CN104675417A - 一种隧道施工中衬砌牛腿用模板组件及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明第一目的在于提供一种隧道施工中衬砌牛腿用模板组件,包括第一衬砌模板和第二衬砌模板,第一衬砌模板和第二衬砌模板上共同设有可调模板组;可调模板组包括旋转模板、支撑板和平移模板,旋转模板通过液压油缸设置在第一衬砌模板上;平移模板通过液压油缸活动设置在支撑板上;旋转模板上设有第一接合板,平移模板上设有第二接合板。本发明整体结构精简;旋转模板和平移模板采用铰接方式进行连接,并且均由液压油缸驱动,提高衬砌施工效率;牛腿结构浇筑仓为活动式结构,可灵活改变其空间大小,彻底解决牛腿边角掉块的问题。本发明的第二目的在于公开一种上述隧道施工中衬砌牛腿用模板组件的施工方法,步骤精简,操作方便。
Description
技术领域
本发明涉及隧道衬砌装置领域,特别地,涉及一种隧道施工中衬砌牛腿用模板组件及其施工方法。
背景技术
现有隧道施工最常用的二次衬砌支护设备为隧道衬砌钢模台车,隧道钢模台车由门架支撑系统、托架支撑系统、行走系统、液压系统、梯子平台系统以及钢模板组成,其钢模板与隧道衬砌轮廓一致。但当隧道设计有牛腿结构要求时,这种普通钢模板便不能满足牛腿衬砌要求,只能将隧道二次衬砌与牛腿结构分次浇筑,需先预留牛腿结点完成隧道二次衬砌,然后使用特制模板进行牛腿结构浇筑。现有技术中分次浇筑的缺点如下:(1)工艺复杂,效率低;(2)存在不可避免的结构缺陷,施工有缝处的抗剪切能力不足,稳定性差。
因此,相关技术人员采用隧道衬砌与结构牛腿一体浇筑成型的钢模板对牛腿进行衬砌,此种钢模板通过普通隧道衬砌钢模板改造,其牛腿模板仓与钢模板通过螺栓连接为刚性的一体,隧道二次衬砌与牛腿浇筑脱模和立模时均需人工拆装大量螺栓。这种钢模板对牛腿进行衬砌具有以下缺点:(1)浇筑成型质量差,牛腿边角容易掉块,且仅小型结构牛腿才可一体浇筑,操作也十分复杂,工作效率低,人力浪费大;(2)在施工过程中可控制性差,无法控制牛腿结构的浇筑质量,牛腿结构整体性能差,普遍存在牛腿结构未浇满或结构表面很多气孔麻面的现象。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种结构精简、可控性好以及操作方便的隧道施工中衬砌牛腿用模板组件,具体技术方案如下:
一种隧道施工中衬砌牛腿用模板组件,包括由上至下设置的第一衬砌模板以及第二衬砌模板,所述第一衬砌模板以及所述第二衬砌模板上共同设有可调模板组,立模后所述可调模板组以及所述第二衬砌模板形成与牛腿结构相匹配的型腔;
所述第一衬砌模板包含衬砌牛腿时能与所述隧道内壁紧贴设置的第一衬砌模板侧壁;
所述可调模板组包括设置在所述第一衬砌模板上的旋转模板、设置在所述第二衬砌模板上端面上的支撑板以及平移模板,所述旋转模板的上端铰接在所述第一衬砌模板侧壁的下端且其下端活动设置在第一衬砌模板上的第一液压油缸上,随着第一液压油缸中的活塞杆进行伸缩运动时,所述旋转模板除去铰接部位的其他部位均以其铰接部位为旋转轴进行靠近或远离隧道侧壁且为上下摆动的运动;所述平移模板通过沿垂直于隧道侧壁且平行所述支撑板上表面方向进行伸缩的第二液压油缸活动设置在所述支撑板上,所述平移模板以支撑板的上表面为支撑面进行向前靠近或向后远离隧道侧壁的运动;
所述旋转模板的下端端部设有第一接合板,所述平移模板的前端端部设有与所述第一接合板相匹配的第二接合板,当旋转模板旋转至紧贴隧道侧壁以及所述第二接合板随平移模板运动至其前端紧贴隧道侧壁时,第一接合板与第二接合板紧密接合且形成与牛腿上端根部相匹配的结构,所述第一衬砌模板侧壁、旋转模板以及第一接合板形成与牛腿上部根部相连的隧道侧壁相匹配的结构。
以上技术方案中优选的,所述第一衬砌模板由包含第一衬砌模板侧壁的第一段以及与其串联且设置在其下端的第二段组成,所述第二段的上端至下端的面与牛腿宽度方向的面成105°-165°的夹角,所述第一液压油缸的缸筒通过第一耳板设置在所述第二段上。
以上技术方案中优选的,所述支撑板沿上下方向设有长条形通孔,所述长条形通孔的长度方向沿垂直于隧道侧壁且平行所述支撑板上表面方向且其数量为1组或至少平行设置的2组,所述平移模板的末端通过螺栓组件贯穿所述长条形通孔设置,所述第二液压油缸的缸筒通过第二耳板设置在所述支撑板上。
以上技术方案中优选的,所述螺栓组件包括螺栓和与所述螺栓相匹配的隔套。
以上技术方案中优选的,所述平移模板上设有活结螺栓,所述旋转模板上设有与所述活结螺栓相匹配的锁紧U形槽板。
以上技术方案中优选的,所述第一接合板与所述第二接合板相互接合的接合处设有密封部件。
以上技术方案中优选的,所述活结螺栓通过销轴设置在所述平移模板上;所述第一液压油缸的活塞杆的前端通过销轴固定在所述旋转模板上,其缸筒通过铰接销与第一耳板连接;所述第二液压油缸的活塞杆的前端通过销轴固定在所述平移模板上,其缸筒通过铰接销与第二耳板连接。
以上技术方案中优选的,所述平移模板上设有用于排气的排气孔。
应该本发明的技术方案,具有以下有益效果:
(1)本发明中的隧道施工中衬砌牛腿用模板组件包括第一衬砌模板、第二衬砌模板以及可调模板组,可调模板组包括旋转模板、平移模板以及支撑板,整体结构精简;旋转模板和平移模板采用铰接方式进行连接,并且均由液压油缸驱动,操作简单便捷,节省人力,大大提高了衬砌施工效率,节约成本;牛腿结构浇筑仓为活动式的旋转模板和平移模板与衬砌模板组合而成,可灵活改变牛腿结构浇筑仓的空间大小,使得脱模空间大,彻底解决了隧道二次衬砌与牛腿结构浇筑一次性成型脱模时牛腿边角掉块的问题。
(2)本发明中第一衬砌模板的结构精简,且为旋转模板进行旋转预留足够的空腔,操作方便。
(3)本发明中平移模板通过螺栓组件和长条形通孔的配合设置在支撑板上,便于平移模板在第二液压油缸的带动下进行运动,且整体稳定性好;所述螺栓组件采用螺栓与隔套的组合,使用寿命长,且安装和拆卸方便。
(4)本发明中平移模板和旋转模板还通过活结螺栓以及锁紧U形槽板的组合进行固定,提高其稳固性,且脱模时活结螺栓的螺母无需完全拆下,而是只需将螺母拧出一小段距离后将活结螺栓绕销轴旋转出U形槽即可,使脱模、立模更加方便,且可避免普通螺栓因拆装频繁而容易丢失的问题;所述第一接合板与所述第二接合板相互接合的接合处设有密封部件,保证第一接合板和第二接合板搭接合缝密实,防止衬砌时漏浆。
(5)本发明中活结螺栓与平移模板之间、第一液压油缸与旋转模板和第一耳板之间以及第二液压油缸与平移模板和第二耳板之间的连接方式能达到既便于安装和拆卸又能提高其稳固性的效果。
(6)本发明中所述平移模板上设有用于排气的排气孔,防止牛腿结构产生气泡麻面,提高其性能。
本发明的第二目的在于公开一种上述隧道施工中衬砌牛腿用模板组件的施工方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤一:衬砌局部牛腿,具体为:通过隧道衬砌台车液压系统将所述模板组件整体支撑到隧道二次衬砌轮廓位置,进行牛腿的局部衬砌;
步骤二:当牛腿仓将要浇满时,具体操作如下:a、先伸出第一液压油缸使旋转模板旋转支撑到位;b、之后伸出第二液压油缸使平移模板平移至其与旋转模板搭接,所述旋转模板上的第一接合板与所述平移模板上的第二接合板完全接合;c、最后将平移模板上的活结螺栓旋转卡入旋转模板上设置的锁紧U形槽板中并拧紧螺栓,使旋转模板与平移模板接合牢固,之后便可继续完成牛腿的衬砌。
为了达到更好的技术效果,还包括监测衬砌质量步骤,具体为:牛腿仓浇满前,通过所述模板组件合模前的开口观察浇筑情况,并采用插入式振捣器对混凝土捣实,实时观测混凝土浇筑质量。
应用本发明的施工方法,工艺精简,便于操作,且所衬砌出的牛腿质量好。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外,本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图,对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1是本发明优选实施例1的隧道施工中衬砌牛腿用模板组件与衬砌好牛腿的隧道侧壁的局部结构示意图;
图2是图1中隧道施工中衬砌牛腿用模板组件处于脱模状态的局部结构示意图;
图3是图1中隧道施工中衬砌牛腿用模板组件处于立模状态的局部结构示意图;
图4是图3中支撑板的俯视图;
1-第一衬砌模板,11-第一衬砌模板侧壁,12-第一段,13-第二段,14-第一耳板,2-第二衬砌模板,31-旋转模板,311-第一接合板,312-锁紧U形槽板,32-支撑板,321-长条形通孔,33-平移模板,331-第二接合板,332-活结螺栓,34-第二耳板,35-螺栓组件,41-第一液压油缸,42-第二液压油缸,5-密封部件,6-牛腿,7-隧道。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明,但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例1:
一种隧道施工中衬砌牛腿用模板组件,详见图1、图2、图3以及图4,具体为:所述模板组件包括由上至下设置的第一衬砌模板1以及第二衬砌模板2(在沿牛腿宽度方向所在的所述模板组件的断面图中最能看出),所述第一衬砌模板1以及所述第二衬砌模板2上设有可调模板组,立模后所述可调模板组以及所述第二衬砌模板2形成与牛腿结构相匹配的型腔,通过可调模板的调节即可与第一衬砌模板1以及第二衬砌模板2形成与牛腿结构相匹配的型腔,操作方便。
所述第一衬砌模板1由包含衬砌牛腿6时能与所述隧道7内壁紧贴设置的第一段12以及与其串联设置的第二段13组成,所述第二段13的上端至下端的面与牛腿宽度方向的面成105°-165°的夹角,便于预留供旋转模板进行旋转的空腔。
所述可调模板组包括设置在所述第一衬砌模板1上的旋转模板31、设置在所述第二衬砌模板2上端面上的支撑板32以及平移模板33,所述旋转模板31的上端铰接在所述第一衬砌模板侧壁11的下端且其下端活动设置(最好是可调节的连接方式设置)在第一衬砌模板1上的第一液压油缸41上,随着第一液压油缸41中的活塞杆进行伸缩运动时,所述旋转模板31除去铰接部位的其他部位均以其铰接部位为旋转轴进行靠近或远离隧道7侧壁且为上下摆动的运动;所述平移模板33通过沿垂直于隧道侧壁且平行所述支撑板32的上表面方向进行伸缩的第二液压油缸42活动设置在所述支撑板32上,所述平移模板33以支撑板32的上表面为支撑面进行向前靠近或向后远离隧道7侧壁运动。通过第一液压油缸41和第二液压油缸42分别带动旋转模板31和平移模板33进行运动,操作方便且便于定位。
上述支撑板32沿上下方向设有长条形通孔321,所述长条形通孔321的长度方向沿垂直于隧道侧壁且平行所述支撑板32的上表面方向且其数量为1组(还可以根据实际需求选择至少平行设置的2组),所述平移模板33的末端通过螺栓组件35贯穿所述长条形通孔321设置,所述第二液压油缸42的缸筒通过第二耳板34设置在所述支撑板32上。所述螺栓组件35包括螺栓和与所述螺栓相匹配的隔套。便于平移模板33能在支撑板32的上表面上进行移动。
所述旋转模板31的下端端部设有第一接合板311,所述平移模板33的前端设有与所述第一接合板311相匹配的第二接合板331;当旋转模板31旋转至紧贴隧道侧壁以及所述第二接合板331随平移模板33运动至其前端紧贴隧道侧壁时,第一接合板311与第二接合板331紧密接合且形成与牛腿上端根部相匹配的结构,所述第一衬砌模板侧壁11、旋转模板31以及第一接合板311形成与牛腿6上部根部相连的隧道侧壁相匹配的结构。
本发明隧道施工中衬砌牛腿用模板组件中,所述平移模板33上设有活结螺栓332,所述旋转模板31上设有与所述活结螺栓332相匹配的锁紧U形槽板312。平移模板和旋转模板还通过活结螺栓以及锁紧U形槽板的组合进行固定,提高其稳固性,且脱模时活结螺栓的螺母无需完全拆下,而是只需将螺母拧出一小段距离后将活结螺栓绕销轴旋转出U形槽即可,使脱模、立模更加方便,且可避免普通螺栓因拆装频繁而容易丢失的问题。
所述第一接合板311与所述第二接合板331相互接合的接合处设有密封部件5,所述密封部件5采用橡胶带14,保证第一接合板311和第二接合板331搭接合缝密实,防止衬砌时漏浆。
本发明隧道施工中衬砌牛腿用模板组件中,所述活结螺栓332通过销轴设置在所述平移模板33上;所述第一液压油缸41活塞杆的前端通过销轴固定在所述旋转模板31上,其缸筒通过铰接销与第一耳板14连接;所述第二液压油缸42活塞杆的前端通过销轴固定在所述平移模板33上,其缸筒通过铰接销与第二耳板34连接。安装和拆卸方便,且固定后整体稳定性好。
本发明隧道施工中衬砌牛腿用模板组件中,所述平移模板33上还设置有多个排气孔,防止牛腿结构产生气泡麻面,提高其性能。
应用本发明的隧道施工中衬砌牛腿用模板组件的施工方法如下:隧道二次衬砌与牛腿衬砌立模时,首先通过隧道衬砌台车液压系统将本发明模板组件整体支撑到隧道二次衬砌轮廓位置,然后依次伸出第一液压油缸41,使旋转模板31旋转支撑到位,之后伸出第二液压油缸42,使平移模板33平移至其与旋转模板31搭接,旋转模板31上的第一接合板311和平移模板33上的第二接合板331完全接合;最后将平移模板33上的活结螺栓332旋转卡入旋转模板31上设置的锁紧U形槽板312中并拧紧螺栓,使旋转模板31与平移模板33接合牢固,便完成了立模;脱模时按与立模相反的顺序操作即可。
本发明隧道施工中衬砌牛腿用模板组件与隧道二次衬砌模板融合为一体,实现牛腿结构与隧道二次衬砌一次性浇筑成型。可衬砌牛腿的隧道衬砌台车钢模板设置铰接式的旋转模板和平移模板,并且均由液压油缸驱动,操作简单便捷,节省人力,大大提高了衬砌施工效率,节约成本;因牛腿结构浇筑仓为活动式的旋转模板和平移模板与衬砌模板组合而成,可灵活改变牛腿结构浇筑仓的空间大小,使得脱模空间大,彻底解决了隧道二次衬砌与牛腿结构浇筑一次性成型脱模时牛腿边角掉块的问题;且隧道二次衬砌与牛腿结构浇筑一次性成型,有效解决了分次浇筑成型的各种缺点;在隧道二次衬砌与牛腿结构浇筑过程中,在浇满牛腿结构之前可先不撑出旋转模板和平移模板,通过旋转模板和平移模板合模前的开口观测浇筑情况,并可用插入式振捣器对混凝土捣实,在牛腿结构将要浇满时再通过液压油缸将旋转模板和平移模板支撑到位,平移模板上设置有排气孔,可排除牛腿结构模板仓中的空气,防止牛腿结构产生气泡麻面,成型结构整体性能好,受力可靠。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种隧道施工中衬砌牛腿用模板组件,其特征在于:包括由上至下设置的第一衬砌模板(1)以及第二衬砌模板(2),所述第一衬砌模板(1)以及所述第二衬砌模板(2)上共同设有可调模板组,立模后所述可调模板组以及所述第二衬砌模板(2)形成与牛腿结构相匹配的型腔;
所述第一衬砌模板(1)包含衬砌牛腿时能与所述隧道内壁紧贴设置的第一衬砌模板侧壁(11);
所述可调模板组包括设置在所述第一衬砌模板(1)上的旋转模板(31)、设置在所述第二衬砌模板(2)上端面上的支撑板(32)以及平移模板(33),所述旋转模板(31)的上端铰接在所述第一衬砌模板侧壁(11)的下端且其下端活动设置在第一衬砌模板(1)上的第一液压油缸(41)上,随着第一液压油缸(41)中的活塞杆进行伸缩运动时,所述旋转模板(31)除去铰接部位的其他部位均以其铰接部位为旋转轴进行靠近或远离隧道侧壁且为上下摆动的运动;所述平移模板(33)通过沿垂直于隧道侧壁且平行所述支撑板(32)上表面方向进行伸缩的第二液压油缸(42)活动设置在所述支撑板(32)上,所述平移模板(33)以支撑板(32)的上表面为支撑面进行向前靠近或向后远离隧道侧壁的运动;
所述旋转模板(31)的下端端部设有第一接合板(311),所述平移模板(33)的前端端部设有与所述第一接合板(311)相匹配的第二接合板(331),当旋转模板(31)旋转至紧贴隧道侧壁以及所述第二接合板(331)随平移模板(33)运动至其前端紧贴隧道侧壁时,第一接合板(311)与第二接合板(331)紧密接合且形成与牛腿上端根部相匹配的结构,所述第一衬砌模板侧壁(11)、旋转模板(31)以及第一接合板(311)形成与牛腿上部根部相连的隧道侧壁相匹配的结构。
2.根据权利要求1所述的隧道施工中衬砌牛腿用模板组件,其特征在于:所述第一衬砌模板(1)由包含第一衬砌模板侧壁(11)的第一段(12)以及与其串联且设置在其下端的第二段(13)组成,所述第二段(13)的上端至下端的面与牛腿宽度方向的面成105°-165°的夹角,所述第一液压油缸(41)的缸筒通过第一耳板(14)设置在所述第二段(13)上。
3.根据权利要求1-2任意一项所述的隧道施工中衬砌牛腿用模板组件,其特征在于:所述支撑板(32)沿上下方向设有长条形通孔(321),所述长条形通孔(321)的长度方向沿垂直于隧道侧壁且平行所述支撑板(32)上表面方向且其数量为1组或至少平行设置的2组,所述平移模板(33)的末端通过螺栓组件(35)贯穿所述长条形通孔(321)设置,所述第二液压油缸(42)的缸筒通过第二耳板(34)设置在所述支撑板(32)上。
4.根据权利要求3所述的隧道施工中衬砌牛腿用模板组件,其特征在于:所述螺栓组件(35)包括螺栓和与所述螺栓相匹配的隔套。
5.根据权利要求3所述的隧道施工中衬砌牛腿用模板组件,其特征在于:所述平移模板(33)上设有活结螺栓(332),所述旋转模板(31)上设有与所述活结螺栓(332)相匹配的锁紧U形槽板(312)。
6.根据权利要求3所述的隧道施工中衬砌牛腿用模板组件,其特征在于:所述第二接合板(331)与所述第一接合板(311)以一定角度相互接合,且接合处设有密封部件(5)。
7.根据权利要求3所述的隧道施工中衬砌牛腿用模板组件,其特征在于:所述活结螺栓(332)通过销轴设置在所述平移模板(33)上;所述第一液压油缸(41)的活塞杆的前端通过销轴固定在所述旋转模板(31)上,其缸筒通过铰接销与第一耳板(14)连接;所述第二液压油缸(42)的活塞杆的前端通过销轴固定在所述平移模板(33)上,其缸筒通过铰接销与第二耳板(34)连接。
8.根据权利要求3所述的隧道施工中衬砌牛腿用模板组件,其特征在于:所述平移模板(33)上设有用于排气的排气孔。
9.一种如权利要求1-8任意一项所述隧道施工中衬砌牛腿用模板组件的施工方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤一:衬砌局部牛腿,具体为:通过隧道衬砌台车液压系统将所述模板组件整体支撑到隧道二次衬砌轮廓位置,进行牛腿的局部衬砌;
步骤二:当牛腿仓将要浇满时,具体操作如下:a、先伸出第一液压油缸(41)使旋转模板(31)旋转支撑到位;b、之后伸出第二液压油缸(42)使平移模板(33)平移至其与旋转模板(31)搭接,所述旋转模板(31)上的第一接合板(311)与所述平移模板(33)上的第二接合板(331)完全接合;c、最后将平移模板(33)上的活结螺栓(332)旋转卡入旋转模板(31)上设置的锁紧U形槽板(312)中并拧紧螺栓,使旋转模板(31)与平移模板(33)接合牢固,之后便可衬砌完成整个牛腿。
10.根据权利要求9所述的隧道施工中衬砌牛腿用模板组件的施工方法,其特征在于:还包括监测衬砌质量步骤,具体为:牛腿仓浇满前,通过所述模板组件合模前的开口观察浇筑情况,并采用插入式振捣器对混凝土捣实,实时观测混凝土浇筑质量。
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