CN114352323A - 隧道钢内衬安装系统及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种隧道钢内衬安装系统及施工方法，包括钢内衬组件、起吊架、安装台架和轨道车。钢内衬组件包括一对钢内衬半体，安装台架包括伞撑机构和升降机构，伞撑机构用于驱动两侧钢内衬半体转动，升降机构用于驱动伞撑机构上下运动。先在隧道外拼装好钢内衬组件，然后通过起吊架安放在安装台架上，通过轨道车转运钢内衬组件。在安装过程中，通过调整伞撑机构和升降机构可便捷地将两侧钢内衬半体撑开并移动到位，与待维修加固的原隧道衬砌相贴合，完整安装钢内衬。这样在天窗时间限制下，确保完成整环、整节段钢内衬安装，构成新的完整隧道衬砌结构体系。钢内衬一经安装，即可恢复铁路正常运营，保障行车安全。

Description

隧道钢内衬安装系统及施工方法

技术领域

本发明涉及铁路隧道病害治理技术领域，尤其涉及一种隧道钢内衬安装系统及施工方法。

背景技术

铁路隧道病害包括衬砌开裂，剥落，掉块，渗漏水等。隧道病害影响正常行车，危及行车安全。

鉴于“天窗(即铁路每天预留给维修保养的时间，一般为4小时)”时间限制，目前铁路隧道病害治理多采用在隧道衬砌局部喷混凝土或加钢筋网喷混凝土，以及注浆等“补巴”方式。

但是，采用“补巴”方式修补的隧道衬砌，只能暂时局部得以改善，仍存在渗漏水、衬砌剥落掉块等危及行车安全的风险。

发明内容

本发明提供一种解决隧道内安装工程与铁路正常运营时空冲突的隧道钢内衬安装系统及施工方法。

本发明提供一种隧道钢内衬安装系统，包括：

钢内衬组件，包括一对关于隧道中线对称设置且与隧道内轮廓相配合的钢内衬半体，一对所述钢内衬半体可拆卸连接，一对所述钢内衬半体预留有用于连接待维修加固的隧道衬砌的锁定孔；

起吊架，用于吊装所述钢内衬组件，且与所述钢内衬组件可拆卸连接；

安装台架，用于将所述钢内衬组件安装至待维修加固的隧道衬砌上，一对所述钢内衬半体位于所述安装台架的两侧，所述安装台架包括伞撑机构和与所述伞撑机构相连接的升降机构，所述起吊架与所述伞撑机构可拆卸连接，所述伞撑机构用于驱动所述钢内衬半体向靠近隧道中线方向转动或向远离隧道中线方向转动，所述升降机构用于驱动所述伞撑机构沿隧道高度方向移动；

轨道车，用于将所述钢内衬组件转运至隧道中的待安装位置处，且能够沿隧道长度方向移动，所述安装台架安装在所述轨道车上。

根据本发明提供的隧道钢内衬安装系统，还包括用于校准所述钢内衬组件的一组定位墩台，一组所述定位墩台与隧道内轮廓相配合，且设有供所述钢内衬组件的底部插入的定位凹槽。

根据本发明提供的隧道钢内衬安装系统，所述起吊架包括：

一对节点板，关于隧道中线对称设置且与所述钢内衬半体相配合，一对所述节点板与一对所述钢内衬半体可拆卸连接；

一对连接纵梁，沿隧道宽度方向间隔设置，一对所述连接纵梁的一侧与所述节点板相连接、另一侧与所述伞撑机构可拆卸连接；

一对连接横梁，可拆卸地连接在一对所述连接纵梁之间，且沿隧道长度方向间隔设置，

至少两个吊耳，用于连接起吊装置。

根据本发明提供的隧道钢内衬安装系统，所述伞撑机构包括：

顶升横梁，安装在所述升降机构上；

一对连接梁，关于隧道中线对称设置且相铰接，所述连接纵梁与所述连接梁相连接；

一对伸缩组件，关于隧道中线对称设置且沿隧道高度方向作伸缩运动，所述伸缩组件的一端与所述连接梁相铰接、另一端与所述顶升横梁相铰接；

一对支撑梁，一对所述支撑梁的一端与所述伸缩组件靠近所述顶升横梁的一端相铰接、另一端与所述连接梁远离所述伸缩组件的一端相铰接。

根据本发明提供的隧道钢内衬安装系统，所述升降机构包括：

台架横梁，安装在所述轨道车上；

升降千斤顶，设置在所述台架横梁上，用于驱动所述伞撑机构沿隧道高度方向移动。

根据本发明提供的隧道钢内衬安装系统，所述安装台架还包括门形支架，所述台架横梁与所述门形支架滑动连接且沿隧道宽度方向移动，所述门形支架与所述轨道车滑动连接且沿隧道长度方向移动。

根据本发明提供的隧道钢内衬安装系统，还包括设置在所述轨道车上的可调支撑脚，所述可调支撑脚用于调节所述轨道车的高度，以使所述轨道车脱离轨道并将所述安装台架调整到水平姿态。

本发明还提供一种隧道钢内衬安装施工方法，包括以下步骤：

在隧道外拼装钢内衬组件，钢内衬组件包括一对钢内衬半体，将一对钢内衬半体相连接，形成整环钢内衬单元；

将多个整环钢内衬单元依次层叠连接，形成钢内衬节段；

将起吊架的节点板与钢内衬节段相连接，并将起吊装置与起吊架相连接，通过起吊装置将钢内衬节段吊装至定位墩台上；

轨道车驶入置于定位墩台上的钢内衬节段的下方；

根据钢内衬节段的高度位置微调升降机构和伞撑机构，以将伞撑机构与起吊架相连接；

将两侧钢内衬半体拆分开，并将起吊架上的连接横梁拆除；

调整升降机构，以使钢内衬节段上升至脱离定位墩台，并调整伞撑机构，以使两侧钢内衬半体向靠近隧道中线方向转动，再次调整升降机构，以使钢内衬节段下降至合适位置处；

轨道车将钢内衬节段转运至隧道中的待安装位置处；

根据隧道衬砌的高度位置调整升降机构，以使钢内衬节段上升至合适位置处，并调整伞撑机构，以使两侧钢内衬半体向远离隧道中线方向转动直至与待维修加固的隧道衬砌相贴合；

采用锁定锚杆将钢内衬节段锁固在待维修加固的隧道衬砌上，并将拆分开的两侧钢内衬半体相连接；

将起吊架的节点板与钢内衬节段拆分开，并调整升降机构，以使钢内衬节段脱离安装台架；

轨道车连同安装台架驶离隧道，以待进行下一个钢内衬节段的安装。

根据本发明提供的隧道钢内衬安装施工方法，在所述根据钢内衬节段的高度位置微调升降机构和伞撑机构，以将伞撑机构与起吊架相连接之前还包括：

通过调节可调支撑脚使轨道车脱离轨道，并将安装台架调整到水平姿态；和/或，

在所述根据隧道衬砌的高度位置调整升降机构，以使钢内衬节段上升至合适位置处，并调整伞撑机构，以使两侧钢内衬半体向远离隧道中线方向转动直至与待维修加固的隧道衬砌相贴合之前还包括：

通过调节可调支撑脚使轨道车脱离轨道，并将安装台架调整到水平姿态。

根据本发明提供的隧道钢内衬安装施工方法，在所述根据隧道衬砌的高度位置调整升降机构，以使钢内衬节段上升至合适位置处，并调整伞撑机构，以使两侧钢内衬半体向远离隧道中线方向转动直至与待维修加固的隧道衬砌相贴合之前还包括：

微调安装台架，以使安装台架的中心线对准隧道中线。

本发明提供的隧道钢内衬安装系统，包括：钢内衬组件，包括一对关于隧道中线对称设置且与隧道衬砌相配合的钢内衬半体，一对钢内衬半体可拆卸连接，一对钢内衬半体预留有用于连接待维修加固的隧道衬砌的锁定孔；起吊架，用于吊装钢内衬组件，且与钢内衬组件可拆卸连接；安装台架，用于将钢内衬组件安装至待维修加固的隧道衬砌上，一对钢内衬半体位于安装台架的两侧，安装台架包括伞撑机构和与伞撑机构相连接的升降机构，起吊架与伞撑机构可拆卸连接，伞撑机构用于驱动钢内衬半体向靠近隧道中线方向转动或向远离隧道中线方向转动，升降机构用于驱动伞撑机构沿隧道高度方向移动；轨道车，用于将钢内衬组件转运至隧道中的待安装位置处，且能够沿隧道长度方向移动，安装台架安装在轨道车上。

如此设置，先在隧道外提前拼装好钢内衬组件，然后通过起吊架将其安放在安装台架上，并通过轨道车将钢内衬组件转运至隧道中待安装位置处。在安装过程中，通过调整伞撑机构和升降机构，可便捷地将两侧钢内衬半体撑开并移动到位，直至与待维修加固的隧道衬砌相贴合，完整安装钢内衬。这样在天窗时间限制下，完成整环、整节段钢内衬安装，构成新的完整结构体系。钢内衬一经安装，即可恢复铁路正常运营，保障行车安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的隧道钢内衬安装系统的结构示意图；

图2是本发明提供的钢内衬组件的结构示意图；

图3是本发明提供的钢内衬半体的立体图；

图4是本发明提供的上单元块的立体图；

图5是本发明提供的中单元块的立体图；

图6是本发明提供的下单元块的立体图；

图7是本发明提供的钢内衬节段的立体图；

图8是本发明提供的锁定锚杆的分布示意图；

图9是本发明提供的定位墩台的分布示意图；

图10是本发明提供的起吊架的结构示意图；

图11是本发明提供的起吊架的局部主视图；

图12是本发明提供的起吊架的局部俯视图；

图13是本发明提供的安装台架的主视图；

图14是本发明提供的安装台架的侧视图；

图15是本发明提供的伞撑机构带动钢内衬半体转动前后的对比示意图；

图16是本发明提供的升降机构带动钢内衬半体下降前后的对比示意图；

附图标记：

1：钢内衬半体； 2：起吊架； 3：安装台架；

4：轨道车； 5：定位墩台； 6：锁定锚杆；

7：隧道衬砌； 8：隧道中线； 9：接触网；

10：轨面标高；

11：上单元块； 12：中单元块； 13：下单元块；

21：节点板； 22：连接纵梁； 23：连接横梁；

24：吊耳；

31：伞撑机构； 32：升降机构； 33：门形支架；

311：顶升横梁； 312：连接梁； 313：伸缩组件；

314：支撑梁；

321：台架横梁； 322：升降千斤顶；

41：导轨；

51：定位凹槽。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合图1至图16描述本发明的隧道钢内衬安装系统。

如图1所示，本发明实施例提供了一种隧道钢内衬安装系统，包括钢内衬组件，起吊架2，安装台架3，以及轨道车4。具体来说，如图2所示，钢内衬组件包括一对关于隧道中线8对称设置且与隧道内轮廓相配合的钢内衬半体1，其具体规格根据隧道内轮廓的尺寸确定。一般地，如图3所示，钢内衬半体1呈弧形，由若干标准板件构成，可采用波纹钢板加工而成。由于隧道内轮廓为五心圆，有三种不同弧度，因此钢内衬半体1由不同弧度的标准波纹钢板拼接而成。如图4至图6所示，从上至下依次包括上单元块11、中单元块12和下单元块13，由此拼成左右两个钢内衬半体1。在隧道外拼接每个钢内衬半体1时，可直接将各单元块焊接。一对钢内衬半体1可拆卸连接，以构成整环钢内衬单元，具体地，其顶部采用高强度螺栓连接。为了加快施工效率，一般将多个钢内衬组件层叠放置，相邻两个钢内衬组件之间的接缝处焊接连接，即，将同侧的钢内衬半体1焊接固定。如图7所示，为便于操作，采用卧姿拼装，即平放在地面上拼装，以形成钢内衬节段。

此外，一对钢内衬半体1预留有锁定孔，为将钢内衬锁定在待维修加固的原隧道混凝土衬砌面上提供了预留条件，具体地，采用锁定锚杆6固定连接。利用锁定锚杆6来承受作用在钢内衬上的列车行驶产生的活塞风正、负风压。并利用锁定锚杆6的抗剪能力，来承受结构变形时钢内衬与隧道衬砌7之间产生的剪力，形成“围岩(土)-原衬砌-波纹板相互作用共同受力体系”。因此，根据结构计算和抗剪需要，确定并布置所需的锁定锚杆6的数量、直径和长度，以及注浆量。锁定锚杆6预先安装在隧道内壁的锚杆注浆孔中，其端部伸出衬砌面。安装钢内衬半体1时，锁定锚杆6穿过锁定孔并用螺母锁紧固定，以将钢内衬半体1定位安装。如图8所示，锁定锚杆6呈上、下两排布置，并且各锁定锚杆6沿隧道长度方向均匀间隔分布。其具体安装高度和安装间距根据实际设计要求而定，一般可在底部和中上部弧度变化点处预装锁定锚杆6。

起吊架2用于吊装钢内衬组件，并且与钢内衬组件可拆卸连接，例如螺栓连接等。这样作为起吊钢内衬组件的辅助装置，以便与起吊装置如龙门吊机等连接，将钢内衬组件吊起，待安装完毕后再将起吊架2拆下即可，操作方便。

安装台架3用于将钢内衬组件安装至待维修加固的原隧道混凝土衬砌上，一对钢内衬半体1对称分布在安装台架3的两侧。安装台架3包括伞撑机构31和与伞撑机构31相连接的升降机构32，起吊架2与伞撑机构31可拆卸连接。伞撑机构31用于驱动钢内衬半体1向靠近隧道中线8方向转动或向远离隧道中线8方向转动，从而带动左右两侧的钢内衬半体1向内收拢或向外撑开。升降机构32用于驱动伞撑机构31沿隧道高度方向移动，从而带动钢内衬半体1上下移动。

安装台架3安装在轨道车4的台面上，轨道车4连同安装台架3及钢内衬组件转运至隧道中的待安装位置处，并且能够沿隧道长度方向移动。其中，轨道车4可采用现有常见的轨道车结构，能够在铁轨上行驶，并具有刹车功能。需要说明的是，以如图1所示的隧道钢内衬安装系统的摆放位置来说，图中上下方向即为隧道高度方向，左右方向即为隧道宽度方向，垂直于纸面的方向即为隧道长度方向。

如此设置，先在隧道外根据隧道内轮廓提前拼装好钢内衬组件，完成了绝大部分工作量，将传统隧道内的钢内衬拼装工作转移到隧道外提前进行。然后将在隧道外拼接好的整环、整节段钢内衬组件通过起吊架2安放在安装台架3上，经折叠、收缩后通过轨道车4将钢内衬组件转运至隧道中的待安装位置处。在安装过程中，通过调整伞撑机构31和升降机构32，可便捷地将两侧钢内衬半体1撑开并移动到位，直至与隧道衬砌7相贴合，将钢内衬安装到原混凝土衬砌面上。这样在天窗时间限制下，完成整环、整节段钢内衬的安装，构成新的完整结构体系。如此，彻底解决了隧道内安装工程与铁路正常运营之间的时空冲突矛盾。钢内衬一经安装，即可恢复铁路正常运营，保障行车安全。

本发明实施例中，隧道钢内衬安装系统还包括用于校准钢内衬组件的一组定位墩台5。一组定位墩台5与隧道内轮廓相配合，如图9所示，两个定位墩台5关于隧道中线8对称设置。定位墩台5由混凝土浇筑而成，其部分位于轨面标高10以下，即埋于地下。如图9所示，定位墩台5的顶面设有供钢内衬组件的底部插入的定位凹槽51，定位凹槽51可为半圆形凹槽，以便将钢内衬组件吊放到定位墩台5上并插入定位凹槽51中，从而更加准确地定位钢内衬组件。为了钢内衬组件放置地更加稳定可靠，一般可沿隧道长度方向布置多组定位墩台5。

如图10至图12所示，起吊架2包括一对节点板21，一对连接纵梁22，一对连接横梁23，以及至少两个吊耳24。其中，连接纵梁22和连接横梁23可采用标准工字钢加工而成。具体来说，一对节点板21关于隧道中线8对称设置且与钢内衬半体1相配合，其与上单元块11的连接端面呈弧形。一对节点板21与一对钢内衬半体1可拆卸连接，例如螺栓连接，便于拆装。一对连接纵梁22沿隧道宽度方向间隔设置，如图10所示，一对连接纵梁22的一侧与节点板21相连接、另一侧与伞撑机构31可拆卸连接。如图12所示，一对连接横梁23可拆卸地连接在一对连接纵梁22之间，并且沿隧道长度方向间隔设置，从而形成稳定的框架结构，以便吊起钢内衬组件。而且连接横梁23可拆卸设置，这样在运入隧道时将其拆除，便于调整钢内衬半体1。如图11所示，吊耳24安装在连接横梁23上，用于连接起吊装置，从而方便吊起钢内衬组件。

参照图13至图16，伞撑机构31包括顶升横梁311，一对连接梁312，一对伸缩组件313，以及一对支撑梁314。如图13所示，顶升横梁311安装在升降机构32上，一对连接梁312关于隧道中线8对称设置且相铰接。同时连接纵梁22与连接梁312相连接，以将起吊架2与伞撑机构31相连接。一对伸缩组件313关于隧道中线8对称设置且沿隧道高度方向作伸缩运动，伸缩组件313可采用双向液压油缸等。伸缩组件313的一端与连接梁312相铰接，另一端与顶升横梁311相铰接。一对支撑梁314的一端与伸缩组件313靠近顶升横梁311的一端相铰接，另一端与连接梁312远离伸缩组件313的一端相铰接。

如此设置，两侧的连接梁312、伸缩组件313和支撑梁314形成两个相铰接且稳定的三角形结构，通过控制伸缩组件313作伸缩运动，从而带动两侧钢内衬半体1转动。如图15所示，右侧伸缩组件313收缩，带动右侧钢内衬半体1向内收拢。同理，左侧伸缩组件313收缩，则带动左侧钢内衬半体1向内收拢。从而将两侧钢内衬半体1折叠收拢，使钢内衬半体1顶端形成开口，以免在运入隧道途中与接触网9发生干涉。然后，在进入隧道后与隧道衬砌7连接时，右侧伸缩组件313伸出，带动右侧钢内衬半体1向外撑开。左侧伸缩组件313伸出，带动左侧钢内衬半体1向外撑开。需要说明的是，在调整伞撑机构31前，需将两侧钢内衬半体1拆分开，并拆除起吊架2上的连接横梁23。

本发明实施例中，升降机构32包括台架横梁321和升降千斤顶322。如图13所示，台架横梁321安装在轨道车4上，升降千斤顶322安装在台架横梁321上。升降千斤顶322用于驱动伞撑机构31沿隧道高度方向移动，从而带动两侧钢内衬半体1作升降运动。具体地，升降千斤顶322为两组，对称设置在隧道中线8两侧，这样可以更加稳定可靠地支撑并带动两侧钢内衬半体1上下运动。如图16所示(为进行比较，仅示出右侧钢内衬半体1位置改变后的状态)，收缩右侧升降千斤顶322，带动右侧钢内衬半体1下降。同理，收缩左侧升降千斤顶322，则带动左侧钢内衬半体1下降。从而使整体重心下移，便于稳定运输，且可避免进入隧道时与隧道内的接触网9发生碰撞。相应地，顶升右侧升降千斤顶322，带动右侧钢内衬半体1上升。顶升左侧升降千斤顶322，带动左侧钢内衬半体1上升，从而可实现钢内衬半体1与隧道衬砌7的连接固定。此外，如图14所示，伞撑机构31和升降机构32一般沿隧道长度方向各设置两组，每组两个，从而可靠地带动钢内衬半体1运动。

进一步地，安装台架3还包括门形支架33，门形支架33与轨道车4滑动连接且沿隧道长度方向移动。具体地，门形支架33底部设有带刹车功能的车轮，能够在轨道车4上安装的导轨41上滑动。如图14所示，当将钢内衬组件运至待安装位置处时，可通过前后移动门形支架33进行微调，实现对安装台架3的定位，以便更精确地对准安装位置。台架横梁321与门形支架33滑动连接且沿隧道宽度方向移动，例如可通过滑块与滑轨配合或者车轮与导轨配合等，来实现台架横梁321与门形支架33之间的相对运动，同时还可设限位器，保证移动到位后不再发生相对运动。如图13所示，通过左右移动台架横梁321进行微调，使伞撑机构31的中心线对准隧道中线8，从而能够更快更准确地安装钢内衬组件。

本发明实施例中，隧道钢内衬安装系统还包括设置在轨道车4上的可调支撑脚。可调支撑脚可采用现有常见的支撑脚码，用于调整轨道车4的高度，使轨道车4脱离轨道，让安装台架3的安装工作荷载直接传到地面，确保安装台架3的工作稳定性，还可将安装台架3调整到水平姿态，便于更好地安装钢内衬组件。可调支撑脚为多个，均匀设置在轨道车4的四周。这样当轨道车4行驶至预定地点，放下可调支撑脚，使轨道车4的车轮脱离铁轨，从而将安装台架3和钢内衬组件等荷载直接传递到地基上，提高了系统的整体刚度，保证其工作整体稳定性，提高钢内衬装配精度。当需要驶离时，抬起可调支撑脚，使车轮与铁轨相接触。

下面对本发明提供的隧道钢内衬安装施工方法进行描述，下文描述的隧道钢内衬安装施工方法与上文描述的隧道钢内衬安装系统可相互对应参照。

本发明实施例还提供了一种隧道钢内衬安装施工方法，包括以下步骤：

S1：在隧道外拼装钢内衬组件，每个钢内衬组件包括一对钢内衬半体1，将一对钢内衬半体1通过螺栓可拆卸连接，形成整环钢内衬单元。

S2：将多个整环钢内衬单元依次层叠连接，形成钢内衬节段，其中相邻两个钢内衬单元同侧的钢内衬半体1焊接连接，并且可完成多个钢内衬节段的组装。从而在隧道外提前完成绝大部分组装工作，便于后续在隧道内加快施工。此外，每个钢内衬节段中所包含的钢内衬单元的具体数量需根据实际情况而定。

S3：将起吊架2的节点板21与钢内衬节段相连接，并将起吊装置与起吊架2相连接。通过起吊装置将钢内衬节段吊装至定位墩台5上，使钢内衬节段下端落入定位墩台5顶面的定位凹槽51中。从而在隧道外进行预安装，并对其进行拼装精度校准。

S4：轨道车4连同安装台架3驶入并停放在定位墩台5上的钢内衬节段下方，使轨道车4中心线与钢内衬中心线重合。

S5：根据钢内衬节段的高度位置微调升降机构32和伞撑机构31，以将伞撑机构31与起吊架2相连接。

S6：拆除两侧钢内衬半体1顶部的连接螺栓，将两侧钢内衬半体1拆分开，并将起吊架2上的连接横梁23拆除。

S7：调整升降机构32，操纵升降千斤顶322，使钢内衬节段上升至脱离定位墩台5。然后调整伞撑机构31，收缩两侧双向液压油缸，使两侧钢内衬半体1围绕机构的旋转中心向靠近隧道中线8的方向转动一定角度，在其顶部形成开口。再次调整升降机构32，收缩升降千斤顶322，以使向中心折叠后的钢内衬节段下降至合适位置处。其中，顶部开口大小和下降高度与隧道内的接触网9位置有关，以避开接触网9为宜，以免折叠、下降后的钢内衬节段在运输途中与隧道壁或接触网发生碰撞。

S8：轨道车4将折叠、下降后的钢内衬节段转运至隧道中的待安装位置处。

S9：根据隧道衬砌7的高度位置调整升降机构32，操纵升降千斤顶322，以将两侧钢内衬半体1顶升至合适位置处。然后调整伞撑机构31，伸长两侧双向液压油缸，使已上升的两侧钢内衬半体1围绕机构的旋转中心向远离隧道中线8的方向转动，合拢顶部开口，直至与待维修加固的隧道衬砌7相贴合。

S10：此时隧道内预装的锁定锚杆6穿过钢内衬半体1上的锁定孔，在锁定锚杆6端部安装垫圈并拧紧螺母，将钢内衬节段锁固在原隧道混凝土衬砌上。然后两侧钢内衬半体1顶部用螺栓连接。

S11：将起吊架2的节点板21与钢内衬节段拆分开，然后调整升降机构32，收缩升降千斤顶322，以使钢内衬节段脱离安装台架3。

S12：轨道车4连同安装台架3驶离隧道，至此完成一个钢内衬节段的安装，以待进行下一个钢内衬节段的安装。

本发明实施例中，在步骤S5根据钢内衬节段的高度位置微调升降机构32和伞撑机构31，以将伞撑机构31与起吊架2相连接之前，还包括：通过调节可调支撑脚将轨道车4提升，使轨道车4轮轨脱离，并将安装台架3调整至水平姿态。具体地，在轨道车4停在定位墩台5处的钢内衬节段下方后，放下可调支撑脚，使轮轨脱离，让安装台架3工作荷载直接传到地面。在驶离该处时，收起可调支撑脚，使轮轨接触。

在步骤S9根据隧道衬砌7的高度位置调整升降机构32，以使钢内衬节段上升至合适位置处，并调整伞撑机构31，以使两侧钢内衬半体1向远离隧道中线8方向转动直至与待维修加固的隧道衬砌7相贴合之前，还包括：通过调节可调支撑脚将轨道车4提升，使轨道车4轮轨脱离，并将安装台架3调整至水平姿态。具体地，在轨道车4停在隧道中的待安装位置处后，放下可调支撑脚，使轮轨脱离，让安装台架3工作荷载直接传到地面。在驶离隧道时，收起可调支撑脚，使轮轨接触。

本发明实施例中，在步骤S9根据隧道衬砌7的高度位置调整升降机构32，以使钢内衬节段上升至合适位置处，并调整伞撑机构31，以使两侧钢内衬半体1向远离隧道中线8方向转动直至与待维修加固的隧道衬砌7相贴合之前，还包括：微调安装台架3，以使安装台架3的中心线对准隧道中线8。具体地，如图14所示，沿隧道长度方向，安装台架3在导轨41上前后移动，微调安装台架3进行精确定位。然后如图13所示，沿隧道宽度方向，左右移动台架横梁321，微调伞撑机构31和升降机构32精准对准隧道中线8。从而实现定位、对中，保证钢内衬节段的安装精度。

综上所述，本发明提供了一种隧道钢内衬安装系统及施工方法，可在铁路隧道外预先拼装好钢内衬，减少隧道内的工作量，然后折叠、下降后运入隧道中的待安装位置处，利用天窗时间，在隧道内快速完成钢内衬整体安装，大大提高了施工速度，消除了传统局部修复所带来的安全隐患，保障行车安全。这样将传统钢内衬安装工程中绝大部分工程量，从隧道内移到隧道外预处理，使隧道内安装工程量减少到天窗限制条件允许范围之内，提出了一种全新的彻底解决隧道维修改造工程施工与铁路正常运营之间时空冲突的可行方法，并开发了一套配套施工工艺设备与方案，开创了运营条件下实施钢内衬安装工程的先河。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种隧道钢内衬安装系统，其特征在于，包括：

钢内衬组件，包括一对关于隧道中线对称设置且与隧道内轮廓相配合的钢内衬半体，一对所述钢内衬半体可拆卸连接，一对所述钢内衬半体预留有用于连接待维修加固的隧道衬砌的锁定孔；

起吊架，用于吊装所述钢内衬组件，且与所述钢内衬组件可拆卸连接；

安装台架，用于将所述钢内衬组件安装至待维修加固的隧道衬砌上，一对所述钢内衬半体位于所述安装台架的两侧，所述安装台架包括伞撑机构和与所述伞撑机构相连接的升降机构，所述起吊架与所述伞撑机构可拆卸连接，所述伞撑机构用于驱动所述钢内衬半体向靠近隧道中线方向转动或向远离隧道中线方向转动，所述升降机构用于驱动所述伞撑机构沿隧道高度方向移动；

轨道车，用于将所述钢内衬组件转运至隧道中的待安装位置处，且能够沿隧道长度方向移动，所述安装台架安装在所述轨道车上。

2.根据权利要求1所述的隧道钢内衬安装系统，其特征在于，还包括用于校准所述钢内衬组件的一组定位墩台，一组所述定位墩台与隧道内轮廓相配合，且设有供所述钢内衬组件的底部插入的定位凹槽。

3.根据权利要求1所述的隧道钢内衬安装系统，其特征在于，所述起吊架包括：

一对节点板，关于隧道中线对称设置且与所述钢内衬半体相配合，一对所述节点板与一对所述钢内衬半体可拆卸连接；

一对连接纵梁，沿隧道宽度方向间隔设置，一对所述连接纵梁的一侧与所述节点板相连接、另一侧与所述伞撑机构可拆卸连接；

一对连接横梁，可拆卸地连接在一对所述连接纵梁之间，且沿隧道长度方向间隔设置，

至少两个吊耳，用于连接起吊装置。

4.根据权利要求3所述的隧道钢内衬安装系统，其特征在于，所述伞撑机构包括：

顶升横梁，安装在所述升降机构上；

一对连接梁，关于隧道中线对称设置且相铰接，所述连接纵梁与所述连接梁相连接；

一对伸缩组件，关于隧道中线对称设置且沿隧道高度方向作伸缩运动，所述伸缩组件的一端与所述连接梁相铰接、另一端与所述顶升横梁相铰接；

一对支撑梁，一对所述支撑梁的一端与所述伸缩组件靠近所述顶升横梁的一端相铰接、另一端与所述连接梁远离所述伸缩组件的一端相铰接。

5.根据权利要求1所述的隧道钢内衬安装系统，其特征在于，所述升降机构包括：

台架横梁，安装在所述轨道车上；

升降千斤顶，设置在所述台架横梁上，用于驱动所述伞撑机构沿隧道高度方向移动。

6.根据权利要求5所述的隧道钢内衬安装系统，其特征在于，所述安装台架还包括门形支架，所述台架横梁与所述门形支架滑动连接且沿隧道宽度方向移动，所述门形支架与所述轨道车滑动连接且沿隧道长度方向移动。

7.根据权利要求1所述的隧道钢内衬安装系统，其特征在于，还包括设置在所述轨道车上的可调支撑脚，所述可调支撑脚用于调节所述轨道车的高度，以使所述轨道车脱离轨道并将所述安装台架调整到水平姿态。

8.一种隧道钢内衬安装施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

在隧道外拼装钢内衬组件，钢内衬组件包括一对钢内衬半体，将一对钢内衬半体相连接，形成整环钢内衬单元；

将多个整环钢内衬单元依次层叠连接，形成钢内衬节段；

将起吊架的节点板与钢内衬节段相连接，并将起吊装置与起吊架相连接，通过起吊装置将钢内衬节段吊装至定位墩台上；

轨道车驶入置于定位墩台上的钢内衬节段的下方；

根据钢内衬节段的高度位置微调升降机构和伞撑机构，以将伞撑机构与起吊架相连接；

将两侧钢内衬半体拆分开，并将起吊架上的连接横梁拆除；

调整升降机构，以使钢内衬节段上升至脱离定位墩台，并调整伞撑机构，以使两侧钢内衬半体向靠近隧道中线方向转动，再次调整升降机构，以使钢内衬节段下降至合适位置处；

轨道车将钢内衬节段转运至隧道中的待安装位置处；

根据隧道衬砌的高度位置调整升降机构，以使钢内衬节段上升至合适位置处，并调整伞撑机构，以使两侧钢内衬半体向远离隧道中线方向转动直至与待维修加固的隧道衬砌相贴合；

采用锁定锚杆将钢内衬节段锁固在待维修加固的隧道衬砌上，并将拆分开的两侧钢内衬半体相连接；

将起吊架的节点板与钢内衬节段拆分开，并调整升降机构，以使钢内衬节段脱离安装台架；

轨道车连同安装台架驶离隧道，以待进行下一个钢内衬节段的安装。

9.根据权利要求8所述的隧道钢内衬安装施工方法，其特征在于，在所述根据钢内衬节段的高度位置微调升降机构和伞撑机构，以将伞撑机构与起吊架相连接之前还包括：

通过调节可调支撑脚使轨道车脱离轨道，并将安装台架调整到水平姿态；和/或，

在所述根据隧道衬砌的高度位置调整升降机构，以使钢内衬节段上升至合适位置处，并调整伞撑机构，以使两侧钢内衬半体向远离隧道中线方向转动直至与待维修加固的隧道衬砌相贴合之前还包括：

通过调节可调支撑脚使轨道车脱离轨道，并将安装台架调整到水平姿态。

10.根据权利要求8所述的隧道钢内衬安装施工方法，其特征在于，在所述根据隧道衬砌的高度位置调整升降机构，以使钢内衬节段上升至合适位置处，并调整伞撑机构，以使两侧钢内衬半体向远离隧道中线方向转动直至与待维修加固的隧道衬砌相贴合之前还包括：

微调安装台架，以使安装台架的中心线对准隧道中线。

Images