CN108316951B - 用于隧道二衬混凝土逐窗入模浇筑的设备及使用方法 - Google Patents

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Abstract

用于隧道二衬混凝土逐窗入模浇筑的设备及使用方法，其设备在混凝土主料斗和上层滑槽的分料斗之间加一副混凝土传输系统，传输系统架设在支承支架上，能沿支承支架移动。传输系统的传输带可沿顺时针和逆时针方向转动。在上层滑槽和中层滑槽的底部均设有开孔，开孔部位设有挡板，通过开合挡板控制混凝土的流向。使用方法的步骤为：（1）打开上层滑槽、中层滑槽开孔，通过移动传输系统和改变传输带转动方向，给下层各工作窗口供应混凝土。（2）关闭中层滑槽开孔，通过移动传输系统和改变传输带转动方向，给中层各工作窗口供应混凝土。（3）关闭上层滑槽开孔，通过移动传输系统和改变传输带转动方向，给上层各工作窗口供应混凝土。

Description

用于隧道二衬混凝土逐窗入模浇筑的设备及使用方法
技术领域
本发明涉及隧道二衬混凝土逐窗入模浇筑的施工技术。
背景技术
隧道二衬混凝土逐窗入模浇筑技术，就是将混凝土通过地泵泵管泵入台车顶平台主料斗，然后通过滑槽和串筒，将混凝土送入各相应工作窗口，实现混凝土自下而上逐窗入模分层浇筑。这种工艺的实践运用，克服了传统跳窗浇筑导致混凝土离析、产生人字坡冷缝的弊端，有效提高了二衬混凝土浇筑的实体质量和外观质量，同时减少了换管施工工序，降低了劳动强度。
但是对于现阶段采用的二衬滑槽逐窗入模技术，一般情况下二衬模板混凝土浇筑工作窗口往往在高度上开三层，每层开四个，共计12个。由于受隧道内空间高度的限制，对上层窗口进行混凝土输送时，往往由于上层滑槽的坡度太缓，导致混凝土无法顺利下滑。而对于隧道纵向而言，则存在四个断面，每个断面自下而上有三个窗口。如果使用一个不移动的主料斗，则沿纵向使用滑槽同样需要一定的竖向高度以保证滑槽的坡度。特别是对于现阶段的高速铁路隧道，由于采用的是一个隧道内铺设两股轨道，导致隧道横断面的宽度与高度之比加大，这就进一步放缓滑槽的坡度，而使混凝土无法沿滑槽顺利下滑，从而导致这一技术无法顺利实施。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于隧道二衬混凝土逐窗入模浇筑的设备及使用方法。
本发明是用于隧道二衬混凝土逐窗入模浇筑的设备及使用方法，用于隧道二衬混凝土逐窗入模浇筑的设备，在混凝土主料斗1和上层滑槽2的分料斗3之间加一副混凝土传输系统4，混凝土传输系统4架设在支承支架5上，整个混凝土传输系统4能沿支承支架5移动；支承支架5端部有防滑块6；混凝土传输系统4包括传输带7、主动轮8、从动轮9、电动机10、辅助轮11和轮架12，主动轮8和从动轮9通过轮轴13与轮架12连接在一起，辅助轮11的轮轴14通过连接片15与轮架12连接在一起；电动机10通过传动皮带16带动主动轮8转动；传输带7的主动轮8与从动轮9绕轮轴13进行转动，轮轴13为一圆形钢轴，在轮轴13与支承支架5之间安装有传输系统行走轮17，轮轴13通过行走轮17安装在支承支架5上；行走轮17的踏面为中间下凹、两边有轮缘的结构形式；支承支架5上表面的横断面形状为上凸状，与行走轮17踏面贴合；在每个行走轮17外侧，有一个行走轮制动装置18。
本发明的用于隧道二衬混凝土逐窗入模浇筑的设备的使用方法，其步骤为：
（1）先给下层的二衬混凝土模板30工作窗口31提供混凝土，将上层滑槽2、中层滑槽23的挡板27立起，开孔26打开，混凝土可直接下到下层滑槽25，然后顺着下层滑槽25传输到下层工作窗口31；
（2）将混凝土传输系统4的传输带7端部对准a列滑槽分料斗3，转动传输带7，给a列滑槽输送混凝土；
（3）移动混凝土传输系统4，将传输带7端部对准b列滑槽分料斗3，转动传输带7，给b列滑槽输送混凝土；
（4）反向移动混凝土传输系统4，将传输带7另一端部对准c列滑槽分料斗3，反转传输带7，给c列滑槽输送混凝土；
（5）移动混凝土传输系统4，将传输带7另一端部对准d列滑槽分料斗3，转动传输带7，给d列滑槽输送混凝土。一个混凝土输送循环完成；
（6）重复步骤（2）~步骤（5），直至下层混凝土浇筑完毕；
（7）将中层滑槽23的挡板27放平，开孔26关闭，通过中层滑槽23给中层工作窗口32提供混凝土；
（8）重复步骤（2）~步骤（5），直至中层混凝土浇筑完毕；
（9）将上层滑槽2的挡板27放平，开孔26关闭，通过上层滑槽2给上层工作窗口33提供混凝土；
（10）重复步骤（2）~步骤（5），直至上层混凝土浇筑完毕。
本发明的有益效果是：在混凝土浇筑的主料斗与倾斜滑槽之间增加一副混凝土传输系统，可最大限度地节省隧道内的竖向空间，保证倾斜滑槽的坡度达到一定值，使混凝土可沿倾斜滑槽顺利下滑，从而保证隧道二衬混凝土逐窗入模浇筑技术的顺利实施。同时，传输系统移动非常方便，可保证混凝土浇注过程中输送及时。在上层及中层滑槽上开孔，则可方便地进行上中下三层混凝土的浇筑，浇筑过程中除了移动传输系统，其他设备均不需移动，大大节省了施工的时间。本发明的结构形式比较简单，实用性强，可以有效地进行混凝土的浇筑，而且不会产生环境污染，经济效益显著。
附图说明
图1是采用传输系统的隧道二衬混凝土逐窗入模浇筑设备侧面图，图2是传输系统侧面图，图3是辅助轮连接构造立面图，图4是辅助轮连接构造侧面图，图5是辅助轮连接构造平面图，图6传输系统平面图（未包含传输带），图7是传输系统安装在支承支架上的平面图，图8是传输系统立面图（含混凝土），图9是采用传输系统的隧道二衬混凝土逐窗入模浇筑设备立面图，图10是滑槽开孔部位挡板平放时平面图，图11是开孔部位挡板平放时 Ⅰ-Ⅰ断面图，图12是开孔部位挡板平放时Ⅱ-Ⅱ断面图，图13是开孔部位挡板平放时Ⅲ-Ⅲ断面图，图14是滑槽开孔部位挡板立起时平面图，图15是滑槽开孔部位挡板立起时的Ⅳ-Ⅳ断面图，图16是滑槽开孔部位挡板立起时销轴部位平面图，图17是销轴部位Ⅴ-Ⅴ断面图，图18是销轴部位Ⅵ-Ⅵ断面图，图19是传输系统运行第一步骤示意图，图20是传输系统运行第二步骤示意图，图21是传输系统运行第三步骤示意图，图22是传输系统运行第四步骤示意图，图23是二衬混凝土模板工作窗口布置示意图。
具体实施方式
本发明是用于隧道二衬混凝土逐窗入模浇筑的设备及使用方法，用于隧道二衬混凝土逐窗入模浇筑的设备，在混凝土主料斗1和上层滑槽2的分料斗3之间加一副混凝土传输系统4，混凝土传输系统4架设在支承支架5上，整个混凝土传输系统4能沿支承支架5移动；支承支架5端部有防滑块6；混凝土传输系统4包括传输带7、主动轮8、从动轮9、电动机10、辅助轮11和轮架12，主动轮8和从动轮9通过轮轴13与轮架12连接在一起，辅助轮11的轮轴14通过连接片15与轮架12连接在一起；电动机10通过传动皮带16带动主动轮8转动；传输带7的主动轮8与从动轮9绕轮轴13进行转动，轮轴13为一圆形钢轴，在轮轴13与支承支架5之间安装有传输系统行走轮17，轮轴13通过行走轮17安装在支承支架5上；行走轮17的踏面为中间下凹、两边有轮缘的结构形式；支承支架5上表面的横断面形状为上凸状，与行走轮17踏面贴合；在每个行走轮17外侧，有一个行走轮制动装置18。
以上所述设备，混凝土传输系统4输送混凝土19的能力不小于混凝土泵输送混凝土的能力，即应满足公式（1）的要求；
I v = Svk ≥ I b （1）
式中：I v -混凝土传输系统4的输送能力，I b -混凝土19泵输送能力，S-混凝土19在传输带7上的横截面面积，S=b 2tanθ/6，b-传输带7的可用宽度（m），b=0.9B-0.05，B-传输带7的实际宽度（m），v-传输带7的运行速度，k-混凝土传输系统4的倾斜系数，取1，θ-混凝土（19）的运行堆积角。
以上所述设备，上层滑槽2底部20距隧道拱顶21的竖向最小距离应满足公式（2）的要求：
l ≥ l 1 +l 2 +l 3 +l 4 +l 5 +l 6 +l 7 +l 8 （2）
式中：l-滑槽底部距拱顶的垂直距离，l 1-泵车导管输送混凝土的安全距离，l 2-主料斗1的高度，l 3-主料斗1底部到混凝土顶部距离，l 4-传输带7上混凝土高度，l 4=btanθ/4，b-输送带7可用宽度（m），b=0.9B-0.05，B-输送带7的宽度（m），θ-混凝土的运行堆积角，l 5-混凝土传输系统4的自身高度，l 6-混凝土传输系统4距滑槽料斗距离，l 7-滑槽料斗高度，l 8-上层滑槽2的高度，l 8=i×s，i-混凝土能顺利下滑的最小坡度，s-上层滑槽2的水平投影长度。
以上所述设备，上层滑槽2下面有中层分料斗和串筒22以及中层滑槽23，中层滑槽23下面有下层分料斗和串筒24以及下层滑槽25，中层滑槽23及下层滑槽25的坡度不小于上层滑槽2的坡度；上层滑槽2在对准中层分料斗和串筒22部位的底部有开孔26，中层滑槽23在对准下层分料斗和串筒24部位的底部同样有开孔26。
以上所述设备，上层滑槽2的开孔26沿坡度下方有一挡板27，挡板27通过销轴28与上层滑槽2的侧壁连接在一起，挡板27能够沿销轴28转动，挡板27后部滑槽壁上有限位条29；中层滑槽23上同样设有开孔26、挡板27和限位条29，构造及作用与上层滑槽2中的相同。
本发明的用于隧道二衬混凝土逐窗入模浇筑的设备的使用方法，其步骤为：
（1）先给下层的二衬混凝土模板30工作窗口31提供混凝土，将上层滑槽2、中层滑槽23的挡板27立起，开孔26打开，混凝土可直接下到下层滑槽25，然后顺着下层滑槽25传输到下层工作窗口31；
（2）将混凝土传输系统4的传输带7端部对准a列滑槽分料斗3，转动传输带7，给a列滑槽输送混凝土；
（3）移动混凝土传输系统4，将传输带7端部对准b列滑槽分料斗3，转动传输带7，给b列滑槽输送混凝土；
（4）反向移动混凝土传输系统4，将传输带7另一端部对准c列滑槽分料斗3，反转传输带7，给c列滑槽输送混凝土；
（5）移动混凝土传输系统4，将传输带7另一端部对准d列滑槽分料斗3，转动传输带7，给d列滑槽输送混凝土。一个混凝土输送循环完成；
（6）重复步骤（2）~步骤（5），直至下层混凝土浇筑完毕；
（7）将中层滑槽23的挡板27放平，开孔26关闭，通过中层滑槽23给中层工作窗口32提供混凝土；
（8）重复步骤（2）~步骤（5），直至中层混凝土浇筑完毕；
（9）将上层滑槽2的挡板27放平，开孔26关闭，通过上层滑槽2给上层工作窗口33提供混凝土；
（10）重复步骤（2）~步骤（5），直至上层混凝土浇筑完毕。
下面结合附图进一步展开本发明。如图1所示，在混凝土主料斗1和上层滑槽2的分料斗3之间加一副混凝土传输系统4，以保证上层滑槽2可方便地灌注混凝土。混凝土传输系统4架设在支承支架5上，整个混凝土传输系统4可沿支承支架5移动。支承支架5端部有防滑块6，防止混凝土传输系统4滑落。
如图2~图6所示，混凝土传输系统4包括传输带7、主动轮8、从动轮9、电动机10、辅助轮11和轮架12，主动轮8和从动轮9通过轮轴13与轮架12连接在一起，辅助轮11的轮轴14通过连接片15与轮架12连接在一起，用以支承传输带7，防止传输带7下挠。电动机10通过传动皮带16带动主动轮8转动。其中电动机10可进行顺时针和逆时针转动，从而带动主动轮8旋转，主动轮8带动传输带7运动，从动轮9和辅助轮11随着传输带7旋转。因此传输带7可进行顺时针和逆时针转动。
如图6~图8所示，传输带7的主动轮8与从动轮9绕轮轴13进行转动，轮轴13为一圆形钢轴，在轮轴13与支承支架5之间安装有传输系统行走轮17，轮轴13通过行走轮17安装在支承支架5上。行走轮17的踏面为中间下凹、两边有轮缘的结构形式；支承支架5上表面的横断面形状为上凸状，与行走轮17踏面贴合；行走轮17通过绕轮轴13转动可沿支承支架5行走，从而带动混凝土传输系统4前后移动。在每个行走轮17外侧，有一个行走轮制动装置18，将行走轮17的制动装置18制动后，行走轮17则无法绕支承轴转动，此时混凝土传输系统4无法移动。
如图8所示，为保证混凝土在传输带7上不会造成堆积而影响施工进度，混凝土传输系统4输送混凝土19的能力应不小于混凝土泵输送混凝土的能力，即应满足以上所述公式（1）的要求。
如图9所示，为保证混凝土19在上层滑槽2内能顺利下滑到滑槽底部20，则滑槽底部20距隧道拱顶21的竖向最小距离应满足以上所述公式（2）的要求。
当混凝土传输系统4沿支承支架移动到指定位置时，将行走轮17的制动装置18制动，这时行走轮17无法转动，传输系统4不再沿支承支架5移动，则可进行混凝土19的输送。
如图9所示，对于中层窗口的混凝土浇筑，采用中层分料斗和串筒22以及中层滑槽23；对于下层窗口的混凝土浇筑，采用下层分料斗和串筒24以及下层滑槽25。中层滑槽23及下层滑槽25的坡度不小于上层滑槽2的坡度，以保证混凝土顺利下滑。
如图9所示，上层滑槽2在对准中层分料斗和串筒22部位的底部有开孔26，以使混凝土沿中层分料斗和串筒22落入中层滑槽23。同样，中层滑槽23在对准下层分料斗和串筒24部位的底部同样有开孔26，以使混凝土沿下层分料斗和串筒24落入下层滑槽25。
如图10~图18所示，上层滑槽2的开孔26沿坡度下方有一挡板27，挡板27通过销轴28与上层滑槽2的侧壁连接在一起，挡板27可沿销轴28转动。当挡板27在滑槽底放平时，可将开孔26盖住，则混凝土沿上层滑槽2向前滑动。若挡板27立起，靠在上层滑槽2侧面的限位条29上，则挡板27将混凝土沿滑槽向前滑动的通道封住，而开孔26则打开，混凝土则沿中层分料斗和串筒22落到中层滑槽23上。
如图9~图18所示，中层滑槽23上同样设有开孔26、挡板27和限位条29，构造及作用于上层滑槽2中的相同。下层滑槽25则不再设置相应的开孔构造。
本发明的方法的步骤为：
（1）如图14、图23所示，先给下层的二衬混凝土模板30工作窗口31提供混凝土，将上层滑槽2、中层滑槽23的挡板27立起，开孔26打开，混凝土可直接下到下层滑槽25，然后顺着下层滑槽25传输到下层工作窗口31；
（2）如图19所示，将混凝土传输系统4的传输带7端部对准a列滑槽分料斗3，转动传输带7，给a列滑槽输送混凝土；
（3）如图20所示，移动混凝土传输系统4，将传输带7端部对准b列滑槽分料斗3，转动传输带7，给b列滑槽输送混凝土；
（4）如图21所示，反向移动混凝土传输系统4，将传输带7另一端部对准c列滑槽分料斗3，反转传输带7，给c列滑槽输送混凝土；
（5）如图22所示，移动混凝土传输系统4，将传输带7另一端部对准d列滑槽分料斗3，转动传输带7，给d列滑槽输送混凝土。一个混凝土输送循环完成；
（6）重复步骤（2）~步骤（5），直至下层混凝土浇筑完毕；
（7）如图10、图23所示，将中层滑槽23的挡板27放平，开孔26关闭，通过中层滑槽23给中层工作窗口32提供混凝土；
（8）重复步骤（2）~步骤（5），直至中层混凝土浇筑完毕；
（9）如图10、图23所示，将上层滑槽2的挡板27放平，开孔26关闭，通过上层滑槽2给上层工作窗口33提供混凝土；
（10）重复步骤（2）~步骤（5），直至上层混凝土浇筑完毕。

Claims (2)

1.用于隧道二衬混凝土逐窗入模浇筑的设备，在混凝土主料斗(1)和上层滑槽(2)的分料斗(3)之间加一副混凝土传输系统(4)，其特征在于混凝土传输系统(4)架设在支承支架(5)上，整个混凝土传输系统(4)能沿支承支架(5)移动；支承支架(5)端部有防滑块(6)；混凝土传输系统(4)包括传输带(7)、主动轮(8)、从动轮(9)、电动机(10)、辅助轮(11)和轮架(12)，主动轮(8)和从动轮(9)通过轮轴(13)与轮架(12)连接在一起，辅助轮(11)的轮轴(14)通过连接片(15)与轮架(12)连接在一起；电动机(10)通过传动皮带(16)带动主动轮(8)转动；传输带(7)的主动轮(8)与从动轮(9)绕轮轴(13)进行转动，轮轴(13)为一圆形钢轴，在轮轴(13)与支承支架(5)之间安装有传输系统行走轮(17)，轮轴(13)通过行走轮(17)安装在支承支架(5)上；行走轮(17)的踏面为中间下凹、两边有轮缘的结构形式；支承支架(5)上表面的横断面形状为上凸状，与行走轮(17)踏面贴合；在每个行走轮(17)外侧，有一个行走轮制动装置(18)；上层滑槽(2)与分料斗(3)组合在一起，沿隧道纵向设置4列，依次为a列、b列、c列和d列；
混凝土传输系统(4)输送混凝土(19)的能力不小于混凝土泵输送混凝土的能力，即应满足公式(1)的要求；
Iv ＝ Svk ≥ Ib (1)
式中：Iv-混凝土传输系统(4)的输送能力，Ib-混凝土(19)泵输送能力，S-混凝土(19)在传输带(7)上的横截面面积，S＝b2tanθ/6，
b-传输带(7)的可用宽度(m)，b＝0.9B-0.05，B-传输带(7)的实际宽度(m)，v-传输带(7)的运行速度，k-混凝土传输系统(4)的倾斜系数，取1，θ-混凝土(19)的运行堆积角；
上层滑槽(2)底部(20)距隧道拱顶(21)的竖向最小距离应满足公式(2)的要求：
l ≥ l1+l2+l3+l4+l5+l6+l7+l8 (2)
式中：l-滑槽底部距拱顶的垂直距离，l1-泵车导管输送混凝土的安全距离，l2-主料斗(1)的高度，l3-主料斗(1)底部到混凝土顶部距离，l4-传输带(7)上混凝土高度，l4＝btanθ/4，b-输送带可用宽度(m)，b＝0.9B-0.05，B-输送带宽度(m)，θ-混凝土的运行堆积角，l5-混凝土传输系统(4)的自身高度，l6-混凝土传输系统(4)距滑槽料斗距离，l7-滑槽料斗高度，l8-上层滑槽(2)的高度，l8＝i×s，i-混凝土能顺利下滑的最小坡度，s-上层滑槽(2)的水平投影长度，上层滑槽(2)下面有中层分料斗和串筒(22)以及中层滑槽(23)，中层滑槽(23)下面有下层分料斗和串筒(24)以及下层滑槽(25)，中层滑槽(23)及下层滑槽(25)的坡度不小于上层滑槽(2)的坡度；上层滑槽(2)在对准中层分料斗和串筒(22)部位的底部有开孔(26)，中层滑槽(23)在对准下层分料斗和串筒(24)部位的底部同样有开孔(26)；
上层滑槽(2)的开孔(26)沿坡度下方有一挡板(27)，挡板(27)通过销轴(28)与上层滑槽(2)的侧壁连接在一起，挡板(27)能够沿销轴(28)转动，挡板(27)后部滑槽壁上有限位条(29)；中层滑槽(23)上同样设有开孔(26)、挡板(27)和限位条(29)，构造及作用与上层滑槽(2)中的相同。
2.权利要求1所述的用于隧道二衬混凝土逐窗入模浇筑的设备的使用方法，其特征在于，其步骤为：
步骤(1)先给下层的二衬混凝土模板(30)工作窗口(31)提供混凝土，将上层滑槽(2)、中层滑槽(23)的挡板(27)立起，开孔(26)打开，混凝土可直接下到下层滑槽(25)，然后顺着下层滑槽(25)传输到下层工作窗口(31)；步骤(2)将混凝土传输系统(4)的传输带(7)端部对准a列滑槽分料斗(3)，转动传输带(7)，给a列滑槽输送混凝土；
步骤(3)移动混凝土传输系统(4)，将传输带(7)端部对准b列滑槽分料斗(3)，转动传输带(7)，给b列滑槽输送混凝土；
步骤(4)反向移动混凝土传输系统(4)，将传输带(7)另一端部对准c列滑槽分料斗(3)，反转传输带(7)，给c列滑槽输送混凝土；
步骤(5)移动混凝土传输系统(4)，将传输带(7)另一端部对准d列滑槽分料斗(3)，转动传输带(7)，给d列滑槽输送混凝土，一个混凝土输送循环完成；
步骤(6)重复步骤(2)～步骤(5)，直至下层混凝土浇筑完毕；
步骤(7)将中层滑槽(23)的挡板(27)放平，开孔(26)关闭，通过中层滑槽(23)给中层工作窗口(32)提供混凝土；
步骤(8)重复步骤(2)～步骤(5)，直至中层混凝土浇筑完毕；
步骤(9)将上层滑槽(2)的挡板(27)放平，开孔(26)关闭，通过上层滑槽(2)给上层工作窗口(33)提供混凝土；
步骤(10)重复步骤(2)～步骤(5)，直至上层混凝土浇筑完毕。
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