CN104963701A - 一种隧道施工衬砌量确定装置及其施工方法 - Google Patents

Abstract

一种隧道施工衬砌量确定装置，其特征在于：包括模板，所述模板上设有注浆出口和注浆入口，所述注浆出口布设在模板外侧，注浆入口布设在模板内侧；所述模板内侧顶部安装有加强筋，所述加强筋下方安装有交叉布设的多组横向伸缩支撑杆和纵向伸缩支撑杆；与现有的技术相比，本发明的优点是：利用三维激光扫描技术对隧道布设的反光靶进行扫描确定隧道的体积，通过测定不同层次的布点，利用计算机相减确定衬砌体积，计算混凝土注射量，整个过程计算机计算确定，数据精确，速度快，可避免施工中的浪费，同时节省工期。

Description

一种隧道施工衬砌量确定装置及其施工方法

技术领域

 本发明属于建筑工程技术领域，具体涉及一种隧道施工衬砌量确定装置及其施工方法。

背景技术

衬砌指的是为防止围岩变形或坍塌，沿隧道洞身周边用钢筋混凝土等材料修建的永久性支护结构。衬砌技术通常是应用于隧道工程、水利渠道中。衬砌简单说来就是内衬，常见的就是用砌块衬砌，可以是预应力高压灌浆素混凝土衬砌。

二次衬砌和初期支护相对而言，指在隧道已经进行初期支护的条件下，用混凝土等材料修建的内层衬砌，以达到加固支护、优化路线防排水系统、美化外观、方便设置通讯、照明、监测等设施的作用，以适应现代化高速道路隧道建设的要求。

塑料防水板防水层的防水板铺设应超前混凝土施工，超前距离宜为5至20m，并应设临时挡板防止机械损伤和电火花灼伤防水板。二次衬砌混凝土施工时应符合下列规定：绑扎、焊接钢筋时应釆取防刺穿、灼烧防水板措施；混凝土出料口和振捣棒不得直接接触塑料防水板。

专利公布号CN102359381A 的一种隧道衬砌台车布料机，包括皮带输送机，还包括：两连接梁，分别固结于台车上部横梁两端之间，每一连接梁设有铰接孔及铰接槽；两底座托架，每一底座托架上部并排设置有第一滚轮和第二滚轮，第一滚轮和第二滚轮的下部位置分别设有对应的第一铰座和第二铰座；底座托架分别位于两连接梁的上部，通过调节机构连接；皮带输送机下部并排固结有导轨，导轨分别置于第一滚轮和第二滚轮上，并通过位于底座托架与皮带输送机之间的推杆机构驱动。 。

又如专利公布号CN204041078U的一种隧道衬砌台车用封堵装置，包括至少一个封堵单件；所述封堵单件包括第一套筒、第二套筒、长轴、短轴、上模板以及下模板；所述第一套筒与所述第二套筒并列设置，且两者的上表面均固定在所述下模板的下端面 上，所述下模板可拆卸式固定在隧道衬砌台车的模板骨架上；所述长轴与所述短轴并列设置，且两者的末端均固定在隧道衬砌台车的模板骨架上；所 述长轴的前端贯穿所述第一套筒并经第一螺母进行固定，所述短轴的前端贯穿所述第二套筒 并经第二螺母进行固定；所述短轴的长度为所述下模板的长度的1.05-1.2倍，所述长轴的长度 为所述短轴的长度与所述下模板的长度之和的1.05-1.2倍；  

目前，隧道在衬砌过程中施工粗放，对于衬砌混凝土的用量都是看经验估算，这样会在施工中造成大量的浪费，增加施工成本。

发明内容

本发明针对现有技术的缺点，提出了一种隧道施工衬砌量确定装置及其施工方法，该装置及其施工方法可对隧道的二次衬砌的混凝土用量做到精确计算，有效避免了施工中的浪费，做到科学合理施工。

为实现本发明的目的，本发明采用的技术方案是：

一种隧道施工衬砌量确定装置，其特征在于：包括模板，所述模板上设有注浆出口和注浆入口，所述注浆出口布设在模板外侧，注浆入口布设在模板内侧；所述模板内侧顶部安装有加强筋，所述加强筋下方安装有交叉布设的多组横向伸缩支撑杆和纵向伸缩支撑杆；

每组横向伸缩支撑杆和纵向伸缩支撑杆由两根横向伸缩支撑杆和两根纵向伸缩支撑杆交叉组成，横向伸缩支撑杆和纵向伸缩支撑杆两者的伸缩支撑结构为千斤顶或液压缸；

模板内反光靶和模板外反光靶分别均布安装在所述模板的内壁面和外壁面，所述模板内反光靶和模板外反光靶数量相同，且通过模板的轴线一一对应布设；三维扫描仪布设在模板外侧且其位置正对模板竖向中心线；

所述模板内侧两端设有支撑平台，所述模板两端边缘通过螺栓旋入模板内活动安装有挡板，所述挡板上均布布设有直角支撑架，支架连接在直角支撑架与支撑平台之间，所述模板上设有挂架，输氧管安装在挂架上。

优先地，所述注浆出口和注浆入口的数量均为2个，注浆出口和注浆入口分别布设在模板的两端。

一种隧道施工衬砌量确定施工方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）利用混凝土喷射机对山体开挖结构进行初衬形成初衬结构，并在初衬结构内均布布设加强筋；

（2）在初衬结构壁面布设防水层，并沿隧道前进方向在防水层上安装反光靶一，反光靶一数量与模板外反光靶数量相同；

（3）利用三维扫描仪开始对反光靶一进行扫描，将数据输入计算机计算测得防水层以下区域的圆拱体积；

（4）利用行走装置将模板送入初衬结构内，输氧管53开始模板9内部进行输氧，并调整三维扫描仪高度对模板外反光靶和模板内反光靶进行扫描，将数据输入计算机计算分别测得模板的外壁面以下区域的圆拱体积和内壁面以下区域的圆拱体积；

（5）利用计算机开始计算，通过将测得防水层以下区域的圆拱体积减去模板的外壁面以下区域的圆拱体积得出空差区域数值，确定二次衬砌量；

（6）将挡板通过螺栓旋入模板内将模板的外壁面两端与初衬结构之间空差出来的间隙挡住，开始对注浆入口注射混凝土，注射量为步骤（5）计算出的二次衬砌量；

（7）注浆完成之后，按设计时间进行养护之后，在养护过程中，再次使用三维扫描仪扫描模板内反光靶，将数据输入计算机计算测得模板内壁面以下区域的圆拱体积二次数据，通过与步骤（4）的模板内壁面以下区域的圆拱体积数据对比，确定隧道二次衬砌变形量；

（8）拆卸挡板，继续利用行走装置带动模板前进；

（9）重复步骤1-8，直到整体二次衬砌段完成为止。

优先地，所述加强筋为工字钢或者圆钢。

优先地，所述混凝土喷射机为干湿两用混凝土喷射机。

与现有的技术相比，本发明的优点是：利用三维激光扫描技术对隧道布设的反光靶进行扫描确定隧道的体积，通过测定不同位置的布点，利用计算机相减确定衬砌体积，计算混凝土注射量，整个过程计算机计算确定，数据精确，速度快，可避免施工中的浪费，同时节省工期。

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示出了本发明模板的侧视图；

图2示出了本发明隧道施工衬砌量确定装置的侧视图；

图3示出了本发明模板的结构布置图；

图4示出了本发明三维扫描仪与模板布设的结构布置图；

图5示出了本发明模板主视图；

图6示出了本发明模板内部结构布置图；

图7示出了本发明二次衬砌变形结构布置图。

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，一种隧道施工衬砌量确定装置，包括模板9，所述模板9上设有注浆出口15和注浆入口19，所述注浆出口15布设在模板9外侧，注浆入口19布设在模板9内侧；所述模板9内侧顶部安装有加强筋22，所述加强筋22下方安装有交叉布设的多组横向伸缩支撑杆17和纵向伸缩支撑杆18。

每组横向伸缩支撑杆17和纵向伸缩支撑杆18由两根横向伸缩支撑杆17和两根纵向伸缩支撑杆18交叉组成，横向伸缩支撑杆17和纵向伸缩支撑杆18两者的伸缩支撑结构为千斤顶或液压缸。

模板内反光靶7和模板外反光靶11分别均布安装在所述模板9的内壁面和外壁面，所述模板内反光靶7和模板外反光靶11数量相同，且通过模板9的轴线一一对应布设；三维扫描仪23布设在模板9外侧且其位置正对模板9竖向中心线。

模板9内侧两端设有支撑平台14，所述模板9两端边缘通过螺栓6旋入模板9内活动安装有挡板4，所述挡板4上均布布设有直角支撑架，支架5连接在直角支撑架与支撑平台14之间，所述模板9内壁面安装有输电线路组，所述输电线路组上均布连接有太阳灯，输电线路组总线连接在安装在支撑平台上的配电箱上面，配电箱连接蓄电池或外部电源，太阳灯在三维扫描仪对反光靶进行扫描时关闭，不扫描时打开。所述模板内部还安装有加热管，所述加热管连接有供热管道，供热管道连接总集气装置，总集气装置连接外部输送输气通道，所述模板9上设有挂架54，输氧管53安装在挂架54上，输氧管53连接外部供氧管道52，供氧管道52上安装有开关阀门51。

注浆出口15和注浆入口19的数量均为2个，注浆出口15和注浆入口19分别布设在模板9的两端。此外，模板9为折叠式模板，即通过模板连接部20将三块小模板展开成一块整模板，通过横向伸缩支撑杆17的伸长与缩短控制模板9的弧度大小满足不同的隧道弧度。

此外，基于上述装置，本发明还提出一种隧道施工衬砌量确定施工方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）利用混凝土喷射机对山体1开挖结构进行初衬形成初衬结构10，并在初衬结构10内均布布设加强筋2；

初衬即初期支护，是隧道支护结构中的重要部分，占隧道结构受力的70%左右，相对而言，比二衬的作用要大很多，一般来说，初期支护做不好，主要会导致隧道结构变形开裂，造成二衬结构开裂、漏水。此外，混凝土喷射机为干湿两用混凝土喷射机，为了加强初衬结构，还在初衬结构内均布布置选用工字钢或者圆钢制成的加强筋2。

（2）在初衬结构10壁面布设防水层3，并沿隧道前进方向在防水层3上安装反光靶一91，反光靶一91数量与模板外反光靶11数量相同；防水层的布设主要是为了防止隧道渗水，是隧道施工中的基本工艺。

（3）利用三维扫描仪23开始对反光靶一91进行扫描，将数据输入计算机计算测得防水层3以下区域的圆拱体积；

（4）利用行走装置将模板9送入初衬结构10内，输氧管53开始模板9内部进行输氧，并调整三维扫描仪23高度对模板外反光靶11和模板内反光靶7进行扫描，将数据输入计算机计算分别测得模板9的外壁面以下区域的圆拱体积和内壁面以下区域的圆拱体积；行走装置主要为隧道台车。

（5）利用计算机开始计算，通过将测得防水层3以下区域的圆拱体积减去模板9的外壁面以下区域的圆拱体积得出空差区域数值，确定二次衬砌量；

（6）将挡板4通过螺栓6旋入模板9内将模板9的外壁面两端与初衬结构10之间空差出来的间隙挡住，开始对注浆入口19注射混凝土，注射量为步骤5计算出的二次衬砌量，；

（7）注浆完成之后，形成二次衬砌结构，按设计时间进行养护之后，一般为8小时以上，再次使用三维扫描仪23扫描模板内反光靶7，将数据输入计算机计算测得模板9内壁面以下区域的圆拱体积二次数据（请参阅图7），通过与步骤4的模板9内壁面以下区域的圆拱体积数据对比，确定隧道二次衬砌变形量；

（8）拆卸挡板4，继续利用行走装置带动模板9前进；

（9）重复步骤1-8，直到整体二次衬砌段完成为止。

Claims (5)

1.一种隧道施工衬砌量确定装置，其特征在于：包括模板（9），所述模板（9）上设有注浆出口（15）和注浆入口（19），所述注浆出口（15）布设在模板（9）外侧，注浆入口（19）布设在模板（9）内侧；所述模板（9）内侧顶部安装有加强筋（22），所述加强筋（22）下方安装有交叉布设的多组横向伸缩支撑杆（17）和纵向伸缩支撑杆（18）；

每组横向伸缩支撑杆（17）和纵向伸缩支撑杆（18）由两根横向伸缩支撑杆（17）和两根纵向伸缩支撑杆（18）交叉组成，横向伸缩支撑杆（17）和纵向伸缩支撑杆（18）两者的伸缩支撑结构为千斤顶或液压缸；

模板内反光靶（7）和模板外反光靶（11）分别均布安装在所述模板（9）的内壁面和外壁面，所述模板内反光靶（7）和模板外反光靶（11）数量相同，且通过模板（9）的轴线一一对应布设；三维扫描仪（23）布设在模板（9）外侧且其位置正对模板（9）竖向中心线；

所述模板（9）内侧两端设有支撑平台（14），所述模板（9）两端边缘通过螺栓（6）旋入模板（9）内活动安装有挡板（4），所述挡板（4）上均布布设有直角支撑架，支架（5）连接在直角支撑架与支撑平台（14）之间，所述模板（9）上设有挂架（54），输氧管（53）安装在挂架（54）上。

2.根据权利要求1所述的隧道施工衬砌量确定装置，其特征在于：所述注浆出口（15）和注浆入口（19）的数量均为2个，注浆出口（15）和注浆入口（19）分别布设在模板（9）的两端。

3.一种隧道施工衬砌量确定施工方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）利用混凝土喷射机对山体（1）开挖结构进行初衬形成初衬结构（10），并在初衬结构（10）内均布布设加强筋（2）；

（2）在初衬结构（10）壁面布设防水层（3），并沿隧道前进方向在防水层（3）上安装反光靶一（91），反光靶一（91）数量与模板外反光靶（11）数量相同；

（3）利用三维扫描仪（23）开始对反光靶一（91）进行扫描，将数据输入计算机计算测得防水层（3）以下区域的圆拱体积；

（4）利用行走装置将模板（9）送入初衬结构（10）内，输氧管（53）开始模板（9）内部进行输氧，并调整三维扫描仪（23）高度对模板外反光靶（11）和模板内反光靶（7）进行扫描，将数据输入计算机计算分别测得模板（9）的外壁面以下区域的圆拱体积和内壁面以下区域的圆拱体积；

（5）利用计算机开始计算，通过将测得防水层（3）以下区域的圆拱体积减去模板（9）的外壁面以下区域的圆拱体积得出空差区域数值，确定二次衬砌量；

（6）将挡板（4）通过螺栓（6）旋入模板（9）内将模板（9）的外壁面两端与初衬结构（10）    之间空差出来的间隙挡住，开始对注浆入口（19）注射混凝土，注射量为步骤（5）计算出的二次衬砌量；

（7）注浆完成之后，按设计时间进行养护之后，再次使用三维扫描仪（23）扫描模板内反光靶（7），将数据输入计算机计算测得模板（9）内壁面以下区域的圆拱体积二次数据，通过与步骤（4）的模板（9）内壁面以下区域的圆拱体积数据对比，确定隧道二次衬砌变形量；

（8）拆卸挡板（4），继续利用行走装置带动模板（9）前进；

（9）重复步骤1-8，直到整体二次衬砌段完成为止。

4.根据权利要求3所述的隧道施工衬砌量确定施工方法，其特征在于：所述加强筋（2）为工字钢或者圆钢。

5.根据权利要求3所述的隧道施工衬砌量确定施工方法，其特征在于：所述混凝土喷射机为干湿两用混凝土喷射机。