CN110469346A - 隧道拱顶混凝土防脱空全程可视化正向冲顶施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种隧道拱顶混凝土防脱空全程可视化正向冲顶施工方法，利用衬砌台车在隧道拱顶沿长度方向依次间隔设置若干个浇筑孔，每个浇筑孔均配备有一个防脱空正向冲顶装置；利用防脱空正向冲顶装置和浇筑可视化装置进行1#孔的正向混凝土分层浇筑；按照1#孔混凝土的浇筑方法进行2#孔、3#孔……的混凝土浇筑,并在该孔确认混凝土浇筑饱满后，进行除相邻的前一孔外的所有浇筑孔的振捣及灌注冲顶；进行最后一个孔的混凝土浇筑，并将视频探头移至端头模板预留观察孔内进行观察，再进行所有浇筑孔的振捣及灌注冲顶。该方法通过正向分层浇筑、分层冲顶及多次灌注冲顶，并结合浇筑可视化装置，确保拱顶混凝土浇筑密实和饱满，解决隧道衬砌脱空的问题。
Description
技术领域
本发明属于工程施工技术领域，具体涉及隧道拱顶混凝土浇筑方法，能防止浇筑后的拱顶脱空。
背景技术
结合图1、图2所示，传统隧道衬砌拱顶混凝土在衬砌台车内进行逆向压顶灌注，原理是通过混凝土输送泵压力推动衬砌混凝土自下部向顶部挤压顶升，直至混凝土填充整个衬砌台车。逆向压顶注浆管与衬砌台车为直接焊接，未深入衬砌台车内部。
现有技术存在不足体现在以下几点：
(1)逆向压顶需求泵送压力大，而混凝土泵送压力不足时无法冲顶饱满；
(2)泵送压力过大造成输送泵损坏，混凝土在泵送管或现场停留时间过长造成混凝土和易性差，冲顶效果不佳出现不饱满现象；
(3)拱顶无法直观判断是否浇筑饱满，造成工人凭经验判断不准未灌注饱满而停止灌注的情况；
(4)衬砌浇筑完成后，工人急于拆下混凝土输送管进行下一孔浇筑，还未形成自稳能力的混凝土会随着输送管掉落下来，进而造成衬砌脱空；
(5)当上部混凝土浇筑完成后，在自重作用下收缩，出现了下沉现象，进而造成了拱部空洞，施工过程无法补救措施。
发明内容
本发明旨在解决隧道衬砌拱顶混凝土未灌注饱满造成衬砌脱空的问题。
为此，本发明所采用的技术方案为：一种隧道拱顶混凝土防脱空全程可视化正向冲顶施工方法，包括以下步骤：
步骤一，利用衬砌台车在隧道拱顶沿长度方向依次间隔设置若干个浇筑孔，每个浇筑孔均配备有一个防脱空正向冲顶装置；
所述防脱空正向冲顶装置包括固定立杆、升降座、封闭闸阀和导管，所述导管固定安装在升降座上方，封闭闸阀安装在固定立杆的上端，所述升降座能在动力的驱动以及固定立杆的导向下进行上下移动，从而带动导管经封闭闸阀的闸孔上升或下落；
步骤二，利用防脱空正向冲顶装置和浇筑可视化装置进行1#孔的正向混凝土分层浇筑；
所述浇筑可视化装置包括视频探头、图传设备和视频终端；
A、将混凝土输送泵管连接在1#孔的防脱空正向冲顶装置的导管下端，升降座带动导管经封闭闸阀的闸孔上移至1/2衬砌厚度位置处进行浇筑，直至浇筑的混凝土没过导管的上端；
B、继续带动导管上移至拱顶距离防水板8—12cm位置处进行浇筑，直至拱顶完全灌注满混凝土为止；
C、视频探头放置在相邻的2#孔内，通过视频终端核实1#孔混凝土浇筑饱满，停止拱顶浇筑；
D、升降座带动导管下落至1/2衬砌厚度位置处，进行混凝土泵送冲顶作业一次，然后下落至封闭闸阀位置处再次进行混凝土泵送冲顶作业一次，最后关闭封闭闸阀阻止混凝土下落；
步骤三，1#孔混凝土浇筑完成后视频探头移至3#孔，拆除混凝土输送泵管连接至2#孔的防脱空正向冲顶装置的导管下端，按照1#孔混凝土的浇筑方法进行2#孔的混凝土浇筑；同理，2#孔混凝土浇筑完成后视频探头移至4#孔，拆除混凝土输送泵管连接至3#孔的防脱空正向冲顶装置的导管下端，按照1#孔混凝土的浇筑方法进行3#孔的混凝土浇筑；确认3#孔混凝土浇筑饱满后，利用1#孔的防脱空正向冲顶装置对后方混凝土进行振捣及灌注冲顶；
步骤四，继续进行下一孔的混凝土浇筑，并在该孔确认混凝土浇筑饱满后，进行除相邻的前一孔外的所有浇筑孔的振捣及灌注冲顶；
步骤五，进行最后一个孔的混凝土浇筑，并将视频探头移至端头模板预留观察孔内进行观察，并在浇筑完成后，进行所有浇筑孔的振捣及灌注冲顶。
作为上述方案的优选，所述封闭闸阀配备有胶垫和密封圈，确保气温稳定及防止漏浆。
进一步优选为，所述1#孔、最后一个孔配备的防脱空正向冲顶装置的导管端头呈楔形口，且两个楔形口构成“八”字形布置，其余浇筑孔配备的防脱空正向冲顶装置的导管端头为平口，更有利于混凝土朝两侧流动。
进一步优选为，在隧道拱顶沿长度方向依次间隔设置五个浇筑孔，相邻浇筑孔的间隔为2.5米，两端浇筑孔距离对应端头模板的距离为1米。
进一步优选为，所述浇筑可视化装置配备有多个视频终端，视频探头通过图传设备与所有视频终端相连，实现多方监控。
本发明的有益效果：
(1)通过可伸缩的防脱空正向冲顶装置可将混凝土直接送达拱顶，并在分层浇筑时，自上向下实现正向浇筑，避免混凝土出现较大脱空的可能；
(2)正向浇筑输送压力要求降低，避免输送泵压顶压力不足、输送泵损坏造成二衬混凝土浇筑不饱满；
(3)通过浇筑可视化装置能直观判断拱顶混凝土饱满度情况，避免工人经验判断失误造成拱顶混凝土脱空，可同时连多个视频终端，实现多方监控并留存隐蔽工程影像；
(4)通过浇筑过程分层冲顶和多次灌注冲顶，确保拱顶混凝土浇筑密实，有效降低拱顶出现脱空概率；
(5)设置封闭闸阀避免混凝土未凝固前拆除泵送管后，出现混凝土随着输送管掉落下来，进而造成衬砌脱空。
附图说明
图1为常规隧道拱顶混凝土逆向压顶灌注装置的示意图。
图2为常规隧道拱顶混凝土逆向压顶灌注的步序图。
图3为防脱空正向冲顶装置的结构示意图。
图4为图3的侧视图(不包括固定立杆和升降座)。
图5为升降座的透视图。
图6为防脱空正向冲顶装置进行混凝土正向浇筑的步序图。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图，对本发明作进一步说明：
一种隧道拱顶混凝土防脱空全程可视化正向冲顶施工方法，包括以下步骤：
步骤一，利用衬砌台车在隧道拱顶沿长度方向依次间隔设置若干个浇筑孔，每个浇筑孔均配备有一个防脱空正向冲顶装置。
结合图3—图5所示，防脱空正向冲顶装置主要由固定立杆1、升降座2、封闭闸阀3和导管4组成。导管4固定安装在升降座2上方，用于连接混凝土输送泵管。封闭闸阀3安装在固定立杆1的上端，通过水平气缸5或电动推杆等自动控制封闭闸阀3的打开和关闭。升降座2能在动力的驱动以及固定立杆1的导向下进行上下移动，从而带动导管4经封闭闸阀3的闸孔上升或下落。升降座2的驱动动力可以是人工驱动，可以是气动或电动方式。固定立杆1最好是两根，导管4居中布置在固定立杆1之间。
采用人工驱动的结构形式为：升降座2内安装有两个蜗轮6和一个水平蜗杆7，蜗轮6、水平蜗杆7分别通过轴承安装在升降座2内。水平蜗杆7的一端伸到升降座2外，并通过防转端头与摇把相连。通过转动摇把，来带动水平蜗杆7转动，从而带动两个蜗轮6同步转动。两个蜗杆6分别套装在各自对应的固定立杆1上，固定立杆1上设置有外螺纹，蜗杆6的内壁上设置有内螺纹，蜗杆6与固定立杆1构成丝杆螺母机构，摇把带动蜗轮6转动的同时，蜗轮6还能沿固定立杆1上下移动，从而带动导管4上下移动。通过蜗轮蜗杆机构实现了摇把转动方向的换向，更便于人工操作。
最好是，在封闭闸阀3的底部还设置有导向筒8，为导管4的上下移动进行导向。
另外，封闭闸阀3还配备有胶垫和密封圈，确保气温稳定及防止漏浆。
步骤二，利用防脱空正向冲顶装置和浇筑可视化装置进行1#孔的正向混凝土分层浇筑，具体分两层进行浇筑。
浇筑可视化装置主要由视频探头、图传设备和视频终端组成。最好是，浇筑可视化装置配备有多个视频终端，视频探头通过图传设备与所有视频终端相连，实现多方监控。下面结合图6所示的防脱空正向冲顶装置进行混凝土正向浇筑的步序图进行具体描述，按照(a)—(f)的顺序进行。
A、将混凝土输送泵管连接在1#孔的防脱空正向冲顶装置的导管4下端，升降座2带动导管4经封闭闸阀3的闸孔上移至1/2衬砌厚度位置处进行浇筑，直至浇筑的混凝土没过导管4的上端。
B、继续带动导管4上移至拱顶距离防水板8—12cm位置处进行浇筑，以距离防水板10cm位置为佳，直至拱顶完全灌注满混凝土为止。
C、视频探头放置在相邻的2#孔内，通过视频终端核实1#孔混凝土浇筑饱满，停止拱顶浇筑。
D、升降座2带动导管4下落至1/2衬砌厚度位置处，进行混凝土泵送冲顶作业一次，然后下落至封闭闸阀3位置处再次进行混凝土泵送冲顶作业一次，最后关闭封闭闸阀3阻止混凝土下落。
步骤三，1#孔混凝土浇筑完成后视频探头移至3#孔，拆除混凝土输送泵管连接至2#孔的防脱空正向冲顶装置的导管4下端，按照1#孔混凝土的浇筑方法进行2#孔的混凝土浇筑。同理，2#孔混凝土浇筑完成后视频探头移至4#孔，拆除混凝土输送泵管连接至3#孔的防脱空正向冲顶装置的导管4下端，同样按照1#孔混凝土的浇筑方法进行3#孔的混凝土浇筑。确认3#孔混凝土浇筑饱满后，利用1#孔的防脱空正向冲顶装置对后方混凝土进行振捣及灌注冲顶。
步骤四，继续进行下一孔的混凝土浇筑，并在该孔确认混凝土浇筑饱满后，进行除相邻的前一孔外的所有浇筑孔的振捣及灌注冲顶。比如，确认4#孔混凝土浇筑饱满后，仅利用1#孔、2#孔的防脱空正向冲顶装置对后方混凝土进行振捣及灌注冲顶，不进行3#孔的振捣及灌注冲顶。
步骤五，进行最后一个孔的混凝土浇筑，并将视频探头移至端头模板预留观察孔内进行观察，并在浇筑完成后，进行所有浇筑孔(包括最后一个孔)的振捣及灌注冲顶。借用端头模板预留观察孔插入视频探头，不再需要另外开孔。至此，隧道拱顶混凝土浇筑完成。
最好是，1#孔、最后一个孔配备的防脱空正向冲顶装置的导管4端头呈楔形口，且两个楔形口构成“八”字形布置，其余浇筑孔配备的防脱空正向冲顶装置的导管4端头为平口，更有利于混凝土朝两侧流动。
另外，在隧道拱顶沿长度方向依次间隔设置五个浇筑孔，相邻浇筑孔的间隔为2.5米，两端浇筑孔距离对应端头模板的距离为1米，即沿隧道延伸方向形成1+2.5+2.5+2.5+2.5+1m的分布模式。
Claims (5)
1.一种隧道拱顶混凝土防脱空全程可视化正向冲顶施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，利用衬砌台车在隧道拱顶沿长度方向依次间隔设置若干个浇筑孔，每个浇筑孔均配备有一个防脱空正向冲顶装置；
所述防脱空正向冲顶装置包括固定立杆(1)、升降座(2)、封闭闸阀(3)和导管(4)，所述导管(4)固定安装在升降座(2)上方，封闭闸阀(3)安装在固定立杆(1)的上端，所述升降座(2)能在动力的驱动以及固定立杆(1)的导向下进行上下移动，从而带动导管(4)经封闭闸阀(3)的闸孔上升或下落；
步骤二，利用防脱空正向冲顶装置和浇筑可视化装置进行1#孔的正向混凝土分层浇筑；
所述浇筑可视化装置包括视频探头、图传设备和视频终端；
A、将混凝土输送泵管连接在1#孔的防脱空正向冲顶装置的导管(4)下端，升降座(2)带动导管(4)经封闭闸阀(3)的闸孔上移至1/2衬砌厚度位置处进行浇筑，直至浇筑的混凝土没过导管(4)的上端；
B、继续带动导管(4)上移至拱顶距离防水板8—12cm位置处进行浇筑，直至拱顶完全灌注满混凝土为止；
C、视频探头放置在相邻的2#孔内，通过视频终端核实1#孔混凝土浇筑饱满，停止拱顶浇筑；
D、升降座(2)带动导管(4)下落至1/2衬砌厚度位置处，进行混凝土泵送冲顶作业一次，然后下落至封闭闸阀(3)位置处再次进行混凝土泵送冲顶作业一次，最后关闭封闭闸阀(3)阻止混凝土下落；
步骤三，1#孔混凝土浇筑完成后视频探头移至3#孔，拆除混凝土输送泵管连接至2#孔的防脱空正向冲顶装置的导管(4)下端，按照1#孔混凝土的浇筑方法进行2#孔的混凝土浇筑；同理，2#孔混凝土浇筑完成后视频探头移至4#孔，拆除混凝土输送泵管连接至3#孔的防脱空正向冲顶装置的导管(4)下端，按照1#孔混凝土的浇筑方法进行3#孔的混凝土浇筑；确认3#孔混凝土浇筑饱满后，利用1#孔的防脱空正向冲顶装置对后方混凝土进行振捣及灌注冲顶；
步骤四，继续进行下一孔的混凝土浇筑，并在该孔确认混凝土浇筑饱满后，进行除相邻的前一孔外的所有浇筑孔的振捣及灌注冲顶；
步骤五，进行最后一个孔的混凝土浇筑，并将视频探头移至端头模板预留观察孔内进行观察，并在浇筑完成后，进行所有浇筑孔的振捣及灌注冲顶。
2.按照权利要求1所述的隧道拱顶混凝土防脱空全程可视化正向冲顶施工方法，其特征在于：所述封闭闸阀(3)配备有胶垫和密封圈，确保气温稳定及防止漏浆。
3.按照权利要求1的隧道拱顶混凝土防脱空全程可视化正向冲顶施工方法，其特征在于：所述1#孔、最后一个孔配备的防脱空正向冲顶装置的导管(4)端头呈楔形口，且两个楔形口构成“八”字形布置，其余浇筑孔配备的防脱空正向冲顶装置的导管(4)端头为平口。
4.按照权利要求1的隧道拱顶混凝土防脱空全程可视化正向冲顶施工方法，其特征在于：在隧道拱顶沿长度方向依次间隔设置五个浇筑孔，相邻浇筑孔的间隔为2.5米，两端浇筑孔距离对应端头模板的距离为1米。
5.按照权利要求1的隧道拱顶混凝土防脱空全程可视化正向冲顶施工方法，其特征在于：所述浇筑可视化装置配备有多个视频终端，视频探头通过图传设备与所有视频终端相连。
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