CN113833495A - 一种用于斜坡隧道仰拱施工的设备及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于斜坡隧道仰拱施工的栈桥，涉及隧道施工的仰拱栈桥领域，包括用于横跨仰拱施工作业面的主桥系统、用于仰拱施工的仰拱模板总成、用于栈桥在斜坡上支撑和移动的滑座支撑系统。所述滑座支撑系统包括横移滑座系统、纵移滑座系统和顶升系统；所述横移滑座系统包括横移滑座、垫座、横移油缸、第一竖撑杆和第一导向套；所述横移油缸、垫座和横移滑座通过螺栓相连接，所述横移滑座连接第一竖撑杆，第一导向套套设在第一竖撑杆外与所述桁架体系焊接；通过上述技术方案可以克服栈桥在斜坡隧道支撑条件差、前倾趋势大等问题。

Description

一种用于斜坡隧道仰拱施工的设备及其施工方法

技术领域

本发明涉及斜坡隧道仰拱施工技术领域，具体涉及一种用于斜坡隧道仰拱施工的设备及其施工方法。

背景技术

仰拱施工一直以来都是钻爆法隧洞施工工序中影响施工进度、质量、安全控制的一道关键工序。通过仰拱栈桥一体化施工能实现早封闭，早成环的施工要求，可有效提升隧道整体施工效率。

由于各具体工程的实际情况存在较大差异，所采取的栈桥形式和仰拱施工措施亦不尽相同，在斜坡隧道进行栈桥搭接和仰拱施工时具有前倾趋势大、稳定性差、施工难度大等问题。

中国专利文献CN112814710A公开了一种适用于隧道大坡度斜井施工仰拱填充的模板，包括沿隧道斜井斜坡面布置的模板安装梁，模板安装梁设有两根并平行布置于隧道的两侧，其中一根模板安装梁上设有第一仰拱侧边模板，另一根模板安装梁上设有第二仰拱侧边模板，第一仰拱侧边模板和第二仰拱侧边模板之间设有仰拱中间模板，两根模板安装梁之间设有可沿模板安装梁长度方向移动的填充模板，其通过仰拱中间模板和填充模板保证混凝土成型坡度，提高了隧道大坡度斜井施工的效率，但是其仍在斜坡隧道进行栈桥搭接和仰拱施工时具有前倾趋势大、稳定性差的问题。

发明内容

为克服栈桥在斜坡隧道支撑条件差、前倾趋势大等问题，本发明提供一种用于斜坡隧道仰拱施工的设备及其施工方法，本发明在进行斜坡隧道仰拱施工过程中采用前纵移滑座前后布设倒八字斜撑，斜撑与主梁及支座垫块销轴连接，形成稳定的三角形体系；支撑底座与主梁及连接板相连接，进一步为栈桥在斜坡上提供支撑以及增强栈桥结构稳定性；倾斜底座与滑座支撑系统相连接，使栈桥支撑底座平行于斜坡轴线，增大接触面积。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一方面，本发明提供了一种用于斜坡隧道仰拱施工的设备，包括：用于横跨仰拱施工区的主桥系统、用于仰拱施工的仰拱模板总成；用于栈桥在斜坡隧道上支撑和控制栈桥移动的滑座支撑系统。所述主桥系统包括桁架体系；所述滑座支撑系统包括横移滑座系统、纵移滑座系统和顶升系统；所述横移滑座系统包括横移滑座、垫座、横移油缸、第一竖撑杆和第一导向套；所述横移油缸、垫座和横移滑座通过螺栓相连接，所述横移滑座连接第一竖撑杆，第一导向套套设在第一竖撑杆外与所述桁架体系焊接；所述纵移滑座系统包括纵移滑座、纵移油缸、纵向滑轮、第二竖撑杆和第二导向套，第二导向套套设在第二竖撑杆外，所述纵移滑座和纵移油缸连接，所述纵移滑座与所述纵向滑轮连接，所述纵移滑座和纵移油缸与焊接在桁架体系上的耳座相连接；所述顶升系统包括顶升油缸，所述顶升油缸下端与纵移滑座系统的第二竖撑杆相接，所述顶升油缸上端与桁架体系焊接的耳座相连接。

进一步地，所述仰拱模板总成包括浇筑仰拱的仰拱模板、可调丝杆和角钢，所述仰拱模板背面安装有角钢，所述可调丝杆一端与所述角钢连接，另一端与所述桁架体系的支架连接；所述仰拱模板与桁架体系采用可调丝杆连接。

进一步地，所述仰拱模板总成还包括水槽和堵头模板，所述水槽布设在仰拱模板中间，所述仰拱模板前端设置有堵头模板，使得成形仰拱平行于斜坡轴线。

进一步地，所述仰拱模板总成还包括手拉葫芦吊和运送小车，所述手拉葫芦吊和运送小车连接，栈桥移动时仰拱模板通过手拉葫芦吊悬挂于运送小车上。

进一步地，所述主桥系统包括横跨仰拱施工区的主桥、连接开挖面的长引桥、连接仰拱已浇筑块的短引桥；所述长引桥和短引桥均是通过液压油缸和连接架与所述桁架体系连接。

进一步地，所述滑座支撑系统还包括斜坡支撑系统，所述斜坡支撑系统包括斜坡支撑和主桥连接板，所述斜坡支撑上端连接主桥连接板；所述斜坡支撑与主桥连接板和桁架体系的主梁焊接成整体；

斜坡支撑包括前支撑和后支撑，所述前支撑与倾斜底座相连接，垂直于仰拱开挖面上，后支撑垂直于已浇筑的仰拱面上。在主桥连接板下方布设斜坡支撑，将斜坡支撑与主桥连接板和桁架焊接成整体，前支撑与可拆卸倾斜底座相连接，垂直于仰拱开挖面上，后支撑垂直于已浇筑的仰拱面上。

进一步地，所述斜坡支撑系统还包括倾斜底座，所述倾斜底座与斜坡支撑相连接，使栈桥斜坡支撑平行于斜坡轴线。采用倾斜底座与斜坡支撑相连接，使栈桥支撑底座平行于斜坡轴线，增大支撑接触面积，减少临空面。

进一步地，所述纵移滑座系统还包括斜撑杆和纵移支座，所述纵移支座包括前纵移支座，所述前纵移支座两侧布设斜撑杆，形成倒八字斜撑，斜撑杆与主梁及支座垫块销轴连接，形成稳定的三角形体系，增强栈桥抗倾伏性，提高整体结构稳定性。

进一步地，所述横移滑座系统还包括横移支座，所述横移支座上方设置有横移滑座。

另一方面，本发明提供了一种用于斜坡隧道仰拱施工的设备的施工方法，包括如下步骤：

S1：仰拱开挖距离d；

S2：栈桥前移距离d；

S3：首仓防水施工及仰拱钢筋安装；

S4：仰拱模板安装；

S5：仰拱浇筑，进入步骤S6或步骤S8；

S6：仰拱继续开挖距离d；

S7：栈桥前移距离d至已浇筑的仰拱块；

S8：下一仓防水施工及仰拱钢筋安装，循环步骤S4-S7。

与现有技术相比，本发明所产生的有益效果是：

(1)通过采用上述技术方案，栈桥在主桥下进行仰拱浇筑施工，并在仰拱等强期间，开挖出渣车辆可从已浇筑好的仰拱段通过栈桥到达掌子面下台阶，能很好地配合各类台阶法开挖方式下的仰拱混凝土施工，实现早封闭，早成环的施工要求。

(2)本发明充分利用混凝土早期强度为栈桥自重及车辆通行荷载提供支撑，配合斜坡支撑及移动滑座系统可很好地解决栈桥在斜坡隧道上支撑条件差、前倾趋势大等问题。

附图说明

图1为本发明提供的斜坡隧道仰拱施工栈桥的整体示意图；

图2为本发明提供的仰拱施工栈桥的前断面图；

图3为本发明提供的栈桥在斜坡上的支撑和移动滑座示意图；

图4为本发明提供的栈桥支撑和移动滑座的前断面图；

图5为本发明提供的用于斜坡隧道仰拱施工的设备的施工流程图。

附图标记如下：

1-主桥系统；2-仰拱模板总成；3-滑座支撑系统；4-主桥；5-长引桥；6-短引桥；7-桁架体系；

21-运送小车；22-角钢；23-仰拱模板；25-可调丝杆；26-堵头模板；27-水槽；28-手拉葫芦吊；

31-横移滑座；32-纵移滑座；33-抬升油缸；34-倾斜底座；35-斜撑杆；36-纵移油缸；37-主桥连接板38-斜坡支撑；39-横向油缸；40-第一竖撑杆；41-第一导向套；42-第二竖撑杆；43-第二导向套；44-横移支座；45-纵移支座；46-耳座；47-纵向滑轮；48-垫座。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

实施例1

如图1所示，本发明提供了一种用于斜坡隧道仰拱施工的设备，包括：用于横跨仰拱施工区的主桥系统1、用于仰拱施工的仰拱模板总成2；用于栈桥在斜坡隧道上支撑和控制栈桥移动的滑座支撑系统3。其中，本发明提供的所述主桥系统1包括作为主桥骨架的桁架体系7、横跨仰拱施工区的主桥4、连接开挖面的长引桥5、连接仰拱已浇筑块的短引桥6；所述长引桥5和短引桥6均是通过液压油缸和连接架与所述桁架体系7连接；施工时可在主桥下进行仰拱浇筑施工，并在仰拱等强期间，开挖出渣车辆可从已浇筑好的仰拱段通过栈桥到达掌子面下台阶，从而实现隧洞开挖与仰拱浇筑同步施工。

如图3-4所示，本发明提供的所述滑座支撑系统3包括横移滑座系统、纵移滑座系统和顶升系统；所述横移滑座系统包括横移滑座31、垫座48、横移油缸39、第一竖撑杆40和第一导向套41；所述横移油缸39、垫座48和横移滑座31通过螺栓相连接，所述横移滑座31连接第一竖撑杆40，第一导向套41套设在第一竖撑杆40外与所述桁架体系7焊接；

所述纵移滑座系统包括纵移滑座32、纵移油缸36、纵向滑轮47、第二竖撑杆42和第二导向套43，第二导向套43套设在第二竖撑杆42外，所述纵移滑座32和纵移油缸36连接，所述纵移滑座32与所述纵向滑轮47连接，所述纵移滑座32和纵移油缸36与焊接在桁架体系上的耳座46相连接；所述顶升系统包括顶升油缸33，所述顶升油缸33下端与纵移滑座系统的第二竖撑杆42相接，所述顶升油缸33上端与桁架体系7焊接的耳座46相连接。

21-运送小车；22-角钢；23-仰拱模板；25-可调丝杆；26-堵头模板；27-水槽；28；手拉葫芦吊；

如图2所示，本发明提供的所述仰拱模板总成包括浇筑仰拱的仰拱模板23、可调丝杆25和角钢22，所述仰拱模板23背面安装有角钢22，所述可调丝杆25一端与所述角钢22连接，另一端与所述桁架体系7的支架连接；所述仰拱模板23与桁架体系7采用可调丝杆25连接。

作为优选实施方式，本发明提供的所述仰拱模板总成还包括水槽27和堵头模板26，所述水槽27布设在仰拱模板23中间，所述仰拱模板23前端设置有堵头模板26，使得成形仰拱平行于斜坡轴线。其中，本发明提供的所述仰拱模板总成还包括手拉葫芦吊28和运送小车21，所述手拉葫芦吊28和运送小车21连接，栈桥移动时仰拱模板通过手拉葫芦吊28悬挂于运送小车21上。

所述滑座支撑系统还包括斜坡支撑系统，所述斜坡支撑系统包括斜坡支撑38和主桥连接板37，所述斜坡支撑上端连接主桥连接板37；所述斜坡支撑38与主桥连接板37和桁架体系7的主梁焊接成整体；

斜坡支撑38包括前支撑和后支撑，所述前支撑与倾斜底座34相连接，垂直于仰拱开挖面上，后支撑垂直于已浇筑的仰拱面上。在主桥连接板下方布设斜坡支撑，将斜坡支撑与主桥连接板和桁架焊接成整体，前支撑与可拆卸倾斜底座34相连接，垂直于仰拱开挖面上，后支撑垂直于已浇筑的仰拱面上。

所述斜坡支撑系统还包括倾斜底座34，所述倾斜底座34与斜坡支撑38相连接，使栈桥斜坡支撑平行于斜坡轴线。采用倾斜底座与斜坡支撑相连接，使栈桥支撑底座平行于斜坡轴线，增大支撑接触面积，减少临空面。

具体地，本发明提供的所述纵移滑座系统还包括斜撑杆35和纵移支座45，所述纵移支座45包括前纵移支座，所述前纵移支座两侧布设斜撑杆35，形成倒八字斜撑，斜撑杆35与主梁及支座垫块销轴连接，形成稳定的三角形体系，增强栈桥抗倾伏性，提高整体结构稳定性。所述横移滑座系统还包括横移支座44，所述横移支座44上方设置有横移滑座31。

另一方面，如图5所示，本发明提供了一种用于斜坡隧道仰拱施工的设备的施工方法，包括如下步骤：

S1：仰拱开挖距离d；

S2：栈桥前移距离d；

S3：首仓防水施工及仰拱钢筋安装；

S4：仰拱模板安装；

S5：仰拱浇筑，进入步骤S6或步骤S8；

S6：仰拱继续开挖距离d；

S7：栈桥前移距离d至已浇筑的仰拱块；

S8：下一仓防水施工及仰拱钢筋安装，循环步骤S4-S7。

实施例2：

如图1-4所示，主桥系统包括横跨仰拱施工区的主桥1、连接开挖段的长引桥系统5、连接仰拱已浇筑段的短引桥系统6以及作为主桥骨架的桁架体系7，长引桥和短引桥均是通过引桥油缸和连接架与桁架体系连接；施工时可在主桥下进行仰拱浇筑施工，并在仰拱等强期间，开挖出渣车辆可从已浇筑好的仰拱段通过栈桥到达掌子面下台阶，从而实现隧洞开挖与仰拱浇筑同步施工。

用于仰拱施工的仰拱模板总成3包括浇筑仰拱的曲面模板、模板背面焊有角钢，角钢与桁架体系的支架采用可调丝杆连接，栈桥移动时通过仰拱模板通过手拉葫芦吊悬挂于运送小车上；仰拱模板中间还布设有水槽用于仰拱浇筑时排水，在斜坡浇筑仰拱混凝土时通过在仰拱前端设置堵头，使得成形仰拱平行于斜坡轴线。

栈桥在斜坡上的支撑38与主桥连接板37和桁架体系的主梁7焊接成整体。一方面由于主桥跨度较长，中间连接板的位置处于薄弱部位，通过将支撑38与主桥连接板37和主梁焊接成整体，可进一步提高栈桥整体结构的稳定性；另一方面斜坡斜坡支撑38的前支撑与可拆卸支撑底座34相连接，垂直于仰拱开挖面上，后支撑垂直于已浇筑的仰拱面上；当浇筑第一区仰拱段时，前支撑垂直于第二区仰拱开挖面，可为栈桥在斜坡上的固定提供强有力的支撑；当浇筑第二区仰拱段时，将前支撑的支撑底座拆除，此时由后支撑垂直于1区仰拱段为栈桥提供支撑。

如图1-4所示，本发明提供的栈桥在隧洞内的移动通过移动滑座系统实现，移动滑座系统包括横移系统和纵移系统，其中横移系统包括垫座、横移滑座、竖撑杆、横移油缸；纵移系统包括纵移滑座、撑杆、纵移油缸。栈桥左右横移通过位于四个横移滑座的横移油缸调节栈桥的横移位置。横移时需升起抬升油缸，使纵移支座离开地面，由横移滑座受力，在横移油缸下立柱增加导向套，导向套与桁架梁焊接成整体，增强支座横移稳定性；栈桥前后纵移是通过四个纵移滑座的纵移油缸调节栈桥的前后位置，纵移时需收起顶升油缸使横移滑座离开地面，由纵移滑座受力，移动滑座系统包括采用横移油缸下立柱增加导向套，导向套与桁架梁焊接成整体，增强支座横移稳定性。在前纵移支座位置布设倒八字斜撑，斜撑与主梁及支座垫块销轴连接，形成稳定的三角形体系，增强栈桥抗倾伏性，提高整体结构稳定性。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于斜坡隧道仰拱施工的设备，其特征在于，包括：横跨仰拱施工区的主桥系统、仰拱模板总成和滑座支撑系统；

所述主桥系统包括桁架体系；

所述滑座支撑系统包括横移滑座系统、纵移滑座系统和顶升系统；

所述横移滑座系统包括横移滑座、垫座、横移油缸、第一竖撑杆和第一导向套；所述横移油缸、垫座和横移滑座通过螺栓相连接，所述横移滑座连接第一竖撑杆，第一导向套套设在第一竖撑杆外与所述桁架体系焊接；

所述纵移滑座系统包括纵移滑座、纵移油缸、纵向滑轮；所述纵移滑座和纵移油缸连接，所述纵移滑座与所述纵向滑轮连接，所述纵移滑座和纵移油缸与焊接在桁架体系上的耳座相连接；

所述顶升系统包括顶升油缸，所述顶升油缸下端与纵移滑座系统的竖撑杆相接，所述顶升油缸上端与桁架体系焊接的耳座相连接。

2.如权利要求1所述的用于斜坡隧道仰拱施工的设备，其特征在于，所述仰拱模板总成包括浇筑仰拱的仰拱模板、可调丝杆和角钢，所述仰拱模板背面安装有角钢，所述可调丝杆一端与所述角钢连接，另一端与所述桁架体系的支架连接；所述仰拱模板与桁架体系采用可调丝杆连接。

3.如权利要求2所述的用于斜坡隧道仰拱施工的设备，其特征在于，所述仰拱模板总成还包括水槽和堵头模板，所述水槽布设在仰拱模板中间，所述仰拱模板前端设置有堵头模板，使得成形仰拱平行于斜坡轴线。

4.如权利要求2所述的用于斜坡隧道仰拱施工的设备，其特征在于，所述仰拱模板总成还包括手拉葫芦吊和运送小车，所述手拉葫芦吊和运送小车连接，栈桥移动时仰拱模板通过手拉葫芦吊悬挂于运送小车上。

5.如权利要求1所述的用于斜坡隧道仰拱施工的设备，其特征在于，所述主桥系统包括横跨仰拱施工区的主桥、连接开挖面的长引桥、连接仰拱已浇筑块的短引桥；所述长引桥和短引桥均是通过液压油缸和连接架与所述桁架体系连接。

6.如权利要求1所述的用于斜坡隧道仰拱施工的设备，其特征在于，所述滑座支撑系统还包括斜坡支撑系统，所述斜坡支撑系统包括斜坡支撑和主桥连接板，所述斜坡支撑上端连接主桥连接板；所述斜坡支撑与主桥连接板和桁架体系的主梁焊接成整体；

斜坡支撑包括前支撑和后支撑，所述前支撑与倾斜底座相连接，垂直于仰拱开挖面上，后支撑垂直于已浇筑的仰拱面上。

7.如权利要求6所述的用于斜坡隧道仰拱施工的设备，其特征在于，所述斜坡支撑系统还包括倾斜底座，所述倾斜底座与斜坡支撑相连接，使栈桥斜坡支撑平行于斜坡轴线。

8.如权利要求1所述的用于斜坡隧道仰拱施工的设备，其特征在于，所述纵移滑座系统还包括斜撑杆、纵移支座、第二竖撑杆和第二导向套，所述第二导向套套设在第二竖撑杆外，所述纵移支座包括前纵移支座，所述前纵移支座两侧布设斜撑杆，形成倒八字斜撑，斜撑杆与主梁及支座垫块销轴连接。

9.如权利要求1所述的用于斜坡隧道仰拱施工的设备，其特征在于，所述横移滑座系统还包括横移支座，所述横移支座上方设置有横移滑座。

10.一种如权利要求1-9任一项所述的用于斜坡隧道仰拱施工的设备的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：仰拱开挖距离d；

S2：栈桥前移距离d；

S3：首仓防水施工及仰拱钢筋安装；

S4：仰拱模板安装；

S5：仰拱浇筑，进入步骤S6或步骤S8；

S6：仰拱继续开挖距离1/2d；

S7：栈桥前移距离1/2d至已浇筑的仰拱块；

S8：下一仓防水施工及仰拱钢筋安装，循环步骤S4-S7。

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