CN114483108B - 一种小孔径隧道衬砌施工体系及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小孔径隧道衬砌施工体系及方法，该结构包括多个衬砌施工单元；衬砌施工单元包括钢筋网结构、模板结构和可调支撑结构；该方法包括：一、安装钢筋网结构；二、安装并连接竖向支撑组件；三、安装并调整顶部模板节；四、安装侧部模板节；五、安装水平支撑组件；六、调整侧部模板节；七、安装并连接剩余的衬砌施工单元；八、浇筑混凝土并拆除衬砌施工体系。本发明通过设置模板结构，可对混凝土起到固定和支撑作用，利用可调支撑结构可对模板结构的位置进行调整，同步实现模板加固；利用竖向支撑组件和水平支撑组件可实现模板结构在小孔径隧道内的整体位置移动、以及在横断面内的位置调整，降低了施工难度，有效节约了项目成本。

Description

一种小孔径隧道衬砌施工体系及方法

技术领域

本发明属于隧道施工技术领域，尤其是涉及一种小孔径隧道衬砌施工体系及方法。

背景技术

在小直径隧道施工过程中(有效隧道直径小于3m)，隧道初次衬砌完成后，隧道直径小，隧道空间狭小，施工辅助设备不能进入，只能容纳少量施工人员与施工器具，在该种条件下常规二次衬砌模板作业，在有限的空间内难以进行；常规二次衬砌模板作业还需要进行模板的拆和装，活动空间较小，难以进行，同时利用常规模板进行支撑固定，模板的使用数量较多，转移工作量大，造成模板的使用率低；综合来看在有限的空间内，常规的二次衬砌作业会使工作效率低下，耗时费工，不利于施工进度，增加了项目成本。因此提出一种适用于小孔径隧道的衬砌施工方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种小孔径隧道衬砌施工体系，通过设置在隧道内的模板结构，可在进行混凝土浇筑时对混凝土起到固定和支撑作用，利用可调支撑结构可对所述模板结构的位置进行调整，便于在小孔径隧道内施工，在有限的空间内完成对待浇筑的衬砌结构的模板安装和支撑，同步实现模板加固；利用所述竖向支撑组件和所述水平支撑组件可实现所述模板结构在小孔径隧道内的整体位置移动、以及在横断面内的位置调整，降低了施工难度，使得单个衬砌施工单元施工周期减少，有效节约了项目成本。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种小孔径隧道衬砌施工体系，其特征在于：包括多个沿隧道延伸方向均匀布设且由前至后依次连接的衬砌施工单元，相邻两个所述衬砌施工单元通过连接组件连接；多个所述衬砌施工单元的结构均相同，且多个所述衬砌施工单元均布设在所述隧道内；

所述衬砌施工单元包括设置在所述隧道内且沿所述隧道的周向方向布设的钢筋网结构、设置在所述钢筋网结构内侧且与所述钢筋网结构紧贴的模板结构和设置在所述模板结构内侧且用于支撑所述模板结构的可调支撑结构；所述可调支撑结构通过辅助连接结构和所述模板结构连接；

所述钢筋网结构包括搭设在围岩内侧面上且布设在所述隧道内的钢筋网组件和设置在所述钢筋网组件的内侧壁上的垫块组件，所述钢筋网组件和所述垫块组件一体成型；

所述模板结构包括设置在所述隧道顶部的顶部模板节和两个对称设置在所述顶部模板节两侧的侧部模板节，所述顶部模板节和所述侧部模板节之间通过连接件连接；

所述可调支撑结构包括多个均竖向设置在底部混凝土结构上且布设在所述顶部模板节正下方的竖向支撑组件和多个均水平设置在两个所述侧部模板节之间的水平支撑组件，所述竖向支撑组件和所述水平支撑组件交错布设；多个所述竖向支撑组件沿所述隧道的延伸方向均匀布设，所述竖向支撑组件包括竖向设置在所述顶部模板节正下方的竖向支撑架，所述竖向支撑架的底部竖向设置有两个集成式液压千斤顶，两个所述集成式液压千斤顶对称布设在底部混凝土结构上；所述水平支撑组件包括两个均水平设置在两个所述侧部模板节之间的集成式液压缸；

所述连接组件包括多个均水平设置且对称布设在多个所述竖向支撑架两侧的连接杆和多个用于连接前后相邻两个所述模板结构的固定件；所述连接杆沿所述隧道的延伸方向布设，所述连接杆通过扣件和所述竖向支撑架连接。

上述的一种小孔径隧道衬砌施工体系，其特征在于：所述顶部模板节和所述侧部模板节均包括弧形钢板和设置在所述弧形钢板内侧且用于支撑所述弧形钢板的围檩组件，所述弧形钢板和所述围檩组件一体成型；所述弧形钢板的弧形与混凝土衬砌结构的内侧弧形贴合。

上述的一种小孔径隧道衬砌施工体系，其特征在于：所述围檩组件包括多个均设置在所述弧形钢板内侧壁上的环形围檩和支撑围檩，所述环形围檩和支撑围檩呈十字形布设；多个所述环形围檩沿所述弧形钢板的延伸方向均匀布设，所述环形围檩与所述弧形钢板的内侧壁紧贴；多个所述支撑围檩沿所述弧形钢板的周向均匀布设，所述支撑围檩的长度和所述弧形钢板的长度相同，所述支撑围檩与所述弧形钢板的内侧壁紧贴；所述侧部模板节的顶部设置有连接耳，所述连接耳布设在最外侧的两个所述环形围檩的顶部。

上述的一种小孔径隧道衬砌施工体系，其特征在于：所述辅助连接结构包括两个均水平设置在所述顶部模板节和所述竖向支撑组件之间的连接梁、以及设置在所述侧部模板节上且用于连接所述集成式液压缸的辅助连接组件；两个所述连接梁对称布设在所述竖向支撑架的顶部，所述连接梁沿所述隧道的延伸方向布设，且所述支撑围檩的长度和所述连接梁的长度相等。

上述的一种小孔径隧道衬砌施工体系，其特征在于：所述辅助连接组件包括设置在所述侧部模板节内侧面上的辅助支撑梁，每个所述述侧部模板节内侧面上的辅助支撑梁的数量均为两个，两个所述侧部模板节中布设在同一水平面内的两个所述辅助支撑梁相配合；所述辅助支撑梁沿所述隧道的延伸方向布设，所述辅助支撑梁的长度和所述支撑围檩的长度相等，所述辅助支撑梁和所述支撑围檩一体成型；所述辅助支撑梁上设置有多个安装耳，多个所述安装耳沿所述辅助支撑梁的长度方向布设，所述安装耳和所述辅助支撑梁一体成型，相配合的两个所述辅助支撑梁上的安装耳的数量相等且一一对应。

上述的一种小孔径隧道衬砌施工体系，其特征在于：所述钢筋网组件包括搭设在所述围岩内侧面上的外侧钢筋网和搭设在所述外侧钢筋网内侧的内侧钢筋网，所述外侧钢筋网和内侧钢筋网均沿所述隧道的延伸方向布设，所述外侧钢筋网和内侧钢筋网之间通过多个支撑钢筋连接；所述外侧钢筋网、内侧钢筋网和支撑钢筋一体成型；

所述垫块组件包括多个均设置在所述内侧钢筋网的内侧面上的垫块，多个所述垫块均匀布设在所述内侧钢筋网上。

上述的一种小孔径隧道衬砌施工体系，其特征在于：所述侧部模板节的底部设置有加强钢梁，所述加强钢梁沿所述隧道的延伸方向布设，所述加强钢梁和环形围檩一体成型。

本发明还提供一种利用所述的小孔径隧道衬砌施工体系对隧道进行施工的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

步骤一、安装钢筋网结构：在围岩的内侧面上搭设所述钢筋网组件，并在所述钢筋网组件的内侧壁上安装垫块组件；其中，所述垫块组件包括多个均设置在所述内侧钢筋网的内侧面上的垫块，多个所述垫块均匀布设在所述内侧钢筋网上；

步骤二、安装并连接竖向支撑组件，过程如下：

步骤201、在隧道内已浇筑完成的底部混凝土结构上对称安装两个集成式液压千斤顶，两个所述集成式液压千斤顶均布设在隧道的同一横断面内；在两个所述集成式液压千斤顶的顶部竖向安装竖向支撑架，得到布设在隧道同一横断面内的竖向支撑组件；

步骤202、重复步骤101，沿所述隧道的延伸方向由前向后依次安装多个所述竖向支撑组件；

步骤203、在每个所述竖向支撑架的两侧均安装多个扣件，两侧的扣件数量相等且一一对应；将连接杆水平连接在多个所述竖向支撑架中同侧的扣件上；

步骤三、安装并调整顶部模板节，过程如下：

步骤301、在顶部模板节的内侧壁上对称焊接两个连接梁；其中，所述连接梁沿所述隧道的延伸方向布设，且所述支撑围檩的长度和所述连接梁的长度相等；

步骤302、将所述顶部模板节吊装至所述竖向支撑架的顶部，下放所述顶部模板节，直至所述连接梁的底面和所述竖向支撑架的顶面紧贴；

步骤303、同时启动集成式液压千斤顶，所述集成式液压千斤顶的顶头上升，所述竖向支撑架上移，直至将所述顶部模板节的外侧面和顶部的垫块抵接，锁定集成式液压千斤顶；

步骤四、安装侧部模板节，过程如下：

步骤401、在两个所述侧部模板节的内侧壁上均焊接所述辅助连接组件；

步骤402、将一个所述侧部模板节吊装至所述顶部模板节的一侧，利用连接件将一个所述侧部模板节和所述顶部模板节的一侧进行连接；

步骤403、同时将另一个所述侧部模板节吊装至所述顶部模板节的另一侧，利用连接件将另一个所述侧部模板节和所述顶部模板节的另一侧进行连接；

步骤五、安装水平支撑组件：在两个所述侧部模板节中的所述辅助连接组件之间安装集成式液压缸；

步骤六、调整侧部模板节：同时启动集成式液压缸，所述集成式液压缸的顶头伸出，所述侧部模板节向围岩靠近，直至将所述侧部模板节的外侧面和侧部的垫块抵接，锁定集成式液压缸；

步骤七、安装并连接剩余的衬砌施工单元：重复步骤一至步骤六，沿所述隧道的延伸方向由前至后依次安装多个衬砌施工单元，利用固定件将前后相邻的两个所述衬砌施工单元进行连接，得到构筑在所述隧道内的衬砌施工体系；所述衬砌施工体系、底部混凝土结构和围岩共同围成混凝土浇筑腔；

步骤八、浇筑混凝土并拆除模板结构和可调支撑结构：在所述混凝土浇筑腔内浇筑混凝土，待混凝土凝固后依次拆除每个所述衬砌施工单元中的所述模板结构和所述可调支撑结构，得到构筑在所述隧道内侧面上的混凝土衬砌结构。

上述的一种小孔径隧道衬砌施工方法，其特征在于：步骤401中焊接所述辅助连接组件的具体过程如下：在所述侧部模板节的内侧壁上焊接两个辅助支撑梁，所述辅助支撑梁沿所述隧道的延伸方向布设；在所述辅助支撑梁上焊接多个安装耳，多个所述安装耳沿所述辅助支撑梁的长度方向布设。

上述的一种小孔径隧道衬砌施工方法，其特征在于：步骤五中安装水平支撑组件的具体过程如下：在两个所述侧部模板节中布设在同一水平面内相配合的两个所述辅助支撑梁之间水平安装集成式液压缸，所述集成式液压缸的一端通过连接螺栓安装在一个所述辅助支撑梁的安装耳上，所述集成式液压缸的另一端通过连接螺栓安装在与一个所述辅助支撑梁相配合的另一个所述辅助支撑梁的安装耳上。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明通过在隧道内设置多个衬砌施工单元，相邻两个所述衬砌施工单元通过连接组件连接，采用简单的连接方式即可实现衬砌施工单元之间的连接，不需要施工辅助设备对衬砌施工单元之间的连接进行施工，减少了小孔径的隧道内设备的数量，留出更多的空间进行施工；同时后期混凝土浇筑完成后，也方便对衬砌施工单元的拆卸和回收，可多次重复使用，模板的使用率较高且减小了转移的工作量。

2、本发明通过设置所述钢筋网结构，一方面可加强所述混凝土衬砌结构的稳定性；另一方面可对所述模板结构的安装位置起到定位作用。

3、本发明通过设置在隧道内的模板结构，可在进行混凝土浇筑时对混凝土起到固定和支撑作用，利用可调支撑结构可对所述模板结构的位置进行调整，便于在小孔径隧道内施工，在有限的空间内完成对待浇筑的衬砌结构的模板安装和支撑，同步实现模板加固。

4、本发明中所述顶部模板节和所述侧部模板节通过连接件连接，便于实现所述顶部模板节和所述侧部模板节的安装和拆除，有利于在狭小空间内进行转移；同时将模板结构拆成单个的结构配件，减轻了模板结构的整体重量，减轻了搬运过程中的任务量，人工即可实现转移。

5、本发明通过所述竖向支撑组件，在小孔径隧道内施工时可对所述模板结构的整体高度进行调节，便于所述模板结构在隧道内的转移和安装；同时利用所述水平支撑组件，在小孔径隧道内施工时可对所述侧部模板节的收缩程度进行调节，便于所述侧部模板节在隧道内的转移和安装。

6、本发明方法步骤简单，利用所述竖向支撑组件和所述水平支撑组件可实现所述模板结构在小孔径隧道内的整体位置移动、以及在横断面内的位置调整，降低了施工难度，使得单个衬砌施工单元施工周期减少，有效节约了项目成本。

综上所述，本发明通过设置在隧道内的模板结构，可在进行混凝土浇筑时对混凝土起到固定和支撑作用，利用可调支撑结构可对所述模板结构的位置进行调整，便于在小孔径隧道内施工，在有限的空间内完成对待浇筑的衬砌结构的模板安装和支撑，同步实现模板加固；利用所述竖向支撑组件和所述水平支撑组件可实现所述模板结构在小孔径隧道内的整体位置移动、以及在横断面内的位置调整，降低了施工难度，使得单个衬砌施工单元施工周期减少，有效节约了项目成本。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明内侧钢筋网和垫块的连接关系示意图。

图2为本发明侧部模板节和辅助连接组件的连接关系示意图。

图3为本发明顶部模板节和连接梁的连接关系示意图。

图4为本发明浇筑混凝图的施工状态示意图。

图5为本发明的流程图。

附图标记说明:

1—隧道； 2—连接件； 3-1—第一弧形钢板；

3-2—第二弧形钢板； 4—环形围檩； 5—支撑围檩；

6—连接耳； 7—竖向支撑架； 7-1—竖向支撑杆；

7-2—水平支撑杆； 8—集成式液压千斤顶； 9—连接梁；

10—集成式液压缸； 11—辅助支撑梁； 12—安装耳；

13—加强钢梁； 14—连接螺栓； 15—连接杆；

16—扣件； 17—连接孔； 19—围岩；

20—底部混凝土结构； 21—混凝土衬砌结构； 22—内侧钢筋网；

23—垫块； 24—外侧钢筋网。

具体实施方式

如图1至图4所示的一种小孔径隧道衬砌施工体系，该结构包括多个沿隧道1延伸方向均匀布设且由前至后依次连接的衬砌施工单元，相邻两个所述衬砌施工单元通过连接组件连接；多个所述衬砌施工单元的结构均相同，且多个所述衬砌施工单元均布设在所述隧道1内；

所述衬砌施工单元包括设置在所述隧道1内且沿所述隧道1的周向方向布设的钢筋网结构、设置在所述钢筋网结构内侧且与所述钢筋网结构紧贴的模板结构和设置在所述模板结构内侧且用于支撑所述模板结构的可调支撑结构；所述可调支撑结构通过辅助连接结构和所述模板结构连接；

所述钢筋网结构包括搭设在围岩19内侧面上且布设在所述隧道1内的钢筋网组件和设置在所述钢筋网组件的内侧壁上的垫块组件，所述钢筋网组件和所述垫块组件一体成型；

所述模板结构包括设置在所述隧道1顶部的顶部模板节和两个对称设置在所述顶部模板节两侧的侧部模板节，所述顶部模板节和所述侧部模板节之间通过连接件2连接；

所述可调支撑结构包括多个均竖向设置在底部混凝土结构20上且布设在所述顶部模板节正下方的竖向支撑组件和多个均水平设置在两个所述侧部模板节之间的水平支撑组件，所述竖向支撑组件和所述水平支撑组件交错布设；多个所述竖向支撑组件沿所述隧道1的延伸方向均匀布设，所述竖向支撑组件包括竖向设置在所述顶部模板节正下方的竖向支撑架7，所述竖向支撑架7的底部竖向设置有两个集成式液压千斤顶8，两个所述集成式液压千斤顶8对称布设在底部混凝土结构20上；所述水平支撑组件包括两个均水平设置在两个所述侧部模板节之间的集成式液压缸10；

所述连接组件包括多个均水平设置且对称布设在多个所述竖向支撑架7两侧的连接杆15和多个用于连接前后相邻两个所述模板结构的固定件；所述连接杆15沿所述隧道1的延伸方向布设，所述连接杆15通过扣件16和所述竖向支撑架7连接。

实际使用时，本发明通过在隧道1内设置多个衬砌施工单元，相邻两个所述衬砌施工单元通过连接组件连接，采用简单的连接方式即可实现衬砌施工单元之间的连接，不需要施工辅助设备对衬砌施工单元之间的连接进行施工，减少了小孔径的隧道1内设备的数量，留出更多的空间进行施工；同时后期混凝土浇筑完成后，也方便对衬砌施工单元的拆卸和回收，可多次重复使用，模板的使用率较高且减小了转移的工作量。

本发明通过设置所述钢筋网结构，一方面可加强所述混凝土衬砌结构21的稳定性；另一方面可对所述模板结构的安装位置起到定位作用。

本发明通过设置在隧道1内的模板结构，可在进行混凝土浇筑时对混凝土起到固定和支撑作用，利用可调支撑结构可对所述模板结构的位置进行调整，便于在小孔径隧道内施工，在有限的空间内完成对待浇筑的衬砌结构的模板安装和支撑，同步实现模板加固。

其中，所述顶部模板节和所述侧部模板节通过连接件2连接，便于实现所述顶部模板节和所述侧部模板节的安装和拆除，有利于在狭小空间内进行转移；同时将模板结构拆成单个的结构配件，减轻了模板结构的整体重量，减轻了搬运过程中的任务量，人工即可实现转移。

本发明通过所述竖向支撑组件，在小孔径隧道内施工时可对所述模板结构的整体高度进行调节，便于所述模板结构在隧道1内的转移和安装；同时利用所述水平支撑组件，在小孔径隧道内施工时可对所述侧部模板节的收缩程度进行调节，便于所述侧部模板节在隧道1内的转移和安装。

本发明方法步骤简单，利用所述竖向支撑组件和所述水平支撑组件可实现所述模板结构在小孔径隧道内的整体位置移动、以及在横断面内的位置调整，降低了施工难度，使得单个衬砌施工单元施工周期减少，有效节约了项目成本。

需要说明的是，所述顶部模板节和所述侧部模板节之间通过连接件2连接，使所述顶部模板节和所述侧部模板节形成一个整体，便于安装和拆卸，后期也方便对所述顶部模板节和所述侧部模板节的转移和搬运。所述衬砌施工体系、底部混凝土结构20和围岩19共同围成混凝土浇筑腔。如图4所示，在进行隧道衬砌施工前，需要先对所述隧道1的底部进行加固，进行混凝土浇筑，浇筑成型后形成底部混凝土结构20。所述衬砌施工体系是在隧道初衬完成后进行搭设的，因此围岩19中还包括已完成混凝土喷射的初衬结构。

实际使用时，利用集成式液压千斤顶8和集成式液压缸10代替传统施工中的人工加载和常规对撑件，既能降低安全风险，同时提高对撑的有效性，局部自动化高。如图4所示，所述竖向支撑架7包括两个均竖向设置在所述隧道1内的竖向支撑杆7-1和两个均水平设置在两个所述竖向支撑杆7-1之间的水平支撑杆7-2，两个所述竖向支撑杆7-1和两个所述水平支撑杆7-2一体成型，且两个所述竖向支撑杆7-1和两个所述水平支撑杆7-2围成矩形框架结构。所述竖向支撑架7的主要作用是为了支撑所述顶部模板节。

调节所述竖向支撑架7的位置时，选用的是集成式的液压千斤顶，集成式的千斤顶能确保竖向支撑件同步被顶起，有同步加压的功能，能确保多个所述竖向支撑架7能同步被顶起。调节两个所述侧部模板节之间的间距时，选用的是也是集成式的液压缸，集成式的液压缸能确保两个所述侧部模板节同步被顶撑，有同步加压的功能，能确保两个所述侧部模板节的各个节段能同步被顶撑。

实际使用时，连接杆15的主要作用是为了连接多个所述竖向支撑架7，增强结构的整体稳定性，多个所述竖向支撑架7的同侧中均布设在同一水平面内的扣件16相配合；所述固定件的主要作用是为了连接前后相邻的两个所述模板结构，将多个所述模板结构连接形成一个整体。

如图2和图3所示，本实施例中，所述顶部模板节和所述侧部模板节均包括弧形钢板和设置在所述弧形钢板内侧且用于支撑所述弧形钢板的围檩组件，所述弧形钢板和所述围檩组件一体成型；所述弧形钢板的弧形与混凝土衬砌结构21的内侧弧形贴合。

实际使用时，所述弧形钢板的弧形与混凝土衬砌结构21的内侧弧形贴合，保证了所述混凝土衬砌结构21的施工结构，同时利用弧形钢板内侧的围檩组件，加强了所述弧形钢板的稳定性，在浇筑混凝土的过程中，防止弧形钢板变形，影响所述混凝土衬砌结构21的整体结构。所述顶部模板节上的弧形钢板为第一弧形钢板3-1，所述侧部模板节上的弧形钢板为第二弧形钢板3-2，所述第一弧形钢板3-1和所述第二弧形钢板3-2的结构均相同。

本实施例中，所述围檩组件包括多个均设置在所述弧形钢板内侧壁上的环形围檩4和支撑围檩5，所述环形围檩4和支撑围檩5呈十字形布设；多个所述环形围檩4沿所述弧形钢板的延伸方向均匀布设，所述环形围檩4与所述弧形钢板的内侧壁紧贴；多个所述支撑围檩5沿所述弧形钢板的周向均匀布设，所述支撑围檩5的长度和所述弧形钢板的长度相同，所述支撑围檩5与所述弧形钢板的内侧壁紧贴；所述侧部模板节的顶部设置有连接耳6，所述连接耳6布设在最外侧的两个所述环形围檩4的顶部。

实际使用时，所述环形围檩4和支撑围檩5的主要作用是为了提高所述顶部模板节和所述侧部模板节的刚度，通过将所述环形围檩4和支撑围檩5焊接在所述弧形钢板内侧壁上形成一个整体；所述环形围檩4和支撑围檩5均为钢结构，具有很好的刚度，在混凝土压力作用下，可降低钢板的变形。所述连接件2穿过顶部模板节上最外侧的环形围檩4上的连接孔17和连接耳6上的通孔后将所述顶部模板节和所述侧部模板连接起来。实际使用时，所述固定件水平穿设在所述顶部模板节和所述侧部模板中最外侧的两个所述环形围檩4上，所述顶部模板节和所述侧部模板中最外侧的两个所述环形围檩4上均开设有多个供固定件安装的连接孔17。所述连接孔17的主要作用是为了将前后相邻的两个所述衬砌施工单元连接起来；在前后相邻的两个所述模板结构中，多个所述固定件的连接方式均相同，即所述固定件水平穿过前一个所述模板结构中最外侧的环形围檩4上的连接孔17后，再水平穿过后一个所述模板结构中最外侧的环形围檩4上的连接孔17。

如图3和图4所示，本实施例中，所述辅助连接结构包括两个均水平设置在所述顶部模板节和所述竖向支撑组件之间的连接梁9、以及设置在所述侧部模板节上且用于连接所述集成式液压缸10的辅助连接组件；两个所述连接梁9对称布设在所述竖向支撑架7的顶部，所述连接梁9沿所述隧道1的延伸方向布设，且所述支撑围檩5的长度和所述连接梁9的长度相等。

实际使用时，所述连接梁9的主要作用是为了连接所述竖向支撑架7和所述顶部模板节，为所述竖向支撑架7提供支撑点，通过对所述竖向支撑架7高度的调节，使得与之连接所述顶部模板节的高度得到调节。

如图2和图4所所示，本实施例中，所述辅助连接组件包括设置在所述侧部模板节内侧面上的辅助支撑梁11，每个所述述侧部模板节内侧面上的辅助支撑梁11的数量均为两个，两个所述侧部模板节中布设在同一水平面内的两个所述辅助支撑梁11相配合；所述辅助支撑梁11沿所述隧道1的延伸方向布设，所述辅助支撑梁11的长度和所述支撑围檩5的长度相等，所述辅助支撑梁11和所述支撑围檩5一体成型；所述辅助支撑梁11上设置有多个安装耳12，多个所述安装耳12沿所述辅助支撑梁11的长度方向布设，所述安装耳12和所述辅助支撑梁11一体成型，相配合的两个所述辅助支撑梁11上的安装耳12的数量相等且一一对应。

实际使用时，利用所述辅助支撑梁11可将所述围檩组件和安装耳12焊接在一起，为所述集成式液压缸10对撑提供固定点，便于集成式液压缸10对所述侧部模板节进行对撑。所述辅助支撑梁11的主要作用是为了安装安装耳12，所述安装耳12的主要作用是为了安装集成式液压缸10，将集成式液压缸10和两侧的所述侧部模板节连接起来，通过加压形成对撑；为了保证所述集成式液压缸10对所述侧部模板节的顶撑作用，所述集成式液压缸10需水平支设在两个所述侧部模板节之间，为了满足这个要求，则需相配合的两个所述辅助支撑梁11上的安装耳12的数量相等且一一对应。所述集成式液压缸10的一端通过连接螺栓14与一个所述辅助支撑梁11的安装耳12连接，所述集成式液压缸10的另一端通过连接螺栓14与一个所述辅助支撑梁11相配合的另一个所述辅助支撑梁11的安装耳12连接。

如图1和图4所示，本实施例中，所述钢筋网组件包括搭设在所述围岩19内侧面上的外侧钢筋网24和搭设在所述外侧钢筋网24内侧的内侧钢筋网22，所述外侧钢筋网24和内侧钢筋网22均沿所述隧道1的延伸方向布设，所述外侧钢筋网24和内侧钢筋网22之间通过多个支撑钢筋连接；所述外侧钢筋网24、内侧钢筋网22和支撑钢筋一体成型；

所述垫块组件包括多个均设置在所述内侧钢筋网22的内侧面上的垫块23，多个所述垫块23均匀布设在所述内侧钢筋网22上。

实际使用时，所述钢筋网组件布设在所述混凝土浇筑腔内，是为了加强所述混凝土衬砌结构21的稳定性；所述垫块23布设在所述内侧钢筋网22上，一方面可用于加强所述混凝土衬砌结构21的稳定性，另一方面对后续所述模板结构的位置调整起到定位作用。

如图4所示，本实施例中，所述侧部模板节的底部设置有加强钢梁13，所述加强钢梁13沿所述隧道1的延伸方向布设，所述加强钢梁13和环形围檩4一体成型。

实际使用时，所述加强钢梁13选用方钢制成，方钢具有足够的强度，设置在侧模底部，能够提高侧模底口抵抗变形的能力。

如图1至图5所示的一种利用小孔径隧道衬砌施工体系对隧道进行施工的方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、安装钢筋网结构：在围岩19的内侧面上搭设所述钢筋网组件，并在所述钢筋网组件的内侧壁上安装垫块组件；其中，所述垫块组件包括多个均设置在所述内侧钢筋网22的内侧面上的垫块23，多个所述垫块23均匀布设在所述内侧钢筋网22上；

步骤二、安装并连接竖向支撑组件，过程如下：

步骤201、在隧道1内已浇筑完成的底部混凝土结构20上对称安装两个集成式液压千斤顶8，两个所述集成式液压千斤顶8均布设在隧道1的同一横断面内；在两个所述集成式液压千斤顶8的顶部竖向安装竖向支撑架7，得到布设在隧道1同一横断面内的竖向支撑组件；

步骤202、重复步骤101，沿所述隧道1的延伸方向由前向后依次安装多个所述竖向支撑组件；

步骤203、在每个所述竖向支撑架7的两侧均安装多个扣件16，两侧的扣件16数量相等且一一对应；将连接杆15水平连接在多个所述竖向支撑架7中同侧的扣件16上；

步骤三、安装并调整顶部模板节，过程如下：

步骤301、在顶部模板节的内侧壁上对称焊接两个连接梁9；其中，所述连接梁9沿所述隧道1的延伸方向布设，且所述支撑围檩5的长度和所述连接梁9的长度相等；

步骤302、将所述顶部模板节吊装至所述竖向支撑架7的顶部，下放所述顶部模板节，直至所述连接梁9的底面和所述竖向支撑架7的顶面紧贴；

步骤303、同时启动集成式液压千斤顶8，所述集成式液压千斤顶8的顶头上升，所述竖向支撑架7上移，直至将所述顶部模板节的外侧面和顶部的垫块23抵接，锁定集成式液压千斤顶8；

步骤四、安装侧部模板节，过程如下：

步骤401、在两个所述侧部模板节的内侧壁上均焊接所述辅助连接组件；

步骤402、将一个所述侧部模板节吊装至所述顶部模板节的一侧，利用连接件2将一个所述侧部模板节和所述顶部模板节的一侧进行连接；

步骤403、同时将另一个所述侧部模板节吊装至所述顶部模板节的另一侧，利用连接件2将另一个所述侧部模板节和所述顶部模板节的另一侧进行连接；

步骤五、安装水平支撑组件：在两个所述侧部模板节中的所述辅助连接组件之间安装集成式液压缸10；

步骤六、调整侧部模板节：同时启动集成式液压缸10，所述集成式液压缸10的顶头伸出，所述侧部模板节向围岩19靠近，直至将所述侧部模板节的外侧面和侧部的垫块23抵接，锁定集成式液压缸10；

步骤七、安装并连接剩余的衬砌施工单元：重复步骤一至步骤六，沿所述隧道1的延伸方向由前至后依次安装多个衬砌施工单元，利用固定件将前后相邻的两个所述衬砌施工单元进行连接，得到构筑在所述隧道1内的衬砌施工体系；所述衬砌施工体系、底部混凝土结构20和围岩19共同围成混凝土浇筑腔；

步骤八、浇筑混凝土并拆除模板结构和可调支撑结构：在所述混凝土浇筑腔内浇筑混凝土，待混凝土凝固后依次拆除每个所述衬砌施工单元中的所述模板结构和所述可调支撑结构，得到构筑在所述隧道1内侧面上的混凝土衬砌结构21。

实际使用时，步骤402和步骤403中，所述连接件2穿过顶部模板节上最外侧的环形围檩4上的连接孔17和连接耳6上的通孔后将所述顶部模板节和所述侧部模板连接起来。

步骤八中，在对所述混凝土浇筑腔进行混凝土浇筑前，需要利用模板或者胶合板将所述混凝土浇筑腔进行封闭，同时在所述混凝土浇筑腔上预留多个泵管进入口，便于对进行混凝土浇筑。

本实施例中，步骤401中焊接所述辅助连接组件的具体过程如下：在所述侧部模板节的内侧壁上焊接两个辅助支撑梁11，所述辅助支撑梁11沿所述隧道1的延伸方向布设；在所述辅助支撑梁11上焊接多个安装耳12，多个所述安装耳12沿所述辅助支撑梁11的长度方向布设。

本实施例中，步骤五中安装水平支撑组件的具体过程如下：在两个所述侧部模板节中布设在同一水平面内相配合的两个所述辅助支撑梁11之间水平安装集成式液压缸10，所述集成式液压缸10的一端通过连接螺栓14安装在一个所述辅助支撑梁11的安装耳12上，所述集成式液压缸10的另一端通过连接螺栓14安装在与一个所述辅助支撑梁11相配合的另一个所述辅助支撑梁11的安装耳12上。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (4)

1.一种小孔径隧道衬砌施工方法，其特征在于：包括多个沿隧道（1）延伸方向均匀布设且由前至后依次连接的衬砌施工单元，相邻两个所述衬砌施工单元通过连接组件连接；多个所述衬砌施工单元的结构均相同，且多个所述衬砌施工单元均布设在所述隧道（1）内；

所述衬砌施工单元包括设置在所述隧道（1）内且沿所述隧道（1）的周向方向布设的钢筋网结构、设置在所述钢筋网结构内侧且与所述钢筋网结构紧贴的模板结构和设置在所述模板结构内侧且用于支撑所述模板结构的可调支撑结构；所述可调支撑结构通过辅助连接结构和所述模板结构连接；

所述钢筋网结构包括搭设在围岩（19）内侧面上且布设在所述隧道（1）内的钢筋网组件和设置在所述钢筋网组件的内侧壁上的垫块组件；

所述钢筋网组件包括搭设在所述围岩（19）内侧面上的外侧钢筋网（24）和搭设在所述外侧钢筋网（24）内侧的内侧钢筋网（22），所述外侧钢筋网（24）和内侧钢筋网（22）均沿所述隧道（1）的延伸方向布设，所述外侧钢筋网（24）和内侧钢筋网（22）之间通过多个支撑钢筋连接；所述外侧钢筋网（24）、内侧钢筋网（22）和支撑钢筋一体成型；

所述垫块组件包括多个均设置在所述内侧钢筋网（22）的内侧面上的垫块（23），多个所述垫块（23）均匀布设在所述内侧钢筋网（22）上；

所述模板结构包括设置在所述隧道（1）顶部的顶部模板节和两个对称设置在所述顶部模板节两侧的侧部模板节，所述顶部模板节和所述侧部模板节之间通过连接件（2）连接；

所述顶部模板节和所述侧部模板节均包括弧形钢板和设置在所述弧形钢板内侧且用于支撑所述弧形钢板的围檩组件，所述弧形钢板和所述围檩组件一体成型；所述弧形钢板的弧形与混凝土衬砌结构（21）的内侧弧形贴合；

所述围檩组件包括多个均设置在所述弧形钢板内侧壁上的环形围檩（4）和支撑围檩（5），所述环形围檩（4）和支撑围檩（5）呈十字形布设；多个所述环形围檩（4）沿所述弧形钢板的延伸方向均匀布设，所述环形围檩（4）与所述弧形钢板的内侧壁紧贴；多个所述支撑围檩（5）沿所述弧形钢板的周向均匀布设，所述支撑围檩（5）的长度和所述弧形钢板的长度相同，所述支撑围檩（5）与所述弧形钢板的内侧壁紧贴；所述侧部模板节的顶部设置有连接耳（6），所述连接耳（6）布设在最外侧的两个所述环形围檩（4）的顶部；

所述可调支撑结构包括多个均竖向设置在底部混凝土结构（20）上且布设在所述顶部模板节正下方的竖向支撑组件和多个均水平设置在两个所述侧部模板节之间的水平支撑组件，所述竖向支撑组件和所述水平支撑组件交错布设；多个所述竖向支撑组件沿所述隧道（1）的延伸方向均匀布设，所述竖向支撑组件包括竖向设置在所述顶部模板节正下方的竖向支撑架（7），所述竖向支撑架（7）的底部竖向设置有两个集成式液压千斤顶（8），两个所述集成式液压千斤顶（8）对称布设在底部混凝土结构（20）上；所述水平支撑组件包括两个均水平设置在两个所述侧部模板节之间的集成式液压缸（10）；

所述连接组件包括多个均水平设置且对称布设在多个所述竖向支撑架（7）两侧的连接杆（15）和多个用于连接前后相邻两个所述模板结构的固定件；所述连接杆（15）沿所述隧道（1）的延伸方向布设，所述连接杆（15）通过扣件（16）和所述竖向支撑架（7）连接；

所述辅助连接结构包括两个均水平设置在所述顶部模板节和所述竖向支撑组件之间的连接梁（9）、以及设置在所述侧部模板节上且用于连接所述集成式液压缸（10）的辅助连接组件；两个所述连接梁（9）对称布设在所述竖向支撑架（7）的顶部，所述连接梁（9）沿所述隧道（1）的延伸方向布设，且所述支撑围檩（5）的长度和所述连接梁（9）的长度相等；

所述辅助连接组件包括设置在所述侧部模板节内侧面上的辅助支撑梁（11），每个所述侧部模板节内侧面上的辅助支撑梁（11）的数量均为两个，两个所述侧部模板节中布设在同一水平面内的两个所述辅助支撑梁（11）相配合；所述辅助支撑梁（11）沿所述隧道（1）的延伸方向布设，所述辅助支撑梁（11）的长度和所述支撑围檩（5）的长度相等，所述辅助支撑梁（11）和所述支撑围檩（5）一体成型；所述辅助支撑梁（11）上设置有多个安装耳（12），多个所述安装耳（12）沿所述辅助支撑梁（11）的长度方向布设，所述安装耳（12）和所述辅助支撑梁（11）一体成型，相配合的两个所述辅助支撑梁（11）上的安装耳（12）的数量相等且一一对应；

该方法包括以下步骤：

步骤一、安装钢筋网结构：在围岩（19）的内侧面上搭设所述钢筋网组件，并在所述钢筋网组件的内侧壁上安装垫块组件；其中，所述垫块组件包括多个均设置在所述内侧钢筋网（22）的内侧面上的垫块（23），多个所述垫块（23）均匀布设在所述内侧钢筋网（22）上；

步骤二、安装并连接竖向支撑组件，过程如下：

步骤201、在隧道（1）内已浇筑完成的底部混凝土结构（20）上对称安装两个集成式液压千斤顶（8），两个所述集成式液压千斤顶（8）均布设在隧道（1）的同一横断面内；在两个所述集成式液压千斤顶（8）的顶部竖向安装竖向支撑架（7），得到布设在隧道（1）同一横断面内的竖向支撑组件；

步骤202、重复步骤201，沿所述隧道（1）的延伸方向由前向后依次安装多个所述竖向支撑组件；

步骤203、在每个所述竖向支撑架（7）的两侧均安装多个扣件（16），两侧的扣件（16）数量相等且一一对应；将连接杆（15）水平连接在多个所述竖向支撑架（7）中同侧的扣件（16）上；

步骤三、安装并调整顶部模板节，过程如下：

步骤301、在顶部模板节的内侧壁上对称焊接两个连接梁（9）；其中，所述连接梁（9）沿所述隧道（1）的延伸方向布设，且所述支撑围檩（5）的长度和所述连接梁（9）的长度相等；

步骤302、将所述顶部模板节吊装至所述竖向支撑架（7）的顶部，下放所述顶部模板节，直至所述连接梁（9）的底面和所述竖向支撑架（7）的顶面紧贴；

步骤303、同时启动集成式液压千斤顶（8），所述集成式液压千斤顶（8）的顶头上升，所述竖向支撑架（7）上移，直至将所述顶部模板节的外侧面和顶部的垫块（23）抵接，锁定集成式液压千斤顶（8）；

步骤四、安装侧部模板节，过程如下：

步骤401、在两个所述侧部模板节的内侧壁上均焊接所述辅助连接组件；

步骤402、将一个所述侧部模板节吊装至所述顶部模板节的一侧，利用连接件（2）将一个所述侧部模板节和所述顶部模板节的一侧进行连接；

步骤403、同时将另一个所述侧部模板节吊装至所述顶部模板节的另一侧，利用连接件（2）将另一个所述侧部模板节和所述顶部模板节的另一侧进行连接；

步骤五、安装水平支撑组件：在两个所述侧部模板节中的所述辅助连接组件之间安装集成式液压缸（10）；

步骤六、调整侧部模板节：同时启动集成式液压缸（10），所述集成式液压缸（10）的顶头伸出，所述侧部模板节向围岩（19）靠近，直至将所述侧部模板节的外侧面和侧部的垫块（23）抵接，锁定集成式液压缸（10）；

步骤七、安装并连接剩余的衬砌施工单元：重复步骤一至步骤六，沿所述隧道（1）的延伸方向由前至后依次安装多个衬砌施工单元，利用固定件将前后相邻的两个所述衬砌施工单元进行连接，得到构筑在所述隧道（1）内的衬砌施工体系；所述衬砌施工体系、底部混凝土结构（20）和围岩（19）共同围成混凝土浇筑腔；

步骤八、浇筑混凝土并拆除模板结构和可调支撑结构：在所述混凝土浇筑腔内浇筑混凝土，待混凝土凝固后依次拆除每个所述衬砌施工单元中的所述模板结构和所述可调支撑结构，得到构筑在所述隧道（1）内侧面上的混凝土衬砌结构（21）。

2.根据权利要求1所述的一种小孔径隧道衬砌施工方法，其特征在于：所述侧部模板节的底部设置有加强钢梁（13），所述加强钢梁（13）沿所述隧道（1）的延伸方向布设，所述加强钢梁（13）和环形围檩（4）一体成型。

3.根据权利要求1所述的一种小孔径隧道衬砌施工方法，其特征在于：步骤401中焊接所述辅助连接组件的具体过程如下：在所述侧部模板节的内侧壁上焊接两个辅助支撑梁（11），所述辅助支撑梁（11）沿所述隧道（1）的延伸方向布设；在所述辅助支撑梁（11）上焊接多个安装耳（12），多个所述安装耳（12）沿所述辅助支撑梁（11）的长度方向布设。

4.根据权利要求3所述的一种小孔径隧道衬砌施工方法，其特征在于：步骤五中安装水平支撑组件的具体过程如下：在两个所述侧部模板节中布设在同一水平面内相配合的两个所述辅助支撑梁（11）之间水平安装集成式液压缸（10），所述集成式液压缸（10）的一端通过连接螺栓（14）安装在一个所述辅助支撑梁（11）的安装耳（12）上，所述集成式液压缸（10）的另一端通过连接螺栓（14）安装在与一个所述辅助支撑梁（11）相配合的另一个所述辅助支撑梁（11）的安装耳（12）上。

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