CN109812281A - 一种隧道二衬混凝土自动插入式振捣装置的施工方法 - Google Patents

Abstract

一种隧道二衬混凝土自动插入式振捣装置的施工方法，包括步骤：在二衬台车钢模板（10）的背面安装自动插入式振捣装置，安装时先将气动顶升器（5）安装在钢机架（1）上，再将高频振捣棒（4）与钢机架（1）上的滑道钢板（8）连接，然后将钢机架（1）焊接在二衬台车钢模板（10）上，且使起始位时高频振捣棒（4）顶部与二衬台车钢模板（10）表面平齐；将气动顶升器（5）与气体压缩机连接，将气体压缩机与电控箱连接，将拉拔开关、条带状压力感应垫片（18）与电控箱连接；启动电控箱和气体压缩机，进行自动插入式振捣。实现自动插入式高频振捣，改善了二衬拱顶混凝土空洞及混凝土质量；且人工投入少，降低了高空作业风险。

Description

一种隧道二衬混凝土自动插入式振捣装置的施工方法

技术领域

本发明涉及一种混凝土振捣装置，更具体的说涉及一种隧道二衬混凝土自动插入式振捣装置的施工方法，属于隧道衬砌施工技术领域。

背景技术

目前，随着我国高铁的飞速发展，隧道越来越多；随着隧道衬砌质量及标准化施工要求不断提高，隧道衬砌混凝土质量要求越来越高。

传统的隧道衬砌工艺中，将隧道二衬台车定位后再加固安装好输送泵管，通过混凝土拖泵将预拌好的混凝土送至二衬台车每个分窗口，在浇筑每个分窗口时使用手持式振捣棒进行振捣，在浇筑拱顶式时采用自然泵压冲顶。但是，由于二衬拱顶钢筋密集，拱顶混凝土人工无法振捣，因此存在无法保证拱顶混凝土是否密实的问题、从而存在巨大质量安全等风险，易导致隧道衬砌拱顶混凝土存在空洞问题，因此传统隧道衬砌工艺已经无法满足施工需求；为避免隧道拱顶出现空洞﹑防止今后运营过程中出现隧道拱顶混凝土掉块现象、确保隧道运营安全﹑有效解决传统隧道衬砌拱顶混凝土空洞缺陷等，成为目前亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有的隧道二衬拱顶混凝土人工无法振捣﹑完全依靠混凝土输送泵自然冲顶法易导致拱顶二衬脱空及混凝土不密实等重大安全风险问题，提供一种隧道二衬混凝土自动插入式振捣装置的施工方法。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：一种隧道二衬混凝土自动插入式振捣装置的施工方法，其中的自动插入式振捣装置包括钢机架、气动顶升器、顶升滑道、高频振捣棒、气体压缩机和电控箱，所述钢机架安装在隧道二衬台车钢模板的背面上，所述的气动顶升器安装在钢机架底部中心，所述的顶升滑道包括滑道钢板和设置在钢机架两内侧的安装滑槽，所述的滑道钢板与顶升滑槽滑动连接，所述的气动顶升器与气体压缩机通过气管连接，气动顶升器的顶升气缸柱顶部与滑道钢板连接，所述的高频振捣棒底部固定在滑道钢板上，高频振捣棒上部插置在二衬台车钢模板中，高频振捣棒顶部与二衬台车钢模板表面平齐，所述的气体压缩机与电控箱连接，所述的钢机架上设置有拉拔开关，所述拉拔开关在钢机架的位置与滑道钢板底部平齐，拉拔开关与滑道钢板铰接，拉拔开关与电控箱连接，所述的二衬台车钢模板上设置有综合管预留口，所述的综合管预留口与拱顶进料口间隔布置，综合管预留口中插有综合管，所述的综合管与二衬台车钢模板顶部交接处刻画有插入标识线，综合管顶端设置有排气溢浆注浆齿，所述的排气溢浆注浆齿顶贴在防水板上，所述的防水板与土工布之间设置有条带状压力感应垫片，所述的条带状压力感应垫片与电控箱连接，包括下面的步骤：

步骤一、在二衬台车钢模板的背面安装自动插入式振捣装置，安装时先将气动顶升器安装在钢机架上，再将高频振捣棒与钢机架上的滑道钢板连接，然后将钢机架焊接在二衬台车钢模板上，且使起始位时高频振捣棒顶部与二衬台车钢模板表面平齐；

步骤二、将气动顶升器与气体压缩机通过气管连接，将气体压缩机与电控箱连接，将拉拔开关、条带状压力感应垫片与电控箱连接；

步骤二、启动电控箱和气体压缩机，进行自动插入式振捣。

所述的步骤二中包括下面的步骤：

步骤21、启动电控箱，打开气体压缩机电源进行压缩空气，当气压达到8kg/cm²时，电控箱切断气体压缩机电源，停止压缩空气；

步骤22、进入电控箱操作台的插入振捣系统操作界面，设置好插入振捣时间及插入深度；

步骤23、当二衬混凝土浇筑到高频振捣棒位置时，在电控箱操作台的插入振捣系统中点击插入振捣顶升按钮，此时气体压缩机的气动阀打开，气体压缩机气缸中的气体通过气管直接给顶升气缸柱推力，推动滑道钢板在顶升滑槽中上升，拉拔开关拉开，将高频振捣棒顶升至二衬混凝土中，当高频振捣棒插入混凝土中深度达到电控箱中插入振捣系统设置的插入深度时，高频振捣棒自动停止顶升；

步骤24、当高频振捣棒停止顶升时，在操作台的插入振捣系统中点击插入振捣棒振捣按钮，电控箱中的继电开关打开，电源接通至高频振捣棒，高频振捣棒进行振动，当振捣时间达到设定时间时继电开关断开，高频振捣棒电源断开，振捣停止；

步骤25、再次在操作台的插入振捣系统中点击插入振捣棒顶升按钮，气体压缩机的气动阀关闭，气管中气体泄压，顶升气缸柱下降，带动滑道钢板在顶升滑槽中下降，将高频振捣棒顶部下降至与台车钢模板面表面平齐；

步骤26、重复步骤23至步骤25，至综合管开始溢浆、电控箱中与条带状压力感应垫片对应的感应器开始灯亮起；

步骤27、进入电控箱操作台的插入振捣系统操作界面，重新设置振捣时间，重复步骤23至步骤25，直至综合管全部溢浆、条带状压力感应垫片对应的感应器全部灯亮起，二衬混凝土已打满，停止振捣，施工完成。

所述的步骤22中振捣插入深度=隧道衬砌混凝土设计厚度+超欠挖厚度-10cm。

所述步骤25中当高频振捣棒下降到滑道钢板底部与拉拔开关平齐时，滑道钢板挤压拉拔开关，使得拉拔开关闭合，此时电控箱上的拉拔开关指示灯亮起，则表明高频振捣棒已下降至其顶部与二衬台车钢模板表面平齐。

所述步骤27中的重复步骤23至步骤25为1-2次，振捣时间为5s。

与现有技术相比较，本发明的有益效果是：

1、本发明实现将高频振捣棒顶入混凝土自动控制振捣，从而实现了隧道二衬混凝土自动插入式振捣，弥补隧道二衬拱部混凝土插入振捣的空白；解决了目前存在的拱顶二衬脱空及混凝土不密实问题。

、本发明通过电控箱控制自动实现顶升振捣，实现了二衬拱顶振捣自动化、机械化、标准化。

、本发明减少了带模注浆，顶升振捣自动控制，减少操作人员，节省了人工﹑降低工人劳动量，经济、实用、简便；同时相应降低了作业劳动强度及安全风险，且提高了施工效率和质量，提高了隧道高空安全系数。

附图说明

图1是本发明中自动插入式振捣装置结构示意图。

图2是本发明中自动插入式振捣装置俯视图。

图3是本发明中自动插入式振捣装置使用状态示意图。

图4是本发明中综合管预留口布孔示意图。

图5是本发明中综合管安装示意剖面图。

图6是本发明中综合管结构示意图。

图7是本发明中压力感应垫片结构示意图。

图中，钢机架1，减震橡胶柱2，橡胶密封圈3，高频振捣棒4，气动顶升器5，顶升气缸柱6，顶升滑道7，滑道钢板8，连接螺栓9，二衬台车钢模板10，综合管预留口11，拱顶进料口12，综合管13，插入标识线14，排气溢浆注浆齿15，防水板16，土工布17，压力感应垫片18，热熔垫片19。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。

参见图1至图3，一种隧道二衬混凝土自动插入式振捣装置的施工方法，涉及隧道衬砌施工过程中混凝土自动振捣；其中的自动插入式振捣装置包括钢机架1、气动顶升器5、顶升滑道7、高频振捣棒4、气体压缩机和电控箱。

参见图1至图3，所述钢机架1安装在隧道二衬台车钢模板10的背面上，即钢机架1安装在隧道二衬台车钢模板10朝向台车内部的面，安装时使钢机架1密贴于二衬台车钢模板10背面。所述的气动顶升器5安装在钢机架1底部中心；所述的顶升滑道7包括滑道钢板8和设置在钢机架1两内侧的顶升滑槽，所述的滑道钢板8与安装滑槽滑动连接，滑道钢板8可以沿着顶升滑槽上下滑动。所述的气动顶升器5与气体压缩机通过气管连接，气动顶升器5的顶升气缸柱6顶部与滑道钢板8连接；通过气体压缩机顶升气缸柱6，同时带动滑道钢板8在顶升滑槽中上升。所述的高频振捣棒4底部固定在滑道钢板8上，高频振捣棒4顶部与二衬台车钢模板10表面平齐，从而确保了二衬混凝土表面平整；此处的二衬台车钢模板10即为隧道二衬混凝土表面。通常二衬台车钢模板10为14mm，因此选择高频振捣棒4顶部超出钢机架1钢表面14mm，以使高频振捣棒4顶部与二衬台车钢模板10表面平齐。所述的气体压缩机与电控箱连接，通过电控箱控制高频振捣棒4振捣全过程，实现插入式振捣自动控制。

参见图1至图3，所述的二衬台车钢模板10与高频振捣棒4之间加装有橡胶密封圈3，且橡胶密封圈3紧贴于高频振捣棒4上，所述的橡胶密封圈3固定在二衬台车钢模板10上。橡胶密封圈3用于防止高频振捣棒4顶升过程中漏浆液，减少高频振捣棒4振动力对二衬台车钢模板10刚度的影响。

参见图1至图3，所述的滑道钢板8包括上层钢板和下层钢板，所述高频振捣棒4底端固定在滑道钢板8上层钢板上；具体的，高频振捣棒4的下端电源线路穿过滑道钢板8上层钢板的中间孔，高频振捣棒4下端固定在滑道钢板8上层钢板的中间孔中。顶升气缸柱6顶部与滑道钢板8下层钢板连接，顶升气缸柱6带动滑道钢板8运动。

参见图1至图3，所述滑道钢板8的上层钢板和下层钢板之间设置有减震橡胶柱2；减震橡胶柱2通过连接螺栓9与滑道钢板8的上层钢板和下层钢板进行连接。减震橡胶柱2能够有效减小高频振捣棒4振动力对气动顶升器5及钢机架1的影响。

参见图1至图3，所述的钢机架1上设置有拉拔开关，所述的拉拔开关在钢机架1的位置与滑道钢板8底部平齐，拉拔开关与滑道钢板8铰接，拉拔开关与电控箱连接。

参见图4至图6，所述的二衬台车钢模板10上设置有综合管预留口11，所述的综合管预留口11与拱顶进料口12间隔布置。综合管预留口11中插有综合管13，所述的综合管13与二衬台车钢模板10顶部交接处刻画有插入标识线14，插入标识线14用来标识综合管13插入二衬深度。综合管13顶端设置有排气溢浆注浆齿15，所述的排气溢浆注浆齿15顶贴在防水板16上；即综合管13一端通过综合管预留口11插入二衬中，当综合管13完全插入后，排气溢浆注浆齿15顶贴紧防水板16，保障了综合管13顶部的排气溢浆注浆齿15位于断面最高点。施工时，通过检查插入标识线14位置，判断防水板16是否切割二衬混凝土即防水板16与初支面是否存在空洞；而通过综合管13排气，能够将拱顶空气排出，杜绝了因拱顶混凝土压缩的空气形成的空洞，因此能够减少、规避拱顶混凝土不饱满现象，提高隧道二衬拱顶混凝土质量。且通过综合管13溢浆能够清楚的看到混凝土浆液流出，杜绝了因拱顶混凝土施工不可视、无法明确的判断拱顶混凝土是否打满而可能形成的空洞。

参见图7，所述的防水板16与土工布17之间设置有条带状压力感应垫片18，所述的条带状压力感应垫片18与电控箱连接。当混凝土泵送饱和时，传导给压力感应垫片18压力，从而确保混凝土灌注饱满，防止出现隧道拱顶混凝土脱空现象的出现。

参见图1至图7，本隧道二衬混凝土自动插入式振捣装置的施工方法，具体包括下面的步骤：

步骤一、在二衬台车钢模板10的背面安装自动插入式振捣装置，安装时先将气动顶升器5安装在钢机架1上，再将高频振捣棒4与钢机架1上的滑道钢板8连接；然后将钢机架1焊接在二衬台车钢模板10上，保证焊接牢固，且使起始位时高频振捣棒4顶部与二衬台车钢模板10表面平齐。

步骤二、将气动顶升器5与气体压缩机通过气管连接，将气体压缩机与电控箱连接，将拉拔开关、条带状压力感应垫片18与电控箱连接。

步骤三、启动电控箱和气体压缩机，进行自动插入式振捣。

参见图1至图7，具体的，所述的步骤二中包括下面的步骤：

步骤21、启动电控箱，打开气体压缩机电源进行压缩空气，当气压达到8kg/cm²时，电控箱切断气体压缩机电源，停止压缩空气。

步骤22、进入电控箱操作台的插入振捣系统操作界面，设置好插入振捣时间及插入深度；此处的振捣时间根据施工具体情况、通常依据作业指导书确定。

步骤23、当二衬混凝土浇筑到高频振捣棒4位置时，在电控箱操作台的插入振捣系统中点击插入振捣顶升按钮，此时气体压缩机的气动阀打开，气体压缩机气缸中的气体通过气管直接给顶升气缸柱6推力，推动滑道钢板8在顶升滑槽中上升；滑道钢板8带动拉拔开关拉开，将高频振捣棒4顶升至二衬混凝土中，当高频振捣棒4插入混凝土中深度达到电控箱中插入振捣系统设置的插入深度时，高频振捣棒4自动停止顶升。

步骤24、当高频振捣棒4停止顶升时，在操作台的插入振捣系统中点击插入振捣棒振捣按钮，电控箱中的继电开关打开，电源接通至高频振捣棒4，高频振捣棒4进行振动，当振捣时间达到设定时间时继电开关断开，高频振捣棒4电源断开，振捣停止。

步骤25、再次在操作台的插入振捣系统中点击插入振捣棒顶升按钮，气体压缩机的气动阀关闭，气管中气体泄压，顶升气缸柱6下降，带动滑道钢板8在顶升滑槽中下降，将高频振捣棒4顶部下降至与台车钢模板面10表面平齐。

步骤26、重复步骤23至步骤25，至综合管13开始溢浆、电控箱中与条带状压力感应垫片18对应的感应器开始灯亮起。

步骤27、进入电控箱操作台的插入振捣系统操作界面，重新设置振捣时间，重复步骤23至步骤26，直至综合管13全部溢浆、条带状压力感应垫片18对应的感应器全部灯亮起，二衬混凝土已打满，停止振捣，施工完成。

参见图1至图7，进一步的，所述的步骤22中振捣插入深度=隧道衬砌混凝土设计厚度+超欠挖厚度-10cm。

参见图1至图7，进一步的，所述步骤25中当高频振捣棒4下降到滑道钢板8底部与拉拔开关平齐时，滑道钢板8挤压拉拔开关，使得拉拔开关闭合，此时电控箱上的拉拔开关指示灯亮起，则说明高频振捣棒4已下降至其顶部与二衬台车钢模板10表面平齐。

参见图1至图7，进一步的，所述步骤27的振捣时间根据现场施工情况确定，初次振捣时间可以稍长、逐步减少，循环步骤23至步骤25可以现场施工情况而定；通常所述步骤27中的重复步骤23至步骤25为1-2次、振捣时间为5s。

参见图1至图7，本发明通过电控箱自动控制实现插入式高频变频振捣，改善了二衬拱顶混凝土空洞及混凝土质量；且人工投入少，工人劳动量小，且极大地提高了功效，同时也降低了高空作业风险。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，上述结构都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种隧道二衬混凝土自动插入式振捣装置的施工方法，其中的自动插入式振捣装置包括钢机架(1)、气动顶升器(5)、顶升滑道(7)、高频振捣棒(4)、气体压缩机和电控箱，所述钢机架(1)安装在隧道二衬台车钢模板(10)的背面上，所述的气动顶升器(5)安装在钢机架(1)底部中心，所述的顶升滑道(7)包括滑道钢板(8)和设置在钢机架(1)两内侧的安装滑槽，所述的滑道钢板(8)与顶升滑槽滑动连接，所述的气动顶升器(5)与气体压缩机通过气管连接，气动顶升器(5)的顶升气缸柱(6)顶部与滑道钢板(8)连接，所述的高频振捣棒(4)底部固定在滑道钢板(8)上，高频振捣棒(4)上部插置在二衬台车钢模板(10)中，高频振捣棒(4)顶部与二衬台车钢模板(10)表面平齐，所述的气体压缩机与电控箱连接，所述的钢机架(1)上设置有拉拔开关，所述拉拔开关在钢机架(1)的位置与滑道钢板(8)底部平齐，拉拔开关与滑道钢板(8)铰接，拉拔开关与电控箱连接，所述的二衬台车钢模板(10)上设置有综合管预留口(11)，所述的综合管预留口(11)与拱顶进料口(12)间隔布置，综合管预留口(11)中插有综合管(13)，所述的综合管(13)与二衬台车钢模板(10)顶部交接处刻画有插入标识线(14)，综合管(13)顶端设置有排气溢浆注浆齿(15)，所述的排气溢浆注浆齿(15)顶贴在防水板(16)上，所述的防水板(16)与土工布(17)之间设置有条带状压力感应垫片(18)，所述的条带状压力感应垫片(18)与电控箱连接，其特征在于，包括下面的步骤：

步骤一、在二衬台车钢模板(10)的背面安装自动插入式振捣装置，安装时先将气动顶升器(5)安装在钢机架(1)上，再将高频振捣棒(4)与钢机架(1)上的滑道钢板(8)连接，然后将钢机架(1)焊接在二衬台车钢模板(10)上，且使起始位时高频振捣棒(4)顶部与二衬台车钢模板(10)表面平齐；

步骤二、将气动顶升器(5)与气体压缩机通过气管连接，将气体压缩机与电控箱连接，将拉拔开关、条带状压力感应垫片(18)与电控箱连接；

步骤二、启动电控箱和气体压缩机，进行自动插入式振捣。

2.根据权利要求1所述的一种隧道二衬混凝土自动插入式振捣装置的施工方法，其特征在于，所述的步骤二中包括下面的步骤：

步骤21、启动电控箱，打开气体压缩机电源进行压缩空气，当气压达到8kg/cm²时，电控箱切断气体压缩机电源，停止压缩空气；

步骤22、进入电控箱操作台的插入振捣系统操作界面，设置好插入振捣时间及插入深度；

步骤23、当二衬混凝土浇筑到高频振捣棒(4)位置时，在电控箱操作台的插入振捣系统中点击插入振捣顶升按钮，此时气体压缩机的气动阀打开，气体压缩机气缸中的气体通过气管直接给顶升气缸柱(6)推力，推动滑道钢板(8)在顶升滑槽中上升，拉拔开关拉开，将高频振捣棒(4)顶升至二衬混凝土中，当高频振捣棒(4)插入混凝土中深度达到电控箱中插入振捣系统设置的插入深度时，高频振捣棒(4)自动停止顶升；

步骤24、当高频振捣棒(4)停止顶升时，在操作台的插入振捣系统中点击插入振捣棒振捣按钮，电控箱中的继电开关打开，电源接通至高频振捣棒(4)，高频振捣棒(4)进行振动，当振捣时间达到设定时间时继电开关断开，高频振捣棒(4)电源断开，振捣停止；

步骤25、再次在操作台的插入振捣系统中点击插入振捣棒顶升按钮，气体压缩机的气动阀关闭，气管中气体泄压，顶升气缸柱(6)下降，带动滑道钢板(8)在顶升滑槽中下降，将高频振捣棒(4)顶部下降至与台车钢模板面(10)表面平齐；

步骤26、重复步骤23至步骤25，至综合管(13)开始溢浆、电控箱中与条带状压力感应垫片(18)对应的感应器开始灯亮起；

步骤27、进入电控箱操作台的插入振捣系统操作界面，重新设置振捣时间，重复步骤23至步骤25，直至综合管(13)全部溢浆、条带状压力感应垫片(18)对应的感应器全部灯亮起，二衬混凝土已打满，停止振捣，施工完成。

3.根据权利要求2所述的一种隧道二衬混凝土自动插入式振捣装置的施工方法，其特征在于：所述的步骤22中振捣插入深度＝隧道衬砌混凝土设计厚度+超欠挖厚度-10cm。

4.根据权利要求2所述的一种隧道二衬混凝土自动插入式振捣装置的施工方法，其特征在于：所述步骤25中当高频振捣棒(4)下降到滑道钢板(8)底部与拉拔开关平齐时，滑道钢板(8)挤压拉拔开关，使得拉拔开关闭合，此时电控箱上的拉拔开关指示灯亮起，则表明高频振捣棒(4)已下降至其顶部与二衬台车钢模板(10)表面平齐。

5.根据权利要求2所述的一种隧道二衬混凝土自动插入式振捣装置的施工方法，其特征在于：所述步骤27中的重复步骤23至步骤25为1-2次，振捣时间为5s。