CN110273695A - 一种隧道二次衬砌模板台车及其阶段式合模浇注方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及隧道掘进施工技术领域，尤其涉及一种隧道二次衬砌模板台车及其阶段式合模浇注方法，包括一个顶模板、二个侧上模板和二个侧下模板，顶模板、侧上模板和侧下模板之间相互独立，顶模板与上横梁之间通过顶模液压缸相连，两个左右对称的侧上模板与门架总成之间通过侧上液压缸相连，两个左右对称的侧下模板与门架总成之间通过侧下液压缸相连，侧下模板与侧上模板的分界面位于水平面上，顶模板为夹角10~30°的扇形弧面，侧上模板为夹角75~85°的扇形弧面，侧下模板为夹角10~15°的扇形弧面。与现有技术相比，本发明的有益效果是：整台车模板分为5个区域，多个顶升油缸即可联动也可单动，模板的封堵力均匀，避免积气和空洞。
Description
技术领域
本发明涉及隧道掘进施工技术领域，尤其涉及一种隧道二次衬砌模板台车及其阶段式合模浇注方法。
背景技术
砼衬砌台车是隧道施工过程二次衬砌中必须使用的专用设备，用于对隧道内壁的砼衬砌施工。砼衬砌台车是隧道施工过程中二次衬砌不可或缺的非标产品，主要有简易衬砌台车、全液压自动行走衬砌台车和网架式衬砌台车。全液压衬砌台车又可分为边顶拱式、全圆针梁式、底模针梁式、全圆穿行式等。在水工隧道和桥梁施工中还普遍用到提升滑模、顶升滑模和翻模等。
台车一般设计为钢拱架式，使用标准组合钢模板，可不设自动行走，采用外动力拖动，脱立模板全部为人工操作，劳动强度大。该类衬砌台车一般用于短隧道施工，特别是对于平面和空间几何形状复杂、工序转换频繁、工艺要求严格的隧道砼衬砌施工，其优越性更明显。简易台车使用中大部分采用人工灌注砼，小金口简易衬砌台车采用砼输送泵车灌注，因此台车的刚度应特别加强。有的简易衬砌台车也采用整体钢模板，但脱立模仍然采用丝杆千斤，无自动行走，该类台车一般采用砼输送泵车灌注。简易衬砌台车普遍采用组合钢模板，组合钢模板一般为薄板制作，在设计过程中应考虑钢模板的刚度，所以钢拱架的榀间距不宜过大。如果钢模板长度为1.5m，则钢拱架的榀间距平均应不大于0.75m，且钢模板的纵向接头应设在榀与榀之间，以便于安装模板扣件和模板挂钩。如果使用输送泵灌注,则灌注速度不宜过快，否则将引起组合钢模板变形，尤其在衬砌厚度大于500mm以上时更应放慢灌注速度。在封顶灌注时应加倍小心，随时注意砼的灌注情况，防止注满后强行灌注砼，否则将导致爆模或台车变形损坏。
专利号为201711378248.1的中国发明公开了一种隧道钢模板衬砌台车，其结构包括：横移机构、门架、水平梁、门架斜撑、主动行走机构、支撑千斤顶、堵头模板、门架支撑柱、边模、边模丝杆、顶升油缸、边模竖向丝杆、上横梁、加固杆、顶模架支撑杆、顶模架、工作台、梯子、护栏、从动行走机构、底部千斤顶、门架横梁、钢轨、枕木，顶模架底端设有横移机构；该发明装设有横移结构，能够快速调整模版中心线与隧道衬彻中心线对齐，避免了需要多次调整台车进入隧道的位置来保证台车设计中心线与隧道衬彻中心线对齐，有效提高施工效率，加快工程进度。
发明内容
本发明的目的是提供一种隧道二次衬砌模板台车及其阶段式合模浇注方法，克服现有技术的不足，多个顶升油缸即可联动也可单动，隧道左侧模板、右侧模板的立模和拆模均可由油缸完成，劳动强度低；台车在浇注状态时，油缸不受力，电能消耗低，行走电机设有正反转和过载保护，保证台车平衡安全地移动。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
技术方案之一：一种隧道二次衬砌模板台车，其结构包括模板总成、上拱架总成、门架总成和走行系统，上拱架总成设于门架总成的顶部，门架总成下方设有走行系统，若干个液压缸分布于模板总成与上拱架总成之间或模板总成与门架总成之间；所述上拱架总成包括上横梁和纵立梁，所述上横梁与门架总成之间设有纵立梁，其特征在于：
所述模板总成包括一个顶模板、二个侧上模板和二个侧下模板，所述顶模板、侧上模板和侧下模板之间相互独立，顶模板与上横梁之间通过顶模液压缸相连接，两个左右对称的侧上模板与门架总成之间通过侧上液压缸相连接，两个左右对称的侧下模板与门架总成之间通过侧下液压缸相连接，所述侧下模板与侧上模板的分界面位于隧道中心的水平面上，所述顶模板为夹角10~30°的扇形弧面，所述侧上模板为夹角75~85°的扇形弧面，所述侧下模板为夹角10~15°的扇形弧面。
所述门架总成包括总梁、门形架、加强撑杆、斜撑杆和横撑，多个门形架沿总梁依次平行排布，最少一对相邻门形架之间设有加强撑杆、斜撑杆和横撑，最少一个门形架的左右两个上角处设有倒角斜边，倒角斜边内侧设置有用于加强的斜杆和横杆，所述总梁与走行系统之间设有升降液压缸。
所述门形架与纵立梁之间设有横移液压缸。
所述走行系统为轮胎、铁轨或履带形式中的任一种。
所述顶模液压缸、侧上液压缸和侧下液压缸中最少一个液压缸附近设置有丝杠撑杆，形成稳固三角支撑。
所述顶模板和侧上模板之间设有密封滑槽，密封滑槽连接于顶模板或侧上模板上。
所述顶模板上设有若干个排气管，排气管的一端对应于顶模板的型腔内最高点，排气管的另一端穿过顶模板并在顶模板的下方连接排气阀。
技术方案二：一种隧道二次衬砌模板台车的阶段式合模浇注方法，其具体步骤如下：
第一步：将隧道二次衬砌模板台车移至隧道入口处，将总梁上的升降液压缸的活塞端沿预先铺设的铁轨放置就位；
第二步：将升降液压缸开启，顶模板上升，直到与一次衬砌体外表面距离达到设计距离时止，调节横移液压缸，使顶模板中线与隧道中线对齐，操作顶模液压缸，落下顶模板；
第三步：操作左右两侧的侧下模板液压缸，使侧下模板与一次衬砌体外表面达到设计距离，将侧下模板与一次衬砌体外表面之间形成上端开口的侧下型腔，周边用防水衬板及5cm厚木模板做好密封，防止浇注时漏浆；
第四步：向侧下模板型腔内浇注混凝土砂浆，浇注顺序由下向上依次进行，当砂浆升到上端开口处时，结束浇注，开启振动器10-15秒，第一段浇注结束；
第五步：操作左右两侧的侧上模板液压缸，使侧上模板与一次衬砌体外表面达到设计距离，将侧上模板与一次衬砌体外表面和侧下模板型腔之间形成上端开口的侧上型腔，周边用防水衬板及5cm厚木模板做好密封，防止浇注时漏浆；
第六步：向侧上模板型腔内浇注混凝土砂浆，浇注顺序由下向上依次进行，当砂浆升到上端开口处时，结束浇注，开启振动器15-25秒，第二段浇注结束；
第七步：操作顶模液压缸，升起顶模板，使顶模板与一次衬砌体外表面达到设计距离，将顶模板与一次衬砌体外表面和侧上模板型腔之间形成封闭的顶模型腔，周边用防水衬板及5cm厚木模板做好密封，防止浇注时漏浆；
第八步：向顶模型腔内浇注混凝土砂浆，当顶模型腔的排气管底部流出砂浆时，关闭排气阀，结束浇注，开启振动器10-15秒，第三段浇注结束，至此该工位的浇注工作完成。
所述第一步~第三步的任一过程中，在所述门形架的脚部装设内撑丝杠撑杆，并将内撑丝杠撑杆的游离端与地面通过地锚相连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：1）全车均采用全液压控制，将整个台车分为5个区域，顶架上设置多个顶升油缸即可联动也可单动，使模板的封堵力更均匀，避免砂浆漏出；2）隧道左侧模板、右侧模板的立模和拆模均由油缸完成，劳动强度低，台车在浇注状态时，油缸不受力，电能消耗低；3）行走电机设有正反转和过载保护，保证台车平衡安全地移动；4）台车顶部面板上设有多处注浆孔，当混凝土浇筑完毕后；可第一时间二次注浆；兼作排气孔，避免积气和空洞。
附图说明
图1是本发明一种隧道二次衬砌模板台车实施例结构示意图。
图2是图1的侧视图。
图3是图1中沿A-A线剖视图。
图4是本发明侧下型腔组模示意图。
图5是本发明侧上型腔组模示意图。
图6是本发明顶模型腔组模示意图。
图7是图4中I处密封滑槽局部结构放大图。
图中：1-模板总成，2-上拱架总成，3-门架总成，4-走行系统，5-上横梁，6-纵立梁，7-横移液压缸，8-顶模板，9-侧上模板，10-侧下模板，11-总梁，12-门形架，13-加强撑杆，14-斜撑杆，15-横撑杆，16-45°倒角，17-升降液压缸，18-顶模液压缸，19-侧上液压缸，20-侧下液压缸，21-丝杠撑杆，22-内撑丝杠撑杆，23-地锚，24-排气管， 26-工作窗，27-注浆装置，28-密封滑槽，29-插板，30-箱形背楞，41-主动机构，42-从动机构。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的实施方式作进一步说明：
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
见图1-图6，是本发明一种隧道二次衬砌模板台车实施例结构示意图，其结构包括模板总成1、上拱架总成2、门架总成3、走行系统4和多组液压缸，上拱架总成2设于门架总成3的顶部，门架总成3下方设有走行系统4，若干个液压缸分布于模板总成1与上拱架总成2之间或模板总成1与门架总成3之间；上拱架总成2包括上横梁5和纵立梁6，上横梁5与门架总成之间设有纵立梁6。
上拱架总成2主要承受浇注时顶模板上部的混凝土压力及模板的自重。它上承顶模板，下部通过纵立梁6传力于门架总成3。横移液压缸7在水平方向左右各有一个，用来调整模板的衬砌中心与隧道中心一致，平移量左右各 100mm，即水平油缸的行程为 200mm。
门架总成3包括总梁11、门形架12、加强撑杆13、斜撑杆14和横撑杆15，多个门形架沿总梁11依次平行排布，最少有一对相邻门形架12之间设有加强撑杆13，最少有一个门形架12的左右两个上角处设有45°倒角16，倒角处内侧按常规设计设置斜杆和横杆增强，总梁11与走行系统4之间设有升降液压缸17。门形架12与纵立梁6之间设有横移液压缸7。走行系统4为铁轨，铁轨下设有枕木。门形架12脚部设有内撑丝杠撑杆22，内撑丝杠撑杆22的游离端与地面通过地锚23相连接，可以平衡浇注混凝土时模板受到的反作用力，防止门形架变形。门形架12是整个台车的主要承重构件，它的抗弯、抗扭性能对于保证衬砌轮廓尺寸至关重要，故采用了抗弯强度大、重量相对较轻的工钢结构及箱形梁结构，使门架结构紧凑、刚直，以满足浇注混凝土时对模板的支护。实施例12m 长台车门架总成由 6 榀门形架12通过螺栓联接而成。在行走状态下，内撑丝杠撑杆22应缩回。
模板总成包括一个顶模板8、二个侧上模板9和二个侧下模板10，顶模板8、侧上模板9和侧下模板10之间均为独立结构，顶模板8与上横梁5之间通过顶模液压缸18相连接，两个左右对称的侧上模板9与门架总成之间通过侧上液压缸19相连接，两个左右对称的侧下模板与门架总成之间通过侧下液压缸20相连接，侧下模板10与侧上模板9的分界面位于隧道中心的水平面上，顶模板为夹角10~30°的扇形弧面，侧上模板为夹角75~85°的扇形弧面，侧下模板为夹角10~15°的扇形弧面。
模板上开有呈梅花型排列的工作窗26，其作用为：①浇注混凝土：②捣固混凝土：③涂脱模剂：④清理模板表面。另外在顶模板上安装有与输送泵接口的注浆装置27。顶模板8、侧上模板9和侧下模板10的背面设有扣槽钢焊成的箱型背楞30，目的是加强模板整体刚度。
顶模液压缸18、侧上液压缸19和侧下液压缸20附近都设置有一个丝杠撑杆21，形成稳固三角支撑，当开始浇注前，调节丝杠撑杆的长度直到能实现牢固支撑作用，液压缸在浇注时不受力，有利于降低电能消耗。顶模板8和侧上模板9之间的密封滑槽28，用于安放插板29，补偿合模时的缝隙，插板材质可用油毡纸、钢板、三合板等，保持型腔的密封性，避免混凝土漏出。
顶模板8上设有若干个排气管24，排气管24的一端对应于顶模板8的型腔内最高点，排气管24的另一端穿过顶模板并在顶模板的下方连接排气阀。
走行系统4中一般有二件主动机构41及二件从动机构42组成，分别安装于总梁11两端，主动机构41设于总梁11的一端，从动机构42设于总梁11的另一端。主动机构中，行走电动机带动减速器，通过链条传动，使主动轮驱动整机行走，被动轮随动。
本发明一种隧道二次衬砌模板台车的阶段式合模浇注方法，其具体步骤如下：
第一步：将隧道二次衬砌模板台车移至隧道入口处，将总梁上的升降液压缸17的活塞端沿预先铺设的铁轨放置就位；
第二步：将升降液压缸17开启，顶模板8上升，直到与一次衬砌体外表面距离达到设计距离时止，调节横移液压缸7，使顶模板中线与隧道中线对齐，操作顶模液压缸18，落下顶模板8；
第三步：操作左右两侧的侧下模板液压缸20，使侧下模板10与一次衬砌体外表面达到设计距离，将侧下模板10与一次衬砌体外表面之间形成上端开口的侧下型腔，周边用防水衬板及5cm厚木模板做好密封，防止浇注时漏浆；
第四步：向侧下模板型腔内浇注混凝土砂浆，浇注顺序由下向上依次进行，当砂浆升到上端开口处时，结束浇注，开启振动器10-15秒，第一段浇注结束；
第五步：操作左右两侧的侧上模板液压缸19，使侧上模板9与一次衬砌体外表面达到设计距离，将侧上模板9与一次衬砌体外表面和侧下模板型腔之间形成上端开口的侧上型腔，周边用防水衬板及5cm厚木模板做好密封，防止浇注时漏浆；
第六步：向侧上模板型腔内浇注混凝土砂浆，浇注顺序由下向上依次进行，当砂浆升到上端开口处时，结束浇注，开启振动器15-25秒，第二段浇注结束；
第七步：操作顶模液压缸18，升起顶模板8，使顶模板8与一次衬砌体外表面达到设计距离，将顶模板8与一次衬砌体外表面和侧上模板型腔之间形成封闭的顶模型腔，周边用防水衬板及5cm厚木模板做好密封，防止浇注时漏浆；
第八步：向顶模型腔内浇注混凝土砂浆，当顶模型腔的排气管24流出砂浆时，关闭排气阀，结束浇注，开启振动器10-15秒，第三段浇注结束，该工位的浇注工作完成。
见图7，上述步骤七中的型腔形成后，应在顶模板8和侧上模板9之间的密封滑槽28中填加密封物29，避免浇注时漏浆。
浇注结束后，按混凝土的常规要求进行养生，直到浇注体强度达到设计值的80%以上时，方可拆除模板，台车移动至下一工位，重复操作。
以上所述实施例仅是为详细说明本发明的目的、技术方案和有益效果而选取的具体实例，但不应该限制发明的保护范围，凡在不违背本发明的精神和原则的前提下，所作的种种修改、等同替换以及改进，均应落入本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种隧道二次衬砌模板台车，其结构包括模板总成、上拱架总成、门架总成和走行系统，上拱架总成设于门架总成的顶部，门架总成下方设有走行系统，若干个液压缸分布于模板总成与上拱架总成之间或模板总成与门架总成之间；所述上拱架总成包括上横梁和纵立梁，所述上横梁与门架总成之间设有纵立梁，其特征在于：
所述模板总成包括一个顶模板、二个侧上模板和二个侧下模板，所述顶模板、侧上模板和侧下模板之间相互独立，顶模板与上横梁之间通过顶模液压缸相连接，两个左右对称的侧上模板与门架总成之间通过侧上液压缸相连接，两个左右对称的侧下模板与门架总成之间通过侧下液压缸相连接，所述侧下模板与侧上模板的分界面位于隧道中心的水平面上，所述顶模板为夹角10~30°的扇形弧面，所述侧上模板为夹角75~85°的扇形弧面，所述侧下模板为夹角10~15°的扇形弧面。
2.根据权利要求1所述的一种隧道二次衬砌模板台车，其特征在于，所述门架总成包括总梁、门形架、加强撑杆、斜撑杆和横撑，多个门形架沿总梁依次平行排布，最少一对相邻门形架之间设有加强撑杆、斜撑杆和横撑，最少一个门形架的左右两个上角处设有倒角斜边，倒角斜边内侧设置有用于加强的斜杆和横杆，所述总梁与走行系统之间设有升降液压缸。
3.根据权利要求2所述的一种隧道二次衬砌模板台车，其特征在于，所述门形架与纵立梁之间设有横移液压缸。
4.根据权利要求1所述的一种隧道二次衬砌模板台车，其特征在于，所述走行系统为轮胎、铁轨或履带形式中的任一种。
5.根据权利要求1所述的一种隧道二次衬砌模板台车，其特征在于，所述顶模液压缸、侧上液压缸和侧下液压缸中最少一个液压缸附近设置有丝杠撑杆，形成稳固三角支撑。
6.根据权利要求1所述的一种隧道二次衬砌模板台车，其特征在于，所述顶模板和侧上模板之间设有密封滑槽，密封滑槽连接于顶模板或侧上模板上。
7.根据权利要求1所述的一种隧道二次衬砌模板台车，其特征在于，所述顶模板上设有若干个排气管，排气管的一端对应于顶模板的型腔内最高点，排气管的另一端穿过顶模板并在顶模板的下方连接排气阀。
8.一种隧道二次衬砌模板台车的阶段式合模浇注方法，其特征在于，其具体步骤如下：
第一步：将隧道二次衬砌模板台车移至隧道入口处，将总梁上的升降液压缸的活塞端沿预先铺设的铁轨放置就位；
第二步：将升降液压缸开启，顶模板上升，直到与一次衬砌体外表面距离达到设计距离时止，调节横移液压缸，使顶模板中线与隧道中线对齐，操作顶模液压缸，落下顶模板；
第三步：操作左右两侧的侧下模板液压缸，使侧下模板与一次衬砌体外表面达到设计距离，将侧下模板与一次衬砌体外表面之间形成上端开口的侧下型腔，周边用防水衬板及5cm厚木模板做好密封，防止浇注时漏浆；
第四步：向侧下模板型腔内浇注混凝土砂浆，浇注顺序由下向上依次进行，当砂浆升到上端开口处时，结束浇注，开启振动器10-15秒，第一段浇注结束；
第五步：操作左右两侧的侧上模板液压缸，使侧上模板与一次衬砌体外表面达到设计距离，将侧上模板与一次衬砌体外表面和侧下模板型腔之间形成上端开口的侧上型腔，周边用防水衬板及5cm厚木模板做好密封，防止浇注时漏浆；
第六步：向侧上模板型腔内浇注混凝土砂浆，浇注顺序由下向上依次进行，当砂浆升到上端开口处时，结束浇注，开启振动器15-25秒，第二段浇注结束；
第七步：操作顶模液压缸，升起顶模板，使顶模板与一次衬砌体外表面达到设计距离，将顶模板与一次衬砌体外表面和侧上模板型腔之间形成封闭的顶模型腔，周边用防水衬板及5cm厚木模板做好密封，防止浇注时漏浆；
第八步：向顶模型腔内浇注混凝土砂浆，当顶模型腔的排气管底部流出砂浆时，关闭排气阀，结束浇注，开启振动器10-15秒，第三段浇注结束，至此该工位的浇注工作完成。
9.根据权利要求8所述的一种隧道二次衬砌模板台车的阶段式合模浇注方法，其特征在于，所述第一步~第三步的任一过程中，在所述门形架的脚部装设内撑丝杠撑杆，并将内撑丝杠撑杆的游离端与地面通过地锚相连接。
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