)。

现有技术存在以下缺陷：

(1)采用先掘进完成再进行衬砌，工期要求时间较长。

(2)采用机车出碴下的同步衬砌，因衬砌时需占用一条运输轨线，在台车段运输变为单线，再加上采用机车出碴，运输机车较多，不能满足快速掘进时的运输要求。

发明内容

为了弥补现有技术中上述缺陷，本发明提供了一种使用TBM同步衬砌模板台车及台架进行TBM同步衬砌的施工方法，所述TBM同步衬砌模板台车及台架包括同步衬砌模板台车、前工作台架、后工作台架以及拉门式支撑台架，所述同步衬砌模板台车、所述前工作台架、所述后工作台架以及所述拉门式支撑台架上均设置有滑道轴承托架，所述前工作台架安装在所述模板台车的前面，所述后工作台架安装在所述模板台车的后面，所述拉门式支撑台架为一伸缩支架，分为安装在所述前工作台架与所述模板台车之间的前支撑台架以及安装在所述后工作台架之后的后支撑台架，所述TBM同步衬砌施工方法的一个循环包括以下主要步骤：边墙基础混凝土施工；台架台车轨道铺设；前工作台架前移；防水系统施工；同步衬砌模板台车就位；以及后工作台架前移。

进一步的，边墙基础混凝土施工步骤包括以下三个步骤：边墙基础清渣；边墙基础防水施工；以及边墙基础立拱浇注混凝土。

进一步的，台架台车轨道铺设步骤包括：边墙基础混凝土强度达到要求后，在边墙基础上固定模板台车和台架行走轨道，轨道距隧道中心线2.5m，轨道铺设长度满足模板台车和台架2个循环长度要求，模板台车和台架行走轨道可重复循环利用。

进一步的，前工作台架前移步骤包括以下三个步骤：切割将皮带机支撑固定在隧道壁上的皮带机支撑三角架；模板台车定位后，前工作台架挂防水板和拆风管，安装完成一组后，前工作台架向前行走1组模板的长度，边行走边拆除边墙上的皮带机支撑三角架，用前工作台架上的滑道轴承托架托起皮带机；前支撑台架伸长，用前工作台架上轴承滑轮托架托起出碴皮带机。

进一步的，同步衬砌模板台车就位步骤包括以下四个步骤：前工作台架和模板台车之间的前支撑台架收缩；模板台车前行，用模板台车上的滑道轴承托架托起皮带机；后工作台架前行，用后工作台架上的滑道轴承托架托起皮带机；拉门式支撑台架的后支撑台架拉伸，用后支撑台架上的滑道轴承托架托起皮带机。

进一步的，后工作台架前移步骤包括以下步骤：浇注衬砌混凝土；在模板台车脱模后，向前行走1组模板的长度，前支撑台架缩短，后工作台架跟随向前移动，同时后支撑台架伸长，模板台车定位后，边压缩拉门式支撑台架的后支撑台架边安装皮带机支撑三角架和风管，在混凝土边墙钉皮带机支撑三角架，托起皮带机。

进一步的，在所述同步衬砌模板台车就位步骤之后、所述后工作台架前移步骤之前包括以下步骤：进行中线和高程测量，然后对模板台车进行锁定，再次检查皮带机在模板台车上的运行情况并及时进行纠偏，检查风管和电缆电线等是否正常。

本发明的TBM同步衬砌施工方法，既保证了同步衬砌不受皮带机出碴的干扰，又减小了出渣运输对掘进速度及其他物料运输的影响。

附图说明

图1TBM同步衬砌施工方法流程图；

图2TBM施工段衬砌模板台车断面图；

图3TBM施工段衬砌模板台车横断面图；

图4同步衬砌模板台车上滑道轴承托架图；

图5前工作台架断面图；

图6后工作台架断面图；

图7边墙基础结构示意图。

图中：1-43kg/m钢轨，2-行走系统，3-底纵梁，4-模板内短通梁，5-斜撑，6-骨架通梁，7-模板通梁，8-一门梁，9-调心部分，10-台梁，11-吊梁立柱，12-加强槽钢，13-吊梁，14-举升油缸，15-丝杠支撑系统，16-立柱一，17-门梁内斜撑，18-二门梁，19-立柱二，20-模板部分，21-抗浮支撑，22-支腿，23-平台部分，24-门梁间支撑，25-剪刀撑，26-二门梁间短通梁，27-滑道轴承托架，28-皮带机滚轮，29-通风管，30-台车行走轨道，A-净空尺寸宽，H-净空尺寸高，B-模板台车长度。

具体实施方式

首先，详细介绍本发明的TBM同步衬砌施工方法中使用的TBM同步衬砌模板台车和台架的具体结构。

TBM衬砌模板台车和台架通过尺寸优化，采用不占用仰拱预制块上运输轨道、在边墙上另设轨道的方案，净空满足双线机车通行要求。

通风管29在台车中上部的圆形托盘中滑行。

TBM同步衬砌模板台车及台架，包括同步衬砌模板台车、前工作台架、后工作台架以及拉门式支撑台架。

同步衬砌模板台车长16.5m，模板台车设计图见图2、图3。当穿越模板台车布置双线时，考虑机车的尺寸，要有足够的空间穿越模板台车，如图2所示模板台车的净空尺寸为：高度2.8米，宽度4.4米。机车(包括仰拱块运输车、人车、混凝土罐车等)最高尺寸为2.75米(含钢轨的高度)，宽度为1.8米，中心水沟的距离0.4米，两列机车边轨距为2.9米，能够保证两列机车同时穿越模板台车。

为保证模板台车、台架衬砌或行走时不影响皮带机的正常运转，在模板台车、前工作台架、后工作台架和拉门式支撑台架上均设置滑道轴承托架27托起皮带机。滑道轴承托架见图4所示。在模板台车、前工作台架、后工作台架和拉门式支撑台架上安装滑道轴承托架作为出碴皮带机的支撑，使台车、台架无论行走还是作业均不影响皮带机出碴。通讯、电力线路拆移至衬砌台车内侧地面，使之不影响台车、台架的作业与行走。前工作台架、后工作台架、拉门式支撑台架上都布置有滑道轴承托架，以托换皮带输送机原边墙的皮带机支撑三角架，可使在工作架前移时拆下的皮带输送机原边墙的支撑架而不受影响的继续使用。拆下的原支撑架要运到后方，在已衬砌地段边墙再安装。

在模板台车前布置前工作台架，前工作台架用于挂防水板、无纺布、拆风管、拆皮带机支架。若遇V级围岩段需进行钢筋混凝土衬砌时，利用前工作台架绑扎钢筋。前工作台架设计图见图5。

拉门式支撑台架为一伸缩支架，包括安装在前工作台架与模板台车之间的前支撑台架以及安装在所述后工作台架之后的后支撑台架。拉门式支撑台架长度拉开后为34m，压缩后为17m。通过拉门式支撑台架的伸缩，拆除、安装皮带机支架将不会影响模板台车的正常工作。

在所述模板台车的后面布置后工作台架，后工作台架长6m，用于混凝土面修补、挂风管、皮带机支架安装。后工作台架设计图见图6。

在TBM施工时，施工中线位置与实际中线位置存在着一定的左右偏差，在模板台车定位时，以实际中线位置为准，皮带机位置将发生偏移造成皮带机的扭曲，故在模板台车、前工作台架、后工作台架和拉门式支撑台架上的滑道轴承托架的横向位置上设置水平调整装置。

模板台车定位后，前工作台架挂防水板、拆风管、安装完成一组后，前工作台架向前行走1组模板的长度，边行走边拆除边墙上的皮带机支撑三角架，前工作台架行走，同时前支撑台架伸长。模板台车脱模后，向前行走1组模板的长度，前支撑台架缩短，后工作台架跟随向前移动，同时后支撑台架伸长，模板台车定位后，边压缩拉门式支撑台架边安装皮带机支撑三角架、风管。

砼洞外90拌合站集中生产，轨行式砼运输车运输，砼输送泵泵送入模，插入式振捣器捣固密实，混凝土到达强度后拆模养护。

下面，详细介绍本发明的TBM同步衬砌施工方法。

本发明的TBM同步衬砌施工方法的一个循环的流程见图1，具体包括以下主要步骤：

(1)边墙基础混凝土施工

为了保证台车、台架段的双线有轨运输，将同步衬砌台车行走轨道放置在边墙基础上。该边墙基础混凝土施工步骤主要包括边墙基础清渣、边墙基础防水施工和边墙基础立拱浇注混凝土三个步骤。

具体而言，衬砌施工前，先施作边墙基础混凝土。边墙基础距隧道中心线2.2m，边墙基础放置模板台车轨道处标高即为运营水沟底标高，边墙基础采用定型异形钢模一次立模完成混凝土浇注，详见图7。

仰拱块两侧的虚碴采用人工清理，清理完成后开始安装边墙防水板和纵横向盲管，防水板和纵横向盲管要预留搭接长度，衬砌时与拱部防水板焊接在一起。防水板和纵横向盲管完成后浇筑填充混凝土，混凝土面与仰拱块表面平齐。填充混凝土达到强度后，由测量组确定出矮边墙准确位置后，立模浇筑混凝土，边墙模板采用定型模板，一次性浇注，混凝土接缝预埋背贴式塑料止水带和中埋式钢边止水带。

(2)台架台车轨道铺设

边墙基础混凝土强度达到要求后，在边墙基础上固定模板台车、台架行走轨道30，轨道距隧道中心线2.5m。轨道铺设长度满足模板台车、台架2个循环长度要求。模板台车、台架行走轨道可重复循环利用。

(3)前工作台架前移

该步骤具体包括以下三步：a TBM掘进连续皮带机采用支撑三角架固定隧道壁上，首先切割皮带机；b模板台车定位后，前工作台架挂防水板和拆风管，安装完成一组后，前工作台架向前行走1组模板的长度，边行走边拆除边墙上的皮带机支撑三角架，用前工作台架上的托起皮带机；c前支撑台架伸长，用前工作台架上滑道轴承托架托起出碴皮带机。

(4)防水系统施工

利用前工作台架挂防水板、无纺布、拆风管、拆皮带机支撑三角架。若遇V级围岩段需进行钢筋混凝土衬砌时，利用前工作台架绑扎钢筋。同步衬砌施工中的防水系统施工、钢筋制安同钻爆法施工衬砌相同。

(5)同步衬砌模板台车就位

该步骤具体包括以下四步：a前工作台架和模板台车之间的前支撑台架收缩；b模板台车前行，用模板台车上的滑道轴承托架托起皮带机；c后工作台架前行，用后工作台架上的滑道轴承托架托起皮带机；d拉门式支撑台架的后支撑台架拉伸，用后支撑台架上的滑道轴承托架托起皮带机。

模板台车走行到位后，还可进行中线和高程测量，然后对模板台车进行锁定，再次检查皮带机在模板台车上的运行情况并及时进行纠偏，检查风管和电缆电线等是否正常。检查完成后即可浇注衬砌混凝土。

(6)后工作台架前移

首先，浇注衬砌混凝土。然后，在模板台车脱模后，向前行走1组模板的长度，前支撑台架缩短，后工作台架跟随向前移动，同时后支撑台架伸长，模板台车定位后，边压缩拉门式支撑台架的后支撑台架边安装皮带机支撑三角架(即，在混凝土边墙钉三角架)和风管，托起皮带机。

虽然上面已经参考附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以理解，在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对本发明作出各种不同的修改和变化。因此，应该理解上述的实施例不是限制，而是各个方面的举例说明。

Claims (7)

1.一种使用TBM同步衬砌模板台车及台架进行TBM同步衬砌的施工方法，所述TBM同步衬砌模板台车及台架包括同步衬砌模板台车、前工作台架、后工作台架以及拉门式支撑台架，所述同步衬砌模板台车、所述前工作台架、所述后工作台架以及所述拉门式支撑台架上均设置有滑道轴承托架，所述前工作台架安装在所述模板台车的前面，所述后工作台架安装在所述模板台车的后面，所述拉门式支撑台架为一伸缩支架，分为安装在所述前工作台架与所述模板台车之间的前支撑台架以及安装在所述后工作台架之后的后支撑台架；所述TBM同步衬砌施工方法的一个循环包括以下主要步骤：

边墙基础混凝土施工；

台架台车轨道铺设；

前工作台架前移；

防水系统施工；

同步衬砌模板台车就位；以及

后工作台架前移。

2.根据权利要求1所述的同步衬砌施工方法，其中所述边墙基础混凝土施工步骤包括以下三个步骤：

边墙基础清渣；

边墙基础防水施工；以及

边墙基础立拱浇注混凝土。

3.根据权利要求1或2所述的同步衬砌施工方法，其中所述台架台车轨道铺设步骤包括：边墙基础混凝土强度达到要求后，在边墙基础上固定模板台车和台架行走轨道，轨道距隧道中心线2.5m，轨道铺设长度满足模板台车和台架2个循环长度要求，模板台车和台架行走轨道可重复循环利用。

4.根据权利要求1所述的同步衬砌施工方法，其中所述前工作台架前移步骤包括以下三个步骤：

切割将皮带机支撑固定在隧道壁上的皮带机支撑三角架；

模板台车定位后，前工作台架挂防水板和拆风管，安装完成一组后，前工作台架向前行走1组模板的长度，边行走边拆除边墙上的皮带机支撑三角架，用前工作台架上的滑道轴承托架托起皮带机；

前支撑台架伸长，用前工作台架上的滑道轴承托架托起出碴皮带机。

5.根据权利要求1所述的同步衬砌施工方法，其中所述同步衬砌模板台车就位步骤包括以下四个步骤：

前工作台架和模板台车之间的前支撑台架收缩；

模板台车前行，用模板台车上的滑道轴承托架托起皮带机；

后工作台架前行，用后工作台架上的滑道轴承托架托起皮带机；

拉门式支撑台架的后支撑台架拉伸，用后支撑台架上的滑道轴承托架托起皮带机。

6.根据权利要求1所述的同步衬砌施工方法，其中所述后工作台架前移步骤包括以下步骤：

浇注衬砌混凝土；

在模板台车脱模后，向前行走1组模板的长度，前支撑台架缩短，后工作台架跟随向前移动，同时后支撑台架伸长，模板台车定位后，边压缩拉门式支撑台架的后支撑台架边安装皮带机支撑三角架和风管，在混凝土边墙钉皮带机支撑三角架，托起皮带机。

7.根据权利要求1所述的同步衬砌施工方法，其中在所述同步衬砌模板台车就位步骤之后、所述后工作台架前移步骤之前包括以下步骤：进行中线和高程测量，然后对模板台车进行锁定，再次检查皮带机在模板台车上的运行情况并及时进行纠偏，检查风管和电缆电线是否正常。

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