CN104564102A - 一种隧道衬砌混凝土注浆装置 - Google Patents

Abstract

一种隧道衬砌混凝土注浆装置，包括衬砌台车，其特征是,所述衬砌台车上面安装有设备槽，接头管均布安装在设备槽两侧的槽壁上，所述设备槽内安装有轨道；分流装置安装在轨道上，其内部安装有连通主浆管的多通管接头，所述多通管接头与接头管直径相同，两者连接时接口处采用卡箍密封，所述接头管外侧还连接有多通注浆接头，阀门安装在多通注浆接头上面。该注浆装置采用模块化结构设计，可对注浆管的混凝土进行分流，对不同工位注浆时只需要移动分流装置带动主浆管前行，施工更加精确、高效浇筑，有效缩短施工工期，减少浪费，节约施工成本。

Description

一种隧道衬砌混凝土注浆装置

技术领域

 本发明属于隧道工程技术领域，具体涉及一种隧道衬砌混凝土注浆装置。

背景技术

混凝土衬砌台车是隧道施工过程中二次衬砌不可或缺的非标产品，主要有简易衬砌台车、全液压自动行走衬砌台车和网架式衬砌台车。

隧道衬砌分为(1)整体式模筑砼衬砌;(2)拼装式衬砌;(3)锚喷衬砌;(4)复合式衬砌;(5)明洞衬砌.

全液压衬砌台车又可分为边顶拱式、全圆针梁式、底模针梁式、全圆穿行式等。在水工隧道和桥梁施工中还普遍用到提升滑模、顶升滑模和翻模等。全圆式衬砌台车常用于水工隧道施工中,不允许隧道有砼施工纵向接缝,在水工隧道跨度较大时一般使用全圆穿行式;边顶拱式衬砌台车应用最为普遍,常用于公路、铁路隧道及地下洞室的砼二次衬砌施工。

1.简易衬砌台车

简易衬砌台车一般设计为钢拱架式,使用标准组合钢模板,可不设自动行走,采用外动力拖动,脱立模板全部为人工操作,劳动强度大。该类衬砌台车一般用于短隧道施工,特别是对于平面和空间几何形状复杂、工序转换频繁、工艺要求严格的隧道砼衬砌施工,其优越性更明显。如广(州)惠(州)高速公路小金口双连拱隧道,长200m,平面处在R=300m的圆曲线变化段,洞内横坡从i=±2%变到+5%,同时该隧道亦处在R=3000m的竖曲线上,使隧道洞形呈“双曲”状态,而中墙又是直墙设计,出口15m由R=5.5m渐变为R=7.5m的喇叭结构,隧道钢筋砼二衬采用简易式拱架台车设计,很好地解决了这些问题,同时工程成本较低。简易台车使用中大部分采用人工灌注砼,小金口简易衬砌台车采用砼输送泵车灌注,因此台车的刚度应特别加强。有的简易衬砌台车也采用整体钢模板,但脱立模仍然采用丝杆千斤,无自动行走,该类台车一般采用砼输送泵车灌注。简易衬砌台车普遍采用组合钢模板,组合钢模板一般为薄板制作,在设计过程中应考虑钢模板的刚度,所以钢拱架的榀间距不宜过大。如果钢模板长度为1.5m,则钢拱架的榀间距平均应不大于0.75m,且钢模板的纵向接头应设在榀与榀之间,以便于安装模板扣件和模板挂钩。如果使用输送泵灌注,则灌注速度不宜过快,否则将引起组合钢模板变形,尤其在衬砌厚度大于500mm以上时更应放慢灌注速度。在封顶灌注时应加倍小心,随时注意砼的灌注情况,防止注满后强行灌注砼,否则将导致爆模或台车变形损坏。

2.全液压自动行走衬砌台车

主要用于中长隧道施工中,对施工进度、砼表面质量要求较高。此类衬砌台车设计为整体钢模板、液压油缸脱立模,施工中靠丝杆千斤支撑,电动减速机自动行走或油缸步进式自动行走,全部采用砼输送泵车灌注。大部分衬砌台车为该类台车。设计该类衬砌台车时,在满足通过净空要求的情况下,应考虑门架内侧斜支撑下部安装位置,尽可能靠近立柱下部,使之受力最好。门架横梁应足够高,常规铁路隧道不小于400mm,公路隧道不小于5500mm。模板端面与门架间的调整最小距离不小于250mm,否则将造成前后衬砌段搭接困难。

用该类衬砌台车时应注意两侧走行轨的铺设高差不大于1%,否则将造成丝杆千斤和顶升油缸变形。在有坡道的隧道内衬砌时,为了调整衬砌标高,会造成台车前后端的高差、模板端面与门架端面不平行,将使模板与门架之间形成很大的水平分力,造成模板与门架之间的支撑丝杆千斤错位,导致千斤、油缸损坏。因此在设计时,应充分考虑前后高差造成水平分力的约束结构或调整系统。在定位立模时必须安装卡轨器,旋紧基础丝杆千斤、门架顶地千斤和模板顶地千斤,如有必要还可采用其它措施加固下模拱脚位置,使门架受力尽可能小,防止跑模和门架变形。

3.网架式衬砌台车

网架式衬砌台车在结构上与传统衬砌台车相比作了较大改动。传统衬砌台车在施工中台车门架是受力件,它受的侧压力较大,随门架的刚度大小产生不等变形,且不宜在有较大横坡和纵坡的隧道内直接工作,对工作环境要求较高,否则将造成台车整体变形和损坏。而网架式衬砌台车门架在施工中为不受力件,其模板的支撑件为边模拱脚的顶地丝杆千斤,门架只在脱立模、行走过程中才受力,且所受之力垂直向下,没有侧压力,只需按台车自重设计门架足够的刚度就不会变形。在有坡道的隧道中施工或行走时,不论是横坡还是纵坡,都可以通过门架下部的顶升油缸进行高度调节,使台车整体处于水平状态,台车整体不存在前倾力和侧倾力,保证了台车的整体平稳性。因台车完全取消了支撑用的丝杆千斤,台车定位简单,能非常快地调整到衬砌几何位置,节约了大量的人力物力,提高了工效,缩短了工作循环周期,相应地节约了工程成本。

为保证顶拱模板的刚度和强度,上部台架设计成网架式杆件结构,使之受力最好,模板不会在衬砌过程中变形移位。在整个台车中最薄弱的环节是下模板和下模支撑斜杆,因此在设计下模板时应充分计算下模的受力大小,尽可能加宽弧板宽度和厚度,支撑斜杆必须通过压杆稳定计算,保证斜杆有足够的刚度和强度,不至于在使用中发生变形弯曲,导致跑模。在计算过程中应充分考虑砼的衬砌厚度、坍落度、灌注速度、骨料大小以及是否为钢筋砼等因素的影响。下模拱脚顶地丝杆千斤是主要受力件,整个模板在衬砌圆心中线以下时,完全靠它支撑,因此在设计时应考虑其结构形式和刚度大小。在使用中,该千斤必须牢牢顶紧于地面,不允许有松动现象,如有必要,可用其它件进行加固,作为辅助支撑,防止跑模和台车向下移位。应注意的是,作为台车纵向定位的卡轨器和基础丝杆千斤必须拧紧、卡牢和顶牢钢轨,特别是在坡道上衬砌时更应注意。该类衬砌台车主要用于大跨度隧道和地下洞室施工。如果采用传统式全液压衬砌台车,则门架设计难以满足使用要求,造成门架变形损坏,首先是门架横梁扭曲变形,最终导致跑模。如果加高横梁,加大立拄、下纵梁、端面斜支撑截面,则造成不必要的浪费,而采用网架式衬砌台车可克服以上困难。由于该类衬砌台车为大跨度施工,设计时应考虑其可操作性,其工作梯和工作走道应能方便到达每一个工作位置。

如一公开号CN 101586464A的中国发明专利申请中公开了一种铁路隧道衬砌边墙混凝土施工方法，其特征是： 先施工仰拱和仰拱内混凝土，然后安置枕木及铺设衬砌台车行走轨，而后将衬砌台车移动至待衬砌处，将模板联接在龙门架顶部和两侧液压油缸和千斤顶的一端头上，启动两边的侧向液压油缸将衬砌台车两边模板调整至设计位置，锁紧所有的侧向千斤顶，固定侧向模板;分别安装隧道两侧矮边墙模板，用螺栓将矮边墙模板上端头与两侧弧形模板下端头连接在一起构成模板总成，装在在水沟边墙上的千斤顶一端头与矮边墙模板一侧面装在一起;然后浇筑衬砌混凝土，待浇筑的衬砌混凝土达到拆模强度后拆模。

上述专利涉及到了衬砌边墙混凝土施工方法，该施工方法减少了工序和缩短工期，节省了施工成本、增强了隧道衬砌边墙结构和外观质量。现有的隧道注浆装置都比较单一，往往只是一根注浆管对衬砌边墙进行注浆，在进行下一个工位注浆时，需要将注浆管向前拖行或者重新布置，这样施工速度很慢，效率低。

发明内容

本发明针对以上缺点，立足于解决现有隧道衬砌混凝图注浆装置结构单一，施工速度慢的问题。提出了一种隧道衬砌混凝土注浆装置，该注浆装置采用模块化结构设计，可对注浆管的混凝土进行分流，对不同工位注浆时只需要移动分流装置带动主浆管前行，施工更加精确、高效浇筑，有效缩短施工工期，减少浪费，节约施工成本。

为实现本发明的目的，本发明采用的技术方案是：

一种隧道衬砌混凝土注浆装置，包括衬砌台车，其特征是,所述衬砌台车上面安装有设备槽，接头管均布安装在设备槽两侧的槽壁上，所述设备槽内安装有轨道；分流装置安装在轨道上，其内部安装有连通主浆管的多通管接头，所述多通管接头与接头管直径相同，两者连接时接口处采用卡箍密封，所述接头管外侧还连接有多通注浆接头，阀门安装在多通注浆接头上面。

优先地，所述设备槽内还安装有带动分流装置在轨道上来回移动的螺纹导杆，所述螺纹导杆通过安装在设备槽端部的电机带动作正反转运动。所述电机为PLC控制电机。

优先地，所述设备槽安装在衬砌台车中间。

优先地，还包括红外发射器、和红外接收器，所述红外发射器安装在分流装置上，红外接收器安装在接头管侧边，所述红外发射器和红外接收器水平位置相同。所述红外发射器数量为2个，安装在分流装置两侧，红外接收器数量与接头管数量等同，所述红外接收器与电机之间连接有信号传输线路。

与现有的技术相比，本发明的优点是：本发明可以将隧道划分成多个注浆单元，通过分流装置带动主浆管前行来连接处于不同注浆单元的接头管连接注浆，不需要重新布置注浆管路，同时施工人员还可以控制分配管的流量大小和开关时间，提高施工精度，缩短施工时间，大大减少劳动力工作。

附图说明

    现在接下来借助于实施例的附图来对本发明进行简短的描述。附图中：

图1示出了本发明隧道衬砌混凝土注浆装置的示意图；

图2示出了设备槽的结构示意图；

图3示出了分流装置的结构示意图；

图4示出了施工时示意图。

图中：1、主浆管，2、多通注浆接头，3、阀门，4.滑轮，6、红外发射器，7、红外接收器，8、卡箍，9、分流装置，10、多通管接头，11、接头管，12、轨道，13、螺纹导杆，14、衬砌台车，16、设备槽，18、电机,19、注浆口，20、隧道，21、施工位置。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1

如图所示，一种隧道衬砌混凝土注浆装置，包括衬砌台车14，所述衬砌台车14上面安装有设备槽16，接头管11均布安装在设备槽16两侧的槽壁上，所述设备槽16内安装有轨道12；设备槽16安装在衬砌台车14中间，其两边为工人的施工位置21。

分流装置9安装在轨道12上，底部有滑轮4接触轨道12，其内部安装有连通主浆管1的多通管接头10，所述多通管接头10与接头管11直径相同，两者连接时接口处采用卡箍8密封，所述接头管11外侧还连接有多通注浆接头2，阀门3安装在多通注浆接头2上面。

设备槽16内还安装有带动分流装置9在轨道12上来回移动的螺纹导杆13，所述螺纹导杆13通过安装在设备槽16端部的电机18带动作正反转运动。所述电机18为PLC控制电机。

另外，还包括红外发射器6和红外接收器7，所述红外发射器6安装在分流装置9上，红外接收器7安装在接头管11侧边，所述红外发射器6和红外接收器7水平位置相同。所述红外发射器6数量为2个，安装在分流装置9两侧，红外接收器7数量与接头管11数量等同，所述红外接收器7与电机18之间连接有信号传输线路。

本发明公开的这种隧道衬砌混凝土注浆装置，施工方式是这样的，将衬砌台车14开进隧道20内，将多通注浆接头2与注浆口19连接，主浆管1连接混凝土浆液。电机18带动螺纹导杆13旋转，使分流装置9在轨道12上移动，当红外发射器6照射到红外接收器7时，电机18自动停止，此时多通管接头10的接口与接头管11对准，施工人员将卡箍8将两者密封连接，开始注浆。

在第一单元注浆过程中，施工人员开始准备下一个注浆单元的多通注浆接头2与注浆口19连接，待第一单元注浆完成后，取下卡箍8，电机18带动分流装置9在轨道12上继续移动通过红外发射器6再次定位，连接注浆，通过不断循环上述步骤，不需要重新布置注浆管路，同时施工人员还可以控制分配管的流量大小和开关时间，提高施工精度，缩短施工时间，大大减少劳动力工作。

Claims (6)

1.一种隧道衬砌混凝土注浆装置，包括衬砌台车（14），其特征是,所述衬砌台车（14）上面安装有设备槽（16），接头管（11）均布安装在设备槽（16）两侧的槽壁上，所述设备槽（16）内安装有轨道（12）；分流装置（9）安装在轨道（12）上，其内部安装有连通主浆管（1）的多通管接头（10），所述多通管接头（10）与接头管（11）直径相同，两者连接时接口处采用卡箍（8）密封，所述接头管（11）外侧还连接有多通注浆接头（2），阀门（3）安装在多通注浆接头（2）上面。

2.根据权利要求1所述的隧道衬砌混凝土注浆装置，其特征在于，所述设备槽（16）内还安装有带动分流装置（9）在轨道（12）上来回移动的螺纹导杆（13），所述螺纹导杆（13）通过安装在设备槽（16）端部的电机（18）带动作正反转运动。

3.根据权利要求2所述的隧道衬砌混凝土注浆装置，其特征在于，所述电机（18）为PLC控制电机。

4.根据权利要求1所述的隧道衬砌混凝土注浆装置，其特征在于，所述设备槽（16）安装在衬砌台车（14）中间。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的隧道衬砌混凝土注浆装置，其特征在于，还包括红外发射器（6）和红外接收器（7），所述红外发射器（6）安装在分流装置（9）上，红外接收器（7）安装在接头管（11）侧边，所述红外发射器（6）和红外接收器（7）水平位置相同。

6.根据权利要求5所述的隧道衬砌混凝土注浆装置，其特征在于，所述红外发射器（6）数量为2个，安装在分流装置（9）两侧，红外接收器（7）数量与接头管（11）数量等同，所述红外接收器（7）与电机（18）之间连接有信号传输线路。