CN112253184B - 输水隧洞仰拱衬砌快速封闭体系及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明设计一种输水隧洞仰拱衬砌快速封闭体系，用于减少各施工机械、施工工序之间的相互干扰，有效的提高了施工效率，包括易拼装自行式仰拱栈桥、仰拱钢筋笼绑扎吊挂式移动平台、仰拱溜槽同步快速浇筑体系、仰拱钢筋笼辅助吊挂体系、仰拱吊挂式喷淋养生系统，主要步骤为：掌子面开挖、仰拱栈桥拼装、栈桥移动就位、仰拱钢筋绑扎、立模、仰拱浇筑、养护、拆模、下一段掌子面施工、重复以上施工步骤，其中，仰拱钢筋笼绑扎吊挂式移动平台是在栈桥横梁下设置轨道，由拉杆连接钢筋笼绑扎施工平台，仰拱溜槽同步快速浇筑体系中的溜槽一端固定在自行走溜槽平台上，另一端设置在固定在仰拱模板的轨道上。
Description
技术领域
本发明涉及隧洞施工领域，更具体地涉及输水隧洞仰拱衬砌快速封闭体系及施工方法。
背景技术
在水利工程中为了输水，常穿山开挖建成封闭式的输水道，称为输水隧洞；按其担负任务的不同，可分为放水隧洞和泄水隧洞；放水隧洞用来从水库中放出用于灌溉、发电和给水等所需的水量；泄水隧洞用于配合溢洪道泄放部分洪水、泄放水电站尾水、为检修枢纽建筑物或因战备等的需要而放空水库以及排沙等；输水隧洞是水库工程中的一个重要组成部分，是水库施工过程中在山体中开发的一种类似隧道的机构体系，其施工质量对水库工程程的施工质量以及水库功能的发挥具有十分重要的影响，因此，输水隧洞的工程质量和除险加固非常重要。
由于输水隧洞断面小，施工受空间限制，常因没有理想的设备和施工工艺，影响仰拱衬砌施工的质量和进度，进而影响防水系统、拱墙二衬等后续工序的结构衔接质量和进度。尤其是各工序间的相互干扰使得隧洞施工效率和安全受到很大的影响，特别是当隧洞施工工期紧张的情况下，干扰问题更加突出。
发明内容
基于此，本申请提供一种施工进度快、工序间施工干扰少、质量高且施工安全的输水隧洞仰拱衬砌快速封闭体系及施工方法。
第一方面，本申请提供一种输水隧洞仰拱衬砌快速封闭体系及施工方法，包括以下施工步骤：
1)掌子面开挖：开挖一段足够供自行式仰拱栈桥进行拼装的掌子面；
2)仰拱栈桥拼装：在升降支撑柱端部设置液压油缸，在升降支撑柱顶部安装栈桥纵梁和栈桥横梁并通过钢结构组装形成仰拱栈桥底座，然后在仰拱栈桥底座的基础上组装好栈桥固定装配架，之后在仰拱栈桥底座上铺设桥面钢板，并在栈桥纵梁设置行走滚轮，最后在自行式仰拱栈桥两端组装架设栈桥引桥；
3)栈桥移动就位：利用运输车将拼装好的自行式仰拱栈桥移动到开挖好的第一段隧洞中；
4)仰拱钢筋绑扎、立模：通过仰拱钢筋笼绑扎吊挂式移动平台快速绑扎钢筋笼，并利用仰拱钢筋笼辅助吊挂体系固定钢筋笼及支模板，并在隧洞的仰拱模板上设置轨道；
5)仰拱浇筑：通过溜槽将混凝土快速运送至隧洞两侧，使仰拱溜槽同步快速浇筑体系快速运送混凝土，同时快速浇筑仰拱；
6)养护、拆模：采用仰拱吊挂式喷淋养生系统按要求对浇筑完成后的仰拱进行养护，经过规定养护时间后拆除模板；
7)下一段掌子面施工：在栈桥下仰拱施工过程中，可同时开始下一段掌子面的开挖；
8)重复以上施工步骤。
优选的，步骤1)所述的自行式仰拱栈桥包括桥面钢板、栈桥固定装配架、升降支撑柱、液压油缸、行走滚轮和栈桥引桥，所述桥面钢板铺设在栈桥固定装配架内底壁上，升降支撑柱顶部与栈桥纵梁连接，所述行走滚轮安装在栈桥纵梁下部，栈桥固定装配架由栈桥纵梁、栈桥横梁、立柱和斜撑杆组装而成，立柱安装在栈桥横梁上，斜撑杆安装在两个立柱间用于固定栈桥结构。
优选的，步骤2)所述的栈桥引桥架设在栈桥横梁一端，栈桥引桥上下两侧分别设有三脚架和配重铁块，所述栈桥固定装配架上设有卷扬机，卷扬机输出端上设有钢缆绳，且所述钢缆绳输出端与三脚架连接。
优选的，步骤4)所述的仰拱钢筋笼绑扎吊挂式移动平台包括轨道、拉杆和钢筋笼绑扎施工平台，所述轨道设置在栈桥横梁下方，拉杆两端分别与轨道和钢筋笼绑扎施工平台连接，所述钢筋笼绑扎施工平台四周设置护栏。
优选的，步骤4)所述的仰拱钢筋笼辅助吊挂体系包括带螺栓孔的纵梁、带螺栓孔的横梁和端部带螺纹的铁钩，所述带螺栓孔的纵梁和带螺栓孔的横梁分别由在栈桥纵梁和栈桥横梁上钻孔得到，端部带螺纹的铁钩采用螺母固定在带螺栓孔的纵梁和带螺栓孔的横梁上，并在铁钩上设有用于钢筋笼吊挂的铁丝，在仰拱浇筑完场后将铁丝剪断。
优选的，步骤5)所述的仰拱溜槽同步快速浇筑体系包括溜槽和自行走溜槽平台，所述自行走溜槽平台由斜杆、竖杆、横杆组装而成，自行走溜槽平台顶部和底部均设有轮子，且位于自行走溜槽平台底部的轮子与隧道仰拱接触，所述溜槽一端通过轮子固定在自行走溜槽平台上，另一端通过轮子设置在位于仰拱模板上的轨道上。
优选的，步骤6)所述的仰拱吊挂式喷淋养生系统安装在拱圈轨道上，拱圈轨道安装在隧洞的拱圈结构上。
优选的，步骤6)所述的仰拱吊挂式喷淋养生系统包括在拱圈结构上对称设置两条拱圈轨道和喷淋架，所述喷淋架通过其两侧的可伸缩长杆与两条拱圈轨道底部连接，喷淋架上设置有直喷头和斜喷头。
第二方面，本申请提供一种输水隧洞仰拱衬砌快速封闭体系，由上述输水隧洞仰拱衬砌快速封闭体系及施工方法制作并使用。
相较现有技术，本发明具有以下的特点和有益效果：
1、本发明通过设置的自行式仰拱栈桥可在进行仰拱浇筑过程中同时进行下一段掌子面的开挖，实现掌子面下一段开挖施工和仰拱浇筑工序平行进行，作业机械、车辆通行不受干扰，大大节约了施工时间，具有较好的经济效益。
2、本发明设计的仰拱溜槽同步快速浇筑体系、仰拱钢筋笼绑扎吊挂式移动平台和仰拱吊挂式喷淋养生系统均可通过轨道移动至下一段掌子面内进行仰拱施工，大大节约了施工时间，具有较好的经济效益。
3、本发明通过仰拱钢筋笼绑扎吊挂式移动平台快速绑扎钢筋笼，并利用仰拱钢筋笼辅助吊挂体系固定钢筋笼及支模板，使得仰拱钢筋笼施工不需要挖掘机配合，移动自成体系，有效避免了机械设备不足的干扰。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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是输水隧洞仰拱衬砌快速封闭体系施工工艺流程图；
图2是自行式仰拱栈桥立面图；
图3是自行式仰拱栈桥立面图；
图4是仰拱溜槽同步快速浇筑体系示意图；
图5是仰拱吊挂式喷淋养生系统示意图；
图6是仰拱钢筋笼辅助吊挂体系示意图；
图7是仰拱钢筋笼绑扎吊挂式移动平台。
图中标注：1—栈桥纵梁；2—桥面钢板；3—栈桥固定装配架；4—立柱；5 —斜撑杆；6—升降支撑柱；7—液压油缸；8—行走滚轮；9—栈桥引桥；10—钢缆绳；11—三脚架；12—卷扬机；13—配重铁块；14—栈桥横梁；15—溜槽； 16—自行走溜槽台架；17—斜杆；18—竖杆；19—横杆；20—拱圈结构；21—拱圈轨道；22—喷淋架；23—可伸缩长杆；24—直喷头；25—斜喷头；26—带螺栓孔的纵梁；27—带螺栓孔的横梁；28—端部带螺纹的铁钩；29—铁丝；32 —轨道；33—拉杆；34—护栏；35—钢筋笼绑扎施工平台；36—仰拱；37—轮子。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请中的实例，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例，都属于本申请保护的范围。
本领域技术人员应理解的是，除非另作定义，权利要求书和说明书中使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的；“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系；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。
如图1-7所示，为解决上述问题，本发明的实施例提供了本申请提供一种输水隧洞仰拱衬砌快速封闭体系及施工方法，包括以下施工步骤：
1)掌子面开挖：开挖一段足够供自行式仰拱栈桥进行拼装的掌子面；
2)仰拱栈桥拼装：在升降支撑柱6端部设置液压油缸7，在升降支撑柱6 顶部安装栈桥纵梁1和栈桥横梁14并通过钢结构组装形成仰拱栈桥底座，然后在仰拱栈桥底座的基础上组装好栈桥固定装配架3，之后在仰拱栈桥底座上铺设桥面钢板2，并在栈桥纵梁1设置行走滚轮8，最后在自行式仰拱栈桥两端组装架设栈桥引桥9；
3)栈桥移动就位：利用运输车将拼装好的自行式仰拱栈桥移动到开挖好的第一段隧洞中；
4)仰拱钢筋绑扎、立模：通过仰拱钢筋笼绑扎吊挂式移动平台快速绑扎钢筋笼，并利用仰拱钢筋笼辅助吊挂体系固定钢筋笼及支模板，并在隧洞的仰拱模板上设置轨道32；
5)仰拱浇筑：通过溜槽15将混凝土快速运送至隧洞两侧，使仰拱溜槽同步快速浇筑体系快速运送混凝土，同时快速浇筑仰拱；
6)养护、拆模：采用仰拱吊挂式喷淋养生系统按要求对浇筑完成后的仰拱进行养护，经过规定养护时间后拆除模板；
7)下一段掌子面施工：在栈桥下仰拱施工过程中，可同时开始下一段掌子面的开挖；
8)重复以上施工步骤。
优选的，步骤1)所述的自行式仰拱栈桥包括桥面钢板2、栈桥固定装配架 3、升降支撑柱6、液压油缸7、行走滚轮8和栈桥引桥9，所述桥面钢板2铺设在栈桥固定装配架3内底壁上，升降支撑柱6顶部与栈桥纵梁1连接，所述行走滚轮8安装在栈桥纵梁1下部，栈桥固定装配架3由栈桥纵梁1、栈桥横梁 14、立柱4和斜撑杆5组装而成，立柱4安装在栈桥横梁14上，斜撑杆5安装在两个立柱4间用于固定栈桥结构，通过行走滚轮8辅助自行式仰拱栈桥进行移动，当需要自行式仰拱栈桥移动时控制液压油缸7输出轴缩短，使液压油缸7 离开地面，当需要自行式仰拱栈桥移动到指定地点后控制液压油缸7输出轴伸长，使液压油缸7与地面接触，保证自行式仰拱栈桥稳定性。
优选的，步骤2)所述的栈桥引桥9架设在栈桥横梁14一端，栈桥引桥9 上下两侧分别设有三脚架11和配重铁块13，所述栈桥固定装配架3上设有卷扬机12，卷扬机12输出端上设有钢缆绳10，且所述钢缆绳10输出端与三脚架11 连接，通过控制卷扬机12对钢缆绳10进行收放，从而对栈桥引桥9进行收放。
优选的，步骤4)所述的仰拱钢筋笼绑扎吊挂式移动平台包括轨道32、拉杆33和钢筋笼绑扎施工平台35，所述轨道32设置在栈桥横梁14下方，拉杆 33两端分别与轨道32和钢筋笼绑扎施工平台35连接，所述钢筋笼绑扎施工平台35四周设置护栏34，工作人员可在钢筋笼绑扎施工平台35上进行钢筋绑扎，同时钢筋笼绑扎施工平台35通过轨道32进行移动。
优选的，步骤4)所述的仰拱钢筋笼辅助吊挂体系包括带螺栓孔的纵梁26、带螺栓孔的横梁27和端部带螺纹的铁钩28，所述带螺栓孔的纵梁26和带螺栓孔的横梁27分别由在栈桥纵梁1和栈桥横梁14上钻孔得到，端部带螺纹的铁钩28采用螺母固定在带螺栓孔的纵梁26和带螺栓孔的横梁27上，并在铁钩28 上设有用于钢筋笼吊挂的铁丝29，在仰拱浇筑完场后将铁丝29剪断，仰拱钢筋笼辅助吊挂体系通过铁丝29对绑扎过程中的钢筋笼及支模板进行固定，与仰拱钢筋笼绑扎吊挂式移动平台相互配合使得仰拱钢筋笼施工不需要挖掘机配合，移动自成体系，有效避免了机械设备不足的干扰。
优选的，步骤5)所述的仰拱溜槽同步快速浇筑体系包括溜槽15和自行走溜槽平台16，所述自行走溜槽平台16由斜杆17、竖杆18、横杆19组装而成，自行走溜槽平台16顶部和底部均设有轮子37，且位于自行走溜槽平台16底部的轮子37与隧道仰拱36接触，所述溜槽15一端通过轮子37固定在自行走溜槽平台16上，另一端通过轮子37设置在位于仰拱模板上的轨道32上，通过溜槽15将混凝土快速运送至隧洞两侧，使仰拱溜槽同步快速浇筑体系快速运送混凝土，同时快速浇筑仰拱。
优选的，步骤6)所述的仰拱吊挂式喷淋养生系统安装在拱圈轨道21上，拱圈轨道21安装在隧洞的拱圈结构20上。
优选的，步骤6)所述的仰拱吊挂式喷淋养生系统包括在拱圈结构上20对称设置两条拱圈轨道21和喷淋架22，所述喷淋架22通过其两侧的可伸缩长杆 23与两条拱圈轨道21底部连接，喷淋架22上设置有直喷头24和斜喷头25，对浇筑完成后的仰拱进行喷淋养护。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (6)
1.输水隧洞仰拱衬砌快速封闭体系的施工方法，其特征在于，包括以下施工步骤：
1)掌子面开挖：开挖一段足够供自行式仰拱栈桥进行拼装的掌子面；
2)仰拱栈桥拼装：在升降支撑柱(6)端部设置液压油缸(7)，在升降支撑柱(6)顶部安装栈桥纵梁(1)和栈桥横梁(14)并通过钢结构组装形成仰拱栈桥底座，然后在仰拱栈桥底座的基础上组装好栈桥固定装配架(3)，之后在仰拱栈桥底座上铺设桥面钢板(2)，并在栈桥纵梁(1)设置行走滚轮(8)，最后在自行式仰拱栈桥两端组装架设栈桥引桥(9)；
3)栈桥移动就位：利用运输车将拼装好的自行式仰拱栈桥移动到开挖好的第一段隧洞中；
4)仰拱钢筋绑扎、立模：通过仰拱钢筋笼绑扎吊挂式移动平台快速绑扎钢筋笼，并利用仰拱钢筋笼辅助吊挂体系固定钢筋笼及支模板，并在隧洞的仰拱模板上设置轨道(32)；所述的仰拱钢筋笼绑扎吊挂式移动平台包括轨道(32)、拉杆(33)和钢筋笼绑扎施工平台(35)，所述轨道(32)设置在栈桥横梁(14)下方，拉杆(33)两端分别与轨道(32)和钢筋笼绑扎施工平台(35)连接，所述钢筋笼绑扎施工平台(35)四周设置护栏(34)；所述的仰拱钢筋笼辅助吊挂体系包括带螺栓孔的纵梁(26)、带螺栓孔的横梁(27)和铁钩(28)，所述带螺栓孔的纵梁(26)和带螺栓孔的横梁(27)分别为钻孔后的栈桥纵梁(1)和栈桥横梁(14)，所述铁钩(28)端部带螺纹并采用螺母固定在带螺栓孔的纵梁(26)和带螺栓孔的横梁(27)上，并在铁钩(28)上设有用于钢筋笼吊挂的铁丝(29)；
5)仰拱浇筑：通过溜槽(15)将混凝土快速运送至隧洞两侧，使仰拱溜槽同步快速浇筑体系快速运送混凝土，同时快速浇筑仰拱；所述的仰拱溜槽同步快速浇筑体系包括溜槽(15)和自行走溜槽平台(16)，所述自行走溜槽平台(16)由斜杆(17)、竖杆(18)、横杆(19)组装而成，自行走溜槽平台(16)顶部和底部均设有轮子37，且位于自行走溜槽平台(16)底部的轮子37与隧道仰拱(36)接触，所述溜槽(15)一端通过轮子(37)固定在自行走溜槽平台(16)上，另一端通过轮子(37)设置在位于仰拱模板上的轨道(32)上；
6)养护、拆模：采用仰拱吊挂式喷淋养生系统按要求对浇筑完成后的仰拱进行养护，经过规定养护时间后拆除模板；所述的仰拱吊挂式喷淋养生系统安装在拱圈轨道(21)上，拱圈轨道(21)安装在隧洞的拱圈结构(20)上；所述的仰拱吊挂式喷淋养生系统包括在拱圈结构上(20)对称设置两条拱圈轨道(21)和喷淋架(22)，所述喷淋架(22)通过其两侧的可伸缩长杆(23)与两条拱圈轨道(21)底部连接，喷淋架(22)上设置有直喷头(24)和斜喷头(25)；
7)下一段掌子面施工：在栈桥下仰拱施工过程中，可同时开始下一段掌子面的开挖；
8)重复以上施工步骤。
2.根据权利要求1所述的输水隧洞仰拱衬砌快速封闭体系的施工方法，其特征在于，步骤1)所述的自行式仰拱栈桥包括桥面钢板(2)、栈桥固定装配架(3)、升降支撑柱(6)、液压油缸(7)、行走滚轮(8)和栈桥引桥(9)，所述桥面钢板(2)铺设在栈桥固定装配架(3)内底壁上，栈桥固定装配架(3)由栈桥纵梁(1)、栈桥横梁(14)、立柱(9)和斜撑杆(5)组装而成，升降支撑柱(6)顶部与栈桥纵梁(1)连接，所述行走滚轮(8)安装在栈桥纵梁(1)下部，立柱(4)安装在栈桥横梁(14)上，斜撑杆(5)安装在两个立柱(4)间。
3.根据权利要求1所述的输水隧洞仰拱衬砌快速封闭体系的施工方法，其特征在于，步骤2)所述的栈桥引桥(9)架设在栈桥横梁(14)一端，栈桥引桥(9)上下两侧分别设有三脚架(11)和配重铁块(13)，所述栈桥固定装配架(3)上设有卷扬机(12)，卷扬机(12)输出端上设有钢缆绳(10)，且所述钢缆绳(10)输出端与三脚架(11)连接。
4.根据权利要求1所述的输水隧洞仰拱衬砌快速封闭体系的施工方法，其特征在于，步骤4)所述的仰拱钢筋笼绑扎吊挂式移动平台包括轨道(32)、拉杆(33)和钢筋笼绑扎施工平台(35)，所述轨道(32)设置在栈桥横梁(14)下方，拉杆(33)两端分别与轨道(32)和钢筋笼绑扎施工平台(35)连接，所述钢筋笼绑扎施工平台(35)四周设置护栏(34)。
5.根据权利要求1所述的输水隧洞仰拱衬砌快速封闭体系的施工方法，其特征在于，步骤4)所述的仰拱钢筋笼辅助吊挂体系包括带螺栓孔的纵梁(26)、带螺栓孔的横梁(27)和铁钩(28)，所述带螺栓孔的纵梁(26)和带螺栓孔的横梁(27)分别为钻孔后的栈桥纵梁(1)和栈桥横梁(14)，所述铁钩(28)端部带螺纹并采用螺母固定在带螺栓孔的纵梁(26)和带螺栓孔的横梁(27)上，并在铁钩(28)上设有用于钢筋笼吊挂的铁丝(29)。
6.一种输水隧洞仰拱衬砌快速封闭体系，其特征在于，根据权利要求1到5任意一项所述的输水隧洞仰拱衬砌快速封闭体系的施工方法制作并使用。
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