CN105386778A - 隧道暗挖衬砌施工台车及隧道暗挖衬砌施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隧道暗挖衬砌施工台车及隧道暗挖衬砌施工方法。隧道暗挖衬砌施工台车包括：台车支撑系统、台车模板系统；台车支撑系统包括：支撑系统框架，竖向液压装置，上立杆，水平液压装置，水平杆；台车模板系统包括：模板系统框架，顶升液压油缸，纵梁，弦杆和模板调节丝杠。本发明有效改进了CRD施工工法，通过台车支撑系统实现临时支撑体系能够一次性破除中隔壁和仰拱，大大缩短了工期，节约了施工成本；二次衬砌通过一次性钢筋绑扎浇筑而成，减少了多次模筑带来的施工缝，减少渗水隐患，保证了混凝土二次衬砌的强度、外表面的光洁度以及整体的平整度。

Description

隧道暗挖衬砌施工台车及隧道暗挖衬砌施工方法

技术领域

本发明属于隧道暗挖施工设备及方法技术领域，特别是涉及一种隧道暗挖衬砌施工台车，以及利用该台车实现的隧道暗挖衬砌施工方法。

背景技术

目前已有的技术中，二次衬砌施工作业的台车专利较多，通常主要关注于模板台车的功能性和机动性，并未考虑施工过程中临时支撑体系对二衬施工的影响。如中国专利号“201410596838.1”公开的一种隧道衬砌台车，该模板台车包括匹配隧道轮廓的模板组件，由于缺乏对外周的支撑系统，使得该台车针对不良地质条件下的使用受到制约；如中国专利号“201510013885.3”公开的一种隧道衬砌台车，能够适用于隧道断面扩张较大的隧道，不需要整体式更换模板，省时省力，但同样受到临时支撑结构的制约。

现有的台车装置对于类似CRD工法（交叉中隔墙法）预留的临时支撑体系的拆除工作研究不足，均只考虑了没有临时支撑情况下台车二次衬砌的施工作业，临时支撑对二衬施工的影响并未进行有效的解决，依照传统的施工工法，需要对中隔墙和仰拱等临时支撑进行分步分段拆除，之后才能分部进行二次衬砌的浇筑，大大降低工作效率，拖延了施工工期。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种隧道暗挖衬砌施工台车，以解决传统二次衬砌施工设备需要对中隔墙和仰拱等临时支撑进行分步分段拆除，之后才能分部进行二次衬砌的浇筑，大大降低工作效率，拖延了施工工期的技术问题。

本发明的第二目的是提供一种隧道暗挖衬砌施工方法，传统二次衬砌施工过程需要对中隔墙和仰拱等临时支撑进行分步分段拆除，之后才能分部进行二次衬砌的浇筑，大大降低工作效率，拖延了施工工期的技术问题。

为了实现上述第一目的，本发明提供一种隧道暗挖衬砌施工台车，其包括：台车支撑系统，以及与所述台车支撑系统连接的台车模板系统；

所述台车支撑系统包括：

支撑系统框架，所述支撑系统框架用于安装台车支撑系统的其他部件；

第一竖向液压装置，所述第一竖向液压装置的下端与所述支撑系统框架固定连接；

第一上立杆，所述第一上立杆的一端与所述第一竖向液压装置的上端连接；

第一水平液压装置，所述第一水平液压装置的一端与所述支撑系统框架固定连接；

第一水平杆，所述第一水平杆的一端与所述第一水平液压装置连接；

所述台车模板系统包括：

模板系统框架，所述模板系统框架用于安装台车模板系统的其他部件；

第二竖向液压装置，所述第二竖向液压装置的下端与所述模板系统框架固定连接；

第二上立杆，所述第二上立杆的一端与所述第二竖向液压装置的上端连接；

第二水平液压装置，所述第二水平液压装置的一端与所述支撑系统框架固定连接；

第二水平杆，所述第二水平杆的一端与所述第二水平液压装置连接；

顶升液压油缸，所述顶升液压油缸固定连接在所述模板系统框架上；

纵梁，所述纵梁连接在所述顶升液压油缸的顶端；

弦杆，所述弦杆与所述纵梁固定连接，并且纵梁中部弦杆的长度最大，由中部向两侧的弦杆长度依次减小；

模板调节丝杠，所述模板调节丝杠的一端与所述模板系统框架铰接，另一端用于连接二衬模板。

本发明如上所述的隧道暗挖衬砌施工台车，进一步，在所述台车支撑系统中，所述支撑系统框架包括垂直连接的竖杆和横杆，相邻的竖杆之间通过撑杆连接；支撑系统框架还包括行走轮，所述行走轮安装在支撑系统框架的底部。

本发明如上所述的隧道暗挖衬砌施工台车，进一步，第一竖向液压装置的数量为两个，相互之间平行设置。

本发明如上所述的隧道暗挖衬砌施工台车，进一步，第一水平液压装置的数量为两个，位置相对地固定在所述支撑系统框架。

本发明如上所述的隧道暗挖衬砌施工台车，进一步，在所述台车模板系统中，所述模板系统框架包括垂直连接的竖杆和横杆，相邻的竖杆之间通过撑杆连接；模板系统框架还包括行走轮，所述行走轮安装在模板系统框架的底部。

本发明如上所述的隧道暗挖衬砌施工台车，进一步，第二水平液压装置的数量为两个，位置相对地固定在所述模板系统框架。

本发明如上所述的隧道暗挖衬砌施工台车，进一步，还包括压力传感器，所述压力传感器安装在所述第一上立杆的端部、第一水平杆的端部、第二上立杆的端部和第二水平杆的端部。

根本发明如上所述的隧道暗挖衬砌施工台车，进一步，还包括平板振动设备，所述平板振动设备安装在模板系统框架上，用于对二衬模板进行振动。

一种隧道暗挖衬砌施工方法，所述施工方法利用如上任一项所述的隧道暗挖衬砌施工台车完成施工；包括以下步骤：

步骤1，隧道的底板分段施工，纵向长度每段不超过6m；对底板范围内采用“隔二换一”法进行换撑施工，并保留钢格栅钢筋不小于200mm长度埋置于仰拱二衬内部；

步骤2，沿隧道前进方向分段铺设底板防水卷材，进行底板钢筋绑扎以及浇筑；

步骤3，底板混凝土达到设计强度后，进行台车支撑系统的组装；台车支撑系统的分别行进至指定位置，通过中隔壁破洞进行分体连接,完成组装；

步骤4，调试台车支撑系统，并通过第一水平液压装置和第一水平杆施加水平轴力，替代原临时仰拱维持隧道稳定，通过第一水平杆端头设置的压力传感器读取数据，待数据稳定后，一次性破除临时仰拱，并实时观察压力变化；

步骤5，临时仰拱拆除后，进行第一竖向液压装置和第一上立杆的安装；调试施加竖向轴力，替代中隔壁墙的支撑功能，通过安装的压力传感器，实时观测压力变化；待变化稳定后进行中隔壁的一次性拆除；为保证台车支撑系统的整体稳定性，可通过增加连梁保证前段台车的整体刚度；

步骤6，台车支撑系统组装和施加压力的同时，可进行台车模板系统的拼装；台车支撑系统段隧道进行防水及钢筋绑扎作业，完成绑扎后，台车前行并进行台车模板系统的定位，通过预留窗口迅速完成竖向和水平支撑，保证隧道的稳定；预留窗口下侧连接有封闭盖，在浇筑时可随时关闭并锁上，防止浇筑过程中出现渗漏；

步骤7，安装模板台车的弦杆及纵梁，并用螺栓紧固；模板安装时，应从中间向两侧开始，安装中间第一块顶模后，检查各弦杆高度是否达到设计要求，再进行其它顶模的安装工作；侧模要保证对称安装，并将模板调节丝杠全部旋出，调节模板位置使其紧密结合；

步骤8，将混凝土输送泵接入台车，保证混凝土搅拌机、运输车和输送泵协同作业，开始进行混凝土浇筑；

步骤9，开启振捣设备对混凝土振捣，保证混凝土浇筑质量；当混凝土达到设计强度要求后进行脱膜，二次衬砌浇筑完成。

本发明的有益效果是：

1、有效改进了CRD施工工法，通过台车支撑系统实现临时支撑体系能够一次性破除中隔壁和仰拱，大大缩短了工期，节约了施工成本；

2、通过安装在第一上立杆的端部、第一水平杆的端部、第二上立杆的端部和第二水平杆的端部的压力传感器，采集各杆件受力状态并及时反馈至台车操作平台，实时掌控隧道断面各支撑受力状态，评估隧道的整体稳定性，并为下一步施工提供全面的数据分析。如果施工过程中数据出现异常，可及时进行分析采取相关措施控制施工安全。

3、模板系统框架上装有平板振动设备，有效的防止注射的混凝土出现泌水、离析现象，保证了二次衬砌混凝土的密实度和均匀性。

4、二次衬砌通过一次性钢筋绑扎浇筑而成，减少了多次模筑带来的施工缝，减少渗水隐患，保证了混凝土二次衬砌的强度、外表面的光洁度以及整体的平整度。

附图说明

通过结合以下附图所作的详细描述，本发明的上述和/或其他方面和优点将变得更清楚和更容易理解，这些附图只是示意性的，并不限制本发明，其中：

图1为本发明一种实施例的隧道暗挖衬砌施工台车整体示意图；

图2为一种实施例的隧道暗挖衬砌施工台车的台车支撑系统示意图；

图3为一种实施例的隧道暗挖衬砌施工台车的台车模板系统示意图；

图4为本发明一种实施例的隧道暗挖衬砌施工方法的步骤1示意图；

图5为本发明一种实施例的隧道暗挖衬砌施工方法的步骤2示意图；

图6为本发明一种实施例的隧道暗挖衬砌施工方法的步骤3示意图；

图7为本发明一种实施例的隧道暗挖衬砌施工方法的步骤4示意图；

图8为本发明一种实施例的隧道暗挖衬砌施工方法的步骤5示意图；

图9为本发明一种实施例的隧道暗挖衬砌施工方法的步骤6示意图；

图10为本发明一种实施例的隧道暗挖衬砌施工方法的步骤7示意图；

图11为本发明一种实施例的隧道暗挖衬砌施工方法的步骤8示意图；

图12为本发明一种实施例的隧道暗挖衬砌施工方法的步骤9示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、台车支撑系统，11、支撑系统框架，111、台车支撑系统的竖杆，112、台车支撑系统的横杆，113、台车支撑系统的撑杆，114、台车支撑系统的行走轮，115、行走轮支架，12、第一竖向液压装置，13、第一上立杆，14、第一水平液压装置，15、第一水平杆；

2、台车模板系统，21、模板系统框架，211、台车模板系统的竖杆，212、台车模板系统的横杆，213、台车模板系统的撑杆，214、台车模板系统的行走轮，22、第二竖向液压装置，23、第二上立杆，24、第二水平液压装置，25、第二水平杆，26、顶升液压油缸，27、纵梁，28、弦杆，29、模板调节丝杠；

3、水平连接杆；

4、模板支撑；

5、侧模纵梁；

6、斜撑；

7、操作室；

8、隧道，81、中隔壁，82、仰拱，83、钢筋，84、底板，85、施工缝，86、轨道；

9、模板。

具体实施方式

在下文中，将参照附图描述本发明的隧道暗挖衬砌施工台车的实施例。

在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。

本说明书的附图为示意图，辅助说明本发明的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。请注意，为了便于清楚地表现出本发明实施例的各部件的结构，各附图之间并未按照相同的比例绘制。相同的参考标记用于表示相同的部分。

图1-图3示出本发明一种实施例的隧道暗挖衬砌施工台车，其包括：台车支撑系统1，以及与所述台车支撑系统1连接的台车模板系统2；

所述台车支撑系统1包括：

支撑系统框架11，所述支撑系统框架用于安装台车支撑系统的其他部件；

第一竖向液压装置12，所述第一竖向液压装置的下端与所述支撑系统框架固定连接；如图2所示，在一种优选的实施例中，第一竖向液压装置的数量为两个，相互之间平行设置。

第一上立杆13，所述第一上立杆的一端与所述第一竖向液压装置的上端连接；

第一水平液压装置14，所述第一水平液压装置的一端与所述支撑系统框架固定连接；如图2所示，在一种优选的实施例中，第一水平液压装置的数量为两个，位置相对地固定在所述支撑系统框架。

第一水平杆15，所述第一水平杆的一端与所述第一水平液压装置连接；

所述台车模板系统2包括：

模板系统框架21，所述模板系统框架用于安装台车模板系统的其他部件；

第二竖向液压装置22，所述第二竖向液压装置的下端与所述模板系统框架固定连接；

第二上立杆23，所述第二上立杆的一端与所述第二竖向液压装置的上端连接；

第二水平液压装置24，所述第二水平液压装置的一端与所述支撑系统框架固定连接；如图3所示，在一种优选的实施例中，第二水平液压装置的数量为两个，位置相对地固定在所述模板系统框架。

第二水平杆25，所述第二水平杆的一端与所述第二水平液压装置连接；

顶升液压油缸26，所述顶升液压油缸固定连接在所述模板系统框架上；

纵梁27，所述纵梁连接在所述顶升液压油缸的顶端；

弦杆28，所述弦杆与所述纵梁固定连接，并且纵梁中部弦杆的长度最大，由中部向两侧的弦杆长度依次减小；

模板调节丝杠29，所述模板调节丝杠的一端与所述模板系统框架铰接，另一端用于连接二衬模板。

在图1示出的隧道暗挖衬砌施工台车中，还包括操作室7，供操作人员对台车进行操作。此外，图1还示出了斜撑6，所述斜撑用于对模板系统框架21进行加固增强，提高其在施工中的稳定性。

在本发明上述实施例的隧道暗挖衬砌施工台车中，所述支撑系统框架11包括垂直连接的支撑系统框架的竖杆111和支撑系统框架的横杆112，相邻的竖杆之间通过支撑系统框架的撑杆113连接；支撑系统框架还包括支撑系统框架的行走轮114，所述行走轮安装在支撑系统框架的底部。如图2所示，所述行走轮通过行走轮支架115安装在支撑系统框架的底部。如图1所示，行走轮114的下方安装有轨道86，供行走轮在其上行走。

在本发明上述实施例的隧道暗挖衬砌施工台车中，所述模板系统框架21包括垂直连接的台车模板系统的竖杆211和台车模板系统的横杆212，相邻的竖杆之间通过台车模板系统的撑杆213连接；模板系统框架还包括台车模板系统的行走轮214，所述行走轮安装在模板系统框架的底部。

在本发明上述实施例的隧道暗挖衬砌施工台车中，施工台车还包括压力传感器（未示出），所述压力传感器安装在所述第一上立杆的端部、第一水平杆的端部、第二上立杆的端部和第二水平杆的端部。

在本发明上述实施例的隧道暗挖衬砌施工台车中，施工台车还包括平板振动设备（未示出），所述平板振动设备安装在模板系统框架上，用于对二衬模板进行振动。

此外，如图3所示，水平连接杆3连接在顶升液压油缸26之间；模板支撑4连接在模板与模板系统框架之间；侧模纵梁5连接在台车模板系统的竖杆之间；上述装置均能起到加强台车稳固性的作用。

本发明实施例提供一种隧道暗挖衬砌施工方法，所述施工方法利用如上所述的隧道暗挖衬砌施工台车完成施工，具体包括以下步骤：

步骤1，如图4所示，隧道8的底板84分段施工，纵向长度每段不超过6m；对底板范围内采用“隔二换一”法进行换撑施工，并保留钢格栅钢筋83不小于200mm长度埋置于仰拱二衬内部；图4中示出相互交叉的中隔壁81和仰拱82。

步骤2，如图5所示，沿隧道前进方向分段铺设底板防水卷材，进行底板钢筋绑扎以及浇筑；图5中，底板84的两侧在后续施工完成后会形成施工缝85。

步骤3，如图6所示，底板84混凝土达到设计强度后，进行台车支撑系统的组装；台车支撑系统的分别行进至指定位置，通过中隔壁破洞进行分体连接,完成组装；

步骤4，如图7所示，调试台车支撑系统，并通过第一水平液压装置14和第一水平杆15施加水平轴力，替代原临时仰拱维持隧道稳定，通过第一水平杆15端头设置的压力传感器读取数据，待数据稳定后，一次性破除临时仰拱，并实时观察压力变化；

步骤5，如图8所示，临时仰拱拆除后，进行第一竖向液压装置12和第一上立杆13的安装；调试施加竖向轴力，替代中隔壁墙的支撑功能，通过安装的压力传感器，实时观测压力变化；待变化稳定后进行中隔壁的一次性拆除；为保证台车支撑系统的整体稳定性，可通过增加连梁保证前段台车的整体刚度；

步骤6，如图9所示，台车支撑系统组装和施加压力的同时，可进行台车模板系统的拼装；台车支撑系统段隧道进行防水及钢筋绑扎作业，完成绑扎后，台车前行并进行台车模板系统的定位，通过预留窗口迅速完成竖向和水平支撑（利用第二竖向液压装置22、第二上立杆23、第二水平液压装置24和第二水平杆25实现），保证隧道的稳定；预留窗口下侧连接有封闭盖，在浇筑时可随时关闭并锁上，防止浇筑过程中出现渗漏。

步骤7，如图10所示，安装模板台车的弦杆及纵梁，并用螺栓紧固；模板9安装时，应从中间向两侧开始，安装中间第一块顶模后，检查各弦杆高度是否达到设计要求，再进行其它顶模的安装工作；侧模要保证对称安装，并将模板调节丝杠29全部旋出，调节模板位置使其紧密结合；

步骤8，如图11所示，将混凝土输送泵接入台车，保证混凝土搅拌机、运输车和输送泵协同作业，开始进行混凝土浇筑；首先通过预留窗口进行台车下部的混凝土浇筑并振捣，浇筑过程中随着浇筑自下而上逐渐关闭预留窗口（在浇筑过程中，当混凝土浇筑至侧墙，及横支撑下方时，收回横向支撑，并关闭预留窗口；当浇筑至顶部时，收回竖向支撑并关闭顶部预留窗口。）；最后将输送管与顶模注浆口对接，当端头卸压口流浆时，立即关闭卸压口，停止注浆；

步骤9，如图12所示，开启振捣设备对混凝土振捣，保证混凝土浇筑质量；当混凝土达到设计强度要求后进行脱膜，二次衬砌浇筑完成。

上述披露的各技术特征并不限于已披露的与其它特征的组合，本领域技术人员还可根据发明之目的进行各技术特征之间的其它组合，以实现本发明之目的为准。

Claims (10)

1.一种隧道暗挖衬砌施工台车，其特征在于，包括：台车支撑系统，以及与所述台车支撑系统连接的台车模板系统；

所述台车支撑系统包括：

支撑系统框架，所述支撑系统框架用于安装台车支撑系统的其他部件；

第一竖向液压装置，所述第一竖向液压装置的下端与所述支撑系统框架固定连接；

第一上立杆，所述第一上立杆的一端与所述第一竖向液压装置的上端连接；

第一水平液压装置，所述第一水平液压装置的一端与所述支撑系统框架固定连接；

第一水平杆，所述第一水平杆的一端与所述第一水平液压装置连接；

所述台车模板系统包括：

模板系统框架，所述模板系统框架用于安装台车模板系统的其他部件；

第二竖向液压装置，所述第二竖向液压装置的下端与所述模板系统框架固定连接；

第二上立杆，所述第二上立杆的一端与所述第二竖向液压装置的上端连接；

第二水平液压装置，所述第二水平液压装置的一端与所述支撑系统框架固定连接；

第二水平杆，所述第二水平杆的一端与所述第二水平液压装置连接；

顶升液压油缸，所述顶升液压油缸固定连接在所述模板系统框架上；

纵梁，所述纵梁连接在所述顶升液压油缸的顶端；

弦杆，所述弦杆与所述纵梁固定连接，并且纵梁中部弦杆的长度最大，由中部向两侧的弦杆长度依次减小；

模板调节丝杠，所述模板调节丝杠的一端与所述模板系统框架铰接，另一端用于连接二衬模板。

2.根据权利要求1所述的隧道暗挖衬砌施工台车，其特征在于，在所述台车支撑系统中，所述支撑系统框架包括垂直连接的竖杆和横杆，相邻的竖杆之间通过撑杆连接；支撑系统框架还包括行走轮，所述行走轮安装在支撑系统框架的底部。

3.根据权利要求2所述的隧道暗挖衬砌施工台车，其特征在于，第一竖向液压装置的数量为两个，相互之间平行设置。

4.根据权利要求3所述的隧道暗挖衬砌施工台车，其特征在于，第一水平液压装置的数量为两个，位置相对地固定在所述支撑系统框架。

5.根据权利要求1-4任一项所述的隧道暗挖衬砌施工台车，其特征在于，在所述台车模板系统中，所述模板系统框架包括垂直连接的竖杆和横杆，相邻的竖杆之间通过撑杆连接；模板系统框架还包括行走轮，所述行走轮安装在模板系统框架的底部。

6.根据权利要求5述的隧道暗挖衬砌施工台车，其特征在于，第二水平液压装置的数量为两个，位置相对地固定在所述模板系统框架。

7.根据权利要求1-4任一项所述的隧道暗挖衬砌施工台车，其特征在于，还包括压力传感器，所述压力传感器安装在所述第一上立杆的端部、第一水平杆的端部、第二上立杆的端部和第二水平杆的端部。

8.根据权利要求1所述的隧道暗挖衬砌施工台车，其特征在于，还包括平板振动设备，所述平板振动设备安装在模板系统框架上，用于对二衬模板进行振动。

9.根据权利要求8所述的隧道暗挖衬砌施工台车，其特征在于，还包括平板振动设备，所述平板振动设备安装在模板系统框架上，用于对二衬模板进行振动。

10.一种隧道暗挖衬砌施工方法，其特征在于，所述施工方法利用权利要求1-8任一项所述的隧道暗挖衬砌施工台车完成施工，包括以下步骤：

步骤1，隧道的底板分段施工，纵向长度每段不超过6m；对底板范围内采用“隔二换一”法进行换撑施工，并保留钢格栅钢筋不小于200mm长度埋置于仰拱二衬内部；

步骤2，沿隧道前进方向分段铺设底板防水卷材，进行底板钢筋绑扎以及浇筑；

步骤3，底板混凝土达到设计强度后，进行台车支撑系统的组装；台车支撑系统的分别行进至指定位置，通过中隔壁破洞进行分体连接,完成组装；

步骤4，调试台车支撑系统，并通过第一水平液压装置和第一水平杆施加水平轴力，替代原临时仰拱维持隧道稳定，通过第一水平杆端头设置的压力传感器读取数据，待数据稳定后，一次性破除临时仰拱，并实时观察压力变化；

步骤5，临时仰拱拆除后，进行第一竖向液压装置和第一上立杆的安装；调试施加竖向轴力，替代中隔壁墙的支撑功能，通过安装的压力传感器，实时观测压力变化；待变化稳定后进行中隔壁的一次性拆除；为保证台车支撑系统的整体稳定性，可通过增加连梁保证前段台车的整体刚度；

步骤6，台车支撑系统组装和施加压力的同时，可进行台车模板系统的拼装；台车支撑系统段隧道进行防水及钢筋绑扎作业，完成绑扎后，台车前行并进行台车模板系统的定位，通过预留窗口迅速完成竖向和水平支撑，保证隧道的稳定；预留窗口下侧连接有封闭盖，在浇筑时可随时关闭并锁上，防止浇筑过程中出现渗漏；

步骤7，安装模板台车的弦杆及纵梁，并用螺栓紧固；模板安装时，应从中间向两侧开始，安装中间第一块顶模后，检查各弦杆高度是否达到设计要求，再进行其它顶模的安装工作；侧模要保证对称安装，并将模板调节丝杠全部旋出，调节模板位置使其紧密结合；

步骤8，将混凝土输送泵接入台车，保证混凝土搅拌机、运输车和输送泵协同作业，开始进行混凝土浇筑；

步骤9，开启振捣设备对混凝土振捣，保证混凝土浇筑质量；当混凝土达到设计强度要求后进行脱膜，二次衬砌浇筑完成。