CN109519197A - 一种滑模初衬开挖支护两用台车及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种滑模初衬开挖支护两用台车及其应用，包括台车，所述的台车包括门架及与门架连接的橡胶行走轮，所述的门架的上表面沿台车的长度方向设置有滑轨，所述的滑轨上设置有支撑板，所述的支撑板的下方设置有与滑轨配合的滚轮，所述的支撑板的两端与半圆型的上台阶模板的内弧面连接，所述的上台阶模板的弧长方向的两端处于台车的长度方向的两侧边的外侧。实现初期衬砌使用台车滑模浇筑混凝土，台车门架兼为支护台架，降低人工工作量，缩短施工人员在掌子面的逗留时间，提高安全保障，提高上、下台阶混凝土接合面处混凝土质量，确保隧道初期衬砌混凝土质量。
Description
技术领域
本发明属于隧道初期支护领域，特别涉及一种滑模初衬开挖支护两用台车及其应用。
背景技术
现有技术中，初期支护模筑混凝土一直以来均采用小型钢模拼装成隧道初期支护的轮廓后，再浇筑混凝土形成初期支护一衬面。该方法存在较多的安全质量隐患。首先准备工作多，需要准备小型钢模、型钢支撑等机具；其次工序繁琐，施工时根据设计隧道的轮廓支立型钢支撑，而后逐块将小型钢模拼装、连接固定，完成浇筑后，拆模时需逐块将小型钢模敲击脱落；再次是安全质量难以控制，一方面拼装小型钢模难免会出现拼缝、固定不牢靠等问题，另一方面施工人员多，拼装时间长，人员在掌子面逗留的时间长，安全风险增加。最后施工进度慢，隧道掌子面式有限空间施工，在初期支护一衬模筑混凝土未施工完，不得进入下道工序，并且开挖支护使用的支撑架与开挖台车相互冲突，无法同时在掌子面使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种滑模初衬开挖支护两用台车，实现初衬混凝土施工滑模工艺，且台车门架兼为支护台架，降低人工工作量，缩短施工人员在掌子面的逗留时间，提高安全保障。
为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种滑模初衬开挖支护两用台车，包括台车，所述的台车包括门架及与门架连接的橡胶行走轮，所述的门架的上表面沿台车的长度方向设置有滑轨，所述的滑轨上设置有支撑板，所述的支撑板的下方设置有与滑轨配合的滚轮，所述的支撑板的两端与半圆型的上台阶模板的内弧面连接，所述的上台阶模板的弧长方向的两端处于台车的长度方向的两侧边的外侧。
所述的门架包括沿台车的长度方向水平布置的主纵梁，所述的橡胶行走轮与主纵梁连接，所述的主纵梁上垂直连接有竖梁，所述的竖梁的上端与顶板连接，所述的滑轨布置于顶板上。
所述的竖梁之间连接有加强梁，所述的加强梁与主纵梁之间设置有主顶升油缸，所述的竖梁的外侧连接有支撑座，所述的支撑座与主纵梁之间设置有副顶升油缸。
所述的主纵梁与地面之间设置有支撑地脚。
所述的竖梁与上台阶模板的内弧面之间设置有千斤顶/丝杆，所述的千斤顶/丝杆的两端分别与竖梁、上台阶模板的内弧面铰接。
上述技术方案具有以下技术效果：1、本发明以滑模初衬开挖支护两用台车替代了传统的小型钢板拼装工艺，使隧道初期衬砌混凝土质量施工进度大幅度提高，缩短了支护时间，降低了工人的劳动强度。2、本发明滑模初衬开挖支护两用台车通过上台阶模板的滑动，实现台车门架兼为支护台架，解决了一衬台车就位时与支护台架相互冲突的矛盾，无需在支立型钢拱架、挂设钢筋网片时搭设临时台架。3、本发明滑模初衬开挖支护两用台车实现了上台阶模板与台架之间的可分离，降低了一衬混凝土等待混凝土强度的时间，提高掌子面施工效率，一般情况下当初期支护一衬模筑混凝土强度达到设计强度的70％以上时才能拆模，通过上台阶模板与台架分离，将上台阶模板保留在初支面上提供混凝土受力，大大节约台架阻挡机械进入掌子面的时间。
本发明的目的还在于提供一种滑模初衬开挖支护两用台车的应用，提高上、下台阶混凝土接合面处混凝土质量，确保隧道初期衬砌混凝土质量。
为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种滑模初衬开挖支护两用台车的应用，所述的台车应用于隧道初期衬砌混凝土施工方法中，所述的施工方法包括如下步骤：
A、先用水、高压风对隧道岩面粉尘、松动岩石和杂物进行清理，并使岩面保持一定的湿度，采用C25喷射混凝土封闭掌子面及开挖毛面，形成初喷面；
B、台车驶进隧道，台车装载即将安装的上台阶拱架半成品、钢筋网就位，此时上台阶模板通过支撑板布置于顶板的尾端，利用顶板的前端作为支护台架安装上台阶拱架、钢筋网；
C、为了使下台阶拱架便于与上台阶拱架连接，上台阶拱架拱脚开挖高度预留50cm，对应上台阶拱架拱脚的位置在掌子面进行人工挖槽，安装上台阶拱架时将上台阶拱架拱脚置入人工挖槽并在拱脚处垫上垫板，同时对拱脚施作锁脚锚杆，采用沙袋回填堆码人工挖槽，并形成高度差为30cm的斜口基础，斜口靠近岩面一侧低，靠近台车一侧高，安装好的上台阶拱架用纵向连接筋连成一体，在初喷面与上台阶拱架之间覆盖布置钢筋网；
D、待各工序完成后将上台阶模板滑动至顶板的前端，主顶升油缸与副顶升油缸顶升竖梁上移，同时对应的调节千斤顶/丝杆的伸缩长度，确保使上台阶模板相对上台阶拱架就位，封闭堵头板浇筑混凝土，上台阶混凝土浇筑完毕后待6h，拆除上台阶模板与千斤顶/丝杆、支撑板的连接，退出台车，此时上台阶模板与门架之间分离，上台阶模板依然位于混凝土表面上提供此时的拱顶受力，开挖机械进入掌子面继续进行开挖作业。
所述的施工方法还包括如下步骤：
E、上台阶混凝土施工完成后，进行施工下台阶混凝土，当掌子面距离下台阶一定距离后，分左右两侧进行开挖支护，下台阶开挖时将上台阶拱架拱脚处的堆码沙袋取出，形成预留的楔形口，使下台阶拱架的上端与上台阶拱架拱脚连接，下台阶模板采用定型模板施工，下台阶拱架拱脚底部设计有开孔平面模板，形成法线面的混凝土断口，下台阶模板的上端设置有角形的混凝土溜槽口，混凝土溜槽口高于上台阶混凝土的底面20cm；
F、下台阶开挖时必须位于连续的两上台阶混凝土之间，不得跨越两个或两个以上的上台阶混凝土的施工缝。
上述技术方案中，上台阶拱架处设置楔形接口，结合下台阶模板的设计，有效解决上、下台阶混凝土接口处混凝土不密实，出现空洞的质量通病，同时下台级拱脚处设置专用模板确保下台阶与仰拱混凝土结合面的法线方向，确保仰拱受力合理。
附图说明
图1为台车与上台阶模板配合主视图；
图2为台车侧视图；
图3为上台阶混凝土与下台阶拱架、下台阶模板主视图；
图4为上台阶混凝土与下台阶拱架、下台阶模板侧视图；
图5为下台阶模板A-A断面图；
图6为下台阶混凝土与上台阶混凝土位置关系图；
图7为隧道初期衬砌混凝土整体示意图；
图8为隧道初期衬砌混凝土整体分割示意图。
具体实施方式
结合图1～8对本发明做出进一步的说明：
一种滑模初衬开挖支护两用台车，包括台车10，所述的台车10包括门架11及与门架11连接的橡胶行走轮12，所述的门架11的上表面沿台车10的长度方向设置有滑轨13，所述的滑轨13上设置有支撑板14，所述的支撑板14的下方设置有与滑轨13配合的滚轮15，所述的支撑板14的两端与半圆型的上台阶模板22的内弧面连接，所述的上台阶模板22的弧长方向的两端处于台车10的长度方向的两侧边的外侧。台车10在隧道初期衬砌混凝土施工中起到了两个作用，一个是用于运送上台阶拱架21、钢筋网等其他施工工具，并且门架11的前端可作为工作人员施工安装上台阶拱架21、钢筋网的支护台架，另外一个用于固定上台阶模板22，当安装好拱架之后，可将上台阶模板22通过滚轮15与滑轨13的配合移动至门架11的前端，再实施对上台阶模板22的安装，替代了传统的小型钢板拼装工艺，实现台车门架兼为支护台架，解决了一衬台车就位时与支护台架相互冲突的矛盾，无需在支立型钢拱架、挂设钢筋网片时搭设临时台架，缩短了支护时间，降低了工人的劳动强度。
门架11的主体结构如下：所述的门架11包括沿台车10的长度方向水平布置的主纵梁111，所述的橡胶行走轮12与主纵梁111连接，所述的主纵梁111上垂直连接有竖梁112，所述的竖梁112的上端与顶板113连接，所述的滑轨13布置于顶板113上。顶板113作为支护台架的工作台面，便于布置滑轨13用于移动上台阶模板22。
所述的竖梁112之间连接有加强梁114，所述的加强梁114与主纵梁111之间设置有主顶升油缸16，所述的竖梁112的外侧连接有支撑座115，所述的支撑座115与主纵梁111之间设置有副顶升油缸17。设置有主顶升油缸16、副顶升油缸17用于将上台阶模板22顶升，使其与安装好的上台阶拱架21贴靠配合，便于成型上台阶混凝土20的模具，进而浇筑混凝土。
所述的主纵梁111与地面之间设置有支撑地脚116。支撑地脚116的作用进一步的增加台车10施工中的稳定性。
所述的竖梁112与上台阶模板22的内弧面之间设置有千斤顶/丝杆18，所述的千斤顶/丝杆18的两端分别与竖梁112、上台阶模板22的内弧面铰接。千斤顶/丝杆18是为了更好地调整上台阶模板22，千斤顶用于顶升上台阶模板22，丝杆18再进一步的伸缩固定上台阶模板22。
一种滑模初衬开挖支护两用台车的应用，所述的台车应用于隧道初期衬砌混凝土施工方法中，所述的施工方法包括如下步骤：
A、先用水、高压风对隧道岩面粉尘、松动岩石和杂物进行清理，并使岩面保持一定的湿度，采用C25喷射混凝土封闭掌子面及开挖毛面，形成初喷面；
B、台车10驶进隧道，台车10装载即将安装的上台阶拱架21半成品、钢筋网就位，此时上台阶模板22通过支撑板14布置于顶板113的尾端，利用顶板113的前端作为支护台架安装上台阶拱架21、钢筋网；
C、为了使下台阶拱架31便于与上台阶拱架21连接，上台阶拱架拱脚23开挖高度预留50cm，对应上台阶拱架拱脚23的位置在掌子面进行人工挖槽，安装上台阶拱架21时将上台阶拱架拱脚23置入人工挖槽并在拱脚处垫上垫板，同时对拱脚施作锁脚锚杆，采用沙袋回填堆码人工挖槽，并形成高度差为30cm的斜口基础，斜口靠近岩面一侧低，靠近台车10一侧高，安装好的上台阶拱架21用纵向连接筋连成一体，在初喷面与上台阶拱架21之间覆盖布置钢筋网；
D、待各工序完成后将上台阶模板22滑动至顶板113的前端，主顶升油缸16与副顶升油缸17顶升竖梁112上移，同时对应的调节千斤顶/丝杆18的伸缩长度，确保使上台阶模板22相对上台阶拱架21就位，封闭堵头板浇筑混凝土，上台阶混凝土20浇筑完毕后待6h，此时间为试验所得，具体可根据实际情况检测混凝土强度延长或缩短时间，拆除上台阶模板22与千斤顶/丝杆18、支撑板14的连接，退出台车10，此时上台阶模板22与门架11之间分离，上台阶模板22依然位于混凝土表面上提供此时的拱顶受力，开挖机械进入掌子面继续进行开挖作业；
E、上台阶混凝土20施工完成后，进行施工下台阶混凝土30，当掌子面距离下台阶一定距离后，分左右两侧进行开挖支护，下台阶开挖时将上台阶拱架拱脚23处的堆码沙袋取出，形成预留的楔形口，使下台阶拱架31的上端与上台阶拱架拱脚23连接，下台阶模板32采用定型模板施工，下台阶拱架拱脚33底部设计有开孔平面模板35，形成法线面的混凝土断口，下台阶模板32的上端设置有角形的混凝土溜槽口34，混凝土溜槽口34高于上台阶混凝土20的底面20cm；
F、下台阶开挖时必须位于连续的两上台阶混凝土20之间，不得跨越两个或两个以上的上台阶混凝土20的施工缝。
如图7、8所示，在进行隧道初期衬砌混凝土施工时，可将整体的隧道初期衬砌混凝土1分为三个部分，上台阶混凝土20、下台阶混凝土30及仰拱混凝土40，其中上台阶混凝土20呈半圆型，上台阶混凝土20的两弧端分别与下台阶混凝土30的上端连接，下台阶混凝土30的下端向下且向内顺延弯折，仰拱混凝土40呈弧口朝上的弧形状，仰拱混凝土40的两端与下台阶混凝土30的下端连接，现有技术中，上台阶混凝土20浇筑时需要搭建安装上台阶拱架21、上台阶模板22，下台阶混凝土30浇筑时需要搭建安装下台阶拱架31、下台阶模板32。上台阶混凝土20与下台阶混凝土30的接口处为水平接口，当上台阶混凝土20施工完成后，再施工下台阶混凝土30，下台阶拱架31与下台阶模板32安装完毕之后，开始浇筑混凝土，但是因为水平接口的存在，从下台阶模板32的上端开设浇筑口开始浇筑混凝土时，混凝土不容易完全填满接口处，混凝土难以保持水平流动完全填充水平接口，所以总会出现上、下台阶混凝土20、30接口处混凝土不密实的情况，会出现空洞的质量通病。
利用台车10完成上台阶拱架21、钢筋网的布置，其中上台阶拱架拱脚23要布置于人工挖槽中，采用锁脚锚杆进行固定，其中人工挖槽深度50cm是为了预留空间固定上台阶拱架拱脚23，采用沙袋回填人工挖槽形成楔形的底面，安装好的上台阶拱架21用纵向连接筋连成一体，完成各个工序后，利用台车10进行固定上台阶模板22，采用堵头板进行封堵后开始浇筑混凝土，成型上台阶混凝土20，因为沙袋的存在，所以上台阶拱架拱脚23的上方在上台阶混凝土20定型后形成楔形底面，随后拆除上台阶模板22与门架11的连接，台车10退出，挖机再进行开始下一段隧道的开挖，如此循环，完成上台阶混凝土20的浇筑；上台阶混凝土20施工完成后大概15天后开挖下台阶，开挖下台阶之后，同样的采用C25喷射混凝土形成初喷面，然后将下台阶拱架31与相对上台阶混凝土20的楔形底面露出的上台阶拱架拱脚23连接，同样的采用锁脚锚杆对下台阶拱架拱脚33进行固定，随后开始固定安装下台阶模板32，开孔平面模板35便于下台阶拱架拱脚33伸出，形成法线面的混凝土断口，便于与仰拱混凝土40进行连接，下台阶模板32的顶部设置有混凝土溜槽口34，因为上台阶混凝土20的底面为楔形面，所以在浇筑混凝土时，混凝土能逐渐顺延楔形面逐渐向上填满下台阶模板32内侧的空间，与现有技术上台阶混凝土20与下台阶混凝土30的接口处为水平接口相比，本发明更能确保上、下台阶混凝土20、30接口处混凝土密实，提高接合面处混凝土质量，避免出现空洞；同时为了确保开挖下台阶时的稳定，一定要在连续的两上台阶混凝土20之间进行施工，这样避免出现垮塌、落拱现象。
Claims (7)
1.一种滑模初衬开挖支护两用台车，其特征在于：包括台车(10)，所述的台车(10)包括门架(11)及与门架(11)连接的橡胶行走轮(12)，所述的门架(11)的上表面沿台车(10)的长度方向设置有滑轨(13)，所述的滑轨(13)上设置有支撑板(14)，所述的支撑板(14)的下方设置有与滑轨(13)配合的滚轮(15)，所述的支撑板(14)的两端与半圆型的上台阶模板(22)的内弧面连接，所述的上台阶模板(22)的弧长方向的两端处于台车(10)的长度方向的两侧边的外侧。
2.根据权利要求1所述的滑模初衬开挖支护两用台车，其特征在于：所述的门架(11)包括沿台车(10)的长度方向水平布置的主纵梁(111)，所述的橡胶行走轮(12)与主纵梁(111)连接，所述的主纵梁(111)上垂直连接有竖梁(112)，所述的竖梁(112)的上端与顶板(113)连接，所述的滑轨(13)布置于顶板(113)上。
3.根据权利要求2所述的滑模初衬开挖支护两用台车，其特征在于：所述的竖梁(112)之间连接有加强梁(114)，所述的加强梁(114)与主纵梁(111)之间设置有主顶升油缸(16)，所述的竖梁(112)的外侧连接有支撑座(115)，所述的支撑座(115)与主纵梁(111)之间设置有副顶升油缸(17)。
4.根据权利要求3所述的滑模初衬开挖支护两用台车，其特征在于：所述的主纵梁(111)与地面之间设置有支撑地脚(116)。
5.根据权利要求4所述的滑模初衬开挖支护两用台车，其特征在于：所述的竖梁(112)与上台阶模板(22)的内弧面之间设置有千斤顶/丝杆(18)，所述的千斤顶/丝杆(18)的两端分别与竖梁(112)、上台阶模板(22)的内弧面铰接。
6.一种如权利要求5所述的滑模初衬开挖支护两用台车的应用，其特征在于：所述的台车应用于隧道初期衬砌混凝土施工方法中，所述的施工方法包括如下步骤：
A、先用水、高压风对隧道岩面粉尘、松动岩石和杂物进行清理，并使岩面保持一定的湿度，采用C25喷射混凝土封闭掌子面及开挖毛面，形成初喷面；
B、台车(10)驶进隧道，台车(10)装载即将安装的上台阶拱架(21)半成品、钢筋网就位，此时上台阶模板(22)通过支撑板(14)布置于顶板(113)的尾端，利用顶板(113)的前端作为支护台架安装上台阶拱架(21)、钢筋网；
C、为了使下台阶拱架(31)便于与上台阶拱架(21)连接，上台阶拱架拱脚(23)开挖高度预留50cm，对应上台阶拱架拱脚(23)的位置在掌子面进行人工挖槽，安装上台阶拱架(21)时将上台阶拱架拱脚(23)置入人工挖槽并在拱脚处垫上垫板，同时对拱脚施作锁脚锚杆，采用沙袋回填堆码人工挖槽，并形成高度差为30cm的斜口基础，斜口靠近岩面一侧低，靠近台车(10)一侧高，安装好的上台阶拱架(21)用纵向连接筋连成一体，在初喷面与上台阶拱架(21)之间覆盖布置钢筋网；
D、待各工序完成后将上台阶模板(22)滑动至顶板(113)的前端，主顶升油缸(16)与副顶升油缸(17)顶升竖梁(112)上移，同时对应的调节千斤顶/丝杆(18)的伸缩长度，确保使上台阶模板(22)相对上台阶拱架(21)就位，封闭堵头板浇筑混凝土，上台阶混凝土(20)浇筑完毕后待6h，拆除上台阶模板(22)与千斤顶/丝杆(18)、支撑板(14)的连接，退出台车(10)，此时上台阶模板(22)与门架(11)之间分离，上台阶模板(22)依然位于混凝土表面上提供此时的拱顶受力，开挖机械进入掌子面继续进行开挖作业。
7.根据权利要求6所述的滑模初衬开挖支护两用台车的应用，其特征在于：所述的施工方法还包括如下步骤：
E、上台阶混凝土(20)施工完成后，进行施工下台阶混凝土(30)，当掌子面距离下台阶一定距离后，分左右两侧进行开挖支护，下台阶开挖时将上台阶拱架拱脚(23)处的堆码沙袋取出，形成预留的楔形口，使下台阶拱架(31)的上端与上台阶拱架拱脚(23)连接，下台阶模板(32)采用定型模板施工，下台阶拱架拱脚(33)底部设计有开孔平面模板(35)，形成法线面的混凝土断口，下台阶模板(32)的上端设置有角形的混凝土溜槽口(34)，混凝土溜槽口(34)高于上台阶混凝土(20)的底面20cm；
F、下台阶开挖时必须位于连续的两上台阶混凝土(20)之间，不得跨越两个或两个以上的上台阶混凝土(20)的施工缝。
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