CN104747211B - 隧道施工用抗浮装置及钢模衬砌台车和抗浮施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种隧道施工用抗浮装置及钢模衬砌台车和抗浮施工方法。本发明采用的技术方案如下:一种隧道施工用抗浮装置,包括抗浮柱、升降缸和限位机构,抗浮柱下端经升降缸连接钢模衬砌台车的门架,抗浮柱上部沿轴向设有多个限位孔,限位机构包括限位安装体和限位销,其中限位安装体安装在钢模衬砌台车的模板,且限位安装体上设有限位安装通孔,限位销贯穿限位销安装孔并与抗浮柱上的限位孔配合。抗浮性能好、结构简单、安装方便、衬砌效果好,施工效率高。

Description

隧道施工用抗浮装置及钢模衬砌台车和抗浮施工方法
技术领域
本发明属于工程机械技术领域,尤其涉及一种隧道施工用抗浮装置及钢模衬砌台车和抗浮施工方法。
背景技术
钢模衬砌台车是隧道施工过程二次衬砌中必须使用的专用设备,用于对隧道内壁的砼衬砌施工, 在隧道洞身断面衬砌施工中,圆心以下部分浇筑混凝土时,台车模板将会受到混凝土产生的浮力作用,当浮力大于台车自重时就会产生钢模板以及台车整体的上浮与变形。台车上浮会造成台车门架和轨道虚连或脱离,虚连时会产生门架相对衬砌模板位移,模板变形、衬砌几何尺寸发生偏差,造成永久质量缺陷,脱离时会造成衬砌台车失稳、崩塌,造成台车损坏、浇筑混凝土报废甚至造成人员伤亡。
现有技术中的衬砌台车抗浮方式有两种,一种是传统的利用加大台车自重的方式来克服混凝土的上浮作用力;另一种是设计专用的抗浮机构,如中国专利CN202718678U提出一种具有抗浮机构的全圆隧道针梁台车,其抗浮机构设置在台车前、后两端,该抗浮机构由升降机构和支撑托架组成,此种抗浮机构的缺陷主要表现在:①台车自重大、结构复杂:台车门架需要向前后端延伸一段距离来支撑抗浮机构,这就造成台车整体自重加大,且结构复杂;②抗浮效果差:抗浮机构设置在衬砌台车前后两端,而混凝土浮力主要作用在台车模板上,台车中间部分由于缺乏有效抗浮支撑易产生上浮变形;③有效衬砌面积减小:由于此种设计的台车门架必须向前后两端延伸,造成台车有效衬砌面积减小,施工效率低。
发明内容
本发明目的是提供一种隧道施工用抗浮装置及钢模衬砌台车和抗浮施工方法。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:
一种隧道施工用抗浮装置,包括抗浮柱、升降缸和限位机构,抗浮柱下端经升降缸连接钢模衬砌台车的门架,抗浮柱上部沿轴向设有多个限位孔,限位机构包括限位安装体和限位销,其中限位安装体安装在钢模衬砌台车的模板上,且限位安装体上设有限位销安装孔,限位销贯穿限位销安装孔并与抗浮柱上的限位孔配合。
上述种隧道施工用抗浮装置中优选方案,升降缸为机械自锁液压缸,液压缸上端设有第一法兰连接板,抗浮柱下端设有第二法兰连接板,第二法兰连接板与第一法兰连接板经法兰螺栓连接为一体。
上述种隧道施工用抗浮装置中优选方案,限位销为楔形销,且楔形销末端经紧固螺母固定在限位安装体上。
上述种隧道施工用抗浮装置中优选方案,抗浮柱顶部设有曲面盖板,曲面盖板与钢模衬砌台车的模板外表面为曲率一致的曲面。
一种钢模衬砌台车,包括台车模板和门架,钢模衬砌台车还包括有多个隧道施工用抗浮装置,隧道施工用抗浮装置安装在门架上且分为两组,沿钢模衬砌台车横向对称分布,每组包括一个以上沿钢模衬砌台车纵向等距分布的隧道施工用抗浮装置。
一种利用钢模衬砌台车进行抗浮施工方法,包括以下步骤:
钢模衬砌台车行走至衬砌位置后,将基础千斤顶撑于钢轨上旋紧,首先进行底部混凝土灌注,驱动两组隧道施工用抗浮装置的各个升降缸同步上升,待抗浮柱顶部曲面盖板接近隧道顶部时,然后对各个升降缸进行单独驱动,待所有抗浮柱曲面盖板与隧道顶部充分接触后,插入限位销对抗浮柱进行锁定,对升降缸进行机械锁定,待锁定工序完成后进行底部混凝土灌注;
当底部混凝土灌注完成后进行顶部混凝土灌注,通过控制系统控制抗浮机构升降缸下降,驱动两组隧道施工用抗浮装置的各个升降缸同步上升,待抗浮柱顶部曲面盖板接近台车模板时,对各个升降缸进行单独驱动,待所有抗浮柱顶部-曲面盖板与台车模板表面完全重合后,插入限位销对抗浮柱进行锁定,对升降缸进行机械锁定,待锁定工序完成后进行顶部混凝土灌注。
本发明的有益效果:
1、抗浮性能好:抗浮机构在钢模衬砌台车横向上对称分布,纵向上等距均匀分布,保证抗浮力均匀分散到每一组抗浮机构上,防止局部反力过大造成对台车整体结构的破坏,同时可有效抑制钢模衬砌台车门架的上浮和钢模衬砌台车模板的变形;
2、结构简单、安装方便:抗浮机构由抗浮柱、升降缸和限位机构三部分组成,结构简单、重量轻、安装方便;
3、全液压控制,操作简便:通过控制系统控制液压缸推动抗浮柱的上升和下降,利用限位装置对抗浮柱进行位置锁定,液压系统既可以同步控制所有抗浮机构又可以单独驱动任一位置的抗浮机构,操作简便且提高了施工效率;
4、衬砌效果好:抗浮柱的曲面盖板与台车模板外表面正好重合,将抗浮柱下降至合适位置使抗浮柱曲面盖板与台车模板重合,可进行拱顶部位混凝土灌注,衬砌效果不受抗浮机构影响。
5、施工效率高:本发明的抗浮机构与传统抗浮机构相比增大了台车的有效衬砌面积,提高了施工效率,缩短了工期。
附图说明
图1为本发明的钢模衬砌台车前视图;
图2为本发明的钢模衬砌台车侧视图;
图3为本发明提供的抗浮装置底部灌浆工况示意图;
图4为本发明提供的抗浮装置顶部灌浆工况示意图;
图5为本发明提供的抗浮装置整体结构示意图;
图6为本发明提供的抗浮装置限位机构结构示意图。
其中,1-台车模板;2-台车上部支撑;3-隧道施工用抗浮装置;4-模板支撑杆;5-台车门架;6-行走电机;7-基础千斤顶;8-升降缸;9-抗浮柱;10-限位机构;11-曲面盖板;12-限位孔;13-第二法兰连接板;14-法兰板;15-法兰螺栓;16-限位销;17-紧固螺母;18-限位安装体,19-钢轨,20-第一法兰连接板,21-螺栓。
具体实施方式
结合本发明实施例中的附图,对本发明做进一步清楚、完整地描述,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。
参考附图5、图6,一种隧道施工用抗浮装置,包括抗浮柱9、升降缸8和限位机构10,抗浮柱9下端经升降缸8连接钢模衬砌台车的台车门架5,抗浮柱9上部沿轴向设有多个限位孔12,限位机构10包括限位安装体18和限位销16,其中限位安装体18安装在钢模衬砌台车的台车模板1上,且限位安装体18上设有限位销安装孔,限位销16贯穿限位销安装孔并与抗浮柱9上的限位孔12配合,限位销16为楔形销,且楔形销末端经紧固螺母17固定在限位安装体18上,限位销16用于抗浮柱9位置进行锁定,通过楔形销的楔形面对抗浮柱9的限位位置进行微调,同时楔形销的夹紧效果更加稳定,拆卸也更加方便。
本实施例中,升降缸8为机械自锁液压缸,机械自锁液压缸安全可靠,可以防止因浮力过大导致液压缸柱塞发生危险;液压缸下端设有法兰板14,该法兰板14与台车门架5之间通过螺栓21连接,以防止抗浮装置工作时产生振动或偏移;液压缸上端设有第一法兰连接板20,抗浮柱9下端设有第二法兰连接板13,第二法兰连接板13与第一法兰连接板20经法兰螺栓15连接为一体。
本实施例中,液压缸的机械自锁与限位机构10组成双保险,防止在台车工作过程中由于浮力过大导致抗浮柱9回位发生危险。
本实施例中,抗浮柱9顶部设有曲面盖板11,曲面盖板11与钢模衬砌台车的台车模板1外表面为曲率一致的曲面,曲面盖板11与隧道洞身顶部直接接触,由隧道洞身顶部提供抗浮反力,抗浮柱9回位后与钢模衬砌台车的模板1外表面重合,不影响钢模衬砌台车顶部混凝土灌注。
参考附图1及附图2,一种钢模衬砌台车,包括台车模板1、门架、用于驱动门架行走的行走电机6、位于台车模板1与门架之间的多个模板支撑杆4和设置在门架上方的多个台车上部支撑2,钢模衬砌台车还包括有多个隧道施工用抗浮装置3,隧道施工用抗浮装置3安装在门架上且分为两组,沿钢模衬砌台车横向对称分布,每组包括一个以上沿钢模衬砌台车纵向等距分布的隧道施工用抗浮装置3。
一种所述钢模衬砌台车进行抗浮施工方法, 包括以下步骤:
行走电机6驱动钢模衬砌台车行走至衬砌位置后,将多个基础千斤顶7撑于钢轨19上旋紧,首先进行底部混凝土灌注,驱动两组隧道施工用抗浮装置3的各个升降缸8同步上升,待抗浮柱9顶部曲面盖板接近隧道顶部时,然后对各个升降缸8进行单独驱动,待所有抗浮柱9曲面盖板11与隧道顶部充分接触后如图3所示,插入限位销16对抗浮柱9进行锁定,对升降缸8进行机械锁定,待锁定工序完成后进行底部混凝土灌注;
当底部混凝土灌注完成后进行顶部混凝土灌注,通过控制系统控制抗浮机构升降缸8下降,驱动两组隧道施工用抗浮装置3的各个升降缸8同步上升,待抗浮柱9顶部曲面盖板接近台车模板1时,对各个升降缸8进行单独驱动,待所有抗浮柱9顶部-曲面盖板与台车模板1表面完全重合后如图4所示,插入限位销16对抗浮柱9进行锁定,对升降缸8进行机械锁定,待锁定工序完成后进行顶部混凝土灌注。
以上仅描述了本发明的基本原理和优选实施方式,本领域人员可以根据上述描述作出许多变化和改进,这些变化和改进应该属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种利用钢模衬砌台车进行抗浮施工方法,所述钢模衬砌台车包括台车模板、门架和多个隧道施工用抗浮装置,隧道施工用抗浮装置安装在门架上且分为两组,沿钢模衬砌台车横向对称分布,每组包括一个以上沿钢模衬砌台车纵向等距分布的隧道施工用抗浮装置,隧道施工用抗浮装置包括抗浮柱、升降缸和限位机构,抗浮柱下端经升降缸连接钢模衬砌台车的门架,抗浮柱上部沿轴向设有多个限位孔,限位机构包括限位安装体和限位销,其中限位安装体安装在钢模衬砌台车的模板上,且限位安装体上设有限位销安装孔,限位销贯穿限位销安装孔并与抗浮柱上的限位孔配合,其特征在于:包括以下步骤:
钢模衬砌台车行走至衬砌位置后,将基础千斤顶撑于钢轨上旋紧,首先进行底部混凝土灌注,驱动两组隧道施工用抗浮装置的各个升降缸同步上升,待抗浮柱顶部曲面盖板接近隧道顶部时,然后对各个升降缸进行单独驱动,待所有抗浮柱顶部曲面盖板与隧道顶部充分接触后,插入限位销对抗浮柱进行锁定,对升降缸进行机械锁定,待锁定工序完成后进行底部混凝土灌注;
当底部混凝土灌注完成后进行顶部混凝土灌注,通过控制系统控制抗浮机构升降缸下降,驱动两组隧道施工用抗浮装置的各个升降缸同步上升,待抗浮柱顶部曲面盖板接近台车模板时,对各个升降缸进行单独驱动,待所有抗浮柱顶部曲面盖板与台车模板表面完全重合后,插入限位销对抗浮柱进行锁定,对升降缸进行机械锁定,待锁定工序完成后进行顶部混凝土灌注。
2.根据权利要求1所述利用钢模衬砌台车进行抗浮施工方法,其特征在于:升降缸为机械自锁液压缸,液压缸上端设有第一法兰连接板,抗浮柱下端设有第二法兰连接板,第二法兰连接板与第一法兰连接板经法兰螺栓连接为一体。
3.根据权利要求1所述利用钢模衬砌台车进行抗浮施工方法,其特征在于:限位销为楔形销,且楔形销末端经紧固螺母固定在限位安装体上。
4.根据权利要求1或2或3所述利用钢模衬砌台车进行抗浮施工方法,其特征在于:抗浮柱顶部曲面盖板与钢模衬砌台车的模板外表面曲率一致。
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