CN109057821B - 公路软岩隧道双层拱架支护施工系统及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了公路软岩隧道双层拱架支护施工系统及其施工方法，涉及隧道墙壁施工技术领域，对外层钢拱架和内层钢拱架的防锈效果好，施工后得到的混泥土隧道墙壁坚固性好，可靠性高，使用寿命长。包括外层钢拱架、内层钢拱架和若干混凝土灌浆机，还包括顶压检测机构和由若干块钢架板可拆式固定连接的拱形浇筑模板；外层钢拱架沿着隧道的拱壁设置在隧道内，内层钢拱架设置在外层钢拱架的拱孔内，拱形浇筑模板设置在内层钢拱架的拱孔内；在隧道的拱壁与外层钢拱架之间设置有若干个拱架防锈机构；在外层钢拱架与内层钢拱架之间设置有若干个拱架间隔固定机构。
Description
技术领域
本发明涉及隧道混凝土墙壁施工技术领域，具体涉及公路软岩隧道双层拱架支护施工系统及其施工方法。
背景技术
现有的隧道混凝土墙壁施工结束后，填埋在隧道混凝土墙壁中的外层钢拱架和内层钢拱架有些会裸露在外面，导致外层钢拱架和内层钢拱架易氧化。另外，在现有的隧道混凝土墙壁施工过程中，由于不易控制浇筑区混凝土量的多少，导致施工后的混凝土牢固的差，使用寿命短的不足。
发明内容
本发明是为了解决现有隧道混凝土墙壁存在上述不足，提供一种对外层钢拱架和内层钢拱架的防锈效果好，施工后得到的隧道混凝土墙壁坚固性好，可靠性高，使用寿命长，易于对隧道混凝土墙壁进行浇筑，并在浇筑过程中易于对浇筑区的混凝土浇筑量进行监测的公路软岩隧道双层拱架支护施工系统及其施工方法。
以上技术问题是通过下列技术方案解决的：
公路软岩隧道双层拱架支护施工系统，包括外层钢拱架、内层钢拱架和若干混凝土灌浆机，还包括顶压检测机构和由若干块钢架板可拆式固定连接的拱形浇筑模板；外层钢拱架沿着隧道的拱壁设置在隧道内，内层钢拱架设置在外层钢拱架的拱孔内，拱形浇筑模板设置在内层钢拱架的拱孔内；从而在拱形浇筑模板与隧道的拱壁之间形成隧道拱璧浇筑区；在隧道的拱壁与外层钢拱架之间设置有若干个拱架防锈机构，拱架防锈机构的外端顶紧连接在隧道的拱壁上，拱架防锈机构的内端固定连接在外层钢拱架上；在外层钢拱架与内层钢拱架之间设置有若干个拱架间隔固定机构，拱架间隔固定机构的外端固定连接在外层钢拱架上，拱架间隔固定机构的内端固定连接在内层钢拱架上；在拱形浇筑模板的拱孔内壁上支撑固定有若干根模板支撑杆；在拱形浇筑模板的顶壁面上、左壁面上和右壁面上都分别设有若干个浇筑孔和若干个振动孔；在每个浇筑孔的内孔口上对接固定连接有能与混凝土灌浆机的灌浆输送管对接连接的浇筑对接管；在每个振动孔的内孔口上对接固定连接有振动机构；在每个浇筑孔处的拱形浇筑模板上分别设有一号盖转轴孔，在每个一号盖转轴孔内分别密封转动设有一号盖转轴，在每个一号盖转轴上分别固定连接有能盖在对应浇筑孔的外孔口上的一号遮孔盖；在每个振动孔处的拱形浇筑模板上分别设有二号盖转轴孔，在每个二号盖转轴孔内分别密封转动设有二号盖转轴，在每个二号盖转轴上分别固定连接有能盖在对应振动孔的外孔口上的二号遮孔盖；顶压检测机构设置在拱形浇筑模板的顶壁面上。
本方案对外层钢拱架和内层钢拱架的防锈效果好，施工后得到的隧道混凝土墙壁坚固性好，可靠性高，使用寿命长，易于对隧道混凝土墙壁进行浇筑，并在浇筑过程中易于对浇筑区的混凝土浇筑量进行监测。
作为优选，拱架防锈机构包括外顶板、一号陶瓷柱、螺栓、二号陶瓷柱、与螺栓配套的螺母、转动杆和连接头；一号陶瓷柱的外端固定连接在外顶板的内板面上，螺栓的头部固定连接在一号陶瓷柱的内端内，在二号陶瓷柱的外端面上轴向设有伸缩孔，螺母固定连伸缩孔内，螺栓的螺杆螺纹连接在螺母上；转动杆的外端固定连接在二号陶瓷柱的内端面上，连接头的外端转动连接在转动杆的内端面上；外顶板的外板面顶紧连接在隧道的拱壁上，连接头的内端固定连接在外层钢拱架上。
作为优选，在二号陶瓷柱的外表面上设有防滑条。
作为优选，在连接头的内端面上设有呈“十”字形的卡槽；卡槽与外层钢拱架上的钢条匹配。
作为优选，系统还包括一号微控制器和分别与一号微控制器连接的一号无线模块、显示器、存储器、二号微控制器、二号无线模块和一号编码器；在外顶板的内板面上设有若干个一号压力传感器，每个一号压力传感器、二号无线模块和一号编码器分别与二号微控制器连接；二号微控制器通过二号无线模块和一号无线模块与一号微控制器无线连接。
作为优选，顶压检测机构包括下管口密封的竖直管、二号压力传感器、滑动压块、弹簧和竖直滑块；在拱形浇筑模板的顶壁面上设有竖直孔，竖直管的上管口密封固定对接连接在竖直孔的下孔口上，二号压力传感器、滑动压块、弹簧和竖直滑块从下往上依次设置在竖直管的竖直管腔内，并且滑动压块上下滑动设置在竖直管的竖直管腔内，竖直滑块密闭上下滑动设置在竖直管的竖直管腔内；在竖直管上设有三号微控制器、三号无线模块和二号编码器；二号压力传感器、三号无线模块和二号编码器分别与三号微控制器连接；三号微控制器通过三号无线模块和一号无线模块与一号微控制器无线连接。
作为优选，拱架间隔固定机构包括上支撑头、设有外螺纹的上连接杆、设有内螺纹的竖直套管、设有外螺纹的下连接杆和下支撑头；上支撑头的下端固定连接在上连接杆的上端，上连接杆的下端螺纹连接在竖直套管内；下支撑头的上端固定连接在下连接杆的下端，下连接杆的上端螺纹连接在竖直套管内。
作为优选，在上支撑头的上端面上设有呈“十”字形的卡槽，在下支撑头的下端面上也设有呈“十”字形的卡槽。
作为优选，内层钢拱架的拱孔中心线与外层钢拱架的拱孔中心线重合。
一种适用于公路软岩隧道双层拱架支护施工系统的施工方法如下：
先挖一个拱形槽，从而在隧道内的中部形成一个拱形土堆，模板支撑杆的一端就顶紧在拱形土堆上，模板支撑杆的另一端就顶紧固定在拱形浇筑模板的拱孔内壁上。
让气缸的伸缩杆伸长将振动棒的振动端伸入到隧道拱璧浇筑区内，借助混凝土灌浆机的灌浆输送管和浇筑对接管将混凝土输入浇筑区，一号压力传感器和二号压力传感器实时将所检测到的压力信号上传给一号微控制器并通过显示器显示出来，当施工者看见显示器上一号压力传感器和二号压力传感器上传的压力信号达到设定压力后即停止向浇筑区输入混凝土，在混凝土灌浆机向浇筑区输入混凝土时的过程中让振动器振动，从而让混凝土在浇筑区内均匀分布。在浇筑区内的混凝土均匀分布后，气缸的伸缩杆收缩让振动棒收缩到密封管内，同时让二号遮孔盖盖在对应振动孔的外孔口上。还同时让一号遮孔盖盖在对应浇筑孔的外孔口上。在混凝土凝结后，拆除拱形浇筑模板和模板支撑杆，然后再挖掉拱形土堆，从而得到隧道。
本发明能够达到如下效果：
本发明对外层钢拱架和内层钢拱架的防锈效果好，施工后得到的隧道混凝土墙壁坚固性好，可靠性高，使用寿命长。
附图说明
图1为本发明混凝土灌浆机的灌浆输送管还没对接连接在浇筑对接管上时的一种连接结构示意图。
图2为本发明拱架防锈机构还没伸长时的一种连接结构示意图。
图3为本发明拱架防锈机构已经伸长时的一种连接结构示意图。
图4为本发明连接头的内端面上设有呈“十”字形的卡槽时的一种连接结构示意图。
图5为本发明混凝土灌浆机的灌浆输送管已经对接连接在浇筑对接管上时的一种连接结构示意图。
图6为本发明借助混凝土灌浆机的灌浆输送管和浇筑对接管将混凝土输入到浇筑区时的一种连接结构示意图。
图7为本发明在浇筑区输入混凝土后将混凝土灌浆机的灌浆输送管与浇筑对接管分开后的一种连接结构示意图。
图8为本发明拆除拱形浇筑模板和模板支撑杆后的一种连接结构示意图。
图9为本发明挖掉拱形土堆，从而得到隧道的一种连接结构示意图。
图10为本发明顶压检测机构的一种连接结构示意图。
图11为本发明拱架间隔固定机构的一种连接结构示意图。
图12为本发明的一种电路原理连接结构示意框图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。
实施例，参见图1-图12所示，公路软岩隧道双层拱架支护施工系统，包括外层钢拱架27、内层钢拱架26和若干混凝土灌浆机，还包括顶压检测机构8和由若干块钢架板可拆式固定连接的拱形浇筑模板25；外层钢拱架沿着隧道48的拱壁28设置在隧道内，内层钢拱架设置在外层钢拱架的拱孔内，拱形浇筑模板设置在内层钢拱架的拱孔内；从而在拱形浇筑模板与隧道的拱壁之间形成隧道拱璧浇筑区40；在隧道的拱壁与外层钢拱架之间设置有若干个拱架防锈机构23，拱架防锈机构的外端顶紧连接在隧道的拱壁上，拱架防锈机构的内端固定连接在外层钢拱架上；在外层钢拱架与内层钢拱架之间设置有若干个拱架间隔固定机构22，拱架间隔固定机构的外端固定连接在外层钢拱架上，拱架间隔固定机构的内端固定连接在内层钢拱架上；在拱形浇筑模板的拱孔内壁上支撑固定有若干根模板支撑杆20；在拱形浇筑模板的顶壁面上、左壁面上和右壁面上都分别设有若干个浇筑孔和若干个振动孔。
如图5中的浇筑孔2，浇筑孔13、浇筑孔18、振动孔1、振动孔11和振动孔24。
在每个浇筑孔的内孔口上对接固定连接有能与混凝土灌浆机的灌浆输送管对接连接的浇筑对接管46；在每个振动孔的内孔口上对接固定连接有振动机构45；在每个浇筑孔处的拱形浇筑模板上分别设有一号盖转轴孔，在每个一号盖转轴孔内分别密封转动设有一号盖转轴15，在每个一号盖转轴上分别固定连接有能盖在对应浇筑孔的外孔口上的一号遮孔盖14；在每个振动孔处的拱形浇筑模板上分别设有二号盖转轴孔，在每个二号盖转轴孔内分别密封转动设有二号盖转轴9，在每个二号盖转轴上分别固定连接有能盖在对应振动孔的外孔口上的二号遮孔盖10；顶压检测机构设置在拱形浇筑模板的顶壁面上。
拱架防锈机构包括外顶板29、一号陶瓷柱30、螺栓31、二号陶瓷柱33、与螺栓配套的螺母32、转动杆36和连接头38；一号陶瓷柱的外端固定连接在外顶板的内板面上，螺栓的头部固定连接在一号陶瓷柱的内端内，在二号陶瓷柱的外端面上轴向设有伸缩孔34，螺母固定连伸缩孔内，螺栓的螺杆螺纹连接在螺母上；转动杆的外端固定连接在二号陶瓷柱的内端面上，连接头的外端转动连接37在转动杆的内端面上；外顶板的外板面顶紧连接在隧道的拱壁上，连接头的内端固定连接在外层钢拱架上。
在二号陶瓷柱的外表面上设有防滑条35。
在连接头的内端面上设有呈“十”字形的卡槽39；卡槽与外层钢拱架上的钢条匹配。
系统还包括一号微控制器12和分别与一号微控制器连接的一号无线模块16、显示器59、存储器60、二号微控制器58、二号无线模块62和一号编码器63：
在外顶板的内板面上设有若干个一号压力传感器61，每个一号压力传感器、二号无线模块和一号编码器分别与二号微控制器连接；二号微控制器通过二号无线模块和一号无线模块与一号微控制器无线连接。
顶压检测机构8包括下管口密封的竖直管49、二号压力传感器4、滑动压块5、弹簧6和竖直滑块7；在拱形浇筑模板的顶壁面上设有竖直孔，竖直管的上管口密封固定对接连接在竖直孔的下孔口上，二号压力传感器、滑动压块、弹簧和竖直滑块从下往上依次设置在竖直管的竖直管腔3内，并且滑动压块上下滑动设置在竖直管的竖直管腔内，竖直滑块密闭上下滑动设置在竖直管的竖直管腔内；在竖直管上设有三号微控制器64、三号无线模块65和二号编码器66；二号压力传感器、三号无线模块和二号编码器分别与三号微控制器连接；三号微控制器通过三号无线模块和一号无线模块与一号微控制器无线连接。
拱架间隔固定机构22包括上支撑头56、设有外螺纹的上连接杆55、设有内螺纹53的竖直套管54、设有外螺纹的下连接杆52和下支撑头51；上支撑头的下端固定连接在上连接杆的上端，上连接杆的下端螺纹连接在竖直套管内；下支撑头的上端固定连接在下连接杆的下端，下连接杆的上端螺纹连接在竖直套管内。
在上支撑头的上端面上设有呈“十”字形的卡槽57，在下支撑头的下端面上也设有呈“十”字形的卡槽50。
内层钢拱架的拱孔中心线与外层钢拱架的拱孔中心线重合。
振动机构45包括一端开口的密封管44，密封管的开口端密封固定对接连接在振动孔上，在密封管内设有气缸43，气缸的伸缩杆42上设有振动棒41。
公路软岩隧道双层拱架支护施工系统的施工方法如下：
先挖一个拱形槽19，从而在隧道48内的中部形成一个拱形土堆17，模板支撑杆的一端就顶紧在拱形土堆上，模板支撑杆的另一端就顶紧固定在拱形浇筑模板的拱孔内壁上。
让气缸的伸缩杆伸长将振动棒的振动端伸入到隧道拱璧浇筑区内，借助混凝土灌浆机的灌浆输送管和浇筑对接管将混凝土47输入浇筑区，一号压力传感器和二号压力传感器实时将所检测到的压力信号上传给一号微控制器并通过显示器显示出来，当施工者看见显示器上一号压力传感器和二号压力传感器上传的压力信号达到设定压力后即停止向浇筑区输入混凝土，在混凝土灌浆机向浇筑区输入混凝土时的过程中让振动器振动，从而让混凝土在浇筑区内均匀分布。
在浇筑区内的混凝土均匀分布后，气缸的伸缩杆收缩让振动棒收缩到密封管内，同时让二号遮孔盖10盖在对应振动孔的外孔口上。还同时让一号遮孔盖14盖在对应浇筑孔的外孔口上。
在混凝土凝结后，拆除拱形浇筑模板和模板支撑杆，然后再挖掉拱形土堆，从而得到隧道48。
混凝土凝结后，拱架防锈机构的里端会被密封在凝结的混凝土内，从而让外层钢拱架和内层钢拱架也被密封在凝结的混凝土内，从而保证了外层钢拱架和内层钢拱架与外界接触，保证了外层钢拱架和内层钢拱架不易氧化生锈。
在拱形浇筑模板与内层钢拱架之间也设有支撑架21。
本实施例对外层钢拱架和内层钢拱架的防锈效果好，施工后得到的隧道混凝土墙壁坚固性好，可靠性高，使用寿命长，易于对隧道混凝土墙壁进行浇筑，并在浇筑过程中易于对浇筑区的混凝土浇筑量进行监测。
上面结合附图描述了本发明的实施方式，但实现时不受上述实施例限制，本领域普通技术人员可以在所附权利要求的范围内做出各种变化或修改。
Claims (10)
1.公路软岩隧道双层拱架支护施工系统，包括外层钢拱架、内层钢拱架和若干混凝土灌浆机，其特征在于，还包括顶压检测机构和由若干块钢架板可拆式固定连接的拱形浇筑模板；
外层钢拱架沿着隧道的拱壁设置在隧道内，内层钢拱架设置在外层钢拱架的拱孔内，拱形浇筑模板设置在内层钢拱架的拱孔内；从而在拱形浇筑模板与隧道的拱壁之间形成隧道拱璧浇筑区；
在隧道的拱壁与外层钢拱架之间设置有若干个拱架防锈机构，拱架防锈机构的外端顶紧连接在隧道的拱壁上，拱架防锈机构的内端固定连接在外层钢拱架上；
在外层钢拱架与内层钢拱架之间设置有若干个拱架间隔固定机构，拱架间隔固定机构的外端固定连接在外层钢拱架上，拱架间隔固定机构的内端固定连接在内层钢拱架上；
在拱形浇筑模板的拱孔内壁上支撑固定有若干根模板支撑杆；
在拱形浇筑模板的顶壁面上、左壁面上和右壁面上都分别设有若干个浇筑孔和若干个振动孔；
在每个浇筑孔的内孔口上对接固定连接有能与混凝土灌浆机的灌浆输送管对接连接的浇筑对接管；
在每个振动孔的内孔口上对接固定连接有振动机构；
在每个浇筑孔处的拱形浇筑模板上分别设有一号盖转轴孔，在每个一号盖转轴孔内分别密封转动设有一号盖转轴，在每个一号盖转轴上分别固定连接有能盖在对应浇筑孔的外孔口上的一号遮孔盖；
在每个振动孔处的拱形浇筑模板上分别设有二号盖转轴孔，在每个二号盖转轴孔内分别密封转动设有二号盖转轴，在每个二号盖转轴上分别固定连接有能盖在对应振动孔的外孔口上的二号遮孔盖；
顶压检测机构设置在拱形浇筑模板的顶壁面上。
2.根据权利要求1所述公路软岩隧道双层拱架支护施工系统，其特征在于，拱架防锈机构包括外顶板、一号陶瓷柱、螺栓、二号陶瓷柱、与螺栓配套的螺母、转动杆和连接头；
一号陶瓷柱的外端固定连接在外顶板的内板面上，螺栓的头部固定连接在一号陶瓷柱的内端内，在二号陶瓷柱的外端面上轴向设有伸缩孔，螺母固定连伸缩孔内，螺栓的螺杆螺纹连接在螺母上；
转动杆的外端固定连接在二号陶瓷柱的内端面上，连接头的外端转动连接在转动杆的内端面上；
外顶板的外板面顶紧连接在隧道的拱壁上，连接头的内端固定连接在外层钢拱架上。
3.根据权利要求2所述公路软岩隧道双层拱架支护施工系统，其特征在于，在二号陶瓷柱的外表面上设有防滑条。
4.根据权利要求2所述公路软岩隧道双层拱架支护施工系统，其特征在于，在连接头的内端面上设有呈“十”字形的卡槽；卡槽与外层钢拱架上的钢条匹配。
5.根据权利要求2所述公路软岩隧道双层拱架支护施工系统，其特征在于，系统还包括一号微控制器和分别与一号微控制器连接的一号无线模块、显示器、存储器、二号微控制器、二号无线模块和一号编码器；
在外顶板的内板面上设有若干个一号压力传感器，每个一号压力传感器、二号无线模块和一号编码器分别与二号微控制器连接；二号微控制器通过二号无线模块和一号无线模块与一号微控制器无线连接。
6.根据权利要求5所述公路软岩隧道双层拱架支护施工系统，其特征在于，顶压检测机构包括下管口密封的竖直管、二号压力传感器、滑动压块、弹簧和竖直滑块；在拱形浇筑模板的顶壁面上设有竖直孔，竖直管的上管口密封固定对接连接在竖直孔的下孔口上，二号压力传感器、滑动压块、弹簧和竖直滑块从下往上依次设置在竖直管的竖直管腔内，并且滑动压块上下滑动设置在竖直管的竖直管腔内，竖直滑块密闭上下滑动设置在竖直管的竖直管腔内；在竖直管上设有三号微控制器、三号无线模块和二号编码器；二号压力传感器、三号无线模块和二号编码器分别与三号微控制器连接；三号微控制器通过三号无线模块和一号无线模块与一号微控制器无线连接。
7.根据权利要求1所述公路软岩隧道双层拱架支护施工系统，其特征在于，拱架间隔固定机构包括上支撑头、设有外螺纹的上连接杆、设有内螺纹的竖直套管、设有外螺纹的下连接杆和下支撑头；
上支撑头的下端固定连接在上连接杆的上端，上连接杆的下端螺纹连接在竖直套管内；下支撑头的上端固定连接在下连接杆的下端，下连接杆的上端螺纹连接在竖直套管内。
8.根据权利要求7所述公路软岩隧道双层拱架支护施工系统，其特征在于，在上支撑头的上端面上设有呈“十”字形的卡槽，在下支撑头的下端面上也设有呈“十”字形的卡槽。
9.根据权利要求1所述公路软岩隧道双层拱架支护施工系统，其特征在于，内层钢拱架的拱孔中心线与外层钢拱架的拱孔中心线重合。
10.一种适用于权利要求6所述公路软岩隧道双层拱架支护施工系统的施工方法，其特征在于，振动机构(45)包括一端开口的密封管(44)，密封管的开口端密封固定对接连接在振动孔上，在密封管内设有气缸(43)，气缸的伸缩杆(42)上设有振动棒(41)；
施工方法如下：
先挖一个拱形槽，从而在隧道内的中部形成一个拱形土堆，模板支撑杆的一端就顶紧在拱形土堆上，模板支撑杆的另一端就顶紧固定在拱形浇筑模板的拱孔内壁上；让气缸的伸缩杆伸长将振动棒的振动端伸入到隧道拱璧浇筑区内，借助混凝土灌浆机的灌浆输送管和浇筑对接管将混凝土输入浇筑区，一号压力传感器和二号压力传感器实时将所检测到的压力信号上传给一号微控制器并通过显示器显示出来，当施工者看见显示器上一号压力传感器和二号压力传感器上传的压力信号达到设定压力后即停止向浇筑区输入混凝土，在混凝土灌浆机向浇筑区输入混凝土时的过程中让振动器振动，从而让混凝土在浇筑区内均匀分布；在浇筑区内的混凝土均匀分布后，气缸的伸缩杆收缩让振动棒收缩到密封管内，同时让二号遮孔盖盖在对应振动孔的外孔口上；还同时让一号遮孔盖盖在对应浇筑孔的外孔口上；在混凝土凝结后，拆除拱形浇筑模板和模板支撑杆，然后再挖掉拱形土堆，从而得到隧道。
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