CN104790975B - 一种隧道管片二次衬砌设备及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种隧道管片二次衬砌设备及方法，设备包括依次放置的支撑装置、管片拼装机、管片吊运装置、安设豆砾石注入系统和双液浆注入系统的台车，在台车上设置有液压系统、压缩空气系统、电控系统，所述支撑装置包括支撑盾，在支撑盾的侧端对称设置有撑靴，在支撑盾上设置有推进油缸。衬砌方法为：支撑装置的推进油缸伸出，整个支撑装置前进；支撑装置的撑靴伸出，推进油缸缩回，让出管片拼装空间；通过管片拼装机对预制管片进行拼装；当管片拼装到设定的距离后，进行二次衬砌的缝隙回填，本发明采用预制管片进行二次衬砌，避免了传统技术隧道内浇筑混凝土的高强作业量，预制管片保证了隧道的强度，从而确保隧道使用寿命。

Description

一种隧道管片二次衬砌设备及方法
技术领域
本发明涉及一种隧道施工设备及方法，尤其涉及一种隧道管片二次衬砌设备及方法。
背景技术
随着盾构隧道的应用越来越广泛，从早期的公路、铁路隧道发展到今天的地铁、电缆、取排水道等。隧道的多元化应用，使得隧道的结构强度、使用年限及防水能力等也有了更高的要求。在空间相对狭小的区域开挖隧道通常不适合盾构机作业，往往都采取明挖、暗挖和盖挖等方式，这些方式往往都是通过钢筋混凝土对开挖的隧道加固，用钢筋混凝土加固的隧道往往防水性能较差，而且结构强度较弱，这就需要对隧道进行二次衬砌管片以满足隧道的特殊使用要求。
传统的二次衬砌技术方案是将一次衬砌管片凿毛，绑扎钢筋，通过台车再对绑扎好的钢筋浇筑混凝土，浇筑的同时通过使用附壁式震动器及插入式振捣棒确保混凝土振捣满足要求。
传统二次衬砌技术方案施工复杂，费时费力，而且浇筑后的管片由于温度、载荷等原因经常会出现裂缝，不能达到隧道防水的作用，严重影响隧道的使用年限。而且，二次衬砌拱顶脱空问题也十分普遍，造成衬砌厚度不足、结构受力特性劣化，并由此引起衬砌裂损、渗漏水、掉块甚至坍塌，给隧道的健康安全运营带来诸多不利影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足提供一种方便施工、能保证隧道的结构强度及防水能力的隧道管片二次衬砌设备及方法。
本发明所采用的技术方案为：一种隧道管片二次衬砌设备，其特征在于它包括依次放置的支撑装置、管片拼装机、管片吊运装置、安设豆砾石注入系统和双液浆注入系统的台车，在台车上设置有液压系统、压缩空气系统、电控系统，所述支撑装置包括支撑盾，在支撑盾的侧端对称设置有撑靴支撑机构，在支撑盾上设置有推进油缸。
按上述技术方案，所述支撑装置包括两组支撑盾，分别为第一支撑盾和第二支撑盾，第一支撑盾的主推进油缸的后端与第二支撑盾的前端相连，第二支撑盾的辅推油缸后端与拼装管片相对应。
按上述技术方案，所述管片吊运装置包括管片吊运台架，在管片吊运台架上设置有管片吊机与喂片机，所述喂片机与管片拼装机相配设。
按上述技术方案，所述豆砾石注入系统包括豆砾石存储罐和豆砾石注入泵。
按上述技术方案，双液浆注入系统包括双液浆罐中的双液浆搅拌桶和注入泵。
一种隧道管片二次衬砌方法，其特征在于：它包括如下步骤：
步骤一、在隧道处提供上述管片二次衬砌设备；
步骤二、支撑装置的推进油缸伸出，整个支撑装置前进；
步骤三、支撑装置的撑靴伸出，推进油缸收回，让出管片拼装空间；
步骤四、管片拼装机对预制管片进行拼装，使其形成一个完整的环形；
步骤五、支撑装置的撑靴收回，推进油缸伸出顶住管片前进，重复步骤三至五；
步骤六、当管片拼装到设定的距离后，进行二次衬砌的缝隙回填。
按上述技术方案，步骤六的过程具体为：首先是将管片吊装孔打穿，通过管片吊装孔进行豆砾石回填，然后再进行双液浆的回填。
按上述技术方案，步骤三具体为推进油缸按分区收回；步骤四为管片拼装机对预制管片进行分区拼装，一个分区管片拼装完成后，该分区推进油缸伸出顶住管片，下一个分区推进油缸收回，依次循环，最终形成一个完整的环形预制管片。
本发明所取得的有益效果为：本发明采用预制管片进行二次衬砌，避免了传统技术隧道内浇筑混凝土的高强作业量，预制管片保证了隧道的强度，从而确保隧道使用寿命；本发明在向前推进的过程中注浆，管片拼装机拼装衬砌管片，施工简便、能保证隧道的强度，并且能适应不同管片形状的异型断面隧道；先通过豆砾石缝隙进行回填，在通过双液浆回填，使得豆砾石进一步固化并使得二次衬砌管片间隙处进行二次密封，并使得其管片与豆砾石进行良好的结合，保证了二次衬砌管片不会发生错位等现象。
附图说明
图1为本发明的结构图。
图2为本发明的豆砾石注入系统和双液浆注入系统的结构示意图。
图3为图1中A-A剖视图。
图4为图2中B-B剖视图。
图5为图1中C-C剖视图。
图6为图1中D-D剖视图。
图7A-7J为本发明的二次衬砌方法的过程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1-6所示，本实施例提供了一种隧道管片二次衬砌设备，它包括依次设置的支撑装置、管片拼装机7、管片吊运装置、安设豆砾石注入系统和双液浆注入系统的台车，在台车上设置有液压系统、压缩空气系统、电控系统。本发明通过支撑装置进行支撑和推进，通过管片吊运装置将管片吊运至管片拼装机后，通过管片拼装机7对管片8进行拼装，拼装一完整环后支撑装置再前进，在前进的过程中通过豆砾石注入系统以及双液浆注入系统对缝隙进行回填，以确保二次衬砌管片的防水性能。
本实施例中，所述支撑装置包括两组支撑盾，分别为第一支撑盾1和第二支撑盾4，在第一支撑盾1的两侧对称设置有第一撑靴2，在第一支撑盾1上设置有主推油缸3，主推油缸3的后端与第二支撑盾4相连，主推油缸3为第一支撑盾1提供动力；第二支撑盾4的两侧对称设置有第二撑靴5，第二支撑盾4的前进由辅推油缸6提供动力，辅推油缸6后端与拼装管片相对应。通过设置两组支撑盾，提供了较大的摩擦力，进而提供较大的前进推力。
本实施例中，所述管片吊运装置包括管片吊运台架9，在管片吊运台架9上设置有管片吊机10与喂片机21，喂片机21与管片拼装机7相配设。
本实施例中，豆砾石注入系统和双液浆注入系统安设在两台台车11、12上，其中，豆砾石注入系统主要包括豆砾石储存罐16和豆砾石注入泵19；双液浆注入系统主要包括双液浆罐20和注入泵，在双液浆罐20中设置有搅拌桶。在台车11上装配有用来操纵设备运转的操作间17、液压站18、豆砾石注入泵19、双液浆罐20，其中，豆砾石注入泵19可注豆砾石配合双液浆罐20中的双液浆回填一次衬砌和二次衬砌之间的缝隙。在台车12上设置有用于提供设备预转过程中的电力控制的电器柜13、为整个设备提供气动元件的开关动作的空压机14和储气罐15、豆砾石罐16，其中豆砾石罐16为台车12中的豆砾石注入泵提供豆砾石。
本实施例还提供了一种隧道管片二次衬砌方法，它包括如下步骤：
1、在隧道处提供上述管片二次衬砌设备；
2、第二支撑靴5伸出，使第二支撑盾4固定，如图7A-7B所示；
3、主推油缸油缸3推进，推动第一支撑盾1向前，此时，辅助油缸6按分区（在第二支撑盾的圆周方向设置有多个辅助油缸，若干个辅助油缸为一分区）收回，让出分区管片拼装空间，如图7C-7E所示，；
4、通过管片拼装机7对预制管片（其中，预制管片8是通过管片吊机10吊运喂片机21处，通过喂片机21喂送至管片拼装机7）进行分区拼装，一个分区管片拼装完成后，该分区辅推油缸6伸出顶住管片，下一个分区辅推油缸收回，依次循环，用来保证足够的力来压紧每一环管片间的止水条，从而达到密封的作用，最终，使其形成一个完整的环形；
5、第一支撑盾1的第一大撑靴2伸出，第二支撑盾的第二支撑靴5收回，如图7F-7H所示；
6、辅推油缸6顶住管片8前进，其中，辅推油缸伸出与主推油缸收回同步进行，保证作用在管片上的力持续稳定，如图7I-7J所示；
7、第一支撑盾的第一撑靴收回后，重复步骤2-6；
8、当管片拼装机拼装设定的环后（本实施例以10环为例进行说明，大约15m），进行二次衬砌的缝隙回填从而将管片固定在隧道上，缝隙回填的具体过程为：首先是将在管片内壁上设置的管片吊装孔打穿，通过管片吊装孔进行豆砾石回填，然后再进行双液浆的回填；双浆液的回填是为了使豆砾石进一步固化并使得二次衬砌管片间隙处进行二次密封，并使得其管片与豆砾石进行良好的结合，保证了二次衬砌管片不会发生错位等现象。

Claims (6)

1.一种隧道管片二次衬砌设备，其特征在于它包括依次放置的支撑装置、管片拼装机、管片吊运装置、安设豆砾石注入系统和双液浆注入系统的台车，在台车上设置有液压系统、压缩空气系统、电控系统，所述支撑装置包括两组横截面形成为马蹄形状的支撑盾，分别为第一支撑盾和第二支撑盾，在每个支撑盾的侧端对称设置有撑靴，第一支撑盾的主推进油缸的后端与第二支撑盾的前端相连，第二支撑盾的辅推油缸后端与拼装管片相对应。
2.根据权利要求1所述的隧道管片二次衬砌设备，其特征在于，所述管片吊运装置包括管片吊运台架、喂片机，在管片吊运台架上设置有管片吊机，所述喂片机与管片拼装机相配设。
3.根据权利要求1所述的隧道管片二次衬砌设备，其特征在于，所述豆砾石注入系统包括豆砾石存储罐和豆砾石注入泵。
4.根据权利要求1所述的隧道管片二次衬砌设备，其特征在于，双液浆注入系统包括双液浆罐和注入泵。
5.一种隧道管片二次衬砌方法，其特征在于：它包括如下步骤：
步骤一、在隧道处提供上述权利要求1所述的管片二次衬砌设备；
步骤二、第二支撑靴伸出，使第二支撑盾固定；
步骤三、主推油缸推进，推动第一支撑盾向前，此时，辅助油缸按分区收回，让出分区管片拼装空间；
步骤四、通过管片拼装机对预制管片进行分区拼装，一个分区管片拼装完成后，该分区辅推油缸伸出顶住管片，下一个分区辅推油缸收回，依次循环，最终，使其形成一个完整的环形；
步骤五、第一支撑盾的第一大撑靴伸出，第二支撑盾的第二支撑靴收回；
步骤六、辅推油缸顶住管片前进，第一支撑盾的第一撑靴收回后，重复步骤二至六
步骤七、当管片拼装到设定的距离后，进行二次衬砌的缝隙回填。
6.根据权利要求5所述的一种隧道管片二次衬砌方法，其特征在于，步骤七的过程具体为：首先是将管片吊装孔打穿，通过管片吊装孔进行豆砾石回填，然后再进行双液浆的回填。
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