CN115288745A - 一种隧洞内衬端头模板系统和施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隧洞内衬端头模板系统和施工方法，其中，该隧洞内衬端头模板系统包括设置在隧洞内部的浇筑模板，隧洞内壁和浇筑模板之间设有封堵部件和阻滑机构，浇筑模板、封堵部件与隧洞内壁之间形成用于浇筑内衬混凝土结构的空腔，封堵部件包括绕隧洞内周设置的第一内衬层和第二内衬层，第一内衬层设在第二内衬层的外周，第一内衬层和第二内衬层之间设有止水部件，第一内衬层包括沿隧洞周向设置的多个第一模块，第二内衬层包括沿隧洞周向设置的多个第二模块，阻滑机构位于封堵部件沿隧洞轴向的外侧，该隧洞内衬端头模板系统使施工作业空间大为扩展，大幅提高了施工效率，加快施工速度，缩短工程建造工期。

Description

一种隧洞内衬端头模板系统和施工方法

技术领域

本发明用于隧洞内施工技术领域，特别是涉及一种隧洞内衬端头模板系统和施工方法。

背景技术

由于盾构法施工的隧洞机械化、自动化程度高，能适应各种复杂地质，具有优质、高效、安全等优点，故其在输水隧洞施工中应用越来越广泛，但输水隧洞运行期须承受较大的内水压力，而盾构管片单衬结构无法承受内水压力产生的环向拉力，故需增加30～50cm厚混凝土内衬结构以承受内水压力，目前的隧洞混凝土内衬结构施工通常采用针梁式钢模台车来分段进行，每段长度为9m～15m，在每段内衬结构之间的隙缝安装圆环止水铜片止水，其施工方法是先进行混凝土内衬结构中的钢筋安装，再进行针梁式模板车台就位及混凝土内衬结构内模安装，然后采用端头模板封堵隧洞外衬管片与针梁式模板车台的模板之间的环形空间并安装圆环止水铜片，最后浇筑内衬混凝土结构，由于端头模板采用的是片状模板，不具自稳性，必须在针梁式钢模台车就位后利用针梁式钢模台车的模板固定并进行安装，因此内衬混凝土结构施工时钢筋安装、针梁式钢模台车就位及混凝土内衬结构内模安装、端头模封堵及圆环止水铜止安装等各工序必须依次进行，工程建造工期长，且端头模板及圆环止水铜片须在针梁模板台车的模板与隧洞外衬管片之间30～50cm之间的狭小空间安装，作业困难、施工难度大、效率低。

发明内容

本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种隧洞内衬端头模板系统和施工方法，其中，隧洞内衬端头模板系统施工方便且施工效率高。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种隧洞内衬端头模板系统，包括设置在隧洞内部的浇筑模板，隧洞内壁和所述浇筑模板之间设有封堵部件和阻滑机构，所述浇筑模板、所述封堵部件与隧洞内壁之间形成用于浇筑内衬混凝土结构的空腔，所述封堵部件包括绕隧洞内周设置的第一内衬层和第二内衬层，所述第一内衬层设在所述第二内衬层的外周，所述第一内衬层和所述第二内衬层之间设有止水部件，所述第一内衬层包括沿隧洞周向设置的多个第一模块，所述第二内衬层包括沿隧洞周向设置的多个第二模块，所述阻滑机构位于所述封堵部件沿隧洞轴向的外侧。

优选的，所述第一模块包括第一拼接模块和第一连接模块，所述第一连接模块设有两个，两个所述第一连接模块分别设在所述第一拼接模块沿隧洞周向的两端，两个所述第一连接模块之间设有第一封堵模块，所述第一封堵模块沿隧洞周向的两端与所述第一连接模块相连，所述第二模块包括第二拼接模块和第二连接模块，所述第二连接模块设有两个，两个所述第二连接模块分别设在所述第二拼接模块沿隧洞周向的两端，两个所述第二连接模块之间设有第二封堵模块，所述第二封堵模块沿隧洞周向的两端与所述第二连接模块相连。

优选的，所述第一拼接模块设有多个，所述第一拼接模块为扇环形，相邻所述第一拼接模块的结合面沿隧洞的径向设置，所述第一封堵模块沿隧洞周向的尺寸由外至内逐渐变大，所述第二拼接模块设有多个，所述第二拼接模块为扇环形，相邻所述第二拼接模块的结合面沿隧洞的径向设置，所述第二封堵模块沿隧洞周向的尺寸由外至内逐渐变大。

优选的，所述阻滑机构包括沿隧洞径向设置的第一支撑杆、第二支撑杆、套筒和阻挡部件，所述第一支撑杆的近端与所述套筒相连，所述第一支撑杆的远端与隧洞内壁相连，所述第二支撑杆的近端与所述套筒相连，所述第二支撑杆的远端与所述浇筑模板相连，所述第一支撑杆上设有第一外螺纹，所述第二支撑杆上设有第二外螺纹，所述第一外螺纹和所述第二外螺纹的螺旋方向相反，所述套筒内设有与所述第一外螺纹和所述第二外螺纹相配合的内螺纹，所述阻挡部件位于所述封堵部件沿隧洞轴向的外侧，所述阻挡部件与所述第一模块和所述第二模块相连，所述阻挡部件上设有用于安装所述套筒的卡槽，所述套筒通过所述卡槽与所述阻挡部件活动连接，所述阻挡部件上设有用于穿过所述第一支撑杆和所述第二支撑杆的通孔。

优选的，所述第一支撑杆的远端设有第一阻滑块，所述第二支撑杆的远端设有第二阻滑块，隧洞内壁上设有外衬管片，所述第一阻滑块与所述外衬管片相连，所述第二阻滑块与所述浇筑模板相连。

优选的，所述阻挡部件包括阻挡板和支腿，所述阻挡板位于所述封堵部件沿隧洞轴向的外侧，所述支腿设有两个，两个所述支腿沿隧洞径向设置在所述阻挡板的两端，所述卡槽设有两个，两个所述卡槽相对设置在两个所述支腿上，所述通孔设在所述支腿上。

优选的，所述第一内衬层沿隧洞轴线方向两侧为第一侧面和第二侧面，所述第一侧面和所述第二侧面均为平面，所述第一侧面和所述第二侧面相互平行，所述第二内衬层沿隧洞轴线方向两侧为第三侧面和第四侧面，所述第三侧面和所述第四侧面均为平面，所述第三侧面和所述第四侧面相互平行。

优选的，所述止水部件为圆环形止水铜片，所述圆环形止水铜片绕所述第二内衬层的外周设置，所述圆环形止水铜片的一侧翼缘位于所述第一模块和所述第二模块之间。

优选的，隧洞内周设有内衬混凝土结构，所述第一内衬层和所述第二内衬层均设置在所述内衬混凝土结构沿隧洞的轴向的端点，所述第一内衬层和所述内衬混凝土结构的的外周均与隧洞内壁相配合，所述第二内衬层的内周与所述内衬混凝土结构的内周处于同一圆弧面上。

本发明还提供一种隧洞内衬端头模板系统的施工方法，包括如下步骤：

步骤一：安装所述第一模块，形成所述第一内衬层，安装所述第二模块，形成所述第二内衬层，完成所述封堵部件的安装；

步骤二：安装所述浇筑模板，在所述封堵部件沿隧洞轴向的外侧安装所述阻滑机构；

步骤三：浇筑内衬混凝土结构，取下所述阻滑机构，拆除所述封堵部件。

上述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：该隧洞内衬端头模板系统通过设置在隧洞内部的浇筑模板和封堵部件，使浇筑模板、封堵部件与隧洞内壁之间形成用于浇筑内衬混凝土结构的空腔，封堵部件包括绕隧洞内周设置的第一内衬层和第二内衬层，并通过在第一内衬层和第二内衬层之间设置止水部件，该止水部件能够自稳，无需额外进行径向的支撑加固，第一内衬层包括多个第一模块，第二内衬层包括多个第二模块，使内衬结构便于安装，并在封堵部件沿隧洞轴向的外侧设置阻滑机构，以防止第一内衬层和第二内衬层沿隧洞的轴向滑动，阻滑机构能够抵消内衬混凝土结构在浇筑时的混凝土侧压力，确保内衬混凝土结构的质量和施工安全，该隧洞内衬端头模板系统的第一模块、第二模块和止水部件能够在进行内衬混凝土结构钢筋绑扎安装时同步进行安装，使施工作业空间大为扩展，大幅提高了施工效率，加快施工速度，缩短工程建造工期。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明隧洞内衬端头模板系统的一个实施例的横剖面示意图；

图2是本发明隧洞内衬端头模板系统的一个实施例的纵剖面示意图；

图3是图2中A处的放大图。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

本发明中，如果有描述到方向(上、下、左、右、前及后)时，其仅是为了便于描述本发明的技术方案，而不是指示或暗示所指的技术特征必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明中，“若干”的含义是一个或者多个，“多个”的含义是两个以上，“大于”“小于”“超过”等理解为不包括本数；“以上”“以下”“以内”等理解为包括本数。在本发明的描述中，如果有描述到“第一”“第二”仅用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明中，除非另有明确的限定，“设置”“安装”“连接”等词语应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，还可以是一体成型；可以是机械连接，也可以是电连接或能够互相通讯；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

其中，图2给出了本发明实施例的参考方向坐标系，以下结合图2所示的方向，对本发明的实施例进行说明。

本发明的实施例提供了一种隧洞内衬端头模板系统，参见图1，包括设置在隧洞内部的浇筑模板100，隧洞内壁和浇筑模板100之间设有封堵部件200和阻滑机构300，浇筑模板100、封堵部件200与隧洞内壁之间形成用于浇筑内衬混凝土结构400的空腔，封堵部件200包括绕隧洞内周设置的第一内衬层210和第二内衬层220，第一内衬层210设在第二内衬层220的外周，第一内衬层210和第二内衬层220之间设有止水部件230，第一内衬层210包括沿隧洞周向设置的多个第一模块，第二内衬层220包括沿隧洞周向设置的多个第二模块，使内衬结构便于安装，阻滑机构300位于封堵部件200沿隧洞轴向的外侧，用于防止第一内衬层210和第二内衬层220沿隧洞的轴向滑动，阻滑机构300能够抵消内衬混凝土结构400在浇筑时的混凝土侧压力，确保内衬混凝土结构400的质量和施工安全，止水部件230夹在第一内衬层210和第二内衬层220之间，该止水部件230能够自稳，无需额外进行径向的支撑加固，第一模块、第二模块和止水部件230能够在进行内衬混凝土结构400钢筋绑扎安装时同步进行安装，该隧洞内衬端头模板系统使施工作业空间大为扩展，大幅提高了施工效率，加快施工速度，缩短工程建造工期。

在某些实施例中，浇筑模板100为针梁式钢模台车的模板。

参见图1，第一模块包括第一拼接模块211和第一连接模块212，第一连接模块212设有两个，两个第一连接模块212分别设在第一拼接模块211沿隧洞周向的两端，两个第一连接模块212之间设有第一封堵模块213，第一封堵模块213沿隧洞周向的两端与第一连接模块212相连，第二模块包括第二拼接模块221和第二连接模块222，第二连接模块222设有两个，两个第二连接模块222分别设在第二拼接模块221沿隧洞周向的两端，两个第二连接模块222之间设有第二封堵模块223，第二封堵模块223沿隧洞周向的两端与第二连接模块222相连。

参见图1，第一拼接模块211设有多个，第一拼接模块211为扇环形，相邻第一拼接模块211的结合面沿隧洞的径向设置，第一封堵模块213沿隧洞周向的尺寸由外至内逐渐变大，第二拼接模块221设有多个，第二拼接模块221为扇环形，相邻第二拼接模块221的结合面沿隧洞的径向设置，第二封堵模块223沿隧洞周向的尺寸由外至内逐渐变大。

参见图3，阻滑机构300包括沿隧洞径向设置的第一支撑杆310、第二支撑杆320、套筒330和阻挡部件340，第一支撑杆310的近端与套筒330相连，第一支撑杆310的远端与隧洞内壁相连，第二支撑杆320的近端与套筒330相连，第二支撑杆320的远端与浇筑模板100相连，第一支撑杆310上设有第一外螺纹，第二支撑杆320上设有第二外螺纹，第一外螺纹和第二外螺纹的螺旋方向相反，套筒330内设有与第一外螺纹和第二外螺纹相配合的内螺纹，阻挡部件340位于封堵部件200沿隧洞轴向的外侧，阻挡部件340与第一模块和第二模块相连，阻挡部件340上设有用于安装套筒330的卡槽，套筒330通过卡槽与阻挡部件340活动连接，阻挡部件340上设有用于穿过第一支撑杆310和第二支撑杆320的通孔，旋转套筒330，能够使第一支撑杆310和第二支撑杆320同时伸出或缩回套筒330内，便于阻滑机构300的安装和拆卸。

参见图3，第一支撑杆310的远端设有第一阻滑块311，第二支撑杆320的远端设有第二阻滑块321，隧洞内壁上设有外衬管片500，第一阻滑块311与外衬管片500相连，第二阻滑块321与浇筑模板100相连，阻滑机构300安装后，第一阻滑块311与外衬管片之间的摩擦力和第二阻滑块321与浇筑模板100之间的摩擦力之和大于通过封堵部件200施加给阻滑机构300的混凝土侧压力，可保障该隧洞内衬端头模板系统的安全稳定。

参见图3，阻挡部件340包括阻挡板341和支腿342，阻挡板341位于封堵部件200沿隧洞轴向的外侧，支腿342设有两个，两个支腿342沿隧洞径向设置在阻挡板341的两端，卡槽设有两个，两个卡槽相对设置在两个支腿342上，通孔设在支腿342上，优选的，阻挡板341沿隧洞径向的尺寸比内衬混凝土结构400沿隧洞径向的尺寸小10～30cm，，安装时，第一支撑杆310和第二支撑杆320通过支腿342上的通孔，从套筒330的两端拧入套筒330。

参见图2，第一内衬层210沿隧洞轴线方向两侧为第一侧面和第二侧面，第一侧面和第二侧面均为平面，第一侧面和第二侧面相互平行，第二内衬层220沿隧洞轴线方向两侧为第三侧面和第四侧面，第三侧面和第四侧面均为平面，第三侧面和第四侧面相互平行。

作为本发明优选的实施方式，参见图3，止水部件230为圆环形止水铜片，圆环形止水铜片的一侧翼缘位于第一模块和第二拼块之间，止水部件230绕第二内衬层220的外周设置，圆环形止水铜片的一侧翼缘紧紧地夹持在第一内衬层210和第二内衬层220之间，无需另外增加圆环止水铜片的固定措施，安装方便。

参见图2，隧洞内周设有内衬混凝土结构400，第一内衬层210和第二内衬层220均设置在内衬混凝土结构400沿隧洞的轴向的端点，第一内衬层210和内衬混凝土结构400的的外周均与隧洞内壁相配合，第二内衬层220的内周与内衬混凝土结构400的内周处于同一圆弧面上。

本发明还提供一种隧洞内衬端头模板系统的施工方法，包括如下步骤：

步骤一：安装第一模块，形成第一内衬层210，安装第二模块，形成第二内衬层220，完成封堵部件200的安装；

步骤二：安装浇筑模板，在封堵部件200沿隧洞轴向的外侧安装阻滑机构300；

步骤三：浇筑内衬混凝土结构400，取下阻滑机构300，拆除封堵部件200。

优选的，在步骤一中，先安装位于外周的第一拼接模块211，第一拼接模块211的安装自下而上且左右对称同时进行，相邻第一拼接模块211之间采用马钉连接，再安装两个第一连接模块212，最后安装第一封堵模块213，然后，在第一拼接模块211的内周安装止水部件320，接下来安装第二拼接模块221、第二连接模块222和第二封堵模块223，其安装方法同上，使止水部件320的一边翼缘紧紧地夹持在第一内衬层210和第二内衬层220之间，第一拼接模块211和第二拼接模块221采用马钉连接。

优选的，在步骤二中，需进行内衬混凝土结构400内的钢筋安装。

优选的，在步骤三中，取下阻滑机构300和拆除封堵部件200需在混凝土达到拆模强度要求后进行，封堵部件200拆除过程中，需先拆除内层的第二封堵模块223，再拆除第二连接模块222，最后拆除第二拼接模块221，拆除时自上而下且左右对称同时进行，接下来按照同样方法拆除第一内衬层210的第一拼接模块211、第一连接模块212和第一封堵模块213。

在本说明书的描述中，参考术语“示例”、“实施例”或“一些实施例”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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种隧洞内衬端头模板系统，其特征在于：包括设置在隧洞内部的浇筑模板，隧洞内壁和所述浇筑模板之间设有封堵部件和阻滑机构，所述浇筑模板、所述封堵部件与隧洞内壁之间形成用于浇筑内衬混凝土结构的空腔，所述封堵部件包括绕隧洞内周设置的第一内衬层和第二内衬层，所述第一内衬层设在所述第二内衬层的外周，所述第一内衬层和所述第二内衬层之间设有止水部件，所述第一内衬层包括沿隧洞周向设置的多个第一模块，所述第二内衬层包括沿隧洞周向设置的多个第二模块，所述阻滑机构位于所述封堵部件沿隧洞轴向的外侧。

2.根据权利要求1所述的隧洞内衬端头模板系统，其特征在于：所述第一模块包括第一拼接模块和第一连接模块，所述第一连接模块设有两个，两个所述第一连接模块分别设在所述第一拼接模块沿隧洞周向的两端，两个所述第一连接模块之间设有第一封堵模块，所述第一封堵模块沿隧洞周向的两端与所述第一连接模块相连，所述第二模块包括第二拼接模块和第二连接模块，所述第二连接模块设有两个，两个所述第二连接模块分别设在所述第二拼接模块沿隧洞周向的两端，两个所述第二连接模块之间设有第二封堵模块，所述第二封堵模块沿隧洞周向的两端与所述第二连接模块相连。

3.根据权利要求2所述的隧洞内衬端头模板系统，其特征在于：所述第一拼接模块设有多个，所述第一拼接模块为扇环形，相邻所述第一拼接模块的结合面沿隧洞的径向设置，所述第一封堵模块沿隧洞周向的尺寸由外至内逐渐变大，所述第二拼接模块设有多个，所述第二拼接模块为扇环形，相邻所述第二拼接模块的结合面沿隧洞的径向设置，所述第二封堵模块沿隧洞周向的尺寸由外至内逐渐变大。

4.根据权利要求1所述的隧洞内衬端头模板系统，其特征在于：所述阻滑机构包括沿隧洞径向设置的第一支撑杆、第二支撑杆、套筒和阻挡部件，所述第一支撑杆的近端与所述套筒相连，所述第一支撑杆的远端与隧洞内壁相连，所述第二支撑杆的近端与所述套筒相连，所述第二支撑杆的远端与所述浇筑模板相连，所述第一支撑杆上设有第一外螺纹，所述第二支撑杆上设有第二外螺纹，所述第一外螺纹和所述第二外螺纹的螺旋方向相反，所述套筒内设有与所述第一外螺纹和所述第二外螺纹相配合的内螺纹，所述阻挡部件位于所述封堵部件沿隧洞轴向的外侧，所述阻挡部件与所述第一模块和所述第二模块相连，所述阻挡部件上设有用于安装所述套筒的卡槽，所述套筒通过所述卡槽与所述阻挡部件活动连接，所述阻挡部件上设有用于穿过所述第一支撑杆和所述第二支撑杆的通孔。

5.根据权利要求4所述的隧洞内衬端头模板系统，其特征在于：所述第一支撑杆的远端设有第一阻滑块，所述第二支撑杆的远端设有第二阻滑块，隧洞内壁上设有外衬管片，所述第一阻滑块与所述外衬管片相连，所述第二阻滑块与所述浇筑模板相连。

6.根据权利要求4所述的隧洞内衬端头模板系统，其特征在于：所述阻挡部件包括阻挡板和支腿，所述阻挡板位于所述封堵部件沿隧洞轴向的外侧，所述支腿设有两个，两个所述支腿沿隧洞径向设置在所述阻挡板的两端，所述卡槽设有两个，两个所述卡槽相对设置在两个所述支腿上，所述通孔设在所述支腿上。

7.根据权利要求1所述的隧洞内衬端头模板系统，其特征在于：所述第一内衬层沿隧洞轴线方向两侧为第一侧面和第二侧面，所述第一侧面和所述第二侧面均为平面，所述第一侧面和所述第二侧面相互平行，所述第二内衬层沿隧洞轴线方向两侧为第三侧面和第四侧面，所述第三侧面和所述第四侧面均为平面，所述第三侧面和所述第四侧面相互平行。

8.根据权利要求1所述的隧洞内衬端头模板系统，其特征在于：所述止水部件为圆环形止水铜片，所述圆环形止水铜片绕所述第二内衬层的外周设置，所述圆环形止水铜片的一侧翼缘位于所述第一模块和所述第二模块之间。

9.根据权利要求1所述的隧洞内衬端头模板系统，其特征在于：隧洞内周设有内衬混凝土结构，所述第一内衬层和所述第二内衬层均设置在所述内衬混凝土结构沿隧洞的轴向的端点，所述第一内衬层和所述内衬混凝土结构的的外周均与隧洞内壁相配合，所述第二内衬层的内周与所述内衬混凝土结构的内周处于同一圆弧面上。

10.一种使用权利要求1所述的隧洞内衬端头模板系统的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：安装所述第一模块，形成所述第一内衬层，安装所述第二模块，形成所述第二内衬层，完成所述封堵部件的安装；

步骤二：安装所述浇筑模板，在所述封堵部件沿隧洞轴向的外侧安装所述阻滑机构；

步骤三：浇筑内衬混凝土结构，取下所述阻滑机构，拆除所述封堵部件。

Images