CN111749714B - 一种圆形输水隧洞洞壁逐窗分层浇筑系统及施工方法 - Google Patents

一种圆形输水隧洞洞壁逐窗分层浇筑系统及施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种圆形输水隧洞洞壁逐窗分层浇筑系统及施工方法，主要适用于圆形输水隧洞洞壁浇筑施工，包括主料斗、主分流管、二级料斗、次分流管、三级料斗、上注浆管、分流串筒、中注浆管、下注浆管共同组成的分层浇筑系统，主要施工步骤包括施工准备、针梁模板体系安装、台车行走、安装分层浇筑系统、安装法兰盘及注浆组合件、安装摄像头、隧洞边墙混凝土浇筑、隧洞拱顶混凝土浇筑、拆卸注浆系统和脱模及衬砌养护，其实现了衬砌边墙混凝土逐层逐窗入模，有效避免了混凝土离析、骨料堆积、产生“人”字坡冷缝等弊端，提升衬砌边墙混凝土浇筑的实体质量和外观质量，减少了边墙浇筑换管工序，降低了劳动强度，节约了浇筑时间。

Description

一种圆形输水隧洞洞壁逐窗分层浇筑系统及施工方法
技术领域
本发明涉及一种圆形输水隧洞洞壁逐窗分层浇筑系统及施工方法，主要适用于圆形输水隧洞洞壁浇筑施工。
背景技术
圆形隧洞由于结构合理，受力性能好，水利水电工程的发电引水隧洞、泄洪洞、冲砂洞等有压隧洞及部分灌溉引水隧洞，采用的都是圆形结构。水工隧洞因为要过水，要防止水流冲刷，对混凝土浇筑质量要求较高。
在传统的隧洞洞壁浇筑过程中，往往会存在以下问题：(1)边墙浇筑过程中需要多次换管，工序复杂，劳动强度大；(2)洞壁混凝土离析、骨料堆积、产生“人”字坡冷缝等弊端；(3)拱顶浇筑属于隐蔽工程，混凝土往往存在厚度不足、拱顶脱空严重。
鉴于此，为了减少了边墙浇筑换管工序，降低了劳动强度，节约了浇筑时间，提升衬砌边墙混凝土浇筑的实体质量和外观质量，解决拱顶混凝土厚度不足与拱顶脱空问题，亟待发明一种简单有效的一种圆形输水隧洞洞壁逐窗分层浇筑系统及施工方法。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种减少了边墙浇筑换管工序，降低了劳动强度，节约了浇筑时间，提升衬砌边墙混凝土浇筑的实体质量和外观质量，解决拱顶混凝土厚度不足与拱顶脱空问题，具有较好的技术经济效益的一种圆形输水隧洞洞壁逐窗分层浇筑系统及施工方法。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种圆形输水隧洞洞壁逐窗分层浇筑系统及施工方法，包括：
1)施工准备：对安装场地进行清理，提前将各种料斗、分流管、注浆管、RPC注浆管、法兰盘等材料进行相关指标性能检测，做好隧洞衬砌支护测量放线等前期工作；
2)针梁模板体系安装：采用传统的施工方法将预先安装好上部钢轨、下部钢轨的针梁与针梁外框进行组装，在针梁外框上依次安装上部滑轮、下部滑轮，核对针梁中心线是否与隧洞中线重合，采用传统的施工方法在针梁外框外侧设置伸缩千斤顶以及连接丝杠固定台车侧模、台车顶模，台车侧模各分段模板之间采用模板连接钢铰进行连接，台车侧模与台车顶模之间也用模板连接钢铰进行连接；
3)台车行走：当台车模板体系初步安装后，采用传统的台车行走方法，打开针梁外框下部的支撑架，降下针梁两端的升降油缸，针梁下部钢轨与下部滑轮接触，针梁前后悬空，在外力F作用下针梁沿着隧洞中心线向前移动，当针梁移动到设计的位置后，升起针梁两端的升降油缸，针梁上部钢轨顶紧上部滑轮，上部钢轨支撑针梁外框的全部重量，在外力F作用下，台车模板体系及针梁外框沿针梁上部钢轨向前移动，当移动到指定位置时，将台车进行加固，并将台车侧模及台车顶模撑牢紧固；
4)安装分层浇筑系统：在针梁外框顶部支设料斗台架，将主料斗放在料斗台架上，在主料斗下部两侧对称安装主分流管，主分流管端部与二级料斗连接，二级料斗搁置于料斗搁置架上，二级料斗下部对称设置次分流管，次分流管下部与三级料斗连接，三级料斗下部设置上注浆管及分流串筒，分流串筒通过串筒箍筋箍在针梁外框上，分流串筒下部分别设置中注浆管及下注浆管，上注浆管、中注浆管及下注浆管端部均插入到台车侧模中预留的注浆孔内；
5)安装法兰盘及注浆组合件：在台车顶模上注浆孔内焊接法兰盘，将RPC注浆管插入到法兰盘上的注浆管插入孔内，RPC注浆管下端部套上注浆组合件；
6)安装摄像头：在台车模板体系两端(沿隧洞纵向方向)设置堵头模板，堵头模板采用木模，其中堵头模板中的台车顶部端模顶部最高处打孔，在孔内安装摄像头；
7)隧洞边墙混凝土浇筑：采用泵送混凝土送至主料斗中，通过控制抽插挡板，让混凝土先从下注浆管内进入，后从中注浆管、上注浆管进入，依次从洞底向上灌注，灌注混凝土时两侧要尽量均匀灌注，混凝土浇筑过程中，振捣棒不停的振捣，当浇筑的混凝土顶面达到台车侧模与台车顶模交界处，停止灌注；
8)隧洞拱顶混凝土浇筑：在隧洞边墙混凝土浇筑完成后，通过RPC注浆管向拱顶灌注混凝土，通过注浆组合件上注浆压力表监测注浆压力大小，当顶部端模出浆或者压力超过1.0MPa时，换至下一注浆孔继续注浆，各孔依次注浆，拱顶灌注过程中，摄像头实时监控混凝土浇筑状态；
9)拆卸注浆系统：当隧洞洞壁混凝土强度达到设计的要求后，敲断RPC注浆管，拆卸注浆组合件及法兰盘，拆除料斗、分流管、注浆管组成的分层浇筑系统，清理注浆设备；
10)脱模及衬砌养护：按传统的方法缓慢降下升降油缸，使针梁及针梁外框下降，将台车顶模、台车侧模进行脱模，收起台车底模，当脱模完成后，台车行走，循环进行下一段洞壁衬砌施工，本段刚脱模完成的洞壁混凝土采用雾炮进行喷雾养护。
优选的，步骤2)所述针梁外框顶端两侧和底端两侧依次安装有上部滑轮和下部滑轮，台车侧模各分段模板与台车顶模之间通过模板连接钢铰连接成圆形，台车顶模位于台车侧模上方。
优选的，步骤4)所述主料斗、主分流管、二级料斗、次分流管、三级料斗、上注浆管、分流串筒、中注浆管、下注浆管共同组成分层浇筑系统，每一级分流管均设置有抽插挡板，所述料斗台架放在针梁外框上，主料斗下沿隧洞中线对称设置两个主分流管，料斗搁置架固定在针梁外框上，所述主分流管上端部、次分流管上端部、上注浆管上端部、分流串筒上端部、中注浆管上端部、下注浆管上端部均设置有抽插挡板。
优选的，步骤5)所述台车顶模上设置多个注浆孔，注浆孔内焊接内嵌螺栓的固定法兰盘，所述法兰盘中心为注浆管插入孔，四周有4个螺栓，法兰盘通过4个螺栓固定在台车顶模上，所述注浆组合件主要由连接套筒、注浆压力表、止浆阀等零件组成，RPC注浆管插入法兰盘内。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种圆形输水隧洞洞壁逐窗分层浇筑系统及施工方法，具备以下有益效果：
1、该一种圆形输水隧洞洞壁逐窗分层浇筑系统及施工方法，一次接管直到浇筑完成，不用更换泵管，仅需轻松操作抽插挡板即可，效率高，劳动强度小；
2、该一种圆形输水隧洞洞壁逐窗分层浇筑系统及施工方法，实现了衬砌边墙混凝土逐层逐窗入模，有效避免了混凝土离析、骨料堆积、产生“人”字坡冷缝等弊端，提升了衬砌边墙混凝土浇筑的实体质量和外观质量；
3、该一种圆形输水隧洞洞壁逐窗分层浇筑系统及施工方法，拱顶注浆管采用RPC注浆管，通过RPC注浆管预判拱顶衬砌厚度，通过摄像头观察RPC管口的溢浆情况，有效的解决了拱顶混凝土厚度不足与拱顶脱空问题。
附图说明
图1是本发明圆形输水隧洞洞壁逐窗分层浇筑结构图；
图2是本发明分层浇筑系统结构图；
图3是抽插挡板与注浆管连接放大图；
图4是法兰盘结构图。
图中：1、主料斗；2、主分流管；3、二级料斗；4、次分流管；5、三级料斗；6、上注浆管；7、分流串筒；8、中注浆管；9、下注浆管；10、抽插挡板；11、料斗台架；12、串筒箍筋；13、上部滑轮；14、上部钢轨；15、针梁外框；16、下部滑轮；17、下部钢轨；18、模板连接钢铰；19、台车侧模；20、料斗搁置架；21、洞壁混凝土；22、顶部端模；23、摄像头；24、法兰盘；25、PC注浆管；26、连接套筒；27、注浆压力表；28、螺栓；29、注浆管插入孔；30、台车顶模。
具体实施方式
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所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
一种圆形输水隧洞洞壁逐窗分层浇筑系统及施工方法，包括：
1)施工准备：对安装场地进行清理，提前将各种料斗、分流管、注浆管、RPC注浆管25、法兰盘24等材料进行相关指标性能检测，做好隧洞衬砌支护测量放线等前期工作；
2)针梁模板体系安装：采用传统的施工方法将预先安装好上部钢轨14、下部钢轨17的针梁与针梁外框15进行组装，在针梁外框15上依次安装上部滑轮13、下部滑轮16，核对针梁中心线是否与隧洞中线重合，采用传统的施工方法在针梁外框15外侧设置伸缩千斤顶以及连接丝杠固定台车侧模19、台车顶模30，台车侧模19各分段模板之间采用模板连接钢铰18进行连接，台车侧模19与台车顶模30之间也用模板连接钢铰18进行连接；
3)台车行走：当台车模板体系初步安装后，采用传统的台车行走方法，打开针梁外框15下部的支撑架，降下针梁两端的升降油缸，针梁下部钢轨17与下部滑轮16接触，针梁前后悬空，在外力F作用下针梁沿着隧洞中心线向前移动，当针梁移动到设计的位置后，升起针梁两端的升降油缸，针梁上部钢轨14顶紧上部滑轮13，上部钢轨14支撑针梁外框15的全部重量，在外力F作用下，台车模板体系及针梁外框15沿针梁上部钢轨14向前移动，当移动到指定位置时，将台车进行加固，并将台车侧模19及台车顶模30撑牢紧固；
4)安装分层浇筑系统：在针梁外框15顶部支设料斗台架11，将主料斗1放在料斗台架11上，在主料斗1下部两侧对称安装主分流管2，主分流管2端部与二级料斗3连接，二级料斗3搁置于料斗搁置架20上，二级料斗3下部对称设置次分流管4，次分流管4下部与三级料斗5连接，三级料斗5下部设置上注浆管6及分流串筒7，分流串筒7通过串筒箍筋12箍在针梁外框15上，分流串筒7下部分别设置中注浆管8及下注浆管9，上注浆管6、中注浆管8及下注浆管9端部均插入到台车侧模19中预留的注浆孔内；
5)安装法兰盘及注浆组合件：在台车顶模30上注浆孔内焊接法兰盘24，将RPC注浆管25插入到法兰盘24上的注浆管插入孔29内，RPC注浆管25下端部套上注浆组合件；
6)安装摄像头：在台车模板体系两端(沿隧洞纵向方向)设置堵头模板，堵头模板采用木模，其中堵头模板中的台车顶部端模22顶部最高处打孔，在孔内安装摄像头23；
7)隧洞边墙混凝土浇筑：采用泵送混凝土送至主料斗1中，通过控制抽插挡板10，让混凝土先从下注浆管9内进入，后从中注浆管8、上注浆管6进入，依次从洞底向上灌注，灌注混凝土时两侧要尽量均匀灌注，混凝土浇筑过程中，振捣棒不停的振捣，当浇筑的混凝土顶面达到台车侧模19与台车顶模30交界处，停止灌注；
8)隧洞拱顶混凝土浇筑：在隧洞边墙混凝土浇筑完成后，通过RPC注浆管25向拱顶灌注混凝土，通过注浆组合件上注浆压力表27监测注浆压力大小，当顶部端模22出浆或者压力超过1.0MPa时，换至下一注浆孔继续注浆，各孔依次注浆，拱顶灌注过程中，摄像头23实时监控混凝土浇筑状态；
9)拆卸注浆系统：当隧洞洞壁混凝土21强度达到设计的要求后，敲断RPC注浆管25，拆卸注浆组合件及法兰盘24，拆除料斗、分流管、注浆管组成的分层浇筑系统，清理注浆设备；
10)脱模及衬砌养护：按传统的方法缓慢降下升降油缸，使针梁及针梁外框15下降，将台车顶模30、台车侧模19进行脱模，收起台车底模，当脱模完成后，台车行走，循环进行下一段洞壁衬砌施工，本段刚脱模完成的洞壁混凝土21采用雾炮进行喷雾养护。
如图1所示的圆形输水隧洞洞壁逐窗分层浇筑结构，针梁外框15顶端两侧和底端两侧依次安装有上部滑轮13和下部滑轮16，台车侧模19各分段模板与台车顶模30之间通过模板连接钢铰18连接成圆形，台车顶模30位于台车侧模19上方。
如图2、3所示的分层浇筑系统结构，主分流管2上端部、次分流管4上端部、上注浆管6上端部、分流串筒7上端部、中注浆管8上端部、下注浆管9上端部均设置有抽插挡板10，通过抽插挡板10的抽插控制每级注浆管的下料。
如图1-3所示的圆形输水隧洞洞壁逐窗分层浇筑系统，主料斗1、主分流管2、二级料斗3、次分流管4、三级料斗5、上注浆管6、分流串筒7、中注浆管8、下注浆管9共同组成分层浇筑系统，每一级分流管均设置有抽插挡板10，料斗台架11放在针梁外框15上，主料斗1下沿隧洞中线对称设置两个主分流管2，料斗搁置架20固定在针梁外框15上。
如图1、4所示的分层浇筑系统结构及法兰盘结构，台车顶模30上设置多个注浆孔，注浆孔内焊接内嵌螺栓28的固定法兰盘24，法兰盘24中心为注浆管插入孔29，四周有4个螺栓28，法兰盘24通过4个螺栓28固定在台车顶模30上，注浆组合件主要由连接套筒26、注浆压力表27、止浆阀等零件组成，通过RPC注浆管25向拱顶浇筑混凝土，顶部端模22设置于台车顶模30两侧沿隧洞纵向方向，用于封堵混凝土，摄像头23设置在顶部端模22顶部最高处，用于监控混凝土饱满程度。
可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.圆形输水隧洞洞壁逐窗分层浇筑系统的施工方法，其特征在于，包括以下施工步骤：
1)施工准备：对安装场地进行清理，提前将各种料斗、分流管、注浆管、RPC注浆管(25)、法兰盘(24)材料进行相关指标性能检测，做好隧洞衬砌支护测量放线的前期工作；
2)针梁模板体系安装：采用传统的施工方法将预先安装好上部钢轨(14)、下部钢轨(17)的针梁与针梁外框(15)进行组装，在针梁外框(15)上依次安装上部滑轮(13)、下部滑轮(16)，核对针梁中心线是否与隧洞中线重合，采用传统的施工方法在针梁外框(15)外侧设置伸缩千斤顶以及连接丝杠固定台车侧模(19)、台车顶模(30)，台车侧模(19)各分段模板之间采用模板连接钢铰(18)进行连接，台车侧模(19)与台车顶模(30)之间也用模板连接钢铰(18)进行连接；
3)台车行走：当台车模板体系初步安装后，采用传统的台车行走方法，打开针梁外框(15)下部的支撑架，降下针梁两端的升降油缸，针梁下部钢轨(17)与下部滑轮(16)接触，针梁前后悬空，在外力F作用下针梁沿着隧洞中心线向前移动，当针梁移动到设计的位置后，升起针梁两端的升降油缸，针梁上部钢轨(14)顶紧上部滑轮(13)，上部钢轨(14)支撑针梁外框(15)的全部重量，在外力F作用下，台车模板体系及针梁外框(15)沿针梁上部钢轨(14)向前移动，当移动到指定位置时，将台车进行加固，并将台车侧模(19)及台车顶模(30)撑牢紧固；
4)安装分层浇筑系统：在针梁外框(15)顶部支设料斗台架(11)，将主料斗(1)放在料斗台架(11)上，在主料斗(1)下部两侧对称安装主分流管(2)，主分流管(2)端部与二级料斗(3)连接，二级料斗(3)搁置于料斗搁置架(20)上，二级料斗(3)下部对称设置次分流管(4)，次分流管(4)下部与三级料斗(5)连接，三级料斗(5)下部设置上注浆管(6)及分流串筒(7)，分流串筒(7)通过串筒箍筋(12)箍在针梁外框(15)上，分流串筒(7)下部分别设置中注浆管(8)及下注浆管(9)，上注浆管(6)、中注浆管(8)及下注浆管(9)端部均插入到台车侧模(19)中预留的注浆孔内；
5)安装法兰盘及注浆组合件：在台车顶模(30)上注浆孔内焊接法兰盘(24)，将RPC注浆管(25)插入到法兰盘(24)上的注浆管插入孔(29)内，RPC注浆管(25)下端部套上注浆组合件；
6)安装摄像头：在台车模板体系两端设置堵头模板，堵头模板采用木模，其中堵头模板中的台车顶部端模(22)顶部最高处打孔，在孔内安装摄像头(23)；
7)隧洞边墙混凝土浇筑：采用泵送混凝土送至主料斗(1)中，通过控制抽插挡板(10)，让混凝土先从下注浆管(9)内进入，后从中注浆管(8)、上注浆管(6)进入，依次从洞底向上灌注，灌注混凝土时两侧要尽量均匀灌注，混凝土浇筑过程中，振捣棒不停的振捣，当浇筑的混凝土顶面达到台车侧模(19)与台车顶模(30)交界处，停止灌注；
8)隧洞拱顶混凝土浇筑：在隧洞边墙混凝土浇筑完成后，通过RPC注浆管(25)向拱顶灌注混凝土，通过注浆组合件上注浆压力表(27)监测注浆压力大小，当顶部端模(22)出浆或者压力超过1.0MPa时，换至下一注浆孔继续注浆，各孔依次注浆，拱顶灌注过程中，摄像头(23)实时监控混凝土浇筑状态；
9)拆卸注浆系统：当隧洞洞壁混凝土(21)强度达到设计的要求后，敲断RPC注浆管(25)，拆卸注浆组合件及法兰盘(24)，拆除料斗、分流管、注浆管组成的分层浇筑系统，清理注浆设备；
10)脱模及衬砌养护：按传统的方法缓慢降下升降油缸，使针梁及针梁外框(15)下降，将台车顶模(30)、台车侧模(19)进行脱模，收起台车底模，当脱模完成后，台车行走，循环进行下一段洞壁衬砌施工，本段刚脱模完成的洞壁混凝土(21)采用雾炮进行喷雾养护。
2.根据权利要求1所述的圆形输水隧洞洞壁逐窗分层浇筑系统的施工方法，其特征在于：步骤2)所述针梁外框(15)顶端两侧和底端两侧依次安装有上部滑轮(13)和下部滑轮(16)，台车侧模(19)各分段模板与台车顶模(30)之间通过模板连接钢铰(18)连接成圆形，台车顶模(30)位于台车侧模(19)上方。
3.根据权利要求1所述的圆形输水隧洞洞壁逐窗分层浇筑系统的施工方法，其特征在于：步骤4)所述主料斗(1)、主分流管(2)、二级料斗(3)、次分流管(4)、三级料斗(5)、上注浆管(6)、分流串筒(7)、中注浆管(8)、下注浆管(9)共同组成分层浇筑系统，每一级分流管均设置有抽插挡板(10)，所述料斗台架(11)放在针梁外框(15)上，主料斗(1)下沿隧洞中线对称设置两个主分流管(2)，料斗搁置架(20)固定在针梁外框(15)上，所述主分流管(2)上端部、次分流管(4)上端部、上注浆管(6)上端部、分流串筒(7)上端部、中注浆管(8)上端部、下注浆管(9)上端部均设置有抽插挡板(10)。
4.根据权利要求1所述的圆形输水隧洞洞壁逐窗分层浇筑系统的施工方法，其特征在于：步骤5)所述台车顶模(30)上设置多个注浆孔，注浆孔内焊接内嵌螺栓(28)的固定法兰盘(24)，所述法兰盘(24)中心为注浆管插入孔(29)，四周有4个螺栓(28)，法兰盘(24)通过4个螺栓(28)固定在台车顶模(30)上，所述注浆组合件主要由连接套筒(26)、注浆压力表(27)、止浆阀组成，RPC注浆管(25)插入法兰盘(24)内。
5.一种圆形输水隧洞洞壁逐窗分层浇筑系统，其特征在于：根据权利要求1到4任一项所述的圆形输水隧洞洞壁逐窗分层浇筑系统的施工方法施工得到。
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