CN108266204B - 装配式约束混凝土拱架核心混凝土灌注设备及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种装配式约束混凝土拱架核心混凝土灌注设备及工艺，置在每节拱架节点端部的自动锁紧装置和设置于每节拱架中端的灌浆管连接装置，自动锁紧装置包括设置在每节拱架一端的锁紧部分和另一端的卡扣部分，拱架节点一侧端部设置有排浆管；灌浆管连接装置包括连接件、连接板以及与连接板固定的连通管，接板通过连接件固定在拱架外侧，连通管贯穿拱架一侧，为拱架内侧与外侧提供连接通道，连接管端口处设置有能够遮挡连接通道的滑动挡板，通过连接管连通灌浆泵与灌浆孔，进行拱架核心混凝土灌注。本发明可有效解决以往约束混凝土拱架灌注不密实的缺点，最大程度上发挥约束混凝土拱架的优越性，在一定程度上推动了隧道机械化推广进程。

Description

装配式约束混凝土拱架核心混凝土灌注设备及工艺

技术领域

本发明涉及一种装配式约束混凝土拱架核心混凝土灌注设备及工艺。

背景技术

近年来，随着经济的持续发展、综合国力的不断提升及高新技术的不断应用，我国隧道及地下工程得到了前所未有的迅速发展，已然成为世界最大的地上地下空间和隧道市场国家。随着地下工程建设规模和速度的迅猛发展，工字钢、H型钢等传统拱架支护形式作为初期支护的主体，其强度及施工效率问题逐年凸显，极大程度上制约了地下工程建设的进一步发展，而相同情况下约束混凝土拱架具有更高的支护强度和后期承载力。

约束混凝土技术因其良好的力学性能和经济性已广泛应用于地上工程中，并随着地下工程的飞速发展和地质条件的愈加复杂化，越来越多的被应用于地下工程支护中。但目前拱架支护依旧采用传统的人工安装方式，存在劳动强度大，施工效率低，安全性差等缺点，尤其是新型约束混凝土拱架，其灌注形式受施工条件限制大多只能采取后灌式施工方式。

目前约束混凝土拱架灌注方式存在以下不足：

(1)增加施工工序。现有的约束混凝土拱架支护采用后灌注方式时，除常规的施工工序不变外，还需通过灌浆泵进行现场拱架灌浆，增大了工人工作量，影响了施工效率，大大延长了施工周期。

(2)难以灌注密实。拱架现场灌注时，因内部空气影响无论采用从下往上还是由上向下灌注方式，均难以达到真正的密实灌注；而采用预灌注方式也因拱架倾斜放置，拱架端头部分难以灌注密实，导致拱架的支护强度大大降低。

为了满足地下工程建设发展的多方面要求，同时适应现阶段机械化推广潮流，拱架机械化施工成为了未来地下工程发展的趋势，而预灌注约束混凝土拱架支护优势更加明显。但到目前为止，约束混凝土拱架预灌注的设备及工艺鲜有研究，急需更适合约束混凝土拱架机械化装配的灌注设备及工艺。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种装配式约束混凝土拱架核心混凝土灌注设备及工艺，本发明能够有效配合拱架机械化装配施工，减少现场施工工序，提高施工安全性，极大程度上缩短施工周期。

本发明的一个目的是提出了一种装配式约束混凝土拱架核心混凝土灌注设备，该设备有效解决以往约束混凝土拱架灌注不密实的缺点，最大程度上发挥约束混凝土拱架的优越性；

本发明的另一目的是提出了基于上述设备的装配式约束混凝土拱架核心混凝土灌注工艺，本工艺对目前约束混凝土拱架后灌注工序进行了必要的改进，能够有效配合拱架机械化装配施工，减少现场施工工序，提高施工安全性，极大程度上缩短施工周期。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种装配式约束混凝土拱架核心混凝土灌注设备，包括设置在每节拱架节点端部的自动锁紧装置和设置于每节拱架中端的灌浆管连接装置，其中：

所述自动锁紧装置包括设置在每节拱架一端的锁紧部分和另一端的卡扣部分，所述锁紧部分与卡扣部分通过卡合实现拱架之间的铰接装配，拱架节点一侧端部设置有排浆管；

所述灌浆管连接装置包括连接件、连接板以及与连接板固定的连通管，所述连接板通过连接件固定在拱架外侧，所述连通管贯穿拱架一侧，为拱架内侧与外侧提供连接通道，所述连通管端口处设置有能够遮挡连接通道的滑动挡板，通过连通管连通灌浆泵与灌浆孔，进行拱架核心混凝土灌注。

所述拱架包括方钢或圆钢约束混凝土拱架。

所述自动锁紧装置包括由通过销轴连接的卡扣板部分和锁紧板部分，卡扣板部分前端设置可伸缩弹簧轴与锁紧板开孔相匹配，通过轴与孔的卡合实现拱架节点的自动铰接。

优选的，所述自动锁紧装置通过拱架连接槽与拱架连接。

优选的，所述锁紧板部分中间开设排浆孔，孔内设置内螺纹。

所述灌浆管连接装置包括U型连接螺栓、连接板和连通管，所述连通管设置于连接板中间，其中心线与连接板相垂直，且连通管相对于连接板的两侧均具有一附加长度，所述U型连接螺栓卡箍在拱架外侧，端部与连接板卡合，将连通管固定于拱架上。

所述拱架上设置有与连通管相适配的灌浆孔，且连通管与灌浆孔的连接处设置有密封件。

优选的，所述密封件为橡胶垫、密封垫或其他能够起到密封作用的密封元件。本领域技术人员能够在本发明的工作原理的启示下，将其进行替换，应属于不需要付出创造性劳动的简单替换。

优选的，所述U型连接螺栓两端头为可与螺帽结合的螺纹结构，其余部分为扁平板结构，可增大与拱架接触面积。

优选的，所述连接板两端开螺栓槽，中间留设圆孔，两侧分别焊接灌入管和连通管。

所述灌入管直径略小于灌浆孔，灌浆前插入灌浆孔。

所述连通管尺寸与灌浆管相适配，且靠近圆孔处沿管径向开半槽，槽内设置滑动挡板。

优选的，所述滑动挡板端头为圆弧形，与连通管内径一致，滑动挡板外侧开孔并设置卡销，以固定滑动挡板与连通管的相对位置。

所述排浆管安装在锁紧板中间排浆孔位置，按连接方式分为螺纹管和磁铁管两种形式。

优选的，所述螺纹管为端头带有外螺纹的细圆管，螺纹结构与排浆孔内螺纹相适应；

优选的，所述磁铁管由高强磁铁圆环和细圆管组成，磁铁环固定在圆管端头，灌浆前吸附固定在排浆孔上。

基于上述设备的灌注工艺，步骤如下：

(1)将自动锁紧装置焊接至约束混凝土拱架节点，安装排浆管；

(2)开设灌浆孔，通过灌浆连接装置固定连接灌浆孔与灌浆管；

(3)倾斜摆放拱架，利用灌浆泵进行核心混凝土灌注，灌注期间用持续震动拱架；

(4)待拱架端部排浆管持续冒浆为止，停止灌浆，封堵灌浆孔，依次进行其余拱架灌注；

(5)待混凝土初凝后拆卸排浆管，清洁自动锁紧装置。

本发明的有益效果为：

(1)本发明可有效解决以往约束混凝土拱架灌注不密实的缺点，最大程度上发挥约束混凝土拱架的优越性。

(2)本发明适合于装配式约束混凝土拱架预灌注施工，减少了现场施工工序，在一定程度上推动了隧道机械化推广进程。

(3)本发明操作简单，性价比高。仅通过两部分辅助设备即可实现拱架的预灌注，节省劳力物力。

(4)本发明通过调整节点锁紧装置上拱架连接槽的形状，可适用于圆钢、方钢及矩形钢等约束混凝土拱架，使之适用于拱架机械化拼装。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的节点锁紧装置示意图；

图3为本发明的灌浆管连接装置剖面图；

图4为本发明的灌浆管连接装置俯视图；

图5为本发明的排浆管示意图。

其中，2-销轴，3-卡扣部分，4-锁紧部分，5-灌浆管连接装置，6-U型连接螺栓，7-连接板，8-灌入管，9-连通管，10-滑动挡板，11-排浆管，12-约束混凝土拱架，13-可伸缩弹簧轴，14-锁紧板开孔，15-拱架连接槽，16-排浆孔，17-橡胶垫，18-卡销，19-螺纹管，20-磁铁管，21-磁铁环。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，装配式约束混凝土拱架核心混凝土灌注设备，包括一种装配式拱架节点自动锁紧装置，由通过销轴2连接的卡扣板部分3和锁紧板部分4组成，可实现拱架机械化装配铰接；包括一种灌浆管连接装置5，包括U型连接螺栓6、连接板7及其焊接的灌入管8和连通管9，连通管设置滑动挡板10，可封堵灌浆孔；包括排浆管11等设备。通过灌浆管连接装置连通灌浆泵与灌浆孔，进行拱架核心混凝土灌注，待拱架节点锁紧装置上固定安装的排浆管持续冒浆时，停止灌浆，封堵灌浆孔并拆卸灌浆管，待混凝土初凝后拆卸排浆管，清洁节点锁紧装置。

拱架为方钢或圆钢约束混凝土拱架12。

如图2所示，拱架节点自动锁紧装置包括由通过销轴连接的卡扣板部分和锁紧板部分，卡扣板部分前端设置可伸缩弹簧轴13与锁紧板开孔14相匹配，通过轴与孔的卡合实现拱架节点的自动铰接。

优选的，自动锁紧装置通过拱架连接槽15与拱架连接固定。

优选的，锁紧板部分中间开设排浆孔16，孔内设置内螺纹。

如图3所示，灌浆管连接装置包括U型连接螺栓和连接板结构。

优选的，U型连接螺栓两端头为可与螺帽结合的螺纹结构，其余部分为扁平板结构，可增大与拱架接触面积。

如图4所示，优选的，连接板两端开螺栓槽，中间留设圆孔，两侧分别焊接灌入管和连通管。

灌入管直径略小于灌浆孔，灌浆前插入灌浆孔，灌入管与圆孔连接处粘贴橡胶垫17，防止漏浆。

如图5所示，连通管尺寸与灌浆管相适应，且靠近圆孔处沿管径向开半槽，槽内设置挡板。

优选的，所述挡板端头为圆弧形，与连通管内径一致，挡板开孔设置卡销18，固定挡板位置。

排浆管安装在锁紧板中间排浆孔位置，按连接方式分为螺纹管19和磁铁管20两种形式。

优选的，螺纹管为端头带有外螺纹的细圆管，螺纹结构与排浆孔内螺纹相适应；

优选的，磁铁管由高强磁铁圆环21和细圆管组成，磁铁环固定在圆管端头，灌浆前吸附固定在排浆孔上。

拱架内部混凝土灌注完成，停止管浆泵后，插下活动挡板，封堵灌浆孔，防止混凝土倒流。

装配式约束混凝土拱架核心混凝土灌注工艺，步骤如下：

步骤一：焊接约束混凝土拱架节点自动锁紧装置，安装排浆管。

步骤二：开设灌浆孔，通过特制连接装置固定连接灌浆孔与灌浆管。

步骤三：倾斜摆放拱架，利用灌浆泵进行核心混凝土灌注，灌注期间用振动棒持续震动拱架。

步骤四：待拱架端部排浆管持续冒浆为止，停止灌浆，封堵灌浆孔，依次进行其余拱架灌注。

步骤五：待混凝土初凝后拆卸排浆管，清洁节点锁紧装置。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (11)

1.一种装配式约束混凝土拱架核心混凝土灌注工艺，其特征是：步骤如下：

（1）将自动锁紧装置焊接至约束混凝土拱架节点，安装排浆管；

（2）开设灌浆孔，通过灌浆连接装置固定连接灌浆孔与灌浆管；

（3）倾斜摆放拱架，利用灌浆泵进行核心混凝土灌注，灌注期间用振动棒持续震动拱架；

（4）待拱架端部排浆管持续冒浆为止，停止灌浆，封堵灌浆孔，依次进行其余拱架灌注；

（5）待混凝土初凝后拆卸排浆管，清洁自动锁紧装置；

所述自动锁紧装置包括设置在每节拱架一端的锁紧部分和另一端的卡扣部分，所述锁紧部分与卡扣部分通过卡合实现拱架之间的铰接装配，拱架节点一侧端部设置有排浆管；

所述灌浆管连接装置包括连接件、连接板以及与连接板固定的连通管，所述连接板通过连接件固定在拱架外侧，所述连通管贯穿拱架一侧，为拱架内侧与外侧提供连接通道，所述连通管端口处设置有能够遮挡连接通道的滑动挡板，通过连通管连通灌浆泵与灌浆孔，进行拱架核心混凝土灌注。

2.如权利要求1所述的一种装配式约束混凝土拱架核心混凝土灌注工艺所采用的灌注设备，其特征是：包括设置在每节拱架节点端部的自动锁紧装置和设置于每节拱架中端的灌浆管连接装置。

3.如权利要求2所述的灌注设备，其特征是：所述自动锁紧装置包括由通过销轴连接的卡扣板部分和锁紧板部分，卡扣板部分前端设置可伸缩弹簧轴与锁紧板开孔相匹配，通过轴与孔的卡合实现拱架节点的自动铰接；

或所述自动锁紧装置通过拱架连接槽与拱架连接；

或所述锁紧板部分中间开设排浆孔，孔内设置内螺纹。

4.如权利要求2所述的灌注设备，其特征是：所述灌浆管连接装置包括U型连接螺栓、连接板和连通管，所述连通管设置于连接板中间，其中心线与连接板相垂直，且连通管相对于连接板的两侧均具有一附加长度，所述U型连接螺栓卡箍在拱架外侧，端部与连接板卡合，将连通管固定于拱架上。

5.如权利要求4所述的灌注设备，其特征是：所述拱架上设置有与连通管相适配的灌浆孔，且连通管与灌浆孔的连接处设置有密封件。

6.如权利要求4所述的灌注设备，其特征是：所述U型连接螺栓两端头为可与螺帽结合的螺纹结构，其余部分为扁平板结构，可增大与拱架接触面积。

7.如权利要求2所述的灌注设备，其特征是：所述连接板两端开螺栓槽，中间留设圆孔，两侧分别焊接灌入管和连通管；

或所述灌入管直径略小于灌浆孔，灌浆前插入灌浆孔。

8.如权利要求2所述的灌注设备，其特征是：所述连通管尺寸与灌浆管相适配，且靠近圆孔处沿管径向开半槽，槽内设置滑动挡板。

9.如权利要求2所述的灌注设备，其特征是：所述滑动挡板端头为圆弧形，与连通管内径一致，滑动挡板外侧开孔并设置卡销，以固定滑动挡板与连通管的相对位置。

10.如权利要求2所述的灌注设备，其特征是：排浆管安装在锁紧板中间排浆孔位置，连接方式为螺纹管，所述螺纹管为端头带有外螺纹的细圆管，螺纹结构与排浆孔内螺纹相适应。

11.如权利要求2所述的灌注设备，其特征是：排浆管安装在锁紧板中间排浆孔位置，连接方式为磁铁管，所述磁铁管由高强磁铁圆环和细圆管组成，磁铁环固定在圆管端头，灌浆前吸附固定在排浆孔上。