CN107965337A - 一种衬砌施工方法及其采用的衬砌台车 - Google Patents
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Classifications
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- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D11/00—Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
- E21D11/04—Lining with building materials
- E21D11/10—Lining with building materials with concrete cast in situ; Shuttering also lost shutterings, e.g. made of blocks, of metal plates or other equipment adapted therefor
- E21D11/105—Transport or application of concrete specially adapted for the lining of tunnels or galleries ; Backfilling the space between main building element and the surrounding rock, e.g. with concrete
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Abstract
本发明提供一种衬砌施工方法，设备包括衬砌台车和混凝土泵送机构，衬砌台车包括模板系统、门架系统和行走机构，包括以下步骤：行走机构带动门架系统将模板系统单件运输至施工位；门架系统和模板系统单件拆分开；混凝土泵送机构将混凝土输送模板系统单件中的浇筑口和/或工作窗，进行衬砌施工；第三步、此施工位衬砌完毕后，行走机构带动门架系统将模板系统单件运输至下一个施工位。应用本发明的施工方法，门架系统和行走机构的组合作为标准件，可同时与多套模板系统组合使用，实现多套模板系统单件同时施工，大大提高施工效率。本发明还提供一种衬砌台车，结构精简，部件数量少；模板系统单件作为主受力承载件，浇筑过程中不易发生变形和跑模。
Description
技术领域
本发明涉及衬砌技术领域，具体涉及一种衬砌施工方法及其采用的衬砌台车。
背景技术
目前，隧道的混凝土二次衬砌施工中，均是使用拖式混凝土输送泵将混凝土通过泵送管路直接输送到台车模板上的指定位置来完成浇筑，或者是通过泵送管路输送到台车上的一个指定位置再通过分流装置输送到各所需注料口来完成浇筑。存在的缺陷是：混凝土输送管路及过程较长，需要耗费人工和时间来逐一搭建；混凝土在流动过程中容易出现离析，影响浇筑质量；混凝土在输送过程中容易出现泄漏或渗漏，造成现场环境污染和浪费；浇筑完成后，管路或管道中残余混凝土不易清洗赶紧，耗费大量人工和时间，劳动强度大；浇筑过程中更换注料口时需要人工来完成更换或切换，耗时长、劳动强度大，中断时间长混凝土影响和扰动大；一台拖泵一般只能配套用于一台衬砌台车的二衬施工，施工效率低。
现有的衬砌台车由门架系统、模板系统、行走机构等部件组成，具有以下缺陷：
1、台车的骨架零、部件数量和种类较多，且各部件均需通过螺栓或销轴进行连接，增加了制造、装运和现场拼装等的困难，增加了加工和运输成本和拼装。
2、衬砌台车施工时，模板及混凝土的自重和混凝土浇筑产生的侧压力依次经模板、纵连撑管、支撑千斤、门架立柱横梁、门架纵梁、门架、轨道，最后经枕木作用在仰拱填充面上。受力传递环节多，容易产生不良影响和干扰的因素，容易因以上的任一环节安装或支撑不到位、结构变形等引起跑模、错位而引起衬砌面发生错台或变形。
3、台车中的骨架作为主受力件，结构强度要求较高设计重量较重，而模板作为成型面为圆形的庞大壳体结构但重量较轻，且骨架和模板间由支撑千斤由销轴连接非稳定的刚性结构。在台车衬砌或移动尤其是有坡度的情况下，由于前后的坡度高差以及台车起动时的瞬间冲击力，台车门架及模板两大组件间会有相对运动的趋势，严重时将会使模板发生扭曲变形或与门架发生倾斜错位，导致后期衬砌过程中模板位移变形或打塌。
4、台车的骨架结构复杂，横向和竖向交错连接，占据空间较多，而隧道施工环境复杂，需多种工程车辆内部穿行通过，在保证上部工作平台压缩了下部空间后很难保证工程车辆通行所需的净空要求，安全隐患大。
5、台车内部空间杆件结构多通风截面小，造成通风困难，隧道内空气质量差，影响人体健康；内部空间狭小且梯子平台等通道未人性化设计，施工人员现场通行和操作不方便，也存在安全隐患。
因此，设计一种便于制造、安装和使用方便、通用性强且施工效率高的衬砌台车及其施工方法具有重要意义。
发明内容
本发明目的在于提供一种通用性强且施工效率高的衬砌施工方法，技术方案如下：
一种衬砌施工方法，所采用设备包括衬砌台车和混凝土泵送机构，衬砌台车包括模板系统、门架系统以及行走机构，所述模板系统包括包括一组模板系统单件或者至少两组结构相同的模板系统单件，所述门架系统与所述模板系统单件相匹配，且所述门架系统与所述行走机构结合实现对所述模板系统单件进行承重、运输以及调整所述模板系统单件至与待衬砌隧道外轮廓形状相匹配；
具体施工方法包括以下步骤：
第一步、行走机构带动门架系统将第i1组模板系统单件运输至第p1施工位，i1为大于等于1的自然数且小于等于施工位总数的自然数；门架系统和第i1组模板系统单件拆分开；
第二步、所述混凝土泵送机构将混凝土输送至第i1组模板系统单件中的浇筑口和/或工作窗，进行衬砌施工；
第三步、第i1施工位衬砌完毕后，行走机构带动门架系统将第i1组模板系统单件运输至第p2施工位，p2为大于等于1且小于等于总施工位总数的自然数，且p2不等于p1。
以上技术方案中优选的，所述第二步进行衬砌施工的同时，行走机构带动门架系统将第i2组模板系统单件运输至第p3施工位，i2为大于等于1且小于等于施工位总数的自然数，且i2不等于i1，p3为大于等于1且小于等于施工位总数的自然数，p3不等于p1且p3不等于p2；
所述第三步中：第i1施工位衬砌完毕后，等第i1施工位的混凝土养护完毕后，再通过行走机构带动门架系统将第i1组模板系统单件运输至第p2施工位。
以上技术方案中优选的，所述混凝土泵送机构为布料机；
或者是，所述混凝土泵送机构包括移动小车、能够灵活实现空间位置变换的机械臂以及连接所述移动小车上的混凝土储存罐和浇筑口和/或工作窗的输送管道，所述输送管道包括一组输送管单件或者并列设置的至少两组输送管单件，所述输送管单件包括硬质管和/或软质管。
应用本发明的施工方法，效果是：
1、门架系统和行走机构的组合可同时与多套模板系统单件进行匹配，可实现多套模板系统单件同时进行衬砌施工，大大提高施工效率。
2、模板系统单件的结构设计，确保施工时模板系统单件作为主受力部件，门架系统和行走机构可撤离施工现场，模板系统单件结构精简且下方空间大，效果是：a、便于工程车辆等从其下方通行，大大提高施工效率；b、能提高施工的安全性能，c、减少资源的浪费，实现资源的最大化利用，降低使用成本。
3、本发明的衬砌台车结合带机械臂的混凝土泵送机构进行衬砌施工，机械化施工，1-2个人即可完成操作，减少人员的投入，降低劳动强度和安全风险，提高施工效率；混凝土输送管路及过程较短，切换所需时间段，提高混凝土浇筑质量和效率；混凝土直接从泵车输送至注料口，中间环节无渗漏或泄漏，改善了施工环境，减少了混凝土的浪费。
本发明还公开一种衬砌台车，具有便于制造、安装和使用方便、通用性强且施工效率高等特点，具体技术方案如下：
一种衬砌台车，应用于上述衬砌施工方法中，其包括模板系统、门架系统以及行走机构，所述模板系统包括一组模板系统单件或者至少两组结构相同的模板系统单件；
所述门架系统与所述模板系统单件独立或可拆卸式连接设置，所述门架系统用于承载所述模板系统单件并将所述模板系统单件运输至相应的施工位；所述模板系统单件为衬砌施工时的承力部件，所述模板系统单件通过连接组件与所述门架系统和施工地面连接；
所述行走机构用于带动所述门架系统进行移动。
以上技术方案中优选的，所述模板系统单件包括模板组、支撑组件以及连接组件；
所述模板组包括形成与隧道衬砌施工面结构相匹配的顶模组、左侧模组以及右侧模组；
所述支撑组件包括托架横梁组和竖向支撑组，所述托架横梁组包括一根托架横梁或至少两根并列设置的托架横梁，所述托架横梁的两端分别连接所述顶模组的两端或者连接所述左侧模组和所述右侧模组；所述竖向支撑组包括一根竖向支撑杆或至少两根并列设置的竖向支撑杆，所述竖向支撑杆的上端与所述顶模组固定连接或可拆卸式连接，所述竖向支撑杆的下端与所述托架横梁固定连接或可拆卸式连接；
所述连接组件包括第一连接件以及第二连接件，所述左侧模组与所述支撑组件之间以及所述右侧模组与所述支撑组件之间均设有所述第一连接件；所述左侧模组与施工地面之间以及所述右侧模组与施工地面之间均设有所述第二连接件；所述第一连接件和所述第二连接件均为可拆卸可伸缩结构。
以上技术方案中优选的，所述顶模组包括一块顶模板或至少两块串联设置的顶模板，所述左侧模组和所述右侧模组均包括一块侧模板或至少两块串联设置的侧模板；相邻两块所述顶模板之间、所述顶模板和所述侧模板之间以及相邻两块所述侧模板之间均为可拆卸连接；所述顶模板和所述侧模板的结构相同且均为箱型结构，所述侧模板包括模板本体以及设置在所述模板本体上的加强组件，所述模板本体为由面板、多块肋板以及多块侧板形成的箱型结构，所述肋板设置在所述面板上，所述侧板设置在所述肋板上；所述加强组件包括一组加强单件或者至少两组并列设置的加强单件，所述加强单件设置在所述面板上且与所述肋板位于同一侧，所述加强单件为L型加强筋板；
沿衬砌台车高度方向，所述顶模板和所述侧模板上均设有至少一层浇筑口组和/或至少层一个工作窗组，所述浇筑口组包括一个浇筑口或并列设置的多个浇筑口，所述工作窗组包括一个工作窗或并列设置的多个工作窗。
以上技术方案中优选的，所述第一连接件括一组折叠式连接单件或者相互独立设置的至少两组折叠连接单件，所述折叠式连接单件包括第一支撑件、第二支撑件以及第一伸缩件，所述第一支撑件的第一端活动连接所述托架横梁，所述第二支撑件的第一端与所述第一支撑件的第二端活动连接，所述第二支撑件的第二端与所述侧模板的下端活动连接；所述第一伸缩件的第一端与所述托架横梁连接，其第二端与所述第一支撑件的第二端或第二支撑件的第一端连接；或者是，所述折叠式连接单件包括第二伸缩件，所述第二伸缩件的第一端与所述托架横梁连接，其第二端与所述侧模板的下端连接；
所述第二连接件包括一组底部支撑单件或至少两组相互独立设置的底部支撑单件，所述底部支撑单件的上端与所述侧模板的下端连接，所述底部支撑单件的下端与施工地面连接。
以上技术方案中优选的，所述第一伸缩件和第二伸缩件均为伸缩油缸和/或螺旋丝杆；所述底部支撑单件为伸缩油缸和/或支撑杆；
所述第二支撑件的第二端与所述侧模板的下端之间通过可调连接件进行可拆卸式连接；所述可调连接件包括螺旋丝杆和螺母，所述螺母设置在所述第二支撑件的第二端；所述螺旋丝杆的第一端设有与所述螺母相匹配的螺纹且贯穿所述螺母设置，所述螺旋丝杆的第二端与所述侧模板的下端铰接连接。
以上技术方案中优选的，所述门架系统的下端设有用于调整所述门架系统高度的顶升机构以及用于调整所述门架系统宽度的橫移机构，所述顶升机构位于所述门架系统和所述橫移机构之间；
所述顶升机构包括导柱、导套以及顶升件，所述导套的上端与所述门架系统的下端连接，所述导柱的下端设置在所述橫移机构上，且所述导柱的上端插入所述导套的下端设置；所述顶升件的两端分别与所述导柱和所述导套连接；或者是，所述导套的下端设置在所述橫移机构上，所述导柱的上端与所述门架系统的下端连接，且所述导柱的下端插入所述导套的上端设置；所述顶升件的两端分别与所述导柱和所述导套连接；
所述橫移机构包括底座、橫移座以及橫移件，所述底座设置在所述行走机构或工作地面上，所述橫移座与所述顶升机构连接；所述橫移件的两端分别连接所述底座和所述橫移座，用于调节所述底座和所述橫移座的相对位置，实现门架行走系统的宽度调节。
以上技术方案中优选的，所述橫移座上设有一根套管或至少两根并列设置的套管，所述底座上设有与所述套管数量相匹配的柱体，且所述柱体能贯穿所述套管活动设置；或者是，所述底座上设有一根导向管或至少两根并列设置的导向管，所述橫移座上设有与所述导向管数量相匹配的导向柱，且所述导向柱能贯穿所述导向管活动设置
所述橫移件为橫移油缸；所述顶升件为顶升油缸。
应用本发明的衬砌台车，效果是：
(1)本发明的衬砌台车包括模板系统、门架系统以及行走机构，模板系统包括一组模板系统单件以及至少两组结构相同的模板系统单件；门架系统与模板系统单件独立或可拆卸式连接设置，门架系统用于承载模板系统单件、将模板系统单件运输至相应的施工位以及调整模板系统单件与待衬砌隧道施工面相匹配；模板系统单件为衬砌施工时的承力部件，模板系统单件通过连接组件与门架系统和施工地面连接；行走机构用于带动门架系统进行移动。衬砌台车结构精简，零部件种类和数量大大减少，便于制造、装运、现场拆装和管理；通过模板系统单件和门架系统的独立设置，可实现模板系统单件作为主受力承载件，衬砌施工时混凝土浇筑时产生的侧压力及拱顶混凝土的自重直接作用在模板系统单件上，在通过底部的支撑传递到路面，浇筑过程中不易发生变形和跑模；门架系统和行走机构的组合可同时与多套模板系统单件进行匹配，可实现多套模板系统单件同时进行衬砌施工，大大提高施工效率。
(2)本发明中所述模板系统单件包括模板组、支撑组件以及连接组件，模板组可采用箱型结构，强度高稳定性好；支撑组件和连接组件的组合设计，便于衬砌施工、收模立模操作。第一连接件为折叠式结构，其采用独特的四边形铰链机构，在油缸的作用下快速支撑到位后两条边共线自锁，经楔块和螺旋丝杆锁定后能满足受力的需要，两端模板轮廓一次调整测量到位后便不需再次调整和测量，支撑杆件比传统台车减少一半，操作简单，劳动强度低，可快速立模和脱模，大大减少收立模时间。
(3)本发明中工作窗和浇筑口的结合设计，可实现多种衬砌施工方式。工作窗和浇筑口的排列方式可根据实际施工需求进行选择，每层可设置数个入料点，便于灌浆，大大提高施工效率。
(4)本发明中还设有顶升机构和橫移机构，其中：顶升机构包括导柱、导套以及顶升件，顶升件可优选顶升油缸，实现大幅度的顶升，便于调整门架系统的高度，满足不同竖向高度隧道断面的施工；橫移机构的设计，便于满足不同宽度隧道断面的施工。且橫移机构采用双柱双套结构形式，接触面间隙小、接触面积大、受力好、体积小、稳定性好，能够适用于坡度范围更大的施工工况。
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是实施例1中衬砌台车的整体结构示意图；
图2是图1的左视图(施工平台等部分附件未示意出)；
图3是实施例1中模板系统单件与混凝土泵送机构配合使用时的结构示意图(施工平台等部分附件未示意出)；
图4是图3中侧模板的立体结构示意图；
图5是图1中橫移机构的局部放大图；
图6是实施例2中衬砌台车的门架系统和行走机构的侧视图；
其中，1、模板系统，1.1、模板组，1.11、顶模组，1.12、左侧模组，1.13、右侧模组，1.2、支撑组件，1.21、托架横梁组，1.22、竖向支撑组，1.3、连接组件，1.31、第一连接件，1.32、第二连接件，2、门架系统，2.1、门架横梁组，2.2、门架纵梁组，2.3、门架立柱组，3、行走机构，4、顶升机构，4.1、导柱，4.2、导套，5、橫移机构，5.1、底座，5.11、柱体，5.2、橫移座，5.21、套管，5.3、橫移件，6、加强支撑，7、施工地面，8、施工平台，8.1、顶部平台，8.2、侧部平台组，8.3、爬梯，8.4、护栏，9、混凝土泵送机构，9.1、移动小车，9.2、机械臂，9.3、输送管道，A、浇筑口，B、工作窗，C1、第一支撑件，C2、第二支撑件，C3、第一伸缩件，C4、可调连接件，C4.1、螺旋丝杆，C4.2、螺母，D、底部支撑单件，E、侧模板，E1、模板本体，E1.1、面板，E1.2、肋板，E1.3、侧板，E1.4、定位孔，E1.5、螺栓孔，E1.6、垫块，E1.7、连接耳板，E2、加强组件。
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：
一种衬砌台车，包括模板系统1、门架系统2以及行走机构3，详见图1-图5，所述模板系统1包括一组模板系统单件或者至少两组结构相同的模板系统单件，所述门架系统2与所述模板系统单件独立或可拆卸式连接设置，所述门架系统2和行走机构3的组合用于承载所述模板系统单件、将所述模板系统单件运输至相应的施工位以及调整所述模板系统单件与待衬砌隧道的衬砌面相匹配；所述模板系统单件为衬砌施工时的承力部件，所述模板系统单件与所述门架系统2和施工地面7连接；所述行走机构3用于带动所述门架系统2进行移动。单一门架系统和行走机构的组合可以同时与多组模板系统单件进行相匹配。详细结构如下：
所述模板系统单件包括模板组1.1、支撑组件1.2以及连接组件1.3，详情如下：
所述模板组1.1包括形成与隧道衬砌施工面结构相匹配的顶模组1.11、左侧模组1.12以及右侧模组1.13，具体是：所述顶模组1.11包括一块顶模板或至少两块串联设置的顶模板，所述左侧模组1.12和所述右侧模组1.13均包括一块侧模板或至少两块串联设置的侧模板；相邻两块所述顶模板之间、所述顶模板和所述侧模板之间以及相邻两块的侧模板之间均为可拆卸连接(此处优选铰接，便于根据施工隧道的轮廓面来调整模板系统单件中各模板的相应位置)；图1-图3中顶模板、左侧模组中的侧模板以及右侧模组中的侧模板均为一块。顶模板和侧模板的结构相同且均采用箱型结构，如：详见图4，所述侧模板E包括模板本体E1以及设置在所述模板本体上的加强组件E2，具体是：所述模板本体为由面板E1.1、多块肋板E1.2以及多块侧板E1.3(可以是加强筋板)形成的箱型结构，所述肋板设置(优选焊接)在所述面板上，所述侧板设置(优选焊接)在所述肋板上。所述加强组件包括一组加强单件或者至少两组并列设置的加强单件，所述加强单件设置在所述面板上且与所述肋板位于同一侧。优选：所述加强单件的长度方向与模板的纵向方向相同；所述加强单件为L型加强板；相邻两块所述L型加强板之间的距离为20-50cm。所述肋板上设有用于定位的定位孔E1.4，具体是用于沿纵向方向设置的两块模板本体连接时进行定位。所述肋板上设有用于连接的螺栓孔E1.5，具体是用于沿纵向方向设置的两块模板本体连接时进行固定。所述螺栓孔处设有起到隔离作用的垫块E1.6，可以减少相邻两环模板安装时的接触面，亦可对螺栓孔周边起加强作用。所述L型加强板与所述面板的连接处到所述L型加强板的自由端端部的距离为5-60cm，即可以设置高L型加强板和低L型加强板，两种加强板可以相间设置，也可以采用别的排布方式(如：两块高加强板之间设有三块低加强板)。所述肋板上还是要连接耳板E1.7。
所述支撑组件1.2包括托架横梁组1.21和竖向支撑组1.22，所述托架横梁组1.21包括一根托架横梁或至少两根并列设置的托架横梁，所述托架横梁的两端分别连接两块所述顶模板；所述竖向支撑组1.22包括一根竖向支撑杆或至少两根并列设置的竖向支撑杆，所述竖向支撑杆的上端与所述顶模板固定连接或可拆卸式连接(优选可拆卸式连接)，所述竖向支撑杆的下端与所述托架横梁固定连接或可拆卸式连接(优选可拆卸式连接)。模板系统组装时，直接将托架横梁和竖向支撑杆进行组装即可。
所述连接组件1.3(详见图1和图3)包括第一连接件1.31以及第二连接件1.32，所述左侧模组1.12与所述支撑组件1.2之间以及所述右侧模组1.13与所述支撑组件1.2之间均设有所述第一连接件1.31；所述左侧模组1.12与施工地面7之间以及所述右侧模组1.13与施工地面7之间均设有所述第二连接件1.32；所述第一连接件1.31和所述第二连接件1.32均为可拆卸可伸缩结构，具体是：
所述第一连接件1.31括一组折叠式连接单件或者相互独立设置的至少两组折叠连接单件，所述折叠式连接单件包括第一支撑件C1、第二支撑件C2以及第一伸缩件C3，所述第一支撑件C1的第一端活动连接所述托架横梁，所述第二支撑件C2的第一端与所述第一支撑件C1的第二端活动连接，所述第二支撑件C2的第二端与所述侧模板的下端活动连接(具体为与连接耳板E1.7连接)；所述第一伸缩件C3的第一端与所述托架横梁连接，其第二端与所述第一支撑件C1的第二端或第二支撑件C2的第一端连接。除此之外，所述折叠式连接单件包括第二伸缩件(未图示)，所述第二伸缩件的第一端与所述托架横梁连接，其第二端与所述侧模板的下端连接。第一伸缩件C3和第二伸缩件均为伸缩油缸(还可以采用其他可调节的伸缩件)。
所述第二连接件1.32包括一组底部支撑单件D或至少两组相互独立设置的底部支撑单件D，所述底部支撑单件D的上端与所述侧模板的下端连接，所述底部支撑单件D的下端与施工地面连接。此处所述底部支撑单件D为伸缩油缸和支撑杆的组合。
所述第二支撑件C2的第二端与所述侧模板的下端之间通过可调连接件C4进行可拆卸式连接；所述可调连接件C4包括螺旋丝杆C4.1和螺母C4.2，所述螺母C4.2设置在所述第二支撑件C2的第二端；所述螺旋丝杆C4.1的第一端设有与所述螺母C4.2相匹配的螺纹且贯穿所述螺母C4.2设置，所述螺旋丝杆C4.1的第二端与所述侧模板的下端铰接连接。
本实施例中，还可以设有限位座和锁定部件，所述第一支撑件C1的第一端设有朝向所述第一伸缩件C3的U形结构，所述第二支撑件C2的第一端插入所述U形结构内部与所述第二支撑件C2进行铰接，所述第二支撑件C2的第一端外壁上设有用于限定所述第一支撑件和第二支撑件相对位置的限位座(限位座限位时，第一支撑件和第二支撑件两者同中心轴线设置)；所述锁定部件包括两块固定座以及固定块，两块所述固定座对称设置在所述第一支撑件上U形结构的开口处的两侧，所述固定块贯穿两块所述固定座设置时用于锁定所述第一支撑件和所述第二支撑件。
沿衬砌台车高度方向，所述顶模板和所述侧模板上均设有至少一层浇筑口组和/或至少层一个工作窗组，所述浇筑口组包括一个浇筑口A或并列设置的多个浇筑口A，所述工作窗组包括一个工作窗B或并列设置的多个工作窗B。
所述行走机构3包括滚轮组，所述滚轮组包括四组滚轮单件；所述门架系统2为板式箱型梯结构，其具体结构如下：
所述门架系统2包括门架横梁组2.1、门架纵梁组2.2以及门架立柱组2.3；所述门架横梁组2.1包括两根并列设置的门架横梁，所述门架纵梁组2.2包括两根并列设置的门架纵梁，所述门架立柱组2.3包括四根并列设置的门架立柱；两根所述门架横梁和两根所述门架纵梁形成在水平面上的截面为四边形的门架骨架结构；四根所述门架立柱的上端均与所述门架骨架结构的四角连接，所述滚轮单件与所述门架立柱的下端连接，且所述滚轮单件和所述门架立柱一一对应设置。
所述顶升机构4包括导柱4.1、导套4.2以及顶升件，此处优选：所述导套4.2的上端与所述门架立柱的下端连接，所述导柱4.1的下端设置在所述橫移机构5上，且所述导柱4.1的上端插入所述导套4.2的下端设置；所述顶升件的两端分别与所述导柱4.1和所述导套4.2连接。所述顶升件优选顶升油缸。顶升机构的设计，便于调节整个门架行走系统的高度，适用于不同施工工况。
所述橫移机构5包括底座5.1、橫移座5.2以及橫移件5.3，详见图5，所述底座5.1设置在所述行走机构3上，所述橫移座5.2与所述顶升机构4连接；所述橫移件5.3的两端分别连接所述底座5.1和所述橫移座5.2；所述橫移件5.3为橫移油缸。橫移机构用于调节所述底座5.1和所述橫移座5.2的相对位置，实现门架行走系统的宽度调节。此处优选双柱双套结构，即：所述橫移座5.2上设有两组并列设置的套管5.21，所述底座5.1上设有与所述套管5.21数量相同的柱体5.11，且所述柱体5.11能贯穿所述套管5.21活动设置。
除此之外，衬砌台车还可以设有便于工人行走或放置物件的施工平台8，施工平台8包括顶部平台8.1和侧部平台组8.2，侧部平台组包括由下至上并列设置的多层侧部平台单件，相邻两层侧部平台单件之间、侧部平台单件与施工地面之间以及侧部平台单件与顶部平台之间均设有爬梯8.3，且顶部平台和侧部平台单件周围均设有护栏8.4(还可以采用护栏和防护网的结合)。
应用本实施例的技术方案，具体施工方法是：
采用上述的衬砌台车和混凝土泵送机构9进行施工，所述混凝土泵送机构9包括移动小车9.1、能够灵活实现空间位置变换的机械臂9.2以及连接所述移动小车9.1上的混凝土储存罐和浇筑口A和/或工作窗B的输送管道9.3，所述输送管道9.3包括一组输送管单件或者并列设置的至少两组输送管单件，所述输送管单件包括硬质管和/或软质管。详见图3，示意了两个浇筑状态(虚线部分表明另外一种浇筑状态)。衬砌施工具体包括以下步骤：
第一步、行走机构3带动门架系统2将第i1组模板系统单件运输至第p1施工位，i1为大于等于1的自然数且小于等于施工位总数的自然数；门架系统2和第i1组模板系统单件拆分开；
第二步、所述混凝土泵送机构9将混凝土输送至第i1组模板系统单件中的浇筑口A和/或工作窗B，进行衬砌施工；
第三步、第i1施工位衬砌完毕后，等第i1施工位的混凝土养护完毕后，行走机构3带动门架系统2将第i1组模板系统单件运输至第p2施工位，p2为大于等于1且小于等于总施工位总数的自然数，且p2不等于p1。
所述第二步进行衬砌施工的同时，行走机构3带动门架系统2将其他组模板系统单件运输至相应的施工位，实现多组模板系统单件进行同时施工，如：行走机构3带动门架系统2将第i2组模板系统单件运输至第p3施工位，i2为大于等于1且小于等于施工位总数的自然数，且i2不等于i1，p3为大于等于1且小于等于施工位总数的自然数，p3不等于p1且p3不等于p2。
所述第三步中：第i1施工位衬砌完毕后，等第i1施工位的混凝土养护完毕后，再通过行走机构3带动门架系统2将第i1组模板系统单件运输至第p2施工位。
应用本实施例的技术方案，效果是：
1、本实施例衬砌台车的模板系统单件作为主受力承载件，设计成板式箱型梯结构，强度高稳定性好，衬砌施工时混凝土浇筑时产生的侧压力及拱顶混凝土的自重直接作用在模板系统上，在通过底部的支撑传递到路面，浇筑过程中不易发生变形和跑模。
2、本实施例衬砌台车的模板系统单件采用特殊结构的第一连接件(即采用独特的四边形铰链机构设计)，在油缸的作用下快速支撑到位后两条边共线自锁，经楔块和螺旋丝杆锁定后能满足受力的需要，两端模板轮廓一次调整测量到位后便不需再次调整和测量，支撑杆件比传统台车减少一半，操作简单，劳动强度低，可快速立模和脱模，大大减少收立模时间。
3、本实施例衬砌台车的模板系统单件中连接组件和门架系统的组合设计(具体是采用四边形铰链机构设计和门架系统的组合设计)，可实现足够大的脱模空间，便于模板表面维护。
4、本实施例衬砌台车整体结构非常简洁，中间(模板系统单件的下方)空间超大，改善了作业环境，提高了通风截面积，便于工程车辆行驶。
5、本实施例衬砌台车能与混凝土分层浇筑布料机或其他普通泵送混凝土结构配套使用，实现逐窗分层浇筑，提高衬砌施工效率和质量。
6、本实施例衬砌台车中门架系统标准化、模块化设计，集走行机构、顶升机构、横移机构和骨架总成于一体，能通用互换、重复使用，用于近似或类似断面。
7、本实施例衬砌台车结构精简，零部件种类和数量大大减少，便于制造、装运、现场拆装和管理。
8、本实施例衬砌台车的门架系统和行走机构的组合，可与多套模板系统单件匹配，如：将第一套模板系统单件运输至施工位后，模板系统单件固定进行衬砌施工，而行走机构带着门架系统可将其他模板系统单件依次运输至相应的施工位，可与实现多套模板系统单件同时施工，大大提高施工效率。
9、本实施例衬砌台车中顶升机构和橫移机构的结合，可轻松满足填充面高差、横坡及竖向高度的变化，满足隧道断面竖向高度和水平宽度的变化。
10、本实施例的衬砌台车中平台、爬梯以及防护栏和/或防护网的组合，采用人性化设计，保证操作人员现场施工和通行方便。
实施例2：
本实施例与实施例1不同之处在于：所述行走机构3包括步履式行走部件，所述步履式行走部件包括两组并列设置的行走单件；所述门架纵梁组2.2包括四根并列设置的门架纵梁，两根所述门架横梁和位于上方的两根所述门架纵梁形成在水平面上的截面为四边形的门架骨架结构，四根所述门架立柱的上端均与所述门架骨架结构的四角连接；位于下方的两根所述门架纵梁的两端分别连接沿衬砌台车长度方向并列设置的两根所述门架立柱的下端；所述步履式行走单件设置在位于下方的所述门架纵梁上，且所述步履式行走单件和所述门架纵梁一一对应设置；所述门架立柱和所述门架纵梁之间还设有加强支撑6(数量根据实际情况确定)；所述橫移机构5可直接与地面接触；详见图6。步履式行走单件包括支撑座和伸缩油缸，可参照现有技术。
此门架行走系统比实施例1稍微复杂，与现有技术比较，零部件种类和数量大大减少。
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)
1.一种衬砌施工方法，其特征在于，所采用设备包括衬砌台车和混凝土泵送机构(9)，衬砌台车包括模板系统(1)、门架系统(2)以及行走机构(3)，所述模板系统(1)包括包括一组模板系统单件或者至少两组结构相同的模板系统单件，所述门架系统(2)与所述模板系统单件相匹配，且所述门架系统(2)与所述行走机构(3)结合实现对所述模板系统单件进行承重、运输以及调整所述模板系统单件至与待衬砌隧道外轮廓形状相匹配；
具体施工方法包括以下步骤：
第一步、行走机构(3)带动门架系统(2)将第i1组模板系统单件运输至第p1施工位，i1为大于等于1的自然数且小于等于施工位总数的自然数；门架系统(2)和第i1组模板系统单件拆分开；
第二步、所述混凝土泵送机构(9)将混凝土输送至第i1组模板系统单件中的浇筑口
(A)和/或工作窗(B)，进行衬砌施工；
第三步、第i1施工位衬砌完毕后，行走机构(3)带动门架系统(2)将第i1组模板系统单件运输至第p2施工位，p2为大于等于1且小于等于总施工位总数的自然数，且p2不等于p1。
2.根据权利要求1所述的衬砌施工方法，其特征在于，
所述第二步进行衬砌施工的同时，行走机构(3)带动门架系统(2)将第i2组模板系统单件运输至第p3施工位，i2为大于等于1且小于等于施工位总数的自然数，且i2不等于i1，p3为大于等于1且小于等于施工位总数的自然数，p3不等于p1且p3不等于p2；
所述第三步中：第i1施工位衬砌完毕后，等第i1施工位的混凝土养护完毕后，再通过行走机构(3)带动门架系统(2)将第i1组模板系统单件运输至第p2施工位。
3.根据权利要求1所述的衬砌施工方法，其特征在于，所述混凝土泵送机构(9)为布料机；
或者是，所述混凝土泵送机构(9)包括移动小车(9.1)、能够灵活实现空间位置变换的机械臂(9.2)以及连接所述移动小车(9.1)上的混凝土储存罐和浇筑口(A)和/或工作窗(B)的输送管道(9.3)，所述输送管道(9.3)包括一组输送管单件或者并列设置的至少两组输送管单件，所述输送管单件包括硬质管和/或软质管。
4.一种衬砌台车，其特征在于，应用于如权利要求1-3任意一项所述衬砌施工方法中，其包括模板系统(1)、门架系统(2)以及行走机构(3)，所述模板系统(1)包括一组模板系统单件或者至少两组结构相同的模板系统单件；
所述门架系统(2)与所述模板系统单件独立或可拆卸式连接设置，所述门架系统(2)和所述行走机构(3)的组合用于承载所述模板系统单件、将所述模板系统单件运输至相应的施工位以及调整所述模板系统单件与待衬砌隧道的衬砌面相匹配；所述模板系统单件为衬砌施工时的承力部件，所述模板系统单件与所述门架系统(2)和施工地面连接；
所述行走机构(3)用于带动所述门架系统(2)进行移动。
5.根据权利要求4所述的衬砌台车，其特征在于，所述模板系统单件包括模板组(1.1)、支撑组件(1.2)以及连接组件(1.3)；
所述模板组(1.1)包括形成与隧道衬砌施工面结构相匹配的顶模组(1.11)、左侧模组(1.12)以及右侧模组(1.13)；
所述支撑组件(1.2)包括托架横梁组(1.21)和竖向支撑组(1.22)，所述托架横梁组(1.21)包括一根托架横梁或至少两根并列设置的托架横梁，所述托架横梁的两端分别连接所述顶模组(1.11)的两端或者连接所述左侧模组(1.12)和所述右侧模组(1.13)；所述竖向支撑组(1.22)包括一根竖向支撑杆或至少两根并列设置的竖向支撑杆，所述竖向支撑杆的上端与所述顶模组(1.11)固定连接或可拆卸式连接，所述竖向支撑杆的下端与所述托架横梁固定连接或可拆卸式连接；
所述连接组件(1.3)包括第一连接件(1.31)以及第二连接件(1.32)，所述左侧模组(1.12)与所述支撑组件(1.2)之间以及所述右侧模组(1.13)与所述支撑组件(1.2)之间均设有所述第一连接件(1.31)；所述左侧模组(1.12)与施工地面之间以及所述右侧模组(1.13)与施工地面之间均设有所述第二连接件(1.32)；所述第一连接件(1.31)和所述第二连接件(1.32)均为可拆卸可伸缩结构。
6.根据权利要求5所述的衬砌台车，其特征在于，所述顶模组(1.11)包括一块顶模板或至少两块串联设置的顶模板，所述左侧模组(1.12)和所述右侧模组(1.13)均包括一块侧模板或至少两块串联设置的侧模板(E)；相邻两块所述顶模板之间、所述顶模板和所述侧模板之间以及相邻两块所述侧模板之间均为可拆卸连接；所述顶模板和所述侧模板的结构相同且均为箱型结构，所述侧模板包括模板本体(E1)以及设置在所述模板本体(E1)上的加强组件(E2)，所述模板本体(E1)为由面板(E1.1)、多块肋板(E1.2)以及多块侧板(E1.3)形成的箱型结构，所述肋板(E1.2)设置在所述面板(E1.1)上，所述侧板(E1.3)设置在所述肋板(E1.2)上；所述加强组件(E2)包括一组加强单件或者至少两组并列设置的加强单件，所述加强单件设置在所述面板上且与所述肋板位于同一侧，所述加强单件为L型加强筋板；
沿衬砌台车高度方向，所述顶模板和所述侧模板上均设有至少一层浇筑口组和/或至少层一个工作窗组，所述浇筑口组包括一个浇筑口(A)或并列设置的多个浇筑口(A)，所述工作窗组包括一个工作窗(B)或并列设置的多个工作窗(B)。
7.根据权利要求6所述的衬砌台车，其特征在于，所述第一连接件(1.31)括一组折叠式连接单件或者相互独立设置的至少两组折叠连接单件，所述折叠式连接单件包括第一支撑件(C1)、第二支撑件(C2)以及第一伸缩件(C3)，所述第一支撑件(C1)的第一端活动连接所述托架横梁，所述第二支撑件(C2)的第一端与所述第一支撑件(C1)的第二端活动连接，所述第二支撑件(C2)的第二端与所述侧模板的下端活动连接；所述第一伸缩件(C3)的第一端与所述托架横梁连接，其第二端与所述第一支撑件(C1)的第二端或第二支撑件(C2)的第一端连接；或者是，所述折叠式连接单件包括第二伸缩件，所述第二伸缩件的第一端与所述托架横梁连接，其第二端与所述侧模板的下端连接；
所述第二连接件(1.32)包括一组底部支撑单件(D)或至少两组相互独立设置的底部支撑单件(D)，所述底部支撑单件(D)的上端与所述侧模板的下端连接，所述底部支撑单件(D)的下端与施工地面连接。
8.根据权利要求7所述的衬砌台车，其特征在于，所述第一伸缩件(C3)和第二伸缩件均为伸缩油缸和/或螺旋丝杆；所述底部支撑单件(D)为伸缩油缸和/或支撑杆；
所述第二支撑件(C2)的第二端与所述侧模板的下端之间通过可调连接件(C4)进行可拆卸式连接；所述可调连接件(C4)包括螺旋丝杆(C4.1)和螺母(C4.2)，所述螺母(C4.2)设置在所述第二支撑件(C2)的第二端；所述螺旋丝杆(C4.1)的第一端设有与所述螺母(C4.2)相匹配的螺纹且贯穿所述螺母(C4.2)设置，所述螺旋丝杆(C4.1)的第二端与所述侧模板的下端铰接连接。
9.根据权利要求4-8任意一项所述的衬砌台车，其特征在于，所述门架系统(2)的下端设有用于调整所述门架系统高度的顶升机构(4)以及用于调整所述门架系统(2)宽度的橫移机构(5)，所述顶升机构(4)位于所述门架系统和所述橫移机构(5)之间；
所述顶升机构(4)包括导柱(4.1)、导套(4.2)以及顶升件，所述导套(4.2)的上端与所述门架系统的下端连接，所述导柱(4.1)的下端设置在所述橫移机构(5)上，且所述导柱(4.1)的上端插入所述导套(4.2)的下端设置；所述顶升件的两端分别与所述导柱(4.1)和所述导套(4.2)连接；或者是，所述导套(4.2)的下端设置在所述橫移机构(5)上，所述导柱(4.1)的上端与所述门架系统的下端连接，且所述导柱(4.1)的下端插入所述导套(4.2)的上端设置；所述顶升件的两端分别与所述导柱(4.1)和所述导套(4.2)连接；
所述橫移机构(5)包括底座(5.1)、橫移座(5.2)以及橫移件(5.3)，所述底座(5.1)设置在所述行走机构(3)或工作地面上，所述橫移座(5.2)与所述顶升机构(4)连接；所述橫移件(5.3)的两端分别连接所述底座(5.1)和所述橫移座(5.2)，用于调节所述底座(5.1)和所述橫移座(5.2)的相对位置，实现门架行走系统的宽度调节。
10.根据权利要求9所述的衬砌台车，其特征在于，所述橫移座(5.2)上设有一根套管(5.21)或至少两根并列设置的套管(5.21)，所述底座(5.1)上设有与所述套管(5.21)数量相匹配的柱体(5.11)，且所述柱体(5.11)能贯穿所述套管(5.21)活动设置；或者是，所述底座(5.1)上设有一根导向管或至少两根并列设置的导向管，所述橫移座(5.2)上设有与所述导向管数量相匹配的导向柱，且所述导向柱能贯穿所述导向管活动设置；
所述橫移件(5.3)为橫移油缸；所述顶升件为顶升油缸。
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