CN103470272B - 一种用于矿山法多种断面混凝土施工的台车及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于矿山法多种断面形式混凝土浇筑施工的台车，包括车架，所述车架上连接有模板，所述车架包括门架、以及设置于门架上方的顶拱架，所述顶拱架的上方设置有顶模板，所述门架的两侧设置有侧模板，所述侧模板与门架之间设置有侧向油缸，所述侧向油缸的两端分别与侧模板和门架铰接；首先，其可适用于不同尺寸的断面：变换断面施工时，能够通过对模板的姿态、弧度的调整，适应不同断面尺寸要求，可达到变断面不更换台车的有益效果；第二，分离式跳仓施工，通过将门形架整体分离成两个小型门形架，可在隧道初期支护仅拆除横向临时抑拱时，分别从隧道两侧轨道进入流水施工段再现场连接合并拼装。

Description

一种用于矿山法多种断面混凝土施工的台车及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种可适用于矿山法多种断面转换的模板台车及其施工方法，尤其适用于大型断面转换频繁、施工风险及难度大、工期紧迫的用于矿山法多种断面混凝土施工的台车及其施工方法。

背景技术

矿山法是暗挖法的一种，因借鉴矿山开拓巷道的方法，故名矿山法。用矿山法施工时，将整个断面分部开挖至设计轮廓，并随之修筑衬砌。

当地层松软时，则可采用简便挖掘机具进行，并根据围岩稳定程度，在需要时应边开挖边支护。分部开挖时，断面上最先开挖导坑，再由导坑向断面设计轮廓进行扩大开挖。分部开挖主要是为了减少对围岩的扰动，分部的大小和多少视地质条件、隧道断面尺寸、支护类型而定。在坚实、整体的岩层中，对中、小断面的隧道，可不分部而将全断面一次开挖。如遇松软、破碎地层，须分部开挖，并配合开挖及时设置矿山法临时支撑，以防止土石坍塌。

在矿山法施工中，传统做法是采用普通的台车对断面进行衬砌施工，常见的台车通常车架、调节丝杆、以及一个与隧道内壁形状相适配的模板，如申请号为201020637966.3的中国实用新型专利《一种挡头铰接式模板台车》，然而，上述台车的结构在用于矿山法施工时，存在以下不足之处：

现有的台车仅采用单一的标准形式的模板，仅能适应于特定的隧道端面尺寸和支护类型，难以直接用于断面转换频繁、隧道较长、工期紧迫的矿山法施工中，上述模板支撑体难以穿越可变断面的隧道，严重影响施工工期，并且存在极大的安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述不足之处，提供一种施工周期更短、操作简便、工作效率高、施工安全的用于矿山法多种断面混凝土施工的台车及其施工方法，尤其体现在能够通过同一台车，满足不同断面结构二衬施工。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种用于矿山法多种断面形式混凝土浇筑施工的台车，包括车架，所述车架上连接有模板，所述车架包括门架、以及设置于门架上方的顶拱架，所述顶拱架的上方设置有顶模板，所述门架的两侧设置有侧模板，所述侧模板与门架之间设置有侧向油缸，所述侧向油缸的两端分别与侧模板和门架铰接。

采用这样的结构，在进行隧道各流水段作业时，按需调节模板的姿态和弧度，使各模板与隧道壁面相重合达到衬砌断面尺寸，相比于现有技术中单一构型的标准模板结构，变换断面施工时，能够通过对模板的姿态、弧度的调整，适应不同断面尺寸要求，可达到不更换台车即可实现模板支护体系，具有操作简便、工作效率高、施工周期短、施工安全的有益效果。

优选的，所述门架由左门架和右门架组合而成，所述左门架与右门架之间设置有连接装置，所述连接装置将左门架、右门架连为一体。采用这样的结构，将门架设置成左、右两个分离式小型门形架的结构，可在隧道初期支护仅拆除横向临时抑拱时，分别从隧道两侧轨道进入流水施工段，再通过连接装置将左门架和右门架连为一体即可完成连接合并；

另外，这样的结构还有利于穿越不同大断面，可满足跳仓施工，传统人工支模每个流水段所需时间约30天，分离式穿越可变断面隧道施工台车约7天即可完成一个流水段支模及混凝土浇筑作业。更便捷、更经济，提高隧道大断面施工的机械化程度。

优选的，所述连接装置包括设置于左门架和右门架上的门架连接座，所述门架连接座铰接有丝杆，所述左门架和右门架之间设置有内螺纹连接管，所述内螺纹连接管的两端分别与左门架、右门架的丝杆螺纹连接。采用这样的结构，两个分离的台车的门架通过长度可调丝杆铰接连接，易于现场调节，满足大断面尺寸变换要求。

优选的，所述侧模板的内侧设置有若干个模板连接座，各模板连接座上铰接有一个侧向油缸，所述门架上设置有若干个用于铰接侧向油缸的连接耳座。采用这样的结构，有利于侧模板与门架快速连接、并且能够自由顶推调节。

优选的，所述连接耳座的数量大于所述侧向油缸的数量。采用这样的结构，通过将侧向油缸铰接于不同位置的连接耳座上，使得侧向油缸能够具备多种不同的顶推方向和角度，更有利于调整侧模板的姿态，适应不同断面的要求。

优选的，所述左门架和右门架的底部各设置有两个车轮，所述车轮的下方设置有钢轨。

优选的，所述顶拱架与门架之间设置有竖向油缸。采用这样的结构，能够按需对顶模板的高度进行调节。

优选的，所述顶模板与侧模板之间设置有销轴，所述顶模板与侧模板通过销轴可拆装连接。采用这样的结构，区别于现有技术中一整块模板的方式，通过插销组合的方式进行连接，不仅有利于运输和拆装，而且能够适应多变的断面形态，适应不同断面尺寸要求。

一种用于矿山法多种断面形式混凝土浇筑施工的台车的施工方法，包括以下几个步骤：

a、在隧道初期支护时，拆除横向临时抑拱，将左门架和右门架分别从隧道两侧轨道进入流水施工段，并在隧道内铺设钢轨；

b、在下一流水段临时支撑拆除并完成结构防水及钢筋绑扎后，将左门架和右门架沿轨道进入施工流水段立模点，并通过连接装置将左门架和右门架连接合并；

c、将拼接侧模板和顶模板拼接；

d、通过竖向油缸和侧向油缸调整各顶模板、侧模板的位置；

e、进行混凝土浇筑作业。

由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、可适用于不同断面：在进行隧道各流水段作业时，按需调节模板的姿态和弧度，使各模板与隧道壁面相重合达到衬砌断面尺寸，相比于现有技术中单一构型的标准模板结构，变换断面施工时，能够通过对模板的姿态、弧度的调整，适应不同断面尺寸要求，可达到变断面不更换台车的有益效果，不更换台车即可进行模板支护，具有操作简便、工作效率高、施工周期短、施工安全的有益效果；

2、分离式跳仓施工：通过将门形架整体分离成两个小型门形架，可在隧道初期支护仅拆除横向临时抑拱时，分别从隧道两侧轨道进入流水施工段，防止门架发生偏载，并分别单独运输进入施工流水段立模点、再现场连接合并拼装的方式，代替原人工支模方式，提高机械化施工程度，提升了隧道二衬结构施工工效，节约工期。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中A部分局部放大示意图；

图3为图1中B部分局部放大示意图；

图4为利用本发明分离式穿越可变断面施工台车的施工工艺流程图。

图中标记：门架—1；左门架—1a；右门架—1b；顶拱架—2；顶模板—3；侧模板—4；侧向油缸—5；门架连接座—6；丝杆—7；内螺纹连接管—8；模板连接座—9；连接耳座—10；车轮—11；钢轨—12；竖向油缸—13；销轴—14。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

如图1至图3所示，本实施例一种用于矿山法多种断面形式混凝土浇筑施工的台车，包括车架，车架上连接有模板，台车采用6m衬砌台车，按6m长度为一个流水段，分段整体浇筑，车架包括门架1、以及设置于门架1上方的顶拱架2，顶拱架2的上方设置有顶模板3，门架1的两侧设置有侧模板4，侧模板4与门架1之间设置有侧向油缸5，侧向油缸5的两端分别与侧模板4和门架1铰接，顶拱架2与门架1之间设置有竖向油缸13，分离式台车各部件吊入隧道，在隧道内完成初步安装，至第一流水段后完成拼装作业。在台车安装门架1时，可利用工地现有的挖机或装载机直接安装，安装顶拱架2及模板时，必须用16吨及以上的吊机配合安装。由于侧模板4不再固定于车架，侧向油缸5能够带动侧模板4移动，在进行隧道各流水段作业时，能够按需调节模板的姿态和弧度，使各模板与隧道壁面相重合达到衬砌断面尺寸，相比于现有技术中单一构型的标准模板结构，变换断面施工时，能够通过对模板的姿态、弧度的调整，适应不同断面尺寸要求，可达到不更换台车即可实现模板支护体系，具有操作简便、工作效率高、施工周期短、施工安全的有益效果。

具体请参阅图3，本实施例中，顶模板3与侧模板4之间设置有销轴14，顶模板3与侧模板4通过销轴14可拆装连接。采用这样的结构，区别于现有技术中一整块模板的方式，通过插销组合的方式进行连接，不仅有利于运输和拆装，而且能够适应多变的断面形态，适应不同断面尺寸要求。

具体请参阅图2，本实施例中，为了使得台车能够方便地穿越不同宽窄的断面，门架1由左门架1a和右门架1b组合而成，左门架1a与右门架1b之间设置有连接装置，连接装置将左门架1a、右门架1b连为一体。采用这样的结构，将门架1设置成左、右两个分离式的结构，有利于穿越不同大断面，可满足跳仓施工。传统人工支模每个流水段所需时间约30天，分离式穿越可变断面隧道施工台车约7天即可完成一个流水段支模及混凝土浇筑作业。更便捷、更经济，提高隧道大断面施工的机械化程度。

左门架1a、右门架1b的具体连接方式如下：用于连接左门架1a、右门架1b的连接装置包括设置于左门架1a和右门架1b上的门架连接座6，门架连接座6铰接有丝杆7，左门架1a和右门架1b之间设置有内螺纹连接管8，内螺纹连接管8的两端分别与左门架1a、右门架1b的丝杆7螺纹连接。采用这样的结构，两个分离的台车能够拆开单独运输、并在施工现场将两个门架1通过长度可调丝杆7铰接连接，易于现场调节，满足大断面尺寸变换要求。

侧模板4的内侧设置有若干个模板连接座9，各模板连接座9上铰接有一个侧向油缸5，门架1上设置有若干个用于铰接侧向油缸5的连接耳座10。采用这样的结构，有利于侧模板4与门架1快速连接、并且能够自由顶推调节。连接耳座10的数量大于侧向油缸5的数量。采用这样的结构，通过将侧向油缸5铰接于不同位置的连接耳座10上，使得侧向油缸5能够具备多种不同的顶推方向和角度，更有利于调整侧模板4的姿态，适应不同断面的要求。

左门架1a和右门架1b的底部各设置有两个车轮11，车轮11的下方设置有钢轨12，衬砌台车安装质量好坏，与场地平整度有直接关系，为了保证安装质量，钢轨12的顶面高差不高于3mm，台车安装前，在隧道两侧分别安装两道钢轨12。

如图4所示，一种用于矿山法多种断面形式混凝土浇筑施工的台车的施工方法，包括以下几个步骤：

为了实现分离式跳仓施工，台车的门架1由左门架1a和右门架1b组合而成，左门架1a、右门架1b的具体连接方式如下：用于连接左门架1a、右门架1b的连接装置包括设置于左门架1a和右门架1b上的门架连接座6，门架连接座6铰接有丝杆7，左门架1a和右门架1b之间设置有内螺纹连接管8，内螺纹连接管8的两端分别与左门架1a、右门架1b的丝杆7螺纹连接，这样的结构，使得两个分离的台车能够拆开单独运输、并在施工现场将左门架1a和右门架1b通过长度可调丝杆7现场拼接，具体如下：

a、在隧道初期支护时，拆除横向临时抑拱，将左门架1a和右门架1b分别从隧道两侧轨道进入流水施工段，并在隧道内铺设钢轨12；在隧道初期支护仅拆除横向临时抑拱时，分别从隧道两侧轨道进入流水施工段，防止门架1发生偏载。具体的，将隧道大断面划分流水段，拆除第一个流水段初支横向临时抑拱，将标准台车门架1分离成两个对称的门架1，形成左门架1a和右门架1b，在拆分的门架1内侧设配重，防止左门架1a和右门架1b发生倾斜。

b、在下一流水段临时支撑拆除并完成结构防水及钢筋绑扎后，将左门架1a和右门架1b沿轨道进入施工流水段立模点，并通过连接装置将左门架1a和右门架1b连接合并；完成两个分离后的门架1（左门架1a和右门架1b）的拼装及调试作业，在此之前，两个分离门架1（左门架1a和右门架1b）暂不进行连接，液压系统处于松弛状态，分离的两个台车，通过两个长度可调丝杆7铰接连接，拱部梳形木底部也通过可调丝杆7铰接连接，顶部槽钢采用不可调节的槽钢进行连接，不同断面顶部槽钢需单独定制，其他部位只需通过丝杆7调整弧度，满足大断面尺寸变换要求。

通过上述步骤，将门架1整体分离成左门架1a、右门架1b这两个小型门形架单独运输至现场拼装，实现分离式跳仓施工，代替原人工支模方式，提高机械化施工程度，隧道二衬结构施工工效，节约工期。

为了将台车适用于隧道各流水段中不同断面的施工，在门架1与各模板之间设置有相应的油缸（竖向油缸13、侧向油缸5），在进行隧道各流水段作业时，通过上述油缸按需调节模板的姿态和弧度，使各模板与隧道壁面相重合达到衬砌断面尺寸，相比于现有技术中单一构型的标准模板结构，变换断面施工时，能够通过对模板的姿态、弧度的调整，适应不同断面尺寸要求，可达到变断面不更换台车的有益效果，不更换台车即可进行模板支护，具体如下：

c、将拼接侧模板4和顶模板3拼接；

d、通过竖向油缸13和侧向油缸5调整各顶模板3、侧模板4的位置；台车支立前，测量定出线路中线，并测量其标高；台车平移至立模地点，通过纵横向调整，使台车挡头垂直于线路方向，并到达指定里程；调整竖向油缸13，使内拱顶达到指定高程，并调整两端起拱线处模板，使之水平；安设挡头模板，并加固丝杠，旋紧台车底梁下的机械千斤顶和夹轨器，防止灌注砼时台车移位。

e、进行混凝土浇筑作业。由地上引入的混凝土浇筑管道与台车的浇筑口相连接，进行混凝土浇筑作业，启动自动振捣系统进行振捣，浇筑至拱部起拱线位置不再振捣，拱部与侧墙混凝土一次浇筑完成。待砼强度达到设计要求拆模强度后进行脱模，脱模时，先旋松台车侧机械千斤顶，回放到位，再使侧向油缸5回复原位，带动侧模脱离，完成后再旋回台车上部机械千斤顶，启动竖向油缸13回位，拱模脱离，脱模完成后，拆除顶部及左门形和右门架1b之间的连接装置。

当混凝土达到设计强度后，利用液压系统依次控制侧向油缸5及竖向油缸13收缩脱模，然后衬砌台车进入下一流水段准备衬砌施工，即：完成第一个流水段的混凝土作业之后，拆除第二个流水段全部临时支撑，完成防水及二衬结构钢筋绑扎作业后，将分离式穿越可变断面隧道施工台车通过轨道由第一流水段定位至第二流水段，并参照步骤a至步骤e进行施工，达到不同断面尺寸要求，可达到不更换台车即可实现模板支护体系。

采用上述方法进行施工，分段拆除初支临时抑拱，在保障隧道二衬结构安全的条件下，进行跳仓施工，代替原人工支模方案，减小大断面二衬结构施工安全隐患；并且，与采用人工支模方式施工隧道二衬结构相比，减少支模作业人员数量、减少支模时间、减少成套模具的投入使用，加快施工进度，满足工期要求；同时，通过液压系统调整及增加或减少支撑及模板的方式可达到同一台车满足不同断面结构二衬施工。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (3)

1.一种用于矿山法多种断面形式混凝土浇筑施工的台车，包括车架，所述车架上连接有模板，其特征在于：所述车架包括门架（1）、以及设置于门架（1）上方的顶拱架（2），所述顶拱架（2）的上方设置有顶模板（3），所述门架（1）的两侧设置有侧模板（4），所述侧模板（4）与门架（1）之间设置有侧向油缸（5），所述侧向油缸（5）的两端分别与侧模板（4）和门架（1）铰接；

所述门架（1）由左门架（1a）和右门架（1b）组合而成，所述左门架（1a）与右门架（1b）之间设置有连接装置，所述连接装置将左门架（1a）、右门架（1b）连为一体；

所述连接装置包括设置于左门架（1a）和右门架（1b）上的门架连接座（6），所述门架连接座（6）铰接有丝杆（7），所述左门架（1a）和右门架（1b）之间设置有内螺纹连接管（8），所述内螺纹连接管（8）的两端分别与左门架（1a）、右门架（1b）的丝杆（7）螺纹连接；

所述侧模板（4）的内侧设置有若干个模板连接座（9），各模板连接座（9）上铰接有一个侧向油缸（5），所述门架（1）上设置有若干个用于铰接侧向油缸（5）的连接耳座（10）；

所述连接耳座（10）的数量大于所述侧向油缸（5）的数量；

所述顶拱架（2）与门架（1）之间设置有竖向油缸（13）；

所述顶模板（3）与侧模板（4）之间设置有销轴（14），所述顶模板（3）与侧模板（4）通过销轴（14）可拆装连接。

2.根据权利要求1所述的用于矿山法多种断面形式混凝土浇筑施工的台车，其特征在于：所述左门架（1a）和右门架（1b）的底部各设置有两个车轮（11），所述车轮（11）的下方设置有钢轨（12）。

3.一种利用权利要求1至2中任一用于矿山法多种断面形式混凝土浇筑施工的台车的施工方法，其特征在于，包括以下几个步骤：

a、在隧道初期支护时，拆除横向临时抑拱，将左门架（1a）和右门架（1b）分别从隧道两侧轨道进入流水施工段，并在隧道内铺设钢轨（12）；

b、在下一流水段临时支撑拆除并完成结构防水及钢筋绑扎后，将左门架（1a）和右门架（1b）沿轨道进入施工流水段立模点，并通过连接装置将左门架（1a）和右门架（1b）连接合并；

c、将侧模板（4）和顶模板（3）拼接；

d、通过竖向油缸（13）和侧向油缸（5）调整各顶模板（3）、侧模板（4）的位置；

e、进行混凝土浇筑作业。