CN111425224A - 隧洞衬砌工艺及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种隧洞衬砌工艺，其特征在于，包括：将衬砌钢筋笼分为多个钢筋拼接块，所述钢筋拼接块于隧洞外加工成型后输送至隧洞内；将衬砌模板分为多个模板管片，所述模板管片于隧洞外加工成型后输送至隧洞内；对所述钢筋拼接块和所述模板管片进行拼接；根据工期要求及钢筋拼接块和模板拼接块的拼装速度布置相应尺寸和数量的混凝土浇筑作业面；衬砌混凝土达到拆卸衬砌模板的强度后将衬砌模板管片拆除，完成隧洞衬砌。在隧洞外实现衬砌钢筋笼和衬砌模板管的拼接块的加工，然后再在隧洞内拼接，可有效提升隧洞衬砌效率，既保证施工质量的同时又大大改善洞内工作环境。此外，本发明还公开了一种隧洞衬砌装置。
Description
技术领域
本发明涉及隧洞现浇混凝土衬砌设备技术领域，特别涉及一种隧洞衬砌工艺及装置。
背景技术
传统现浇混凝土衬砌工艺包括洞内现场钢筋绑扎、模板台车立模甚至需要人工架设模板，然后进行混凝土浇筑。上述方式需要大量工人同时在洞内施工，受洞内作业空间的限制，导致钢筋绑扎、立模效率非常低下，质量难以控制。此外，大量钢筋绑扎焊接过程所产生的粉尘和烟雾在洞内也很难消散，严重危及现场工作人员的健康。导致很难形成多工作面同时施工，不能实现快速施工。
当隧洞长度较长时，衬砌制约工程总工期的现象凸显，尤其是掘进机技术得以广泛应用的今天，隧洞开挖月进尺已超过千米，而传统衬砌进尺仅在百米左右。传统隧洞现浇工艺已严重制约了工程建设进程。因此研究提升隧洞现浇混凝土衬砌效率，改善洞内工作环境的施工工艺具有重大的意义和广阔的前景。
因此，如何提高效率，降低对现场工作人员的健康危害，是本技术领域人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种隧洞衬砌工艺，以提高效率，降低对现场工作人员的健康危害。本发明还提供了一种隧洞衬砌装置。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种隧洞衬砌工艺，其包括：
将衬砌钢筋笼分为多个钢筋拼接块，所述钢筋拼接块于隧洞外加工成型后输送至隧洞内；
将衬砌模板分为多个模板管片，所述模板管片于隧洞外加工成型后输送至隧洞内；
对所述钢筋拼接块和所述模板管片进行拼接；
根据工期要求及钢筋拼接块和模板拼接块的拼装速度布置相应尺寸和数量的混凝土浇筑作业面；
衬砌混凝土达到拆模的强度后将衬砌模板管片拆除，完成隧洞衬砌。
优选的，上述的隧洞衬砌工艺中，将衬砌钢筋笼分为多个钢筋拼接块，所述钢筋拼接块于隧洞外加工成型后输送至隧洞内，包括：
根据隧洞开挖尺寸，将衬砌钢筋笼分为多段预设长度的钢筋单元，所述钢筋单元的长度为隧洞衬砌沿所述隧洞的轴向方向的尺寸；
将所述钢筋单元根据隧洞断面大小分为多个钢筋拼接块；
根据安装位置对所述钢筋拼接块进行编号；
将所述钢筋拼接块在隧洞外加工成型并输送至隧洞内。
优选的，上述的隧洞衬砌工艺中，所述钢筋单元的预设长度为2-4米。
优选的，上述的隧洞衬砌工艺中，将衬砌模板分为多个模板管片，所述模板管片于隧洞外加工成型后输送至隧洞内，包括：
根据隧洞的洞径大小，将衬砌模板宽度分为多个模板单元，所述模板单元的宽度为隧洞衬砌沿所述隧洞的径向的尺寸；
将所述模板单元根据隧洞断面大小分为多个模板管片；
所述模板管片于隧洞外加工成型后输送至隧洞内。
优选的，上述的隧洞衬砌工艺中，所述模板单元的宽度为2-4米。
优选的，上述的隧洞衬砌工艺中，相邻的所述模板管片通过螺栓连接。
优选的，上述的隧洞衬砌工艺中，对所述钢筋拼接块和所述模板管片进行拼接，包括：
利用钢筋安装台车的机械臂对所述钢筋拼接块进行组装和固定，完成所述钢筋拼接块的拼接；
利用模板安装台车的机械臂对所述模板管片进行组装和固定，完成所述模板管片的拼接。
优选的，上述的隧洞衬砌工艺中，在衬砌混凝土达到拆模的强度后将衬砌模板管片拆除，之后还包括：
将拆卸的衬砌模板管片输送至衬砌模板管片拼装处循环利用。
优选的，上述的隧洞衬砌工艺中，所述混凝土浇筑作业面包括：
泵送混凝土入仓、振捣和养护。
一种隧洞衬砌装置，其包括：
用于将钢筋拼接块和模板管片运输至隧洞内的输送装置；
钢筋安装台车，所述钢筋安装台车具有用于对隧洞内的所述钢筋拼接块组装固定的机械臂；
模板安装台车，所述模板安装台车具有用于对隧洞内的所述模板管片组装固定的机械臂；
用于输送混凝土的混凝土搅拌机。
优选的，上述的隧洞衬砌装置中，所述隧洞内具有用于对所述钢筋安装台车和所述模板安装台车的移动导向的滑动梁。
优选的，上述的隧洞衬砌装置中，所述钢筋安装台车的机械臂通过第一传送带可绕所述钢筋安装台车的周向传动。
优选的，上述的隧洞衬砌装置中，所述模板安装台车的机械臂通过第二传送带可绕所述模板安装台车的周向传动。
优选的，上述的隧洞衬砌装置中，所述隧洞的地面上铺设有与所述混凝土搅拌机相连的泵管。
本发明提供的隧洞衬砌工艺，在隧洞外实现衬砌钢筋笼和衬砌模板管的拼接块的加工，然后再在隧洞内拼接，可有效提升隧洞衬砌效率，既保证施工质量的同时又大大改善洞内工作环境。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中的隧洞衬砌工艺的流程图；
图2为本发明实施例中的隧洞衬砌装置的钢筋安装台车部分的结构示意图；
图3为本发明实施例中的隧洞衬砌装置的模板安装台车部分的结构示意图。
具体实施方式
本发明公开了一种隧洞衬砌工艺，以提高效率，降低对现场工作人员的健康危害。本发明还公开了一种隧洞衬砌装置。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1所示，本发明实施例提供了一种隧洞衬砌工艺，包括：
步骤S1：衬砌钢筋笼分为便于洞内拼装的块，于隧洞外加工成型。
将衬砌钢筋笼分为多个钢筋拼接块，所述钢筋拼接块于隧洞外加工成型后输送至隧洞内。
具体的，根据隧洞开挖尺寸，将衬砌钢筋笼分为多段预设长度的钢筋单元，钢筋单元的长度为隧洞衬砌沿隧洞的轴向方向的尺寸；
将钢筋单元根据隧洞断面大小分为多个钢筋拼接块；
根据安装位置对钢筋拼接块进行编号；
将钢筋拼接块在隧洞外加工成型并输送至隧洞内。
以便于隧洞内快速组装为原则，结合衬砌结构受力特点，尽量选择受力小的部位进行分缝、分块，各分块根据安装位置做好编号，于隧洞外钢筋加工厂预制成型，既保证了钢筋笼制作质量，又可提前预制，为快速衬砌提供条件。
将隧洞衬砌钢筋笼每2～4米分为一段，每段根据隧洞断面大小分块，分段与分块间预留一定长度钢筋搭接长度，满足衬砌结构整体受力要求。
步骤S2：衬砌模板分为便于洞内拼接的片，于隧洞外加工成型。
将衬砌模板分为多个模板管片，模板管片于隧洞外加工成型后输送至隧洞内。
具体的，根据隧洞的洞径大小，将衬砌模板宽度分为多个模板单元，模板单元的宽度为隧洞衬砌沿所述隧洞的径向的尺寸；
将模板单元根据隧洞断面大小分为多个模板管片；
模板管片于隧洞外加工成型后输送至隧洞内。
将衬砌模板宽度设计为方便运装的2～4米，每环根据隧洞断面大小分成若干的模板管片。每块模板管片间可利用螺栓连接，每环拼装好后具有自稳功能。
步骤S3：对钢筋拼接块和模板管片进行拼接。
在隧洞内利用带机械臂的钢筋安装台车进行组装、固定，完成衬砌钢筋笼在隧洞内快速拼装。在隧洞内利用带机械臂的模板安装台车进行组装、固定，完成衬砌模板管在隧洞内快速拼装。使用机械臂进行组装可替代人工拼装，降低了操作者的劳动强度。
步骤S4：浇筑混凝土。
根据工期要求及钢筋拼接块和模板拼接块的拼装速度布置相应尺寸和数量的混凝土浇筑作业面。
采用机械臂完成衬砌钢筋笼和衬砌模板管片快速安装的同时，根据工期要求及衬砌钢筋笼和衬砌模板管片拼装速度布置相应尺寸和数量的混凝土浇筑作业面，每个作业面包括泵送混凝土入仓、振捣和养护作业。泵送混凝土入仓、振捣和养护作业为现有手段，在此不做详细限定。
步骤S5：拆模，完成隧洞衬砌。
衬砌混凝土达到拆模的强度后将衬砌模板管拆除，完成隧洞衬砌。
此外，将拆卸的衬砌模板管片输送至衬砌模板管片拼装处循序利用。具体的，通过拆模机械臂实现自动拆模，输送至模板安装台车处。
本发明提出了一种基于装配式设计的隧洞快速衬砌工艺，在隧洞外实现衬砌钢筋笼和衬砌模板管片的拼接块的加工，然后再在隧洞内拼接，可有效提升隧洞衬砌效率，既保证施工质量的同时又大大改善洞内工作环境。
如图2和图3所示，本申请还公开了一种隧洞衬砌装置，其包括：用于将钢筋拼接块5运输至隧洞内的钢筋安装台车1，所述钢筋安装台车1具有用于对隧洞内的所述钢筋拼接块5组装固定的机械臂2；用于将模板管片8运输至隧洞内的模板安装台车9，所述模板安装台车9具有用于对隧洞内的所述模板管片8组装固定的机械臂7；用于输送混凝土的混凝土搅拌机3。
通过输送装置将隧洞外的钢筋拼接块5和模板管片8运输至隧洞内，并通过钢筋安装台车1和模板安装台车9的机械手实现拼装固定。
在隧洞外实现衬砌钢筋笼和衬砌模板管片的拼接块的加工，然后再在隧洞内拼接，可有效提升隧洞衬砌效率，既保证施工质量的同时又大大改善洞内工作环境。
具体的实施例中，上述的隧洞内具有用于对钢筋安装台车1和模板安装台车9的移动导向的滑动梁6。在工作时，钢筋安装台车1和模板安装台车9沿滑动梁6移动，以对钢筋安装台车1和模板安装台车9的移动进行导向。本申请中的钢筋安装台车1和模板安装台车9的底部均具有滚轮。在实际中也可增加喂片机，对钢筋拼接块5和模板管片8进行运输至钢筋安装台车1和模板安装台车9的工作范围。
优选的实施例中，所述钢筋安装台车的机械臂2通过第一传送带可绕所述钢筋安装台车1的周向传动。在钢筋安装台车的机械臂2沿钢筋安装台车1的周向传动时，当钢筋安装台车的机械臂2位于侧面时，夹持钢筋拼接块5，然后输送至钢筋安装台车1的顶部，并对钢筋拼接块5进行组装和固定。
同理，本申请中的模板安装台车的机械臂7通过第二传送带可绕所述模板安装台车9的周向传动，以完成对模板管片8的夹持后输送至顶部进行组装和固定。
上述的隧洞的地面上铺设有与混凝土搅拌机3相连的泵管4。通过设置泵管4对混凝土搅拌机3的混凝土进行输送以完成对混凝土浇筑作业面的浇筑。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (14)
1.一种隧洞衬砌工艺，其特征在于，包括：
将衬砌钢筋笼分为多个钢筋拼接块，所述钢筋拼接块于隧洞外加工成型后输送至隧洞内；
将衬砌模板分为多个模板管片，所述模板管片于隧洞外加工成型后输送至隧洞内；
对所述钢筋拼接块和所述模板管片进行拼接；
根据工期要求及钢筋拼接块和模板拼接块的拼装速度布置相应尺寸和数量的混凝土浇筑作业面；
衬砌混凝土达到拆模的强度后将衬砌模板管片拆除，完成隧洞衬砌。
2.根据权利要求1所述的隧洞衬砌工艺，其特征在于，将衬砌钢筋笼分为多个钢筋拼接块，所述钢筋拼接块于隧洞外加工成型后输送至隧洞内，包括：
根据隧洞开挖尺寸，将衬砌钢筋笼分为多段预设长度的钢筋单元，所述钢筋单元的长度为隧洞衬砌沿所述隧洞的轴向方向的尺寸；
将所述钢筋单元根据隧洞断面大小分为多个钢筋拼接块；
根据安装位置对所述钢筋拼接块进行编号；
将所述钢筋拼接块在隧洞外加工成型并输送至隧洞内。
3.根据权利要求2所述的隧洞衬砌工艺，其特征在于，所述钢筋单元的预设长度为2-4米。
4.根据权利要求1所述的隧洞衬砌工艺，其特征在于，将衬砌模板分为多个模板管片，所述模板管片于隧洞外加工成型后输送至隧洞内，包括：
根据隧洞的洞径大小，将衬砌模板宽度分为多个模板单元，所述模板单元的宽度为隧洞衬砌沿所述隧洞的径向的尺寸；
将所述模板单元根据隧洞断面大小分为多个模板管片；
所述模板管片于隧洞外加工成型后输送至隧洞内。
5.根据权利要求4所述的隧洞衬砌工艺，其特征在于，所述模板单元的宽度为2-4米。
6.根据权利要求4所述的隧洞衬砌工艺，其特征在于，相邻的所述模板管片通过螺栓连接。
7.根据权利要求1所述的隧洞衬砌工艺，其特征在于，对所述钢筋拼接块和所述模板管片进行拼接，包括：
利用钢筋安装台车的机械臂对所述钢筋拼接块进行组装和固定，完成所述钢筋拼接块的拼接；
利用模板安装台车的机械臂对所述模板管片进行组装和固定，完成所述模板管片的拼接。
8.根据权利要求1所述的隧洞衬砌工艺，其特征在于，在衬砌混凝土达到拆卸衬砌模板的强度后将衬砌模板管片拆除，之后还包括：
将拆卸的衬砌模板管片输送至衬砌模板管拼装处循环利用。
9.根据权利要求1所述的隧洞衬砌工艺，其特征在于，所述混凝土浇筑作业面包括：
泵送混凝土入仓、振捣和养护。
10.一种隧洞衬砌装置，其特征在于，包括：
用于将钢筋拼接块(5)和模板管片(8)运输至隧洞内的输送装置；
钢筋安装台车(1)，所述钢筋安装台车(1)具有用于对隧洞内的所述钢筋拼接块(5)组装固定的机械臂(2)；
模板安装台车(9)，所述模板安装台车(9)具有用于对隧洞内的所述模板管片(8)组装固定的机械臂(7)；
用于输送混凝土的混凝土搅拌机(3)。
11.根据权利要求10所述的隧洞衬砌装置，其特征在于，所述隧洞内具有用于对所述钢筋安装台车(1)和所述模板安装台车(9)的移动导向的滑动梁(6)。
12.根据权利要求10所述的隧洞衬砌装置，其特征在于，所述钢筋安装台车的机械臂(2)通过第一传送带可绕所述钢筋安装台车(1)的周向传动。
13.根据权利要求10所述的隧洞衬砌装置，其特征在于，所述模板安装台车的机械臂(7)通过第二传送带可绕所述模板安装台车(9)的周向传动。
14.根据权利要求10所述的隧洞衬砌装置，其特征在于，所述隧洞的地面上铺设有与所述混凝土搅拌机(3)相连的泵管(4)。
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| CN113669104A (zh) * | 2021-07-12 | 2021-11-19 | 中铁工程装备集团隧道设备制造有限公司 | 隧道二衬钢筋笼施工方法及钢筋笼拼装车 |
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| CN113669104B (zh) * | 2021-07-12 | 2024-03-15 | 中铁工程装备集团隧道设备制造有限公司 | 隧道二衬钢筋笼施工方法及钢筋笼拼装车 |
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