CN111734445A - 一种隧道二衬混凝土左右同步逐窗灌注系统及其灌注方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于隧道混凝土灌注施工领域，具体涉及一种隧道二衬混凝土左右同步逐窗灌注系统及其灌注方法，其解决了传统施工的不足。本申请的灌注设备包括移动泵管和泵管连接器；移动泵管相对于隧道宽度方向中心线左右对称设置，移动泵管能够在隧道内前后、左右、上下移动；拱部模板上左右对称设有拱底灌注窗口，拱底灌注窗口和边墙灌注窗口的窗口均连接有呈预定角度倾斜设置的带角度入模套管，带角度入模套管与所述移动泵管的末端可拆卸连通；灌注步骤如下：S1：设备就位；S2：灌注边墙；S3：灌注拱底；S4：灌注拱顶。本发明保证了混凝土灌注效率及质量；保证了拱底混凝土灌注质量；占用空间极小，降低成本。

Description

一种隧道二衬混凝土左右同步逐窗灌注系统及其灌注方法

技术领域

本发明属于隧道混凝土灌注施工领域，具体涉及一种隧道二衬混凝土左右同步逐窗灌注系统及其灌注方法。

背景技术

近年来隧道施工进入了高速发展阶段。随着铁路隧道的总延长不断增加，我国隧道已经进入高维修时期，在铁路隧道施工中存在的质量问题也逐步显露出来，先后有多条铁路隧道出现衬砌开裂掉块、修补脱落、敲击空响、渗漏水凿槽修补脱落、涌水等病害，严重威胁行车安全。部分线路在静态验收时，因隧道质量问题严重推迟开通。对运营和安全造成了严重影响，经济损失巨大。目前，隧道二衬分窗浇筑一般采用分流管或溜槽分流，混凝土流动入仓的结构和方法，但其由于混凝土通过分流串桶和分滑槽导流至各相应工作窗口后，1）由于流动距离长，导致入模后混凝土流动性不足，产生离析，骨料堆积等问题，对衬砌混凝土质量影响极大，2）设备数量多，占用了大量隧道内施工空间、设备投入费用大；

中国发明专利CN201510282592.5提出了一种隧道二次衬砌压力灌注混凝土施工工法，这种施工工法包括：(一)加工直角形预埋泵管、(二)扎侧墙及拱顶钢筋架、(三)在拱顶钢筋架内外层之间安装预埋泵管、(四)封模板并预留工作窗、(五)将压力灌注输送管伸进工作窗进行灌注侧墙，将压力灌注管与预埋泵管连接进行灌注拱顶；(六)拆模板养护混凝土。该施工工法设计简单、施工安全，工程效果好，施工效率高，有利于缩短施工工期，降低工程成本，采用预埋管压力灌注混凝土，侧墙与拱顶一次浇筑成型，有效保证整体浇筑侧墙及拱顶混凝土密实度，无裂缝，二衬整体防水效果良好，可应用于各种隧道、涵洞以及不同断面的整体施工。但采用此方法进行衬砌浇筑时存在以下问题：1、拱顶混凝土入模后从拱顶向两侧流向拱顶两侧起拱处工作窗口底部，由于二衬钢筋绑扎密集和拱顶至拱底流动距离过长，混凝土流至工作窗口底部时，往往存在拱底混凝土离析，骨料堆积，导致拱部底段出现混凝土空洞等质量问题；2、边墙混凝土打压浇筑时，采用将压力灌注输送管伸进工作窗内进行带压泵送，但压力灌注输送管从隧底延伸至工作窗内后，基本处于与边墙垂直状态，混凝土带压入模后，直接与边墙发生冲撞，碰撞后导致混凝土石子飞散、砂浆分离的问题；并且由于混凝土下滑困难（流动性差）、入模压力不同和混凝土从工作窗口流至边墙底部的距离过大，则会存在混凝土离析，骨料堆积，施工缝产生“人”字坡的问题，导致边墙混凝土不密实或出现空洞等灌注质量；3、需要多次转移导管到边墙窗口，并随着出料口转移须多次拆解导管，导管单个接口拆解安装时间平均为15min，需要4-6人配合，且边墙窗口为高空作业，拆解运送管节困难，长时间的拆解管道，易造成堵管，浪费混凝土，增加人工成本，影响工效，二衬施工平均浇筑时间在10h以上；4、采用左右窗口对称浇筑，但需先浇筑左边窗口后再浇筑右边对衬窗口，易导致二衬台车模板受到不均匀压力，使模板偏位，影响二衬轮廓，侵占净空及导致施工缝处错台等问题。

发明内容

本发明要解决上述问题，提供了一种隧道二衬混凝土左右同步逐窗灌注系统及其灌注方法。

本发明采用如下的技术方案实现：一种隧道二衬混凝土左右同步逐窗灌注系统，包括台车、设于隧道左右两侧的侧模板、设于所述隧道顶部的拱部模板和灌注设备；所述侧模板上左右对称设有边墙灌注窗口，所述边墙灌注窗口自下向上分层设置、每层沿隧道走向设置若干；所述拱部模板的顶部、沿隧道走向均布间隔设有若干拱顶灌注窗口；所述灌注设备包括移动泵管和泵管连接器；

所述的移动泵管相对于隧道宽度方向中心线左右对称设置，移动泵管可弯折，移动泵管能够在隧道内前后、左右、上下移动，实现左右同步逐窗灌注；

所述的泵管连接器为十字形管状结构，泵管连接器包括第一端口、第二端口、第三端口和第四端口，第四端口与用于灌注混凝土的混凝土泵车可拆卸连通，第一端口和第二端口分别通过可折叠软接管与两个移动泵管可拆卸连通，第三端口通过管路与拱顶灌注窗口可拆卸连通；

所述拱部模板上左右对称设有拱底灌注窗口，拱底灌注窗口位于所述台车的起拱线以上并且沿隧道走向设置若干；拱底灌注窗口和边墙灌注窗口的窗口均连接有呈预定角度倾斜设置的带角度入模套管，带角度入模套管自隧道宽度方向中心线至其侧边向下倾斜；带角度入模套管与所述移动泵管的末端可拆卸连通；

所述侧模板上固定有通道及操作平台。

进一步的，所述边墙灌注窗口的带角度入模套管的倾斜角度为55-65度,60度最佳；所述拱底灌注窗口的带角度入模套管的倾斜角度为30-50度,40度最佳。

进一步的，所述灌注设备还包括两个移动小车、中心操作平台、四个上下行走轨道、两个前后行走轨道和用于控制移动泵管前后、左右、上下移动的平台控制器；

所述移动小车包括小车主体和用于带动小车移动的车轮，两个移动小车的小车主体分别与两个移动泵管的起始端可拆卸连接；

所述中心操作平台上设有沿左右方向设置的小车行走轨道，移动小车的车轮位于小车行走轨道内、沿小车行走轨道移动；中心操作平台的顶部连接有位移调节装置，位移调节装置与移动小车的小车主体的一端连接，从而驱动移动小车在中心操作平台上左右移动，实现移动泵管左右移动；

所述上下行走轨道通过连接板与所述台车的主桁架固定连接，四个上下行走轨道前后左右对称设置，左侧的两个上下行走轨道之间滑动连接有前后行走轨道，同样的右侧的两个上下行走轨道之间也滑动连接有前后行走轨道，两个前后行走轨道的顶部横跨有中心操作平台，中心操作平台与前后行走轨道滑动连接，中心操作平台沿前后行走轨道前后移动，实现移动泵管前后移动；前后行走轨道沿上下行走轨道上下移动，实现移动泵管上下移动；

平台控制器固定于所述中心操作平台的顶部。

进一步的，所述位移调节装置为油缸，油缸的活塞杆与所述移动小车的小车主体连接，油缸通过平台控制器控制。

进一步的，所述前后行走轨道通过上下移动装置沿所述上下行走轨道上下移动，上下移动装置包括行走齿轮和齿槽；

前后行走轨道的底部沿其走向设有两个行走齿轮，前后行走轨道底部的两个行走齿轮通过连接轴连接，连接轴与所述平台控制器连接，平台控制器驱动连接轴转动从而带动行走齿轮转动，前后行走轨道的底部固定有用于与连接轴连接的连接槽，连接轴位于连接槽内并通过轴承连接；上下行走轨道内部沿其走向设有齿槽，齿槽与行走齿轮啮合连接，从而实现前后行走轨道沿上下行走轨道上下移动。

进一步的，所述中心操作平台通过前后移动装置沿所述前后行走轨道前后移动，所述前后移动装置包括四个移动滚轮，所述移动滚轮两两左右对称固定于中心操作平台的底部，前后行走轨道的顶部沿其走向设有导向槽，移动滚轮位于导向槽内，两个左右对称设置的移动滚轮通过连接轴连接，连接轴与平台控制器连接，平台控制器驱动连接轴转动从而驱动移动滚轮转动。

进一步的，所述泵管连接器与所述可折叠软接管和可折叠软接管与所述移动泵管的起始端均通过泵管连接卡扣可拆卸连通；同样的泵管连接器与所述混凝土泵车也通过泵管连接卡扣可拆卸连通；移动泵管的末端也通过泵管连接卡扣与各灌注窗口的带角度入模套管可拆卸连通；所述泵管连接器的第一端口和第二端口均通过固定板与所述中心操作平台可拆卸连接；所述移动小车的小车主体也通过固定板与所述移动泵管可拆卸连接；固定板与中心操作平台和小车主体均通过螺栓连接。

进一步的，所述移动泵管与所述固定板之间安装有泵管压紧缓冲垫。

进一步的，所述边墙灌注窗口呈梅花形布设、并且两端加设加密窗口。

一种隧道二衬混凝土左右同步逐窗灌注方法,灌注步骤如下：

S1：设备就位；

S2：灌注边墙：边墙灌注窗口采用自下至上近距离逐层逐窗左右同步的方式进行灌注，并且呈角度带压灌注；

S3：灌注拱底：拱底灌注窗口采用近距离逐窗左右同步的方式进行灌注，并且呈角度带压灌注；

S4：灌注拱顶：拱底灌注完成后灌注拱顶灌注窗口，拱顶灌注窗口采用逐窗灌注的方式进行灌注。

进一步的，S2中，灌注边墙前，将所述泵管连接器的第三端口封堵牢固，再将第一端口和第二端口分别与所述可折叠软接管连接；灌注边墙时，平台控制器控制前后行走轨道沿上下行走轨道上下移动、中心操作平台沿前后行走轨道前后移动和移动小车沿小车行走轨道左右移动，从而带动移动泵管上下、前后、左右移动，实现自下至上近距离逐层逐窗左右同步灌注边墙灌注窗口；

S3中，灌注拱底时，平台控制器控制中心操作平台沿前后行走轨道前后移动和移动小车沿小车行走轨道左右移动，从而带动移动泵管前后左右移动，实现近距离逐窗左右同步灌注拱底灌注窗口；

S4中，灌注拱顶前，拆除可折叠软接管与第一端口和第二端口的连接并将第一端口和第二端口封堵，然后解除第三端口的封堵，再将第三端口与所述拱顶灌注窗口通过管路连接；灌注拱顶时，平台控制器控制中心操作平台沿前后行走轨道前后移动，从而带动移动泵管前后移动，实现逐窗灌注拱顶灌注窗口。

本发明相比现有技术的有益效果：

1.本申请倾斜设置的带角度入模套管与移动泵管连通，实现在边墙和拱底灌注窗口灌注时混凝土带角度入模，这样给混凝土以导向作用使得混凝土带角度指向性入模，增强了混凝土在模内的流动性，另外混凝土沿泵管布设角度，由上而下灌注，减少了混凝土在泵管中的阻力，降低了入模压力损耗，保证了混凝土入模压力，解决了混凝土离析，骨料堆积、施工缝产生“人”字坡等问题，从而保证了混凝土灌注效率及质量，经济效益显著；另外混凝土带角度指向性入模延长了混凝土入模后与台车内部防水板之间的距离，有效解决了混凝土带压入模与防水板碰撞后混凝土内石子飞散、砂浆分离的问题；

2.本申请在起拱线以上增设一排拱底灌注窗口，在灌注拱顶灌注窗口之前，先灌注拱底灌注窗口，从而保证了拱底混凝土灌注质量；

3.本申请可前后、左右、上下移动，实现近距离对所有灌注窗口进行灌注，增强了混凝土在模内流动性，同时有效保证了混凝土入模压力，确保二衬拱部混凝土灌注质量；

4.本申请仅需一套移动泵管（无需拆解泵管）就能左右同步逐层逐窗的完成全部边墙灌注窗口混凝土灌注、左右同步逐窗完成拱底灌注窗口混凝土灌注、逐窗完成拱顶灌注窗口混凝土灌注，有效减少了泵管，同时移动泵管可自动前后、左右、上下移动，占用隧道施工作业空间极小，降低成本，经济效益显著；

5.本申请实现边墙和拱底左右同步逐窗灌注，提高灌注设备的稳定性，同时两个移动泵管的长度一致，确保二衬台车模板受力均匀，杜绝由于模板偏位，影响二衬轮廓，侵占净空及导致施工缝处错台等问题的发生，有效保证出料口混凝土入模压力一致，提高混凝土灌注质量；

6.本申请均采用可拆卸的连接方式，可重复利用，节约成本。

附图说明

图1为本系统的结构示意图；

图2为灌注设备与台车的连接示意图；

图3为灌注设备的中心操作平台与前后行走轨道的水平面投影示意图；

图4为灌注设备的上下行走轨道与前后行走轨道连接示意图；

图5为泵管连接器的结构示意图；

图6为本申请的灌注窗口布设示意图；

图7为本申请的灌注方法流程图；

图中：1-移动泵管，2-可折叠软接管，3-泵管连接器，3.1-第一端口，3.2-第二端口，3.3-第三端口，3.4-第四端口，4-位移调节装置，5-移动小车，5.1-小车主体，5.2-车轮，6-固定板，7-齿槽，8-小车行走轨道，9-轴承，10-中心操作平台，11-移动滚轮，12-上下行走轨道，13-前后行走轨道，13.1-连接槽，13.2-导向槽，14-隧道宽度方向中心线，15-泵管压紧缓冲垫，16-行走齿轮，17-平台控制器，18-主桁架，19-台车,20-边墙灌注窗口，21-拱顶灌注窗口，22-拱底灌注窗口，23-带角度入模套管，24-操作平台，25-加密窗口。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

文中所述的“左右”是指隧道宽度方向，“前后”是指隧道走向，“上下”是指隧道高度方向。

参照图1至图7，本发明提供一种技术方案：一种隧道二衬混凝土左右同步逐窗灌注系统，包括台车19、设于隧道左右两侧的侧模板、设于所述隧道顶部的拱部模板和灌注设备；所述侧模板上左右对称设有边墙灌注窗口20，所述边墙灌注窗口20自下向上分层设置、每层沿隧道走向设置若干；所述拱部模板的顶部、沿隧道走向均布间隔设有若干拱顶灌注窗口21；所述灌注设备包括移动泵管1和泵管连接器3；

所述的移动泵管1相对于隧道宽度方向中心线14左右对称设置，移动泵管1可弯折，移动泵管1能够在隧道内前后、左右、上下移动，实现左右同步逐窗灌注；

所述的泵管连接器3为十字形管状结构，泵管连接器3包括第一端口3.1、第二端口3.2、第三端口3.3和第四端口3.4，中心操作平台（10）上设有通孔，第四端口3.4穿过通孔与用于灌注混凝土的混凝土泵车可拆卸连通，第一端口3.1和第二端口3.2分别通过可折叠软接管2与两个移动泵管1可拆卸连通，第三端口3.3通过管路与拱顶灌注窗口21可拆卸连通；

所述拱部模板上左右对称设有拱底灌注窗口22，拱底灌注窗口22位于所述台车19的起拱线以上并且沿隧道走向设置若干；拱底灌注窗口22和边墙灌注窗口20的窗口均连接有呈预定角度倾斜设置的带角度入模套管23，带角度入模套管23自隧道宽度方向中心线14至其侧边向下倾斜；带角度入模套管23与所述移动泵管1的末端可拆卸连通；

所述侧模板上固定有通道及操作平台24。

所述边墙灌注窗口20的带角度入模套管23的倾斜角度为55-65度,60度最佳；所述拱底灌注窗口22的带角度入模套管23的倾斜角度为30-50度,40度最佳，这样边墙灌注和拱底灌注实现混凝土带角度入模灌注，混凝土沿带角度入模套管23的布设角度，由上而下灌注，减少了混凝土在泵管中的阻力，降低了入模压力损耗，保证了混凝土入模压力；同时混凝土带角度指向性入模，增强混凝土在模内的流动性，同时延长了混凝土入模后与台车内部防水板之间的距离，有效解决了混凝土带压入模与防水板碰撞后混凝土内石子飞散、砂浆分离的问题。

所述灌注设备还包括两个移动小车5、中心操作平台10、四个上下行走轨道12、两个前后行走轨道13和用于控制移动泵管1前后、左右、上下移动的平台控制器17；

所述移动小车5包括小车主体5.1和用于带动小车移动的车轮5.2，两个移动小车5的小车主体5.1分别与两个移动泵管1的起始端可拆卸连接；

所述中心操作平台10上设有沿左右方向设置的小车行走轨道8，移动小车5的车轮5.2位于小车行走轨道8内、沿小车行走轨道8移动；中心操作平台10的顶部连接有位移调节装置4，位移调节装置4与移动小车5的小车主体5.1的一端连接，从而驱动移动小车5在中心操作平台10上左右移动，实现移动泵管1左右移动；

所述上下行走轨道12通过连接板与所述台车19的主桁架18固定连接，四个上下行走轨道12前后左右对称设置，左侧的两个上下行走轨道12之间滑动连接有前后行走轨道13，同样的右侧的两个上下行走轨道12之间也滑动连接有前后行走轨道13，两个前后行走轨道13的顶部横跨有中心操作平台10，中心操作平台10与前后行走轨道13滑动连接，中心操作平台10沿前后行走轨道13前后移动，实现移动泵管1前后移动；前后行走轨道13沿上下行走轨道12上下移动，实现移动泵管1上下移动；

平台控制器17固定于所述中心操作平台10的顶部。

所述位移调节装置4为油缸，油缸的活塞杆与所述移动小车5的小车主体5.1连接，油缸通过平台控制器17控制，实现移动泵管1左右移动（即两个移动泵管1分别自隧道宽度方向中心线14至两侧来回移动），便于近距离灌注。

所述前后行走轨道13通过上下移动装置沿所述上下行走轨道12上下移动，上下移动装置包括行走齿轮16和齿槽7；

前后行走轨道13的底部沿其走向设有两个行走齿轮16，前后行走轨道13底部的两个行走齿轮16通过连接轴连接，连接轴与所述平台控制器17连接，平台控制器17驱动连接轴转动从而带动行走齿轮16转动，前后行走轨道13的底部固定有用于与连接轴连接的连接槽13.1，连接轴位于连接槽13.1内并通过轴承9连接；上下行走轨道12内部沿其走向设有齿槽7，齿槽7与行走齿轮16啮合连接，从而实现前后行走轨道13沿上下行走轨道12上下移动，便于灌注拱底和逐层灌注边墙。

所述中心操作平台10通过前后移动装置沿所述前后行走轨道13前后移动，所述前后移动装置包括四个移动滚轮11，所述移动滚轮11两两左右对称固定于中心操作平台10的底部，前后行走轨道13的顶部沿其走向设有导向槽13.2，移动滚轮11位于导向槽13.2内，两个左右对称设置的移动滚轮11通过连接轴连接，连接轴与平台控制器17连接，平台控制器17驱动连接轴转动从而驱动移动滚轮11转动，实现逐个灌注同层的灌注窗口。

所述泵管连接器3与所述可折叠软接管2和可折叠软接管2与所述移动泵管1的起始端均通过泵管连接卡扣可拆卸连通；同样的泵管连接器3与所述混凝土泵车也通过泵管连接卡扣可拆卸连通；移动泵管1的末端也通过泵管连接卡扣与各灌注窗口的带角度入模套管23可拆卸连通，保证紧固管路之间连接的可靠性，同时又便于安装和拆卸；

所述泵管连接器3的第一端口3.1和第二端口3.2均通过固定板6与所述中心操作平台10可拆卸连接；所述移动小车5的小车主体5.1也通过固定板6与所述移动泵管1可拆卸连接；固定板6与中心操作平台10和小车主体5.1均通过螺栓连接，便于安装和拆卸。

所述移动泵管1与所述固定板6之间安装有泵管压紧缓冲垫15，确保移动泵管1带压灌注时的稳定性。

如图6所示，所述边墙灌注窗口20呈梅花形布设、并且两端加设加密窗口25，采用梅花形布设，振捣棒振动时产生的振捣波能够相互叠加，上一层振捣时，可对下一层两窗口间接缝处混凝土进行加强振捣，确保混凝土整体质量，同时窗口梅花形布设相对于均匀布设，台车面板受力更加均匀，有效降低了混凝土人模后台车面板的变形量，确保线形圆顺，加密窗口25的设置，可有效对混凝土灌注情况进行观察，确保有效振捣（由于两端施工缝处易形成集料窝，蜂窝麻面，施工冷缝，振捣不到位引起混凝土不密实、强度不足等质量问题）。

所述边墙灌注窗口20根据所述隧道的侧模板的高度设计其层数，常规分为三层。

每侧的所述侧模板上至少设有n个所述通道及操作平台24，n比所述边墙灌注窗口20的层数少1。

一种隧道二衬混凝土左右同步逐窗灌注方法,灌注步骤如下：

S1：灌注设备就位；

a）台车就位，二衬钢筋绑扎完成后，启动台车行走马达，将台车19运行到待灌注衬砌位置后，调整二衬台车至设计位置，封堵端头模板，安装止水带、止水条，二衬台车就位；

b）将本设备的上下行走轨道12与台车的主桁架18焊接固定，本设备就位；

S2：灌注边墙：边墙灌注窗口20采用自下至上近距离逐层逐窗左右同步的方式进行灌注，并且呈角度带压灌注；

a)准备工作：首先将两个可折叠软接管2分别与泵管连接器3的第一端口3.1和第二端口3.2连通，并将第三端口3.3封堵牢固，将第四端口3.4与混凝土泵车连通；

b)左右同步逐个灌注底层边墙灌注窗口：通过平台控制器17控制中心操作平台10上下、前后移动至底层边墙灌注窗口的第一个窗口，平台控制器17再控制位移调节装置4伸长带动移动小车5使得移动泵管1向两侧移动，直至移动泵管1的末端位于底层边墙灌注窗口的第一个窗口的旁侧，并将移动泵管1的末端与此窗口的带角度入模套管23通过泵管连接卡扣连通（实现近距离灌注），灌注混凝土，混凝土灌注至窗口底端后，将带角度入模套管23与此灌注窗口分离并关闭此灌注窗口；收缩位移调节装置4带动移动小车5向中心移动，然后平台控制器17控制中心操作平台10前后移动至下一个底层边墙灌注窗口，平台控制器17控制位移调节装置4伸长，直至移动泵管1的末端位于底层边墙灌注窗口的下一个窗口旁侧，并将移动泵管1的末端与此窗口的带角度入模套管23通过泵管连接卡扣连通，灌注混凝土，混凝土灌注至窗口底端后，将带角度入模套管23与此灌注窗口分离并关闭此灌注窗口；如此循环，依次逐个将底层边墙灌注窗口灌注完毕；

c)灌注下一层边墙灌注窗口：收缩位移调节装置4带动移动小车5向中心移动，平台控制器17控制中心操作平台10上下、前后移动至下一层边墙灌注窗口的第一个窗口，同底层边墙灌注窗口一样将下一层边墙灌注窗口左右同步依次逐个灌注完成；

d)重复步骤上一步骤，如此将边墙灌注窗口灌注完成（混凝土灌注过程中，在灌注窗口两侧插入式振捣器进行混凝土振捣，振捣时间控制在20～30s之间，底层边墙混凝土灌注至窗口底端10cm-20cm时，安排专门施工人员负责将窗口混凝土浆液残渣清理干净，补刷脱模剂）；

S3：灌注拱底：拱底灌注窗口22采用近距离逐窗左右同步的方式进行灌注，并且呈角度带压灌注；

收缩位移调节装置4带动移动小车5向中心移动，然后平台控制器17控制中心操作平台10前后移动至拱底灌注窗口的第一个窗口的旁侧，并将移动泵管1的末端与此窗口的带角度入模套管23通过泵管连接卡扣连通，灌注混凝土，混凝土灌注至窗口底端后，将带角度入模套管23与此灌注窗口分离并关闭此灌注窗口； 收缩位移调节装置4带动移动小车5向中心移动，然后平台控制器17控制中心操作平台10前后移动至下一个拱底灌注窗口22，平台控制器17控制位移调节装置4伸长，直至移动泵管1的末端位于拱底灌注窗口22的下一个窗口旁侧，并将移动泵管1的末端与此窗口的带角度入模套管23通过泵管连接卡扣连通，灌注混凝土，混凝土灌注至窗口底端后，将带角度入模套管23与此灌注窗口分离，关闭此灌注窗口；如此循环，依次逐个将拱底灌注窗口22灌注完毕；

S4：灌注拱顶：拱底灌注完成后灌注拱顶灌注窗口21，拱顶灌注窗口21采用逐窗灌注的方式进行灌注。

a)准备工作：边墙混凝土灌注完成后，将可折叠软接管2与泵管连接器3的第一端口3.1和第二端口3.2断开，并将第一端口3.1和第二端口3.2封堵牢固，打开第三端口3.3的封堵；

b)灌注拱顶灌注窗口：平台控制器17控制中心操作平台10上下、前后移动，直至第三端口3.3移动至第一个拱顶灌注窗口的下方，将第三端口3.3与第一个拱顶灌注窗口通过管路连通，灌注混凝土，混凝土灌注至窗口底端后，将管路与此窗口分离并关闭此灌注窗口，人后平台控制器17控制中心操作平台10前后移动，直至第三端口3.3移动至下一个拱顶灌注窗口的下方，将与第三端口3.3连接的管路与下一个拱顶灌注窗口连通，灌注混凝土，混凝土灌注至窗口底端后，将管路与此窗口分离并关闭此灌注窗口，如此逐个将拱顶灌注窗口灌注完成；（灌注混凝土时利用起拱线以上安装于台车左右对称的定型模板上的13台ZW-10附着式混凝土振捣器进行剩余拱部混凝土振捣，作用范围完全覆盖整个供部混凝土灌注范围，各振捣范围均有叠合，加强拱部不同层次混凝土的振捣效果）。

混凝土全部灌注完成后，及时对泵管进行清洗，同时将清洗后的污水通过废水回收处理装置进行处理后，循环使用。

S2中，灌注边墙前，将所述泵管连接器3的第三端口3.3封堵牢固，再将第一端口3.1和第二端口3.2分别与所述可折叠软接管2连接；灌注边墙时，平台控制器17控制前后行走轨道13沿上下行走轨道12上下移动、中心操作平台10沿前后行走轨道13前后移动和移动小车5沿小车行走轨道8左右移动，从而带动移动泵管1上下、前后、左右移动，实现自下至上近距离逐层逐窗左右同步灌注边墙灌注窗口20；

S3中，灌注拱底时，平台控制器17控制中心操作平台10沿前后行走轨道13前后移动和移动小车5沿小车行走轨道8左右移动，从而带动移动泵管1前后左右移动，实现近距离逐窗左右同步灌注拱底灌注窗口22；

S4中，灌注拱顶前，拆除可折叠软接管2与第一端口3.1和第二端口3.2的连接并将第一端口3.1和第二端口3.2封堵，然后解除第三端口3.3的封堵，再将第三端口3.3与所述拱顶灌注窗口21通过管路连接；灌注拱顶时，平台控制器17控制中心操作平台10沿前后行走轨道13前后移动，从而带动移动泵管1前后移动，实现逐窗灌注拱顶灌注窗口21。

需另外指出的是，混凝土逐窗灌注过程中，在灌注窗口采用人工振捣棒对灌注混凝土进行振捣，确保灌注质量。

施工人员站在操作平台24上，进行带角度入模套管23与移动泵管1的连接和分离，浇筑混凝土时施工人员站在操作平台24上对混凝土进行振捣。

本申请可实现左右同步逐窗浇筑，转换窗口时无需拆卸移动泵管1，只需利用移动小车5将移动泵管1收回即可，同时左右两侧的泵管移动泵管1长度相同，可有效保证移动泵管1出料口混凝土入模压力一致，增加混凝土浇筑质量。

本申请实现左右同步灌注，这样台车19左右受力均匀，不会出现位移。

本申请只需一套移动泵管1实现逐层逐窗灌注，避免同层多个窗口同时灌注时每个窗口的泵送压力很难保持一致，导致同一时间混凝土入模方量存在差异，各窗口混凝土无法同步上升，易出现空洞；同时避免由于泵管用量大，如在浇筑过程中发生堵管，处理时间长，影响施工进度，处理难度大。

本申请的应用例：

某新建铁路一号隧道全长8488m，进口工区2095m，Ⅲ级围岩370m，Ⅳ级围岩1120m，Ⅴ级围岩585m。隧道洞身穿越1条断层，3处可溶岩与非可溶岩接触带。主要不良地质为洞口危岩落石、洞身穿越可溶岩、岩堆及断层破碎带。主要风险源有缓倾软质岩隧底变形、拱部塌方、岩溶段突水突泥，是本工区控制性工程及重难点工程。在该隧道二衬混凝土灌注施工中，采用本申请，二衬灌注台车长12.2米，台车左右两边侧模各设15个灌注窗口（即边墙灌注窗口20）；在距台车顶2.5米位置（拱部模板底端）左右两侧各设5个灌注窗口（即拱底灌注窗口22），拱顶设3个冲顶泵送口（即拱顶灌注窗口21），总计整个台车共43个灌注窗口；为保证固定带角度入模套管23，灌注窗口左右两侧有足够的人工振捣观察操作空间，灌注窗口尺寸采用宽度700mm*高度500mm，移动泵管1的直径125mm（内径），采用本申请的灌注方法利用衬砌混凝土标号C35进行灌注，完成二衬混凝土灌注。

本申请在施工中，采用泵送压力为13MPa的地泵进行混凝土泵送，仅需一套（2个）移动泵管1就能完成40个灌注窗口（30个边墙灌注窗口20和10个拱底灌注窗口22的混凝土灌注，则减少固定灌注泵管38套（传统灌注方法是每个灌注窗口布设一个移动泵管1，即需40个移动泵管1），每个移动泵管1的成本约2000元，则合计节约成本约76000元。

采用本申请的灌注方法与传统逐窗浇筑工艺的对比：

对比项目	传统工艺	本申请
			单循环二衬混凝土浇筑时间（共198m³砼）	10h~12h	6.5h以内
二衬混凝土蜂窝、麻面比例	10%	1%
			二衬脱空点	每10循环30~40次	每100循环1~2次（即本申请基本杜绝了混凝土脱空问题的发生）

另外，本申请采用混凝土带角度入模确保混凝土入模压力稳定在13Mpa左右，从而有效保证了混凝土入模后的流动性；浇筑完成7天后混凝土强度可达到25~28Mpa，14天可达到32~35Mpa，28天可达到36~40Mpa，56天可达到40~42Mpa，有效保证了二衬混凝土实体质量。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (11)

1.一种隧道二衬混凝土左右同步逐窗灌注系统，包括台车（19）、设于隧道左右两侧的侧模板、设于所述隧道顶部的拱部模板和灌注设备；所述侧模板上左右对称设有边墙灌注窗口（20），所述边墙灌注窗口（20）自下向上分层设置、每层沿隧道走向设置若干；所述拱部模板的顶部、沿隧道走向均布间隔设有若干拱顶灌注窗口（21）；其特征在于：所述灌注设备包括移动泵管（1）和泵管连接器（3）；

所述的移动泵管（1）相对于隧道宽度方向中心线（14）左右对称设置，移动泵管（1）可弯折，移动泵管（1）能够在隧道内前后、左右、上下移动，实现左右同步逐窗灌注；

所述的泵管连接器（3）为十字形管状结构，泵管连接器（3）包括第一端口（3.1）、第二端口（3.2）、第三端口（3.3）和第四端口（3.4），第四端口（3.4）与用于灌注混凝土的混凝土泵车可拆卸连通，第一端口（3.1）和第二端口（3.2）分别通过可折叠软接管（2）与两个移动泵管（1）可拆卸连通，第三端口（3.3）通过管路与拱顶灌注窗口（21）可拆卸连通；

所述拱部模板上左右对称设有拱底灌注窗口（22），拱底灌注窗口（22）位于所述台车（19）的起拱线以上并且沿隧道走向设置若干；拱底灌注窗口（22）和边墙灌注窗口（20）的窗口均连接有呈预定角度倾斜设置的带角度入模套管（23），带角度入模套管（23）自隧道宽度方向中心线（14）至其侧边向下倾斜；带角度入模套管（23）与所述移动泵管（1）的末端可拆卸连通；

所述侧模板上固定有通道及操作平台（24）。

2.根据权利要求1所述的一种隧道二衬混凝土左右同步逐窗灌注系统，其特征在于：所述边墙灌注窗口（20）的带角度入模套管（23）的倾斜角度为55-65度,60度最佳；所述拱底灌注窗口（22）的带角度入模套管（23）的倾斜角度为30-50度,40度最佳。

3.根据权利要求1所述的一种隧道二衬混凝土左右同步逐窗灌注系统，其特征在于：所述灌注设备还包括两个移动小车（5）、中心操作平台（10）、四个上下行走轨道（12）、两个前后行走轨道（13）和用于控制移动泵管（1）前后、左右、上下移动的平台控制器（17）；

所述移动小车（5）包括小车主体（5.1）和用于带动小车移动的车轮（5.2），两个移动小车（5）的小车主体（5.1）分别与两个移动泵管（1）的起始端可拆卸连接；

所述中心操作平台（10）上设有沿左右方向设置的小车行走轨道（8），移动小车（5）的车轮（5.2）位于小车行走轨道（8）内、沿小车行走轨道（8）移动；中心操作平台（10）的顶部连接有位移调节装置（4），位移调节装置（4）与移动小车（5）的小车主体（5.1）的一端连接，从而驱动移动小车（5）在中心操作平台（10）上左右移动，实现移动泵管（1）左右移动；

所述上下行走轨道（12）通过连接板与所述台车（19）的主桁架（18）固定连接，四个上下行走轨道（12）前后左右对称设置，左侧的两个上下行走轨道（12）之间滑动连接有前后行走轨道（13），同样的右侧的两个上下行走轨道（12）之间也滑动连接有前后行走轨道（13），两个前后行走轨道（13）的顶部横跨有中心操作平台（10），中心操作平台（10）与前后行走轨道（13）滑动连接，中心操作平台（10）沿前后行走轨道（13）前后移动，实现移动泵管（1）前后移动；前后行走轨道（13）沿上下行走轨道（12）上下移动，实现移动泵管（1）上下移动；

平台控制器（17）固定于所述中心操作平台（10）的顶部。

4.根据权利要求3所述的一种隧道二衬混凝土左右同步逐窗灌注系统，其特征在于：所述位移调节装置（4）为油缸，油缸的活塞杆与所述移动小车（5）的小车主体（5.1）连接，油缸通过平台控制器（17）控制。

5.根据权利要求3所述的一种隧道二衬混凝土左右同步逐窗灌注系统，其特征在于：所述前后行走轨道（13）通过上下移动装置沿所述上下行走轨道（12）上下移动，上下移动装置包括行走齿轮（16）和齿槽（7）；

前后行走轨道（13）的底部沿其走向设有两个行走齿轮（16），前后行走轨道（13）底部的两个行走齿轮（16）通过连接轴连接，连接轴与所述平台控制器（17）连接，平台控制器（17）驱动连接轴转动从而带动行走齿轮（16）转动，前后行走轨道（13）的底部固定有用于与连接轴连接的连接槽（13.1），连接轴位于连接槽（13.1）内并通过轴承（9）连接；上下行走轨道（12）内部沿其走向设有齿槽（7），齿槽（7）与行走齿轮（16）啮合连接，从而实现前后行走轨道（13）沿上下行走轨道（12）上下移动。

6.根据权利要求3所述的一种隧道二衬混凝土左右同步逐窗灌注系统，其特征在于：所述中心操作平台（10）通过前后移动装置沿所述前后行走轨道（13）前后移动，所述前后移动装置包括四个移动滚轮（11），所述移动滚轮（11）两两左右对称固定于中心操作平台（10）的底部，前后行走轨道（13）的顶部沿其走向设有导向槽（13.2），移动滚轮（11）位于导向槽（13.2）内，两个左右对称设置的移动滚轮（11）通过连接轴连接，连接轴与平台控制器（17）连接，平台控制器（17）驱动连接轴转动从而驱动移动滚轮（11）转动。

7.根据权利要求3所述的一种隧道二衬混凝土左右同步逐窗灌注系统，其特征在于：所述泵管连接器（3）与所述可折叠软接管（2）和可折叠软接管（2）与所述移动泵管（1）的起始端均通过泵管连接卡扣可拆卸连通；同样的泵管连接器（3）与所述混凝土泵车也通过泵管连接卡扣可拆卸连通；移动泵管（1）的末端也通过泵管连接卡扣与各灌注窗口的带角度入模套管（23）可拆卸连通；所述泵管连接器（3）的第一端口（3.1）和第二端口（3.2）均通过固定板（6）与所述中心操作平台（10）可拆卸连接；所述移动小车（5）的小车主体（5.1）也通过固定板（6）与所述移动泵管（1）可拆卸连接；固定板（6）与中心操作平台（10）和小车主体（5.1）均通过螺栓连接。

8.根据权利要求7所述的一种隧道二衬混凝土左右同步逐窗灌注系统，其特征在于：所述移动泵管（1）与所述固定板（6）之间安装有泵管压紧缓冲垫（15）。

9.根据权利要求1所述的一种隧道二衬混凝土左右同步逐窗灌注系统，其特征在于：所述边墙灌注窗口（20）呈梅花形布设、并且两端加设加密窗口（25）。

10.一种基于权利要求1-9所述的一种隧道二衬混凝土左右同步逐窗灌注系统的灌注方法，其特征在于：灌注步骤如下：

S1：灌注设备就位；

S2：灌注边墙；边墙灌注窗口（20）采用自下至上近距离逐层逐窗左右同步的方式进行灌注，并且呈角度带压灌注；

S3：灌注拱底；拱底灌注窗口（22）采用近距离逐窗左右同步的方式进行灌注，并且呈角度带压灌注；

S4：灌注拱顶；拱底灌注完成后灌注拱顶灌注窗口（21），拱顶灌注窗口（21）采用逐窗灌注的方式进行灌注。

11.根据权利要求10所述的灌注方法，其特征在于：

S2中，灌注边墙前，将所述泵管连接器（3）的第三端口（3.3）封堵牢固，再将第一端口（3.1）和第二端口（3.2）分别与所述可折叠软接管（2）连接；灌注边墙时，平台控制器（17）控制前后行走轨道（13）沿上下行走轨道（12）上下移动、中心操作平台（10）沿前后行走轨道（13）前后移动和移动小车（5）沿小车行走轨道（8）左右移动，从而带动移动泵管（1）上下、前后、左右移动，实现自下至上近距离逐层逐窗左右同步灌注边墙灌注窗口（20）；

S3中，灌注拱底时，平台控制器（17）控制中心操作平台（10）沿前后行走轨道（13）前后移动和移动小车（5）沿小车行走轨道（8）左右移动，从而带动移动泵管（1）前后左右移动，实现近距离逐窗左右同步灌注拱底灌注窗口（22）；

S4中，灌注拱顶前，拆除可折叠软接管（2）与第一端口（3.1）和第二端口（3.2）的连接并将第一端口（3.1）和第二端口（3.2）封堵，然后解除第三端口（3.3）的封堵，再将第三端口（3.3）与所述拱顶灌注窗口（21）通过管路连接；灌注拱顶时，平台控制器（17）控制中心操作平台（10）沿前后行走轨道（13）前后移动，从而带动移动泵管（1）前后移动，实现逐窗灌注拱顶灌注窗口（21）。

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