CN113914895B - 衬砌模板装置及施工方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及隧洞施工技术领域，尤其涉及一种衬砌模板装置及施工方法。其中衬砌模板装置通过第一支撑杆、第二支撑杆和套管的设置，将第一支撑杆的第一端与隧洞连接，第二支撑杆的第一端与模板连接，第二支撑杆的第二端与第一支撑杆的第二端可拆卸连接，当第一支撑杆和第二支撑杆连接时能够限制模板移动，避免模板在浇筑时上浮，当第一支撑杆和第二支撑杆分离后，第二支撑杆能够拆除，套管套设在第一支撑杆和至少部分第二支撑杆的外部，用于将混凝土隔绝在套管外部，当第二支撑杆拆除后，再将套管拆除。因此通过第一支撑杆和第二支撑杆的设置能够提高模板的抗浮能力，第二支撑杆还能够拆除，能够重复利用，而且还能提高衬砌的外观质量。

Description

衬砌模板装置及施工方法

技术领域

本公开涉及隧洞施工技术领域，尤其涉及一种衬砌模板装置及施工方法。

背景技术

在进行隧道浇筑时，尤其是浇筑底部衬砌时，需要通过液压栈桥上的底模板和两端的端模板围成一个底部衬砌浇筑空间，在该浇筑空间需提前绑扎焊接钢筋笼骨架，并向其中浇筑混凝土，混凝土从底模板上的窗口注入。由于模板的底板衬砌是弧形断面，中间低两边高，混凝土满仓后会向中间流动，进而产生上浮力；另外由于钢筋间距小，数量多，妨碍混凝土的流动，所以为了便于浇筑，施工过程中会适当提高混凝土的流动性，这也增大了混凝土的上浮力，为了保证底板衬砌断面尺寸，模板需要固定牢固，防止上浮。

现有技术通常是在装置的侧部设置支撑件，以提高抗浮能力，但是抗浮效果不佳，如果采用普通的对拉钢筋，拆模后会在混凝土的表面留有钢筋头，无法处理。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种衬砌模板装置及施工方法。

本公开提供了一种衬砌模板装置，用于在隧洞内施工，包括：

模板，所述模板安装在隧洞的设定位置，且所述模板上开设多个窗口，以使混凝土通过所述窗口浇筑到所述模板与所述隧洞形成的空间中；

第一支撑杆，所述第一支撑杆的第一端与所述隧洞连接；

第二支撑杆，所述第二支撑杆的第一端与所述模板连接，所述第二支撑杆的第二端与所述第一支撑杆的第二端可拆卸连接；所述第一支撑杆和所述第二支撑杆连接后，能够限制所述模板；所述第一支撑杆和所述第二支撑杆分离后，能够拆除所述第二支撑杆；

套管，所述套管套设在所述第一支撑杆和至少部分所述第二支撑杆的外部，用于将所述混凝土隔绝在所述套管外部。

可选的，所述第二支撑杆的第二端具有套筒，所述套筒与所述第一支撑杆的第二端螺纹连接。

可选的，所述第二支撑杆的第一端贯穿所述模板的底模板，并通过所述螺母连接在所述底模板上。

可选的，所述第一支撑杆的第一端通过连接部件与所述隧洞连接，至少部分所述连接部件伸入所述隧洞表层的垫层中，并与所述垫层固定连接。

可选的，所述连接部件包括第一连接件和与第二连接件；

所述第一连接件包括第一连接部和第一弯折部，所述第一连接部与所述第一支撑杆的第一端固定连接，所述第一弯折部与所述第一支撑杆之间形成夹角，并伸入所述垫层中；

所述第二连接件包括第二连接部和第二弯折部，所述第二连接部与所述第一支撑杆的第一端固定连接，所述第二弯折部与所述第一支撑杆之间形成夹角，并伸入所述垫层中；

所述第一弯折部和所述第二弯折部对称设置。

可选的，所述套管的顶部与所述模板接触，所述套管的底部与所述连接部件接触；

所述套管内部靠近所述模板和/或靠近所述连接部件的位置处设置填充部。

可选的，所述套管的外壁涂有脱模剂。

可选的，所述模板还包括拉杆，所述拉杆的第一端与所述模板的端模板连接，所述拉杆的第二端与所述隧洞的侧壁的钢支撑连接，且所述拉杆的第一端高于所述拉杆的第二端。

可选的，所述模板还包括撑杆，所述撑杆的第一端与所述模板的底模板的顶面连接，所述撑杆的第二端与所述隧洞的侧壁连接，且所述撑杆的第一端低于所述撑杆的第二端。

本公开还提供了一种衬砌施工方法，所述方法包括：

向隧洞的底面浇筑混凝土以形成垫层，将连接部件的第一端伸入垫层中；

将第一支撑杆的第一端与连接部件焊接，将第一支撑杆进行固定，并安装套管；

将模板安装在隧洞的设定位置；

将第二支撑杆贯穿模板，使第二支撑杆的第二端与第一支撑杆的第二端连接，然后将第二支撑杆的第一端与模板的底模板锁紧；

将混凝土通过模板的窗口浇筑到模板与隧洞形成的空间中，形成衬砌。

本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本公开实施例提供的衬砌模板装置包括模板、第一支撑杆、第二支撑杆和套管，模板安装在隧洞的设定位置，且模板上开设多个窗口，以使混凝土通过窗口浇筑到模板与隧洞形成的空间中，用于形成衬砌。第一支撑杆的第一端与隧洞连接，第二支撑杆的第一端与模板连接，第二支撑杆的第二端与第一支撑杆的第二端可拆卸连接，当第一支撑杆和第二支撑杆连接时能够限制模板移动，避免模板在浇筑时上浮，当第一支撑杆和第二支撑杆分离后，第二支撑杆能够拆除，从而第二支撑杆能够重复利用，能够降低施工成本。套管套设在第一支撑杆和至少部分第二支撑杆的外部，用于将混凝土隔绝在套管外部，通过套管的设置能够方便第二支撑杆的拆除，当第二支撑杆拆除后，再将套管拆除。因此通过第一支撑杆和第二支撑杆的设置能够提高模板的抗浮能力，而且第二支撑杆还能够拆除，并重复利用，还能节省成本。同时第二支撑杆和套管拆除后衬砌的表面会形成多个孔，向多个孔中继续浇筑环氧砂浆，从而能够避免环氧砂浆脱落，从而提高了衬砌的外观质量。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开实施例所述衬砌模板施工装置的结构示意图；

图2为本公开实施例所述衬砌模板施工装置的局部放大图；

图3为本公开实施例所述衬砌模板施工装置安装到隧洞后的结构示意图。

其中，

10、模板；20、混凝土；30、垫层；1、第一支撑杆；2、第二支撑杆；21、套筒；22、螺母；3、套管；41、第一连接件；411、第一连接部；412、第一弯折部；42、第二连接件；421、第二连接部；422、第二弯折部；5、填充部；6、拉杆；7、撑杆。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。

现有技术中，在浇筑衬砌成型时，会通过杆体对模板进行支撑，避免模板上浮，但由于杆体贯穿底模板，脱模后，杆体的顶端会探出于衬砌表面，需要将此探出的部分切除，为保证衬砌表面平整，往往还需要剖开杆体周围的一部分混凝土，切除的位置低于衬砌表面，切除后再将剖开的混凝土做一下表面修补。这一过程不仅费时费力，而且表面修补的混凝土由于是二次附着上去的，与衬砌主体的混凝土粘接不是很紧密，容易脱落或损伤，影响衬砌的质量和外观。

基于此，本公开实施例提供一种衬砌模板装置及施工方法，能够解决上述技术问题。

参照图1-图3所示，本公开实施例提供的衬砌模板装置包括模板10、第一支撑杆1、第二支撑杆2和套管3，模板10安装在隧洞的设定位置，且模板10上开设多个窗口，以使混凝土20(该混凝土为C30混凝土)通过窗口浇筑到模板10与隧洞形成的空间中，用于形成衬砌。第一支撑杆1的第一端与隧洞连接，第二支撑杆2的第一端与模板10连接，第二支撑杆2的第二端与第一支撑杆1的第二端可拆卸连接，当第一支撑杆1和第二支撑杆2连接时能够限制模板10移动，避免模板10在浇筑时上浮，当第一支撑杆1和第二支撑杆2分离后，第二支撑杆2能够拆除，从而第二支撑杆2能够重复利用，能够降低施工成本。套管3套设在第一支撑杆1和至少部分第二支撑杆2的外部，用于将混凝土20隔绝在套管3外部，通过套管3的设置能够方便第二支撑杆2的拆除，当第二支撑杆2拆除后，再将套管3拆除。因此通过第一支撑杆1和第二支撑杆2的设置能够提高模板10的抗浮能力，而且第二支撑杆2还能够拆除，并重复利用，还能节省成本，同时还能提高衬砌的外观质量。

需要说明的是，准备浇筑凝土20时，通过第一支撑杆1和第二支撑杆2的设置，能够限制模板10的移动，待混凝土20浇筑完成后，衬砌放置一到两天，待衬砌初定型，然后将第二支撑杆2和套管3拆卸，由于第二支撑杆2和套管3拆除后衬砌的表面会形成多个孔，此时向多个孔中继续浇筑C30环氧砂浆，此时浇筑的C30环氧砂浆具有一定的深度，且与初次浇筑的混凝土20接触面也较大，从而能够避免浇筑的C30环氧砂浆脱落，进而提高了衬砌的质量和外观。

在浇筑时，采用振捣器振捣混凝土20流动并排出气泡，使混凝土20挤压密实，当然还可以采用消泡剂进行消泡。

另外，在模板10安装之前，可以在模板10的底部涂层脱模剂，脱模剂可以为涂消泡型脱模剂，便于浇筑完混凝土20后将模板10脱除，而且在混凝土20浇筑时还能起到消除气泡的作用。当然脱模剂也可以采用油类物质。

在一些实施例中，第二支撑杆2的第二端具有套筒21，套筒21与第一支撑杆1的第二端螺纹连接，通过旋拧第二支撑杆2即可将第二支撑杆2与第一支撑杆1连接或分离，使用非常方便。

其中，套筒21和第一支撑杆1为一体式结构，套筒21内壁设置内螺纹，第一支撑杆1的第二端设置外螺纹，通过内螺纹和外螺纹配合即可。

在一些实施例中，第二支撑杆2的第一端贯穿模板10的底模板，并通过螺母22连接在底模板上。使用时，第二支撑杆2穿过底模板后，与第一支撑杆1的第二端螺纹连接，当第一支撑杆1和第二支撑杆2连接完成后，再将螺母22套在第二支撑杆2的第一端，将第二支撑杆2锁紧在底模板上，从而能够将底模板锁紧，避免底模板在浇筑混凝土20时上浮。

在一些实施例中，第一支撑杆1的第一端伸入隧洞表层的垫层30中，并与垫层30(垫层30是隧洞施工的一道工序，提前在隧洞底表面浇筑完成的20cm后的C20混凝土)固定连接，通过连接部件的设置能够方便第一支撑杆1与隧洞底部的连接。

其中，连接部件包括第一连接件41和与第二连接件42，第一连接件41包括第一连接部411和第一弯折部412，第一连接部411与第一支撑杆1的第一端固定连接，第一弯折部412与第一支撑杆1之间形成夹角，并伸入垫层30中；第二连接件42包括第二连接部421和第二弯折部422，第二连接部421与第一支撑杆1的第一端固定连接，第二弯折部422与第一支撑杆1之间形成夹角，并伸入垫层30中；第一弯折部412和第二弯折部422对称设置。通过第一弯折部412和第二弯折部422的设置能够使连接部件固定的更加牢固，由于连接部件与第一支撑杆1固定连接，从而能够避免在混凝土20浇筑时第一支撑杆1上移。

另外，连接部件成Y字形结构，能够提高连接部件的牢固性，Y字形的两条分支分两次安装进垫层，安装完成后焊接在一起。

上述的第一支撑杆1与第一连接部411和第二连接部421焊接连接。

在一些实施例中，套管3的顶部与模板10接触，套管3的底部与连接部件接触；套管3内部靠近模板10和/或靠近连接部件的位置处设置填充部5。能够避免混凝土20进入到套管3内部，避免套管3内部的混凝土20妨碍第二支撑杆2和套管3的脱离。

其中，套管3的尺寸也是提前设定好的，在安装时，先将套管3套设在第一支撑杆1的外部，再将填充部5填充到套管3的底部，然后使第二支撑杆2与第一支撑杆1连接，再将填充部5填充到套管3的顶部。然后将模板10安装，此时第二支撑杆2的第一端贯穿底模板，然后旋拧第二支撑杆2上的螺母22将底模板锁紧，从而避免底模板上浮。

另外，填充部5可以采用塑料填充，也可以采用海绵填充。当拔出第二支撑件2时，会带出一部分填充部5，然后拔出套管3时，还会带出一部分填充部5。若套管3拔出后还残留部分填充部5，则该部分填充部5可以采用高压风吹出。

上述的套管3的外壁涂有脱模剂，能够方便套管3的拔出。

在一些实施例中，模板10还包括拉杆6，拉杆6的第一端与模板10的端模板连接，拉杆6的第二端与隧洞的侧壁的钢支撑连接，且拉杆6的第一端高于拉杆6的第二端，通过拉杆6的设置能够进一步地避免模板10上浮。

其中，拉杆6可以设置在两个端模板上，每个端模板可以设置四根拉杆6，而且拉杆6可以为φ16钢筋，使拉杆6的强度更高。

另外，端模板的顶部可以焊接工字钢，拉杆6可以通过工字钢与端模板连接，从而起到拉拽的目的。

具体使用时，拉杆6一端与工字钢焊接，另一端与隧洞侧壁的钢支撑连接，该钢支撑可以为工字钢，该工字钢的厚度与混凝土的厚度基本一致，所以此处的工字钢会漏出，即使该处的工字钢没有露出，刮开表层的混凝土也可以将工字钢露出，便于与拉杆6焊接，通过拉杆6的设置能够起到拉拽的目的，防止底模板上浮。

在一些实施例中，模板10还包括撑杆7，撑杆7的第一端与模板10的底模板的顶面连接，撑杆7的第二端与隧洞的侧壁连接，且撑杆7的第一端低于撑杆7的第二端，通过撑杆7的设置能够更进一步地避免模板10上浮，通过撑杆7、拉杆6、第一支撑杆1和第二支撑杆2的设置，解决了模板10上浮的问题。

其中，撑杆7可以为DN80钢管，使撑杆7的强度更高。

具体使用时，底模板的边缘设置焊接座，与此同时将隧洞侧壁的混凝土20刮开一处用于使撑杆7伸入的洞即可，撑杆7一端与底模板上的焊接座铰接，另一端伸入洞中即可，从而能够支撑底模板，避免底模板上浮。从而通过撑杆7、拉杆6、第一支撑件1和第二支撑件2的设置，解决了模板10上浮的问题。

综上所述，本公开实施例提供的衬砌模板装置由于第二支撑杆2与第一支撑杆1可拆卸连接，当第一支撑杆1和第二支撑杆2连接时能够限制模板10移动，避免模板10在浇筑时上浮，当第一支撑杆1和第二支撑杆2分离后，第二支撑杆2能够拆除，从而第二支撑杆2能够重复利用，能够降低施工成本。套管3套设在第一支撑杆1和至少部分第二支撑杆2的外部，用于将混凝土20隔绝在套管3外部，通过套管3的设置能够方便第二支撑杆2的拆除，当第二支撑杆2拆除后，再将套管3拆除。因此通过第一支撑杆1和第二支撑杆2的设置能够提高模板10的抗浮能力，而且第二支撑杆2还能够拆除，并重复利用，还能节省成本。而且混凝土20浇筑完成后，衬砌混凝土待凝一到两天，满足拆模条件后，将第二支撑杆2和套管3拆卸，由于第二支撑杆2和套管3拆除后衬砌的表面会形成多个孔，此时向多个孔中继续浇筑C30环氧砂浆，此时浇筑的C30环氧砂浆具有一定的深度，且与初次浇筑的混凝土20接触面也较大，从而能够避免浇筑的C30环氧砂浆脱落，能够提高衬砌的质量和外观。

本公开实施例提供的衬砌施工方法，包括：

向隧洞的底面浇筑混凝土以形成垫层30，将连接部件的第一端伸入垫层30中，使连接部件与垫层30固定连接，进而使连接部件与隧洞固定连接，提高了连接部件的牢固性；

将第一支撑杆1的第一端与连接部件焊接，将第一支撑杆1进行固定，并安装套管；

将模板10安装在隧洞的设定位置，该位置为提前设定好的位置；将第二支撑杆2贯穿模板10，使第二支撑杆2的第二端与第一支撑杆1的第二端连接，然后将第二支撑杆2的第一端与模板10的底模板锁紧，避免模板10在浇筑混凝土20时上浮；

将拉杆6连接在模板10的端模板和隧洞之间，避免模板10在浇筑混凝土20时上浮；

将撑杆7连接在模板10的底模板和和隧洞之间，避免模板10在浇筑混凝土20时上浮；

模板10固定完成后，将混凝土20通过模板10的窗口浇筑到模板10与隧洞形成的空间中，形成衬砌；

在浇筑混凝土20的过程，采用振捣器振捣混凝土20流动并排出气泡，使混凝土20挤压密实；

混凝土20从底模板的中间逐渐向两端浇筑，再从两端边墙对称浇筑，最后浇筑成型；

放置一到两天待混凝土20初次凝固后将模板10、第二支撑杆2和套管3拆除，第二支撑杆2和套管3拆除后留下的孔再浇筑C30环氧砂浆，待C30环氧砂浆浇筑完成后，整个衬砌浇筑完成。

其中，在浇筑混凝土20时，打开窗口，窗口可以设置20个，均匀分布在模板10的表面。混凝土20先从模板10中间的窗口浇筑，混凝土塌落度控制在18-20cm，同时振捣棒通过模板10两端的窗口伸入空间中进行振捣，插入式振捣器充分振捣，浇筑距离模板5cm后关闭窗口，混凝土20再由两侧边墙浇筑，混凝土20塌落度调整至16cm；然后由中间向两侧逐步振捣和关闭窗口，矮边墙高1.0m分3层进行浇筑，且左右对称，矮边墙浇筑完成后，将过水面混凝土20保护层收面至同一平面。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种衬砌模板装置，用于在隧洞内施工，其特征在于，包括：

模板（10），所述模板（10）安装在隧洞的设定位置，且所述模板（10）上开设多个窗口，以使混凝土（20）通过所述窗口浇筑到所述模板（10）与所述隧洞形成的空间中；

第一支撑杆（1），所述第一支撑杆（1）的第一端与所述隧洞连接；

第二支撑杆（2），所述第二支撑杆（2）的第一端与所述模板（10）连接，所述第二支撑杆（2）的第二端与所述第一支撑杆（1）的第二端可拆卸连接；所述第一支撑杆（1）和所述第二支撑杆（2）连接后，能够限制所述模板（10）；所述第一支撑杆（1）和所述第二支撑杆（2）分离后，能够拆除所述第二支撑杆（2）；

套管（3），所述套管（3）套设在所述第一支撑杆（1）和至少部分所述第二支撑杆（2）的外部，用于将所述混凝土（20）隔绝在所述套管（3）外部；

所述第二支撑杆（2）的第二端具有套筒（21），所述套筒（21）与所述第一支撑杆（1）的第二端螺纹连接；

所述第二支撑杆（2）的第一端贯穿所述模板（10）的底模板，并通过螺母（22）连接在所述底模板上；

所述第一支撑杆（1）的第一端通过连接部件与所述隧洞连接，至少部分所述连接部件伸入所述隧洞表层的垫层（30）中，并与所述垫层（30）固定连接；

所述套管（3）的顶部与所述模板（10）接触，所述套管（3）的底部与所述连接部件接触；

所述套管（3）内部靠近所述模板（10）和/或靠近所述连接部件的位置处设置填充部（5）。

2.根据权利要求1所述的衬砌模板装置，其特征在于，所述连接部件包括第一连接件（41）和与第二连接件（42）；

所述第一连接件（41）包括第一连接部（411）和第一弯折部（412），所述第一连接部（411）与所述第一支撑杆（1）的第一端固定连接，所述第一弯折部（412）与所述第一支撑杆（1）之间形成夹角，并伸入所述垫层（30）中；

所述第二连接件（42）包括第二连接部（421）和第二弯折部（422），所述第二连接部（421）与所述第一支撑杆（1）的第一端固定连接，所述第二弯折部（422）与所述第一支撑杆（1）之间形成夹角，并伸入所述垫层（30）中；

所述第一弯折部（412）和所述第二弯折部（422）对称设置。

3.根据权利要求1所述的衬砌模板装置，其特征在于，所述套管（3）的外壁涂有脱模剂。

4.根据权利要求1所述的衬砌模板装置，其特征在于，所述模板（10）还包括拉杆（6），所述拉杆（6）的第一端与所述模板（10）的端模板连接，所述拉杆（6）的第二端与所述隧洞的侧壁的钢支撑连接，且所述拉杆（6）的第一端高于所述拉杆（6）的第二端。

5.根据权利要求1所述的衬砌模板装置，其特征在于，所述模板（10）还包括撑杆（7），所述撑杆（7）的第一端与所述模板（10）的底模板的顶面连接，所述撑杆（7）的第二端与所述隧洞的侧壁连接，且所述撑杆（7）的第一端低于所述撑杆（7）的第二端。

6.一种如权利要求1至5任一项所述的衬砌模板装置的衬砌施工方法，其特征在于，包括：

向隧洞的底面浇筑混凝土以形成垫层，将连接部件的第一端伸入垫层中；

将第一支撑杆的第一端与连接部件焊接；

将模板安装在隧洞的设定位置；

将第二支撑杆贯穿模板，套管套设在第一支撑杆和至少部分第二支撑杆的外部，第二支撑杆的第二端与第一支撑杆的第二端可拆卸连接，然后将第二支撑杆的第一端与模板的底模板锁紧；

将混凝土通过模板的窗口浇筑到模板与隧洞形成的空间中，形成衬砌。