CN111119081B - 一种大直径混凝土涵洞单层橡胶充气芯模 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大直径混凝土涵洞单层橡胶充气芯模，包括橡胶模和充气装置，所述橡胶模内部中空且穿设有一根主杆，所述主杆与所述橡胶模滑动密封设置，所述主杆位于所述橡胶模内的部分还设有多组顶撑组件，所述顶撑组件包括一端与主杆铰接且另一端与所述橡胶模内壁铰接的支撑杆、一端与所述主杆铰接且另一端与所述支撑杆铰接的侧支杆。本发明具有的效果是：设置了支撑组件之后能够在足够压强的配合下有效的抵抗混凝土的侧向压力，而支撑组件的刚性受力结构又能够减轻芯模的变形程度，降低芯模对内部气体压强的依赖，提高芯模的受力强度和抗浮抗压能力，延长芯模使用寿命，提高构件成型尺寸精度。

Description

一种大直径混凝土涵洞单层橡胶充气芯模

技术领域

本发明涉及混凝土施工的技术领域，尤其是涉及一种大直径混凝土涵洞单层橡胶充气芯模。

背景技术

混凝土排水涵洞因其对内部模板安装、固定的要求比较高，成为施工中的一个难点。传统组合钢模安装拆卸复杂，预制模板或钢模台车，其成本高、工期长，两者均难以满足施工要求。根据以往预制空心板施工经验，提出了内模采用单层橡胶充气芯模的施工方案，橡胶充气芯模具有成本低，安装、拆卸方便等优点，可大大缩短涵洞施工周期，满足工期要求。

但是，由于混凝土结构在浇筑过程中对充气芯模起到的多是浮力和压力，且随着混凝土构件的体积越大，或者排水涵洞的位置位于混凝土构件的越下方时，其受到的压力越大，而且由于混凝土浇筑时为逐层浇筑，对充气芯模的作用力也是在逐渐变化的过程。为了能够克服这些外部作用力，对充气芯模内部的气压一般要求较高，切随着上部分混凝土建筑物的体积越大，其内部的气压压强越高，长此以往，使得充气芯模长期处于较高的使用压力下，容易产生形变疲劳，影响后续使用的尺寸精度。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种大直径混凝土涵洞单层橡胶充气芯模，能够有效提升芯模强度和抗浮抗压能力，提高构件成型尺寸精度。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：一种大直径混凝土涵洞单层橡胶充气芯模，包括橡胶模和充气装置，所述橡胶模内部中空且穿设有一根主杆，所述主杆沿所述橡胶模长度方向设置，一端固定连接于所述橡胶模的端部内壁上，且另一端滑动穿出所述橡胶模，所述主杆穿出所述橡胶模的部分与所述橡胶模滑动密封设置，所述主杆穿出所述橡胶模的一端与所述充气装置连通，所述主杆位于所述橡胶模内的一端开设有通气孔，所述主杆位于所述橡胶模内的部分还设有多组顶撑组件，所述顶撑组件包括一端与主杆铰接且另一端与所述橡胶模内壁铰接的支撑杆、一端与所述主杆铰接且另一端与所述支撑杆铰接的侧支杆。

通过采用上述技术方案，设置了支撑组件之后能够在足够压强的配合下有效的抵抗混凝土的侧向压力，而支撑组件的刚性受力结构又能够减轻芯模的变形程度，降低芯模对内部气体压强的依赖，提高芯模的受力强度和抗浮抗压能力，延长芯模使用寿命，提高构件成型尺寸精度。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述主杆包括固定连接于所述橡胶模长度方向两端的固定杆、滑动插接于所述固定杆中的滑动杆，所述固定杆的一端穿出所述橡胶模并与所述橡胶模密封连接，所述滑动杆穿出所述固定杆的部分与所述固定杆穿出橡胶模的部分之间设有密封件，且多组所述顶撑组件铰接于所述滑动杆上。

通过采用上述技术方案，由于滑动杆可以在固定杆内滑动，因此可以带动支撑杆的底端滑动，从而达到对橡胶模内侧壁的支撑或解除，为橡胶模提供了多道固定位置的刚性受力结构，提高了橡胶模的受力强度，提高抗浮和抗压性能，降低了橡胶模的变形程度，提高了构件成型的尺寸精度。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述密封件为一个套设于所述固定杆和滑动杆上的伸缩套，所述伸缩套呈褶皱状且两端均为密封设置，所述滑动杆的端部密封并与所述充气装置连通。

通过采用上述技术方案，密封件为伸缩套，因此与滑动杆的滑动动作可以相互适应，达到运动过程中也能够起到良好密封的效果。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述顶撑组件还包括固定环，所述固定杆上沿长度方向开设有多道贯通的滑动槽，所述固定环滑动套设与所述固定杆上并通过穿过滑动槽的连杆与滑动杆固定连接，所述支撑杆的端部与固定环铰接，所述滑动槽的数量与所述支撑杆数量对应。

通过采用上述技术方案，固定环通过多根连杆与滑动杆固定连接，从而滑动杆滑动时可以带动固定环同步滑动，从而实现对一圈支撑杆的同步撑开或收起。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述滑动杆与所述固定杆之间还设有锁定组件。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述锁定组件包括设置于所述滑动杆内壁的插接块和设置于所述固定杆外壁的限位块，所述插接块上开设有插接孔，所述限位块上开设有与所述插接孔同向且连通的滑动孔，所述滑动孔内滑动连接有限位杆，所述限位杆的一端通过弹簧固定于所述滑动孔内，所述限位杆的另一端穿出滑动孔插接于所述插接孔中，所述限位块中还设有驱动所述限位杆伸缩的锁定结构。

通过采用上述技术方案，锁定组件的设置可以实现对滑动杆的定位，也为支撑组件的撑开或收起提供了定位效果，而插接块和限位块的设置给锁定组件提供了足够的安装空间和受力强度，有利于结构的稳定性。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述锁定结构包括开设于所述限位块内的锁定孔，所述锁定孔中螺纹连接有锁定螺栓，所述锁定孔垂直于所述限位杆设置，所述限位杆沿杆长方向开设有斜槽，所述锁定螺栓的端部为弧形设置并抵接于所述斜槽上。

通过采用上述技术方案，锁定螺栓在旋进或退出的过程中，端部会抵接于斜槽中，从而迫使限位杆产生滑动，与弹簧配合即可实现控制限位杆插入或退出插接孔，从而实现滑动杆和主动杆之间的锁定或解除。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为，所述橡胶模的安装工艺为：

步骤一，在垫层中预埋锚筋将涵洞内侧圆形钢筋笼与外侧方形钢筋笼进行加固；

步骤二，橡胶模的定位钢筋、保护层厚度钢筋焊接；

步骤三，在涵洞顶部120°范围内均匀设置5～7条加固扁钢；

步骤四，模板安装，水平穿入橡胶模，同时完成橡胶模外周的塑料薄膜包覆；

步骤五，充气到预定压强，同时将顶撑组件撑开受力；

步骤六，分仓浇筑混凝土、养护至完成涵洞成型。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述保护层厚度钢筋采用f 8钢筋环。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述橡胶模安装牵引时采用白棕绳捆绑牵引。

通过采用上述技术方案，在涵洞顶部焊接加固扁钢能够有效提升钢筋层的抗浮强度，减少因橡胶模受到混凝土上浮作用力后对钢筋层产生的变形，而采用白棕绳进行牵引则能够降低对橡胶模的损坏。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

1.设置了支撑组件之后能够在足够压强的配合下有效的抵抗混凝土的侧向压力，而支撑组件的刚性受力结构又能够减轻芯模的变形程度，降低芯模对内部气体压强的依赖，提高芯模的受力强度和抗浮抗压能力，延长芯模使用寿命，提高构件成型尺寸精度；

2.在涵洞顶部焊接加固扁钢能够有效提升钢筋层的抗浮强度，减少因橡胶模受到混凝土上浮作用力后对钢筋层产生的变形，而采用白棕绳进行牵引则能够降低对橡胶模的损坏。

附图说明

图1是本发明的橡胶模的结构剖面示意图；

图2是图1的A处放大图；

图3是图1的B处放大图；

图4是本发明的安装施工工艺流程图。

图中，1、橡胶模；2、主杆；3、固定杆；31、通气孔；32、滑动槽；4、滑动杆；5、顶撑组件；51、支撑杆；52、侧支杆；53、固定环；6、伸缩套；7、插接块；71、插接孔；8、限位块；81、滑动孔；82、限位杆；821、斜槽；83、弹簧；84、锁定孔；85、锁定螺栓。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明公开了一种大直径混凝土涵洞单层橡胶充气芯模，参考图4，具体安装时施工工艺为：

一、施工准备：

1，涵洞开工前根据设计资料，结合现场实际地形、地质情况，对其位置、方向、长度、出入口高程以及与排灌系统的连接等，进行核对，与实际地形地貌有出入的，及时与设计、监理联系，必要时进行变更设计施工准备完成后，根据涵洞特点进行施工。

2，新建分段组织施工，平行作业，影响或对行车有干扰的改建涵洞，安排流水作业。影响行车安全的工程，在施工中采取相应的防护措施，保证既有线行车安全及施工安全。

3，组织所有参加施工的技术人员，认真学习基于大直径单层橡胶充气芯模混凝土涵洞施工的所有内容，熟悉并掌握该工程中的特点和技术要求，提前做好图纸会审、技术交底等工作。

二、基础开挖：

1，根据图纸所示测量数据进行定位放样，在通知监理工程师检查、测量基础平面位置和现有地面标高并获得认可后开挖基础，预留20cm厚人工清基。保证基础开挖符合图纸要求及规范有关规定。

2，严格控制平面尺寸和标高，严禁扰动基底。土质基坑开挖放坡1：0.5，采用推土机、挖掘机开挖，人工配合。在基槽底面留一层适当厚度土层，以便压实后达到设计标高；石质基坑采用小型松动爆破，挖掘机配合人工开挖。废弃土石、材料及机具堆放设置在距坑顶边缘1.0～2.0m外的地方，且不小于基坑深度，以减少压力振动，保证基坑边坡稳定性。

3，当基坑开挖至设计高程时，对基底进行地基检测，如实际基底与设计不符，及时与设计单位和监理取得联系，采取适当措施进行处理，当达到设计和规范要求后进行下道工序。

三、垫层浇筑及测量放线：垫层浇筑前需人工清理、平整施工场地，按施工图纸要求，在已挖好的基础槽内浇筑垫层混凝土，垫层混凝土浇筑宽度略大于涵洞截面宽度，表面应平整、光滑。垫层混凝土浇筑完成且上强度后，测量人员利用水平仪在垫层上弹一水平基准线，作为确定混凝土垫层标高的依据。涵身基础的放样是依据涵洞中线与涵洞设计图里的基础尺寸，利用经纬仪和钢尺在实地上确定基础的轮廓线。施工人员根据放样点位弹出涵洞的内控制线。

四、钢筋笼安装：

1，按设计要求对涵洞钢筋笼进行安装，保证涵洞内壁主筋正确就位，严格控制内壁圆形钢筋笼轴线位置，同时将设计原有的拉结钢筋与涵洞内壁主筋、外侧主筋及垫层预埋钢筋进行焊接加固。

2，钢筋安装过程中注意钢筋头、扎丝等金属尖锐物避开橡胶模，防止在橡胶模安装、混凝土浇筑过程中造成橡胶模破坏漏气。

五、定位、保护层控制箍筋及上部加固扁钢安装：橡胶模的定位钢筋、保护层控制钢筋采用f 8钢筋环，在结构钢筋制安完成后进行安装，定位钢筋环间距控制在300mm左右，制作尺寸考虑混凝土保护层，安装位置要保证轴线符合设计要求；加固扁钢在定位钢筋环安装后设置在涵洞顶部120°范围，均匀设置7条。

六、模板安装及橡胶模安装：

在橡胶模入模以前完成涵洞侧模及端头模板的安装工作，端头模采用木模，按照橡胶模外径尺寸制作成圆形并安装加固至正确位置，确保轴线满足设计要求。现场拼装组合防水竹夹板，模板连接严密，支撑牢固，保证混凝土浇筑过程中不发生变形和漏浆；对于涵洞的中线和轴线，测量工程师用全站仪仔细校核无误后，引至固定脚手架的钢管和底板混凝土垫层上，用线锤和2.0m长的水平尺控制其垂直度将模板进行调整和校核，然后固定好模板和支撑。模板安装完毕后，由测量工程师测量复查涵洞的中线和轴线以及涵洞主体顶部标高和前墙顶部标高等，并在顶部的标高处钉上铁钉拉好细绳，作为混凝土浇筑的顶部控制线。

橡胶模在在入模前应充气检查其完整性，如发现漏气，应及时按照厂家提供工具及材料进行正确修补；当钢筋笼、定位加固钢筋环及扁铁、端头模板制安完成后，在充气橡胶模入模前再检查加固及保护情况，确保橡胶模充气后能正确就位并不被破坏；橡胶模通过采用白棕绳（不得采用钢丝绳直接接触橡胶模，以免造成破坏）捆绑牵引穿入钢筋笼内，入模过程同时完成塑料薄膜套入，安排人员在橡胶模两端和中间操作避免这一过程中橡胶模遭受钢筋头、模板棱角等的破坏。橡胶模正确就位后，打开进气阀门，使用空压机充气，当气压达到使用压力时，将气阀关闭，停止充气，同时滑动杆向内滑动，将支撑组件撑开，旋出锁定螺栓解除对限位杆的限制，使得限位杆插接于插接孔中，实现对滑动杆的定位。安排专职人员观察气压压力表，气压保持在0.018～0.021MPa(混凝土浇筑前、中及混凝土终凝这一过程中应有专人负责监测气压并保持)。

七、混凝土浇筑：

橡胶模充气完成后，检查端头模与橡胶模接缝处的严密性，然后进行涵洞混凝土浇筑。因涵洞浇筑采用一次成型，而混凝土浇筑上升过快，将对橡胶模防变形控制造成不利影响，因此采用多仓分层错开浇筑的方法，即第一仓混凝土浇筑至橡胶模底部以上10cm处时，转至第二仓混凝土浇筑，同样浇筑至橡胶模底部以上10cm处时，再回头浇筑第一仓剩余部分混凝土，浇筑完成后再浇筑第二仓剩余混凝土，保证混凝土分层后的间歇时间，减少混凝土对橡胶模的上浮力。浇筑过程应保持橡胶模两侧分层均匀上升，振捣器从两侧对称振捣，以防止橡胶模受力不均而变形。

混凝土浇筑完成，在满足设计及规范要求的拆模时间后，开始排气，采用牵引法从涵洞中拉出橡胶模，并及时安排专人对橡胶橡胶模进行清理及检查，妥善保管或投入下一循环使用。

其中，如图1和2所示，单层橡胶充气芯模包括橡胶模1和充气装置，充气装置即为空压机即可。橡胶模1内部中空且穿设有一根主杆2，主杆2沿橡胶模1长度方向设置，主杆2包括固定连接于橡胶模1长度方向两端的固定杆3、滑动插接于固定杆3中的滑动杆4，固定杆3的一端穿出橡胶模1并与橡胶模1密封连接，滑动杆4穿出固定杆3的部分与固定杆3穿出橡胶模1的部分之间设有密封件，固定杆3位于橡胶模1内的一端开设有通气孔31，滑动杆4穿出固定杆3的一端为封闭设置且与充气装置连通，开启充气装置后，可以使气体从通气孔31中进入橡胶模1，逐渐加强内部气压压强。

主杆2位于橡胶模1内的部分还设有多组顶撑组件5，顶撑组件5包括一端与主杆2铰接且另一端与橡胶模1内壁铰接的支撑杆51、一端与主杆2铰接且另一端与支撑杆51铰接的侧支杆52。具体的，多组顶撑组件5均铰接于滑动杆4上。顶撑组件5还包括固定环53，固定杆3上沿长度方向开设有多道贯通的滑动槽32，固定环53滑动套设与固定杆3上并通过穿过滑动槽32的连杆与滑动杆4固定连接，支撑杆51的端部与固定环53铰接，滑动槽32的数量与支撑杆51数量对应。侧支杆52为两根铰接的杆件组成，从而可以适应侧支杆52与支撑杆51之间间距的大小变化。

密封件为一个套设于固定杆3和滑动杆4上的伸缩套6，伸缩套6呈褶皱状且两端均为密封设置。如图1和3所示，滑动杆4与固定杆3之间还设有锁定组件，锁定组件包括设置于滑动杆4内壁的插接块7和设置于固定杆3外壁的限位块8，插接块7上开设有插接孔71，限位块8上开设有与插接孔71同向且连通的滑动孔81，滑动孔81内滑动连接有限位杆82，限位杆82的一端通过弹簧83固定于滑动孔81内，限位杆82的另一端穿出滑动孔81插接于插接孔71中，限位块8中还设有驱动限位杆82伸缩的锁定结构。

锁定结构包括开设于限位块8内的锁定孔84，锁定孔84中螺纹连接有锁定螺栓85，锁定孔84垂直于限位杆82设置，限位杆82沿杆长方向开设有斜槽821，锁定螺栓85的端部为弧形设置并抵接于斜槽821上。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种大直径混凝土涵洞单层橡胶充气芯模，包括橡胶模(1)和充气装置，其特征在于：所述橡胶模(1)内部中空且穿设有一根主杆(2)，所述主杆(2)沿所述橡胶模(1)长度方向设置，一端固定连接于所述橡胶模(1)的端部内壁上，且另一端滑动穿出所述橡胶模(1)，主杆(2)包括固定连接于橡胶模(1)长度方向两端的固定杆(3)、滑动插接于固定杆(3)中的滑动杆(4)；所述主杆(2)穿出所述橡胶模(1)的一端与所述充气装置连通，所述主杆(2)位于所述橡胶模(1)内的一端开设有通气孔(31)，主杆(2)位于橡胶模(1)内的部分还设有多组顶撑组件(5)，顶撑组件(5)包括一端与主杆(2)铰接且另一端与橡胶模(1)内壁铰接的支撑杆(51)、一端与主杆(2)铰接且另一端与支撑杆(51)铰接的侧支杆(52)；顶撑组件(5)还包括固定环(53)，固定杆(3)上沿长度方向开设有多道贯通的滑动槽(32)，固定环(53)滑动套设与固定杆(3)上并通过穿过滑动槽(32)的连杆与滑动杆(4)固定连接，支撑杆(51)的端部与固定环(53)铰接，滑动槽(32)的数量与支撑杆(51)数量对应；侧支杆(52)为两根铰接的杆件组成。

2.根据权利要求1所述的一种大直径混凝土涵洞单层橡胶充气芯模，其特征在于：所述固定杆(3)的一端穿出所述橡胶模(1)并与所述橡胶模(1)密封连接，所述滑动杆(4)穿出所述固定杆(3)的部分与所述固定杆(3)穿出橡胶模(1)的部分之间设有密封件。

3.根据权利要求2所述的一种大直径混凝土涵洞单层橡胶充气芯模，其特征在于：所述密封件为一个套设于所述固定杆(3)和滑动杆(4)上的伸缩套(6)，所述伸缩套(6)呈褶皱状且两端均为密封设置，所述滑动杆(4)的端部密封并与所述充气装置连通。

4.根据权利要求1所述的一种大直径混凝土涵洞单层橡胶充气芯模，其特征在于：所述滑动杆(4)与所述固定杆(3)之间还设有锁定组件。

5.根据权利要求4所述的一种大直径混凝土涵洞单层橡胶充气芯模，其特征在于：所述锁定组件包括设置于所述滑动杆(4)内壁的插接块(7)和设置于所述固定杆(3)外壁的限位块(8)，所述插接块(7)上开设有插接孔(71)，所述限位块(8)上开设有与所述插接孔(71)同向且连通的滑动孔(81)，所述滑动孔(81)内滑动连接有限位杆(82)，所述限位杆(82)的一端通过弹簧(83)固定于所述滑动孔(81)内，所述限位杆(82)的另一端穿出滑动孔(81)插接于所述插接孔(71)中，所述限位块(8)中还设有驱动所述限位杆(82)伸缩的锁定结构。

6.根据权利要求5所述的一种大直径混凝土涵洞单层橡胶充气芯模，其特征在于：所述锁定结构包括开设于所述限位块(8)内的锁定孔(84)，所述锁定孔(84)中螺纹连接有锁定螺栓(85)，所述锁定孔(84)垂直于所述限位杆(82)设置，所述限位杆(82)沿杆长方向开设有斜槽(821)，所述锁定螺栓(85)的端部为弧形设置并抵接于所述斜槽(821)上。

7.根据权利要求1所述的一种大直径混凝土涵洞单层橡胶充气芯模，其特征在于，所述橡胶模(1)的安装工艺为：

步骤一，在垫层中预埋锚筋将涵洞内侧圆形钢筋笼与外侧方形钢筋笼进行加固；

步骤二，橡胶模(1)的定位钢筋、保护层厚度钢筋焊接；

步骤三，在涵洞顶部120°范围内均匀设置5～7条加固扁钢；

步骤四，模板安装，水平穿入橡胶模(1)，同时完成橡胶模(1)外周的塑料薄膜包覆；

步骤五，充气到预定压强，同时将顶撑组件(5)撑开受力；

步骤六，分仓浇筑混凝土、养护至完成涵洞成型。

8.根据权利要求7所述的一种大直径混凝土涵洞单层橡胶充气芯模，其特征在于：所述保护层厚度钢筋采用f 8钢筋环。

9.根据权利要求8所述的一种大直径混凝土涵洞单层橡胶充气芯模，其特征在于：所述橡胶模(1)安装牵引时采用白棕绳捆绑牵引。

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