CN113738402B - 水工隧道施工用支撑系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种水工隧道施工用支撑系统及方法，其包括机架和安装在所述机架顶部的模板，所述模板上安装有振动器，所述机架上设置有用于驱动所述振动器伸入浇筑间隙的升降组件。本申请具有通过将振动器伸入浇筑间隙内进行振捣，使得混凝土具有良好致密性的效果。

Description

水工隧道施工用支撑系统及方法

技术领域

本发明涉及隧道支撑领域，尤其是涉及一种水工隧道施工用支撑系统及方法。

背景技术

水工隧道是指在山体上或地下开挖的过水洞，可用于输水，排洪等作用。经过一段时间后隧道的内壁会出现裂纹现象，为了能够使隧道处于安全的使用状态，通常会对隧道的内部进行加固处理，首先会在隧道内部支撑模板，然后浇筑混凝土作为新的内衬。

相关技术中申请号为CN201810370818.0的中国专利，提出了一种水工隧洞大曲率段衬砌台车，包括机架和安装在机架顶部的模板，模板和隧道内壁之间留有浇筑间隙，该浇筑间隙用于浇筑混凝土形成新的内衬。

针对上述中的相关技术，发明人发现存在有以下缺陷：浇筑混凝土后通常会进行振捣，以排出混凝土内部的空气，从而使得混凝土更加密实，对于浇筑内衬厚度在20公分以下的，可以将振动器安装在模板上，通过模板的振动达到振实的目的，但对于浇筑厚度较大的，该操作方法的振动效果则难以满足使用要求。

发明内容

为了改善因浇筑内衬厚度较大，使得振实效果较差的问题，本申请提供一种水工隧道施工用支撑系统及方法。

本申请提供的一种水工隧道施工用支撑系统及方法采用如下的技术方案：

一种水工隧道施工用支撑系统，包括机架和安装在所述机架顶部的模板，所述模板上安装有振动器，所述机架上设置有用于驱动所述振动器伸入浇筑间隙的升降组件。

通过采用上述技术方案，机架起到支撑座的作用，主要承受混凝土的重量，当对隧道进行加固时，将机架放入隧道内，模板和隧道内壁之间形成浇筑间隙，振动器在升降组件的作用下插入浇筑间隙中，对混凝土进行振捣，使得对混凝土的振捣效果更好，从而使得混凝土具有良好的致密性。

可选的，所述模板包括顶部挡板和可拆卸安装在所述顶部挡板两侧的侧挡板，两个所述侧挡板沿隧道走向布设，所述振动器活动设置在所述顶部挡板上。

通过采用上述技术方案，模板包括顶部挡板和侧挡板，顶部挡板用于支撑混凝土，侧挡板起到围挡作用，使得浇筑的混凝土不易从侧面流出，侧挡板与顶部挡板之间可拆卸连接在一起，操作员可以将顶部挡板和侧挡板运输到施工现场后再进行装配，从而便于运输。

可选的，所述升降组件包括驱动部件和升降架，所述升降架包括竖直设置的丝杆、螺纹在所述丝杆上的升降块、导向部件，所述丝杆一端转动连接在所述机架上，另一端转动连接在所述顶部挡板的底面，所述振动器安装在升降块上，所述驱动部件驱动所述丝杆转动，所述升降块在所述导向部件作用下作竖直运动。

通过采用上述技术方案，振动器安装在升降块上，当驱动部件驱动丝杆转动，升降块在导向部件作用下实现升降运动，从而实现振动器的升降，使振动器能够在浇筑间隙中拔插，该升降结构简单，不仅成本低且损坏时易维修。

可选的，所述导向部件包括导向杆和滑动连接在所述导向杆上的滑块，所述导向杆的一端固定在所述机架上另一端固定在所述顶部挡板的底面，所述振动器为多个，每个所述滑块上安装一个所述振动器，多个所述滑块和升降块之间共同穿设有一个连杆，所述连杆水平设置。

通过采用上述技术方案，导向部件包括了多个导向杆，每个导向杆上滑动安装一个滑块，并且每个滑块上安装一个振动器，当升降块运动的同时，升降块通过连杆带动滑动一同升降，从而实现多个振动器一同在浇筑间隙中进行拔插。

可选的，所述驱动部件包括电机和齿轮组，所述电机安装在所述机架上，所述电机通过所述齿轮组带动所述丝杆转动。

通过采用上述技术方案，电机通过齿轮组带动丝杆转动，从而可以实现振动器的升降。

可选的，所述齿轮组包括主动锥齿轮和从动锥齿轮，所述主动锥齿轮安装在所述电机的输出轴上，所述从动锥齿轮安装在所述丝杆上，所述主动锥齿轮与所述从动锥齿轮啮合配合，所述电机安装在所述机架上。

通过采用上述技术方案，电机驱动主动锥齿轮转动，主动锥齿轮带动从动锥齿轮转动，从而带动丝杆转动，齿轮传动不仅平稳，且易于维修。

可选的，所述顶部挡板多块弧形板组成，相邻两块所述弧形板之间通过螺栓实现可拆卸连接。

通过采用上述技术方案，顶部挡板由多块弧形板拼接而成，操作员可将弧形板运送到施工现场后进行拼接，该过程有利于节省运输空间，便于搬运和运输，从而为操作员提供便利性。

可选的，所述侧挡板上连接有多个凸出所述侧挡板的输料嘴。

通过采用上述技术方案，侧挡板上设置有输料嘴，在浇筑混凝土时，操作员可以将专门用于输送混凝土的管道插在输料嘴上，输料嘴起到连接作用；输料嘴的数量为多个，可以提高浇筑混凝土的效率。

可选的，所述侧挡板的顶部开设有多个监测孔。

通过采用上述技术方案，侧挡板的顶部开设有多个监测孔，当浇筑间隙内的混凝土填充满之后，多余的混凝土可以从浇筑监测孔中流出，此时操作员启动电机将振动器从浇筑间隙中抽出，然后停止向浇筑间隙内填充混凝土，监测孔使得操作员便于了解混凝土浇筑情况。

一种支撑系统的施工方法，包括步骤：

S1、组成模板和机架，并推入隧道内部；

S2、在输料嘴上插入输送混凝土的料管，向浇筑间隙浇筑混凝土；

S3、启动电机，将振动器插入浇筑间隙中进行振捣；

S4、当观察到混凝土从监测孔中流出时，启动电机，将振动器从浇筑间隙中拔出，等待混凝土凝固；

S5、沿隧道走向移动机架的位置，重复S2到S4步骤对下段隧道浇筑混凝土加固。

通过采用上述技术方案，模板和机架拼装后形成可以移动的支撑系统，操作员可以通过移动支撑系统实现对隧道的分段浇筑，通过电机可以实现振动器自动插入和抽出浇筑间隙，该过程中无需手工操作。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.机架上安装模板，模板与隧道内壁之间形成浇筑间隙，浇筑间隙内专门用于填充混凝土形成新的隧洞内衬，振动器在升降组件作用下可以插入和抽出浇筑间隙，当振动器插入浇筑间隙内部时，可更好地对混凝土进行振捣，当振捣完毕后，振动器可通过升降组件抽出浇筑间隙；

2.当电机带动丝杆转动，升降块沿丝杆作升降运动的同时，也会带动滑块一同升降，由于每个滑块上安装有振动器，从而使得多个振动器一同插入浇筑间隙，多个振动器可以提高振捣效率，减少产生振捣死角；

3.侧挡板的顶部开设有多个监测孔，当浇筑间隙内的混凝土填充满之后，多余的混凝土可以从浇筑监测孔中流出，此时操作员启动电机将振动器从浇筑间隙中抽出，然后停止向浇筑间隙内填充混凝土，监测孔使得操作员便于了解混凝土浇筑情况。

附图说明

图1是本申请实施例的整体结构示意图。

图2是模板结构示意图。

图3是图2中A部分的局部放大示意图。

图4是升降组件结构示意图。

图5是图1中B部分的局部放大示意图。

附图标记：1、机架；11、横管；12、竖管；13、调节管；131、螺纹管；132、支撑脚；133、转动环；14、支撑板；2、模板；21、顶部挡板；211、弧形板；212、连接板；213、弯折板；22、侧挡板；221、输料嘴；222、监测孔；3、升降组件；31、驱动部件；311、电机；312、齿轮组；3121、主动锥齿轮；3122、从动锥齿轮；32、升降架；321、丝杆；322、升降块；33、导向部件；331、导向杆；332、滑块；333、连杆；4、振动器；5、橡胶圈。

具体实施方式

以下结合附图1-5对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种水工隧道施工用支撑系统。参照图1，水工隧道施工用支撑系统包括机架1和安装在机架1上模板2，模板2与隧道内壁之间围成浇筑间隙，通过浇筑间隙内填充混凝土形成新的内衬，从而实现对隧道的加固。

机架1由多根横管11和多根竖管12焊接而成，横管11与竖管12之间围设成方形的框架结构，位于机架1的四角处分别安装有一个车轮，当操作员在移动机架1过程中可以更加方便；剩余竖管12的底部分别安装有调节管13，调节管13由螺纹管131和支撑脚132构成，支撑脚132为U形板，螺纹管131焊接在支撑脚132背离U形开口的端面上，螺纹管131插接于竖管12中，并与竖管12螺纹配合连接；为了便于转动螺纹管131，螺纹管131上靠近支撑脚132的一端焊接有转动环133，转动环133的上一体成型有把手，把手使得操作员可以更加方便地转动调节管13。当操作员对隧道进行加固时，首先将机架1推入隧道中，然后手动转动转动环133使得调节管13伸出竖管12，使支撑脚132支撑在地面上，从而使得机架1在浇筑过程中不易发生滑移，位置更加稳固，另一方面操作员可以通过调节调节管13伸出的长度控制机架1的高度，由于没根竖管12底端均设有调节管13，使得机架1的高度变化更加灵活。

如图1和图2所示，模板2包括顶部挡板21和两个侧挡板22，顶部挡板21由多个弧形板211构成，本实施例中弧形板211数量为三个，三个弧形板211之间相互拼接形成与隧道顶拱相同的弧度，弧形板211背离浇筑间隙的侧面上焊接有连接板212，连接板212沿机架1长度方向布设，当相邻两个弧形板211拼接时，两个连接板212相互抵接，并且两个连接板212通过多个螺栓固定连接。顶部挡板21由多块弧形板211拼接而成，操作员可将弧形板211运送到施工现场后进行拼接，该过程有利于节省运输空间，便于搬运和运输，从而为操作员提供便利性。

如图1和图3所示，两个侧挡板22均为弧形，且沿顶部挡板21长度方向相对布设，弧形板211沿长度方向的两端向下弯折形成弯折板213，当对侧挡板22与弧形板211进行拼接时，侧挡板22与弯折板213相抵接，弯折板213与侧挡板22之间通过多个螺栓固定连接。侧挡板22与顶部挡板21设置成拼接方式，有利于节省运输空间，为运输提供方便。

为了能够向浇筑间隙内填充混凝土，侧挡板22上开设有多个圆孔，侧挡板22上焊接有与圆孔相同数量的输料嘴221，输料嘴221布设在圆孔处，在浇筑混凝土时，操作员可以将专门用于输送混凝土的管道插在输料嘴221上，输料嘴221起到连接和支撑作用；由于输料嘴221的数量为多个，可以提高浇筑混凝土的效率。

在浇筑混凝土过程中，为了便于得知混凝土浇筑状况，侧挡板22的顶部开设有多个监测孔222，当混凝土填充满后，会从监测孔222中流出，此时操作员可以停止填充，从而为操作员带来便利性。

如图1和图4所示，机架1顶部水平焊接有支撑板14，支撑板14上设置有多组升降组件3，本实施例中升降组件3为两组，升降组件3包括驱动部件31、升降架32和导向部件33，升降架32包括丝杆321、升降块322，丝杆321竖直设置，丝杆321的两端分别转动连接在支撑板14上和弧形板211的底面，升降块322螺纹连接丝杆321上；导向部件33用于对升降块322进行导向，使升降块322实现竖直运动，导向部件33包括两个导向杆331和两个滑块332，滑块332一一对应滑动连接在导向杆331上，两个滑块332和升降块322之间共同穿设有一个水平设置的连杆333。

如图4和图5所示，滑块332上和升降块322上分别安装有一个振动器4，振动器4的作用主要用于振捣混凝土，使混凝土更加密实，弧形板211上开设有供振动器4穿过的孔，孔的内壁固定有橡胶圈5，橡胶圈5的内侧面与振动器4的周侧面相贴合，当振动器4振捣时，橡胶圈5可起到缓冲作用。

如图4所示，驱动部件31包括电机311和齿轮组312，齿轮组312包括主动锥齿轮3121和从动锥齿轮3122，电机311安装在支撑板14上，主动锥齿轮3121固定连接在电机311的输出轴上，从动锥齿轮3122固定连接在丝杆321靠近支撑板14的一端，主动锥齿轮3121和从动锥齿轮3122啮合配合。当电机311转动时，丝杆321通过齿轮组312实现转动，该过程中无需操作员手动操作员，为操作员降低了劳动强度。

当驱动部件31驱动丝杆321转动时，升降块322沿着丝杆321作升降运动，同时在连杆333的作用下，升降块322带动两个滑块332一同实现升降运动，从而使得振动器4插入浇筑间隙中，并对混凝土进行振捣，当振捣完毕后，启动电机311，使得振动器4的杆部从浇筑间隙中抽出，且振动器4的顶端与弧形板211的顶面平齐，该升降组件3通过控制一个升降块322的运动实现对多个滑块332的控制，从而提高了工作效率。

本实施例公开了一种支撑系统施工方法，步骤如下：

S1、机架1可以在施工现场进行焊接组装，也可以事先组装好运输到施工现场，然后将弧形板211拼装成顶部挡板21，再将侧挡板22与顶部挡板21进行连接，最后将振动器4和升降组件3安装在机架1上，并将支撑系统推入隧道内；

S2、将输送混凝土的管道接入输料嘴221上，并将浇筑间隙内浇筑混凝土；

S3、启动电机311，将振动器4插入浇筑间隙内进行振动，并同时观察是否有混凝土从监测孔222中流出；

S4、当有混凝土从监测孔222中流出时，启动电机311将振动器4从浇筑间隙处抽出，并使得振动器4的顶面与弧形板211的顶面平齐，然后停止浇筑混凝土，并堵住监测孔222，等待混凝土凝固；

S5、推动机架1，重复S2-S4步骤对隧道的下一段长度进行浇筑加固。

本申请实施例一种水工隧道施工用支撑系统及方法的实施原理为：操作员首先将机架1推入隧道中，然后向浇筑间隙内浇筑混凝土，并且启动电机311将振动器4插入浇筑间隙内对混凝土进行振捣，当混凝土从监测孔222中流出后，启动电机311将振动器4从浇筑间隙中抽出，最后停止向浇筑间隙内填充混凝土并堵住监测孔222，待混凝土凝固后，操作员可通过调节调节管13降低机架1的高度，然后移动机架1位置，并对下一段隧道进行浇筑加固。

通过控制升降组件3使得振动器4插入浇筑间隙内进行振捣，从而使得振捣效果更好，进而使得混凝土能够具有良好的致密性。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种水工隧道施工用支撑系统，包括机架（1）和安装在所述机架（1）顶部的模板（2），其特征在于：所述模板（2）上安装有振动器（4），所述机架（1）上设置有用于驱动所述振动器（4）伸入浇筑间隙的升降组件（3）；

所述模板（2）包括顶部挡板（21）和可拆卸安装在所述顶部挡板（21）两侧的侧挡板（22），两个所述侧挡板（22）沿隧道走向布设，所述振动器（4）活动设置在所述顶部挡板（21）上；

所述升降组件（3）包括驱动部件（31）、升降架（32）和导向部件（33），所述升降架（32）包括竖直设置的丝杆（321）、螺纹连接在所述丝杆（321）上的升降块（322），所述丝杆（321）一端转动连接在所述机架（1）上，另一端转动连接在所述顶部挡板（21）的底面，所述振动器（4）安装在升降块（322）上，所述驱动部件（31）驱动所述丝杆（321）转动，所述升降块（322）在所述导向部件（33）作用下作竖直运动；

所述导向部件（33）包括导向杆（331）和滑动连接在所述导向杆（331）上的滑块（332），所述导向杆（331）的一端固定在所述机架（1）上，另一端固定在所述顶部挡板（21）的底面，所述振动器（4）为多个，每个所述滑块（332）上安装一个所述振动器（4），多个所述滑块（332）和升降块（322）之间共同穿设有一个连杆（333），所述连杆（333）水平设置；

所述驱动部件（31）包括电机（311）和齿轮组（312），所述电机（311）安装在所述机架（1）上，所述电机（311）通过所述齿轮组（312）带动所述丝杆（321）转动；

所述齿轮组（312）包括主动锥齿轮（3121）和从动锥齿轮（3122），所述主动锥齿轮（3121）安装在所述电机（311）的输出轴上，所述从动锥齿轮（3122）安装在所述丝杆（321）上，所述主动锥齿轮（3121）与所述从动锥齿轮（3122）啮合配合，所述电机（311）安装在所述机架（1）上；

所述顶部挡板（21）由多块弧形板（211）组成，相邻两块所述弧形板（211）之间通过螺栓实现可拆卸连接；

所述弧形板（211）上开设有供所述振动器（4）穿过的孔，孔的内壁固定有橡胶圈（5），所述橡胶圈（5）的内侧面与所述振动器（4）的周侧面相贴合。

2.根据权利要求1所述的一种水工隧道施工用支撑系统，其特征在于：所述侧挡板（22）上连接有多个凸出所述侧挡板（22）的输料嘴（221）。

3.根据权利要求2所述的一种水工隧道施工用支撑系统，其特征在于：所述侧挡板（22）的顶部开设有多个监测孔（222）。

4.一种支撑系统的施工方法，其特征在于：基于权利要求3所述的一种水工隧道施工用支撑系统，包括步骤：

S1、组装所述模板（2）和所述机架（1），并推入隧道内部；

S2、在所述输料嘴（221）上插入输送混凝土的料管，向浇筑间隙浇筑混凝土；

S3、启动所述电机（311），将所述振动器（4）插入浇筑间隙中进行振捣；

S4、当观察到混凝土从所述监测孔（222）中流出时，启动所述电机（311），将所述振动器（4）从浇筑间隙中拔出，等待混凝土凝固；

S5、沿隧道走向移动所述机架（1）的位置，重复S2到S4步骤对下段隧道浇筑混凝土加固。