CN114046159A - 模板件及其适用于富水黄土地层隧道开挖及衬砌施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及模板件及其适用于富水黄土地层隧道开挖及衬砌施工方法。该适用于富水黄土地层隧道开挖及衬砌施工方法，包括以下步骤，基于地形确定隧道进洞口位置；对隧道进洞口位置进行预加固；开挖隧道洞口，并从该洞口开始，做初期支护，得到混凝土底层；基于该初期支护继续做防水结构；基于该防水结构做两次衬砌；在两次衬砌中，通过衬砌台车搭建模板件，基于模板件浇筑混凝土，通过模板件内的凝实结构，使模板件内的混凝土凝实；从该洞口开始，继续开挖，基于开挖距离，继续上述衬砌施工，直至完工；该适用于富水黄土地层隧道开挖及衬砌施工方法，结构简单，操作方便，使用灵活，采用该方法浇筑出来的混凝土强度高，且美观。

Description

模板件及其适用于富水黄土地层隧道开挖及衬砌施工方法

技术领域

本发明属于隧道施工技术领域，具体涉及模板件及其适用于富水黄土地层隧道开挖及衬砌施工方法。

背景技术

黄土是指在地质时代中的第四纪期间，以风力搬运的黄色粉土沉积物。黄土湿陷系数(也称湿陷系数)是评价黄土湿陷性的力学参数，指在一定压力下，黄土湿陷系数是指土样浸水前后高度之差与土样原始高度之比。黄土湿陷系数是评价黄土湿陷性的一个重要指标，可由试验直接测出。根据黄土湿陷系数不同，黄土分为湿陷性黄土和非湿陷性黄土。其中，非湿陷性黄土是指在自重和外部荷载作用下被水浸湿后完全不发生湿陷或黄土湿陷系数＜0.015的黄土。非湿陷性黄土是黄土是在干旱气候条件下形成的特种土，一般为浅黄、灰黄或黄褐色,具有目视可见的大孔和垂直节理。湿陷性黄土是指在上覆土层自重应力作用下，或者在自重应力和附加应力共同作用下，因浸水后土的结构破坏而发生显著附加变形的土，属于特殊土，有些杂填土也具有湿陷性，广泛分布于我国东北、西北、华中和华东部分地区的黄土多具湿陷性。通过地质勘察发现，黄土地层中黄土的类型较多，根据材质划分为砂质黄土(也称为砂黄土)、黏性黄土(也称为粘性黄土或粘黄土)等，其中砂黄土是指含有细砂颗粒量较高一般大于30％的黄土且其实质是黄土状土，粘黄土是指细砂含量小于15％、粘土含量大于25％的黄土且其实质是黄土状土；根据所处地质年代分为新黄土和老黄土，老黄土是地质年代属于早、中更新世的黄土且其一般不具有湿陷性，新黄土指比老黄土年代晚的黄土，新黄土结构疏松且一般具有湿陷性，新黄土多分布于老黄土之上。

黄土地层具有多孔性、垂直节理发育、透水性强和沉陷性等地质特性，对于处于黄土地层的黄土隧道进行施工时，洞体周侧土层变形大。尤其是对于隧道开挖断面大于100m²的大断面隧道而言，洞体周侧土层变形非常大，并且开挖施工难度非常大。

现有的在适用于富水黄土地层隧道开挖及衬砌施工方法中，一般可以先通过对该开挖区域做预加固的方式，来降低开挖以及隧道衬砌难度，一般通过设置交错的水泥土搅拌桩来进行加固，加固完成后进行进洞口开挖，在开挖过程中，传统的衬砌方式得到的混凝土存在一定的间隙，并且不够美观。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种结构简单，设计合理的模板件及其适用于富水黄土地层隧道开挖及衬砌施工方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种适用于富水黄土地层隧道开挖及衬砌施工方法，包括以下步骤，基于地形确定隧道进洞口位置；对隧道进洞口位置进行预加固；开挖隧道洞口，并从该洞口开始，做初期支护，得到混凝土底层；基于该初期支护继续做防水结构；基于该防水结构做两次衬砌；在两次衬砌中，通过衬砌台车搭建模板件，基于模板件浇筑混凝土，通过模板件内的凝实结构，使模板件内的混凝土凝实；从该洞口开始，继续开挖，基于开挖距离，继续上述衬砌施工，直至完工。

作为本发明的进一步优化方案，模板件包括顶模板与侧模板，在两次衬砌中，通过衬砌台车内装载的伸缩装置，将顶模板与侧模板移动至设定位置，先向侧模板内注入混凝土砂浆，再向顶模板内注入混凝土砂浆。

作为本发明的进一步优化方案，具体的，将顶模板其模板中线分为左右两侧，左右两侧均为下降式弧板或弧形板，顶模板的中部开设有注泥口，浇筑顶模板时，从其中部的注泥口分别向左右两侧注入混凝土砂浆。

作为本发明的进一步优化方案，具体的，所述侧模板在竖直方向上分为若干段，每段分别设置一组注泥口与一组凝实结构，浇筑时，由下至上的分段浇筑。

作为本发明的进一步优化方案，具体的，浇筑时，所述模板件的外表面连接有振动组件，所述振动组件振动所述模板件。

一种模板件，模板件包括顶模板与侧模板，一组所述顶模板与两组所述侧模板配合，两组所述侧模板分别设置于顶模板的两侧位置，所述顶模板与侧模板之间设置有连接件连接两者，所述顶模板与侧模板内至少设置有至少一组注泥条槽，所述顶模板与侧模板内设置有注泥通道，混凝土泥浆通过注泥条槽注入于注泥通道内，凝实结构包括压板，所述压板设置于注泥条槽内，所述压板的表面固定连接有内连件，所述内连件固定连接有外接杆件，所述外接杆件从注泥条槽内穿出。

作为本发明的进一步优化方案，所述内连件为第一竖板，所述第一竖板与压板构成“L”型结构，所述第一竖板贴敷于模板件的内壁面，且可上下移动，所述第一竖板下移至极限距离时，所述第一竖板覆盖所述注泥条槽。

作为本发明的进一步优化方案，所述外接杆件为第一管杆，所述第一管杆与第一竖板固定连接，所述第一管杆的内部螺纹连接有第二管杆，所述第二管杆的一端贯穿所述第一竖板，且该端连接有第二竖板。

作为本发明的进一步优化方案，所述第二竖板的下端固定连接有上置横板，所述上置横板的下端面与所述压板的上端面紧密接触，所述压板与上置横板分别开设有第一通孔、第二通孔，压板压覆工作时，所述第一通孔与第二通孔错位设置，压板压覆工作结束时，所述第一通孔与第二通孔连通。

作为本发明的进一步优化方案，所述第二通孔的内壁固定连接有限制件，所述限制件内设置有可上下滑动的加固杆件，所述加固杆件包括杆体，所述杆体的上端设置有盘状杆头。

本发明的有益效果在于：本发明采用两次衬砌的方式，提高隧道的稳固性，在衬砌时，配合模板件使用，在完成一段注泥通道的混凝土泥浆注入后，通过振动组件对模板件的表面进行振动，以及连接伸缩装置或振动连接的外接杆件，驱动压板间歇下压，来使混凝土内部充实，减小空隙的产生，从而使隧道强度高，且浇注表面光滑美观；整个方法结构简单，操作方便，使用灵活，采用该方法浇筑出来的混凝土强度高，且美观。

附图说明

图1是本发明的方法流程示意图；

图2是本发明的模板件的结构示意图；

图3是本发明的模板件的侧面结构示意图；

图4是本发明的模板件的另一侧面结构示意图；

图5是本发明的模板件的俯视结构示意图；

图6是本发明的注泥通道内的结构示意图；

图7是本发明的压板动作后的结构示意图；

图8是本发明的第一竖板的结构示意图；

图9是本发明的上置横板的结构示意图；

图10是本发明的上置横板动作后的结构示意图；

图11是本发明的加固杆件的结构示意图。

图中：1、模板件；11、顶模板；12、侧模板；13、注泥通道；14、注泥条槽；15、压板；2、连接件；3、外接杆件；31、第一管杆；32、第二管杆；4、内连件；41、第一竖板；42、第二竖板；43、上置横板；51、第一通孔；52、第二通孔；6、加固杆件；61、杆体；62、盘状杆头；63、限制件。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。

实施例1

如图1所示，一种适用于富水黄土地层隧道开挖及衬砌施工方法，包括以下步骤，基于地形确定隧道进洞口位置；对隧道进洞口位置进行预加固；开挖隧道洞口，并从该洞口开始，做初期支护，得到混凝土底层；基于该初期支护继续做防水结构；基于该防水结构做两次衬砌；在两次衬砌中，通过衬砌台车搭建模板件1，基于模板件1浇筑混凝土，通过模板件1内的凝实结构，使模板件内的混凝土凝实；从该洞口开始，继续开挖，基于开挖距离，继续上述衬砌施工，直至完工。

在实际的使用中，采用型钢钢架架设于洞口的墙顶位置，通过喷射混凝土的方式在墙顶形成初期支护，初期支护在混凝土的作用下与洞体连为整体；初期支护用于在隧道洞口施工时形成安全的施工空间；在第一次衬砌时，通过测算，搭建衬砌钢筋，配合相应的模板，进行浇筑成型，成型后拆除养护；其中，防水结构为在初期支护的内侧施作防水层和排水系统，防水层采用土工布和LDPE防水材料构成。

具体的，模板件1包括顶模板11与侧模板12，在两次衬砌中，均可以通过衬砌台车内装载的伸缩装置，将顶模板11与侧模板12移动至设定位置，先向侧模板12内注入混凝土砂浆，再向顶模板11内注入混凝土砂浆。

在实际的使用中，顶模板11与侧模板12之间通过连接件2连接固定，该连接件2可以为模板的铰接连接组件，也可以为液压缸组件，配合顶模板11与侧模板12定位使用；浇筑时，可以设置相应的防水衬板做为密封件使用，防止浇注时漏浆，该防水衬板可以采用5cm厚木模板。

进一步的，将顶模板11其模板中线分为左右两侧，左右两侧均为下降式弧板或弧形板，顶模板11的中部开设有注泥口，浇筑顶模板11时，从其中部的注泥口分别向左右两侧注入混凝土砂浆。当顶模板11的中部开设有一组注泥口时，在注入混凝土泥浆时，可以通过注入的管件向某一测偏移的方式，先将一侧注满，再将另一侧注满。

进一步的，所述侧模板12在竖直方向上分为若干段，每段分别设置一组注泥口与一组凝实结构，浇筑时，由下至上的分段浇筑。

若侧模板12的高度较高时，注入的混凝土泥浆容易在侧模板12的注泥通道13内产生较多的间隙，因此采用分段设计，便于减小间隙的产生。

进一步的，浇筑时，所述模板件1的外表面连接有振动组件，所述振动组件振动所述模板件1。

在本实施例中，该振动组件可以选用振动电机，其驱动端连接振动板，将该振动板与模板件1的表面接触，该表面对应正在或刚刚注入混凝土泥浆的部位。

实施例2

如图2-图11所示，在上述实施例1的基础上，详细公开配合上述方法的模板件1，该模板件1包括顶模板11与侧模板12，一组所述顶模板11与两组所述侧模板12配合，两组所述侧模板12分别设置于顶模板11的两侧位置，所述顶模板11与侧模板12之间设置有连接件2连接两者，所述顶模板11与侧模板12内至少设置有至少一组注泥条槽14，所述顶模板11与侧模板12内设置有注泥通道13，混凝土泥浆通过注泥条槽14注入于注泥通道13内，凝实结构包括压板15，所述压板15设置于注泥条槽14内，所述压板15的表面固定连接有内连件4，所述内连件4固定连接有外接杆件3，所述外接杆件3从注泥条槽14内穿出。

在本实施例中，上述至少一组注泥条槽14是基于侧模板12的高度以及顶模板11的长度而设，最佳的，顶模板11的表面中部开设两组注泥条槽14，在两组注泥条槽14的中部可以再开设一组注泥口，在该顶模板11的两侧注入混凝土泥浆后，再通过注泥口将两组注泥条槽14之间的注泥通道13注满；

进一步的，所述内连件4为第一竖板41，所述第一竖板41与压板15构成“L”型结构，所述第一竖板41贴敷于模板件1的内壁面，且可上下移动，所述第一竖板41下移至极限距离时，所述第一竖板41覆盖所述注泥条槽14。

在实际的使用中，如图6与图8所示，压板15上移至极限距离时，注泥条槽14部分漏出，该漏出部分即为该段的注泥口，基于该口向模板件1内的注泥通道13注入混凝土泥浆。

再进一步的，所述外接杆件3为第一管杆31，所述第一管杆31与第一竖板41固定连接，所述第一管杆31的内部螺纹连接有第二管杆32，所述第二管杆32的一端贯穿所述第一竖板41，且该端连接有第二竖板42。

在实际的使用中，第二管杆32与第二竖板42转动连接，当需要在压板15上方注入混凝土泥浆时，可以通过转动第二管杆32，使第二竖板42压紧第一竖板41，从而进一步提高注泥条槽14的密封性。

更进一步的，所述第二竖板42的下端固定连接有上置横板43，所述上置横板43的下端面与所述压板15的上端面紧密接触，所述压板15与上置横板43分别开设有第一通孔51、第二通孔52，压板15压覆工作时，所述第一通孔51与第二通孔52错位设置，压板15压覆工作结束时，所述第一通孔51与第二通孔52连通。

在实际的使用中，该通孔实际为长条孔状，在压板15上方注入混凝土泥浆时，通过转动第二管杆32，使上置横板43表面的第二通孔52与第一通孔51连通，提高两段混凝土泥浆的连接稳定性，长条孔状的设计，是为了两者有更多的连接部分。

再进一步的，所述第二通孔52的内壁固定连接有限制件63，所述限制件63内设置有可上下滑动的加固杆件6，所述加固杆件6包括杆体61，所述杆体61的上端设置有盘状杆头62。

在实际的使用中，限制件61一般为多个环状排列的杆体构成，杆体的末端形成圈体结构，加固杆件6位于圈体结构内，即杆体62可在圈体结构内上下滑动，盘状杆体62的表面同样开设有镂空槽体，并且杆体62的下端可以设置为尖锐状，当两通孔连通后，杆体62的下端贯穿第一通孔51，随着上方混凝土泥浆的注入，盘状杆体62受到压力，辅助杆体62向下方的混凝土内插入，从而其形成加强筋，起到更好地加固作用。

需要说明的是，该适用于富水黄土地层隧道开挖及衬砌施工方法，在使用时，配合上述模板件1使用，在完成一段注泥通道13的混凝土泥浆注入后，通过振动组件对模板件1的表面进行振动，以及连接伸缩装置或振动连接的外接杆件3，驱动压板15间歇下压，来使混凝土内部充实，减小空隙的产生，从而使隧道强度高，且浇注表面光滑美观；整个方法结构简单，操作方便，使用灵活，采用该方法浇筑出来的混凝土强度高，且美观。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不应理解为必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种适用于富水黄土地层隧道开挖及衬砌施工方法，其特征在于，包括以下步骤，基于地形确定隧道进洞口位置；

对隧道进洞口位置进行预加固；

开挖隧道洞口，并从该洞口开始，做初期支护，得到混凝土底层；

基于该初期支护继续做防水结构；

基于该防水结构做两次衬砌；

在两次衬砌中，通过衬砌台车搭建模板件（1），基于模板件（1）浇筑混凝土，通过模板件（1）内的凝实结构，使模板件（1）内的混凝土凝实；

从该洞口开始，继续开挖，基于开挖距离，继续上述衬砌施工，直至完工。

2.根据权利要求1所述的一种适用于富水黄土地层隧道开挖及衬砌施工方法，其特征在于：模板件（1）包括顶模板（11）与侧模板（12），在两次衬砌中，通过衬砌台车内装载的伸缩装置，将顶模板（11）与侧模板（12）移动至设定位置，先向侧模板（12）内注入混凝土砂浆，再向顶模板（11）内注入混凝土砂浆。

3.根据权利要求2所述的一种适用于富水黄土地层隧道开挖及衬砌施工方法，其特征在于：将顶模板（11）其模板中线分为左右两侧，左右两侧均为下降式弧板或弧形板，顶模板（11）的中部开设有注泥口，浇筑顶模板（11）时，从其中部的注泥口分别向左右两侧注入混凝土砂浆。

4.根据权利要求3所述的一种适用于富水黄土地层隧道开挖及衬砌施工方法，其特征在于：所述侧模板（12）在竖直方向上分为若干段，每段分别设置一组注泥口与一组凝实结构，浇筑时，由下至上的分段浇筑。

5.根据权利要求4所述的一种适用于富水黄土地层隧道开挖及衬砌施工方法，其特征在于：浇筑时，所述模板件（1）的外表面连接有振动组件，所述振动组件振动所述模板件（1）。

6.一种模板件，其特征在于，模板件（1）包括顶模板（11）与侧模板（12），一组所述顶模板（11）与两组所述侧模板（12）配合，两组所述侧模板（12）分别设置于顶模板（11）的两侧位置，所述顶模板（11）与侧模板（12）之间设置有连接件（2）连接两者，所述顶模板（11）与侧模板（12）内至少设置有至少一组注泥条槽（14），所述顶模板（11）与侧模板（12）内设置有注泥通道（13），混凝土泥浆通过注泥条槽（14）注入于注泥通道（13）内，模板件内设置有凝实结构，凝实结构包括压板（15），所述压板（15）设置于注泥条槽（14）内，所述压板（15）的表面固定连接有内连件（4），所述内连件（4）固定连接有外接杆件（3），所述外接杆件（3）从注泥条槽（14）内穿出。

7.根据权利要求6所述的一种模板件，其特征在于：所述内连件（4）为第一竖板（41），所述第一竖板（41）与压板（15）构成“L”型结构，所述第一竖板（41）贴敷于模板件（1）的内壁面，且可上下移动，所述第一竖板（41）下移至极限距离时，所述第一竖板（41）覆盖所述注泥条槽（14）。

8.根据权利要求7所述的一种模板件，其特征在于：所述外接杆件（3）为第一管杆（31），所述第一管杆（31）与第一竖板（41）固定连接，所述第一管杆（31）的内部螺纹连接有第二管杆（32），所述第二管杆（32）的一端贯穿所述第一竖板（41），且该端连接有第二竖板（42）。

9.根据权利要求8所述的一种模板件，其特征在于：所述第二竖板（42）的下端固定连接有上置横板（43），所述上置横板（43）的下端面与所述压板（15）的上端面紧密接触，所述压板（15）与上置横板（43）分别开设有第一通孔（51）、第二通孔（52），压板（15）压覆工作时，所述第一通孔（51）与第二通孔（52）错位设置，压板（15）压覆工作结束时，所述第一通孔（51）与第二通孔（52）连通。

10.根据权利要求9所述的一种模板件，其特征在于：所述第二通孔（52）的内壁固定连接有限制件（63），所述限制件（63）内设置有可上下滑动的加固杆件（6），所述加固杆件（6）包括杆体（61），所述杆体（61）的上端设置有盘状杆头（62）。

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