CN112627857B - 一种隧洞二次衬砌的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隧洞二次衬砌的施工方法，涉及隧道衬砌技术领域，采用与传统隧洞不同的施工方法，将二次衬砌结构从上至下依次分为拱顶、拱墙以及仰拱三部分，在盾构机挖掘隧洞的同时，边施作初期支护结构边分段进行拱墙的混凝土浇筑，并紧接着在已浇筑好的拱墙上分段进行拱顶的混凝土浇筑，当隧洞中的拱墙和拱顶均浇筑完成并凝固后，再进行仰拱的混凝土浇筑，以使拱顶、拱墙以及仰拱三部分拟合成环形整体，完成隧洞的二次衬砌，通过这种施工方式，可实现隧洞挖掘和二次衬砌同步实施，提高了二次衬砌的施工效率，有效缩短了二次衬砌的施工周期。

Description

一种隧洞二次衬砌的施工方法

技术领域

本发明涉及隧道衬砌技术领域，特别涉及一种隧洞二次衬砌的施工方法。

背景技术

二次衬砌是隧洞工程施工在初期支护内侧施作的模筑混凝土或钢筋混凝土衬砌，与初期支护共同组成复合式衬砌，以达到加固支护、优化隧洞防排水系统，美化隧洞外观，方便在隧洞设置通讯、照明、监测等设施的作用，以适应现代化隧洞建设的使用要求。传统方法中，隧洞二次衬砌的施工方法采用全断面一次施作成环的做法或者采用先施作仰拱，后施作拱墙最终拟合成环的做法。在盾构隧洞施工的过程中，由于盾构机掘进过程产生的渣土需要利用电瓶车外运出洞，同时预制的管片、螺栓、油脂等材料需要从地面运输进隧洞内，因此需在隧洞底部一直铺设轨道跟随盾构施工，电瓶车行走在轨道上，在隧洞内来回行驶的方式运输盾构材料及外运渣土；由于隧洞底部铺设了电瓶车行驶的钢轨道，限制了二次衬砌的施作时机，需要待盾构隧洞贯通后拆除轨道后才能开始进行二次衬砌的施工，极大的延长了施工周期。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本发明实施例提供一种隧洞二次衬砌的施工方法，优化隧洞二次衬砌的作业过程，缩短施工周期。

根据本发明实施例的隧洞二次衬砌的施工方法，包括如下步骤：

S1、盾构机挖掘隧洞，施作隧洞的初期支护结构，边施作所述初期支护结构边分段进行拱墙的浇筑；

S2、所述拱墙成型凝固后，在所述拱墙上沿分段进行拱顶的浇筑；

S3、所述拱墙以及所述拱顶均浇筑完毕后，清理所述初期支护结构的基底，在所述拱墙下沿进行仰拱的浇筑，以使所述拱顶、所述拱墙和所述仰拱拟合成环形整体。

根据本发明实施例的隧洞二次衬砌的施工方法，所述拱墙的浇筑步骤包括：在所述初期支护结构的两侧分别打设锚筋，在所述初期支护结构的两侧分别安装托架，在所述托架上绑扎拱墙钢筋以及铺设拱墙模板，所述锚筋位于拱墙模板形成的拱墙模腔内，往所述拱墙模腔浇筑混凝土，以形成所述拱墙。

根据本发明实施例的隧洞二次衬砌的施工方法，隧洞内设有拱墙混凝土浇筑台车，通过所述拱墙混凝土浇筑台车来往所述拱墙模腔内浇筑混凝土，所述拱墙混凝土浇筑台车包括台车本体，所述台车本体的顶部设有用于搬运混凝土斗车和钢筋的第一电动葫芦，所述台车本体的两侧设有用于供混凝土同步浇筑到所述拱墙模腔的第一溜槽。

根据本发明实施例的隧洞二次衬砌的施工方法，所述拱顶的浇筑步骤包括：拱顶钢筋台车就位，通过所述拱顶钢筋台车往成型凝固的所述拱墙上沿绑扎拱顶钢筋，拱顶钢筋与所述拱墙连接固定，拱顶钢筋绑扎完毕后，拱顶液压台车就位，所述拱顶液压台车上设有液压模板，所述液压模板、所述初期支护结构以及所述拱墙共同形成拱顶模腔，所述拱顶模腔内浇筑混凝土，以形成所述拱顶。

根据本发明实施例的隧洞二次衬砌的施工方法，所述液压模板包括第一液压模板以及第二液压模板，所述第一液压模板分布在所述拱顶液压台车的两侧，所述第二液压模板位于所述拱顶液压台车的顶部，在将混凝土浇筑进所述拱顶模腔前，所述第一液压模板与所述拱墙贴合连接。

根据本发明实施例的隧洞二次衬砌的施工方法，所述仰拱的浇筑步骤包括：在所述初期支护结构的基底铺设仰拱钢筋，仰拱钢筋与所述拱墙连接固定，铺设好仰拱模腔后，在所述仰拱模腔内浇筑混凝土，以形成所述仰拱。

根据本发明实施例的隧洞二次衬砌的施工方法，隧洞内组装有仰拱台车，所述仰拱台车上设有第三液压模板，所述仰拱台车就位后，所述第三液压模板、所述初期支护结构以及所述拱墙共同形成所述仰拱模腔。

基于上述技术方案，本发明实施例至少具有以下有益效果：上述技术方案中，将二次衬砌施工的结构从上至下依次分为拱顶、拱墙以及仰拱这三部分，施工时，采用盾构机进行隧洞的挖掘，在挖好的隧洞内进行初期支护结构的跟进施工，一边进行初期支护结构施工，一边分段进行隧洞两侧的拱墙浇筑施工，施工好的拱墙作为支撑基础，以便进行拱顶的施工，有效防止拱顶掉落的情况，隧洞贯穿后，拱墙以及拱顶均施作完成并凝固后，即可开始清理初期支护结构的底部的轨道等施工设备，在拱墙的下沿浇筑仰拱，使得拱顶、拱墙以及仰拱三者拟合成环形整体，形成完整的二次衬砌结构。通过采用这种方法，在挖掘隧洞以及施作初期支护结构的同时，同步进行二次衬砌的部分施工，也即拱墙和拱顶的施工，可实现隧洞挖掘和二次衬砌同步实施的目的，隧洞、拱墙和拱顶均施工完成后再进行仰拱的施工，提高了二次衬砌的施工效率，有效缩短了二次衬砌的施工周期。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步地说明；

图1是本发明实施例的二次衬砌施工示意图；

图2是本发明实施例中拱墙的施工示意图一；

图3是本发明实施例中拱墙的施工示意图二；

图4是本发明实施例中拱顶的施工示意图一；

图5是本发明实施例中拱顶的施工示意图二；

图6是本发明实施例中拱顶的施工示意图三；

图7是本发明实施例中仰拱的施工示意图；

图8是图7中B-B的截面示意图；

图9是图7中A-A的截面示意图；

图10是本发明实施例中二次衬砌的结构示意图。

附图标记：初期支护结构110，拱墙120，拱墙模腔121，锚筋122，托架123，走道架124，拱顶130，拱顶模腔131，仰拱140，仰拱模腔141，电瓶车210，拱墙混凝土浇筑台车220，第一电动葫芦221，车载水泥泵230，混凝土运输车240，拱顶钢筋台车310，第二电动葫芦311，拱顶液压台车320，第一液压模板321，第二液压模板322，仰拱台车330，第三液压模板331。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图10，隧洞的复合式衬砌结构包括初期支护结构110和二次衬砌结构，二次衬砌结构是在初期支护结构110的基础上施工的，本实施例中，二次衬砌结构由拱顶130、拱墙120以及仰拱140拟合成环形整体。

隧洞二次衬砌的施工方法包括如下步骤：

S1、盾构机挖掘隧洞，施作隧洞的初期支护结构110，边施作初期支护结构110边分段进行拱墙120的浇筑。

其中，如图2所示，盾构机挖掘好的隧洞施作隧洞的初期支护结构110，在隧洞初期支护结构110两侧安装走道架124，施工工人可在走道架124上行走以及施工；隧洞初期支护结构110的底部铺设有若干导轨，导轨上行驶有电瓶车210，通过电瓶车210将盾构机掘进过程产生的渣土运输到隧洞外。

当隧洞施工好的初期支护结构110长度可以进行一段拱墙120的浇筑时，准备好浇筑拱墙120所必需的物资，通过电瓶车210将物资运输到施工位置，其中，结合图2和图3进行理解，拱墙120的浇筑步骤包括：在初期支护结构110的两侧分别打设锚筋122，锚筋122的数量和排列方式可根据隧洞的大小和所需要达到的受力要求实时调整，在初期支护结构110的两侧分别安装托架123，托架123位于锚筋122的下方，在托架123上绑扎拱墙钢筋以及铺设拱墙模板，其中，锚筋122位于拱墙模板形成的拱墙模腔121内，托架123作为拱墙钢筋和拱墙模板的支撑载体，以便拱墙钢筋绑扎和拱墙模板的铺设，进行钢筋绑扎时，拱墙120上下沿的钢筋应留有余量，能够方便地与后续的拱顶130和仰拱140对接，往拱墙模板形成的拱墙模腔121内浇筑混凝土，以形成拱墙120，形成的拱墙120位于初期支护结构110两侧，当这一段的拱墙120凝固完毕后，可拆除拱墙模板、托架123以及走道架124，准备下一段的拱墙120浇筑施工，需说明的是，后续每段拱墙120的施工均如此重复进行。

S2、拱墙120成型凝固后，在拱墙120上沿分段进行拱顶130的浇筑，具体的，拱顶130的施工也是采取分段施工的方式进行，其中，拱墙120可以按12米每段的长度快速施工，拱墙120的施工长度可根据初期支护110施工的速度情况实时调整，相对的，拱顶130可以按18米每段的长度施工。结合图4、图5以及图6进行理解，进行拱顶130施工时，已经施工好的拱墙120为拱顶130的施工提供结构支撑，拱顶130的浇筑步骤包括：拱顶钢筋台车310就位，通过拱顶钢筋台车310往成型凝固的拱墙120上沿绑扎拱顶钢筋，拱顶钢筋与拱墙120连接固定，拱顶钢筋与拱墙120上沿延伸出来的拱墙钢筋绑扎固定，拱顶钢筋绑扎完毕后，在隧洞内组装好的拱顶液压台车320就位，移到需进行拱顶施工的位置固定后启动，拱顶液压台车320上设有液压模板，拱顶液压台车320内的液压元件推动液压模板朝向隧洞壁靠近，当部分液压模板接触到拱墙120时保持液压模板的位置，此时，液压模板、初期支护结构110以及拱墙120共同形成拱顶模腔131，拱墙120的上沿作为拱顶模腔131的底模，可有效防止拱顶模腔131底部跑模、漏浆等现象，施工工人只需把侧面的拱顶模板封上即可开始往拱顶模腔131内浇筑混凝土，以形成拱顶130，当完成一段拱顶130时，拆除拱顶模板，拱顶液压台车320内的液压元件收缩，液压模板收缩大约10cm后，液压模板与拱顶130脱离，等下一段拱顶130的钢筋绑扎完毕后，即可将将拱顶液压台车320移动到下一施工位置，重复上述拱顶130的浇筑步骤即可顺利完成下一段拱顶130的施工。

S3、隧洞贯通完成时，拆除盾构机。当拱墙120以及拱顶130均浇筑完毕后，即可清理初期支护结构110的基底，把轨道拆除，在拱墙120下沿进行仰拱140的浇筑，以使拱顶130、拱墙120和仰拱140拟合成环形整体，完成隧洞的二次衬砌。

通过上述的施工方法进行隧洞二次衬砌的施工，使挖掘隧洞、施作初期支护结构110、浇筑拱墙120以及浇筑拱顶130能够同步进行、互不影响，边挖掘隧洞边进行初期支护结构110的施工，在已施工好的初期支护结构110中进行拱墙120的浇筑，实现边挖掘隧洞边进行拱墙120的浇筑，在已经施工好的拱墙120中进行拱顶130的浇筑，实现边挖掘隧洞边进行拱顶130的浇筑，最后当拱墙120和拱顶130均浇筑完成后，进行仰拱140的施工。相较于传统的施工方式，先进行拱墙120和拱顶130的衬砌，最后再进行仰拱140的衬砌，能够实现二次衬砌的部分结构施工与隧洞的挖掘同步进行，极大的缩短了施工的周期。

参照图3，隧洞内设有拱墙混凝土浇筑台车220，通过拱墙混凝土浇筑台车220来往拱墙模腔121内浇筑混凝土，拱墙混凝土浇筑台车220包括台车本体，台车本体的顶部设有用于搬运混凝土斗车和钢筋的第一电动葫芦221，通过第一电动葫芦221将电瓶车210拖运过来的混凝土斗车和钢筋搬到拱墙混凝土浇筑台车220上，减轻施工工人的工作强度，台车本体的两侧设有用于供混凝土同步浇筑到拱墙模腔121的第一溜槽，浇筑时，通过第一电动葫芦221将装有混凝土的混凝土斗车吊到作业平台上，平台上方安排施工工人控制混凝土的浇筑，混凝土通过第一溜槽浇筑到拱墙模腔121内，具体的，第一溜槽对称设置在台车本体的两侧，使得两侧的拱墙120能实现同步浇筑，使隧洞两侧的拱墙120的凝结时间、凝结后的质量基本相同，有效提升拱墙120的浇筑质量。

参照图4，隧洞内设有拱顶钢筋台车310，通过拱顶钢筋台车310进行拱顶钢筋绑扎，拱顶钢筋台车310的顶部设有用于搬运钢筋原材的第二电动葫芦311，通过第二电动葫芦311将将电瓶车210拖运过来钢筋原材吊至作业平台上，减轻施工工人的工作强度。

参照图5或图6，拱顶液压台车320的液压模板包括第一液压模板321以及第二液压模板322，第一液压模板321分布在拱顶液压台车320的两侧，第二液压模板322位于拱顶液压台车320的顶部，在将混凝土浇筑进拱顶模腔131之前，拱顶液压台车320的液压元件同时驱动第一液压模板321和第二液压模板322，第一液压模板321与拱墙120贴合连接，贴合连接后，拱墙120上沿、第一液压模板321和第二液压模板322形成如图3所示的拱顶模腔131，能有效防止因模板合模位置不对导致的漏浆现象，保证了拱顶130的浇筑质量。

结合图1进行理解，本实施例中，采用三台混凝土运输车240将地上输送下来的混凝土循环往复运输至隧洞内，能有效解决长距离隧洞混凝土泵送距离长、混凝土损耗量过多的问题；在进行拱顶130浇筑混凝土时，配备一台车载水泥泵230，能有效解决拱顶130混凝土浇筑难度大的问题，通过车载水泥泵230将混凝土泵入拱顶模腔131中实现混凝土的浇筑。

结合图8进行理解，本实施例中，仰拱140的浇筑步骤包括：进行仰拱140的浇筑之前，先把隧洞内的导轨等其他会影响仰拱140施工的东西清理干净，然后在初期支护结构110的基底铺设仰拱钢筋，仰拱钢筋与拱墙120连接固定，具体是与拱墙120延伸出来的拱墙钢筋绑扎固定，铺设好仰拱模腔141后，在仰拱模腔141内浇筑混凝土，以形成仰拱140，仰拱140也是采用分段的方式施工，在进行前一段仰拱140的混凝土浇筑时，可同时进行下一段的钢筋绑扎，以提高施工效率。其中，参照图7，隧洞内组装有仰拱台车330，仰拱台车330上设有第三液压模板331，仰拱台车330就位后，仰拱台车330上的液压元件推动第三液压模板331下压到与拱墙120贴合，此时第三液压模板331、初期支护结构110以及拱墙120共同形成仰拱模腔141，往仰拱模腔141内浇筑混凝土并均匀搅拌，待混凝土凝结后，液压元件驱使第三液压模板331脱离，一段仰拱140的浇筑完成，其中，图9为混凝土浇筑完成后，仰拱140的示意图，仰拱140与拱墙120的下沿完美结合，确保了二次衬砌结构的完整性。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (4)

1.一种隧洞二次衬砌的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、盾构机挖掘隧洞，施作隧洞的初期支护结构（110），边施作所述初期支护结构（110）边分段进行拱墙（120）的浇筑，其中，所述拱墙（120）的浇筑步骤包括：在所述初期支护结构（110）的两侧分别打设锚筋（122），在所述初期支护结构（110）的两侧分别安装托架（123），在所述托架（123）上绑扎拱墙钢筋以及铺设拱墙模板，所述锚筋（122）位于拱墙模板形成的拱墙模腔（121）内，往所述拱墙模腔（121）浇筑混凝土，以形成所述拱墙（120），隧洞内设有拱墙混凝土浇筑台车（220），通过所述拱墙混凝土浇筑台车（220）来往所述拱墙模腔（121）内浇筑混凝土，所述拱墙混凝土浇筑台车（220）包括台车本体，所述台车本体的顶部设有用于搬运混凝土斗车和钢筋的第一电动葫芦（221），所述台车本体的两侧设有用于供混凝土同步浇筑到所述拱墙模腔（121）的第一溜槽；

S2、所述拱墙（120）成型凝固后，在所述拱墙（120）上沿分段进行拱顶（130）的浇筑，所述拱顶（130）的浇筑步骤包括：拱顶钢筋台车（310）就位，通过所述拱顶钢筋台车（310）往成型凝固的所述拱墙（120）上沿绑扎拱顶钢筋，拱顶钢筋与所述拱墙（120）连接固定，拱顶钢筋绑扎完毕后，拱顶液压台车（320）就位，所述拱顶液压台车（320）上设有液压模板，所述液压模板、所述初期支护结构（110）以及所述拱墙（120）共同形成拱顶模腔（131），所述拱顶模腔（131）内浇筑混凝土，以形成所述拱顶（130）；

S3、所有的所述拱墙（120）、所述拱顶（130）均浇筑完毕后，清理所述初期支护结构（110）的基底，在所述拱墙（120）下沿进行仰拱（140）的浇筑，以使所述拱顶（130）、所述拱墙（120）和所述仰拱（140）拟合成环形整体。

2.根据权利要求1所述的隧洞二次衬砌的施工方法，其特征在于：所述液压模板包括第一液压模板（321）以及第二液压模板（322），所述第一液压模板（321）分布在所述拱顶液压台车（320）的两侧，所述第二液压模板（322）位于所述拱顶液压台车（320）的顶部，在将混凝土浇筑进所述拱顶模腔（131）之前，所述第一液压模板（321）与所述拱墙（120）贴合连接。

3.根据权利要求1所述的隧洞二次衬砌的施工方法，其特征在于，所述仰拱（140）的浇筑步骤包括：在所述初期支护结构（110）的基底铺设仰拱钢筋，仰拱钢筋与所述拱墙（120）连接固定，铺设好仰拱模腔（141）后，在所述仰拱模腔（141）内浇筑混凝土，以形成所述仰拱（140）。

4.根据权利要求3所述的隧洞二次衬砌的施工方法，其特征在于：隧洞内组装有仰拱台车（330），所述仰拱台车（330）上设有第三液压模板（331），所述仰拱台车（330）就位后，所述第三液压模板（331）、所述初期支护结构（110）以及所述拱墙（120）共同形成所述仰拱模腔（141）。

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