CN115741971A - 一种山岭长大隧道tbm预制仰拱块快速预制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及长大隧道TBM施工技术领域，具体是指一种山岭长大隧道TBM预制仰拱块快速预制方法，包括以下步骤：步骤1，绑扎钢筋后清理TBM仰拱块模板清理并涂刷脱模剂；步骤2，步骤1完成后安装钢筋骨架及预埋件；步骤3，步骤2安装完成后安装TBM仰拱块模板；步骤4，步骤3安装完成后，进行混凝土浇筑；步骤5，对浇筑完成后的TBM仰拱块进行蒸汽养生或采用土工布包裹进行喷淋养生；步骤6，进行脱模；步骤7，自然养生并移动至仰拱块存放区。本发明摒弃了传统仰拱块蒸汽养生完成后需要借助翻转设备翻转的复杂工序，保证了仰拱块预制过程中的安全性、节省人工、节约造价、提高仰拱块预制效率，避免了现有技术中的反复翻转对预制仰拱块造成损伤的问题。

Description

一种山岭长大隧道TBM预制仰拱块快速预制方法

技术领域

本发明涉及长大隧道TBM施工技术领域，具体是指一种山岭长大隧道TBM预制仰拱块快速预制方法。

背景技术

TBM掘进是利用岩石隧道掘进机在岩石地层挖掘隧道的一种施工方法，TBM掘进机是一种集掘进、出渣、支护、通风、防尘等多功能为一体的高效隧道施工机械，在长大隧道掘进中具有快速、优质、安全、经济、环保的优点。TBM仰拱预制块不仅是施工运输轨道的基础，用于TBM掘进期间后配套行走，同时也是隧道衬砌结构的重要组成部分，并作为中心水沟用于隧道施工期间及后续永久性排水。仰拱块的预制生产的快慢是直接制约TBM快速高效掘进的重要因素。

秦岭I线隧道、新建兰渝铁路、新建吐库二线等长大隧道TBM仰拱块预制仍采用传统的反向预制、地面翻转技术，仰拱块反向预制需要投入多台套转设备，一次性投入成本大；翻转工艺复杂、虽然机械化程度高，但是操作复杂、安全风险高、人工需求量大、转运量大；在翻转的过程中操作不慎容易造成掉块、开裂等损伤，后期修补费用高。

鉴于上述情况，亟待一种能够摒弃传统的反向预制及翻转工艺的预制方法。

发明内容

本发明目的在于提供一种山岭长大隧道TBM预制仰拱块快速预制方法，用于采用正向预制工艺，避免现有技术中翻转对预制仰拱块造成损伤，解决了反向预制劳动强度高，安全风险极大，仰拱块施工质量难以保证的技术问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种山岭长大隧道TBM预制仰拱块快速预制方法，在预制厂内依次完成以下步骤：步骤1，绑扎钢筋，清理TBM仰拱块模板，并涂刷脱模剂；步骤2，步骤1完成后安装钢筋骨架及预埋件；步骤3，步骤2安装完成后安装TBM仰拱块模板；步骤4，步骤3安装完成后，进行混凝土浇筑；步骤5，冬季施工条件下，对浇筑完成后的TBM仰拱块进行蒸汽养生；非冬季施工条件下，采用土工布包裹进行喷淋养生；步骤6，步骤5完成后进行脱模；步骤7，脱模完成后自然养生并移动至仰拱块存放区。需要说明的是，现有技术中的部分TBM仰拱块预制工业仍然采用传统的反向预制、地面翻转技术，仰拱块反向预制需要投入多台套转设备，一次性投入成本大；翻转工艺复杂、机械化程度高、操作复杂、人工需求量大、转运量大；在翻转的过程中操作不慎容易造成掉块、开裂等损伤，后期修补费用高，此外，反向预制和地面翻转技术会对预制仰拱块造成损伤。

鉴于上述情况，提出了一种山岭长大隧道TBM预制仰拱块快速预制方法，具体通过在预制厂的科学规划区及TBM仰拱块正向快速预制方法来避免现有技术中的反复翻转对预制仰拱块造成损伤。预制厂科学规划区包括内设的若干条流水线作业设备，适合TBM仰拱预制块工厂化、集约化生产。所述TBM仰拱块正向快速预制工艺包括：钢筋骨架在绑扎区上绑扎，吊装设备吊装入模，模板安装浇筑混凝土，附着式振捣器振捣密实，浇筑完成后安装蒸汽养生棚，进行蒸汽养生，达到起吊强度后拆模起吊至养护区进行静养，达到设计强度后运输至存放区。该TBM仰拱预制块正向快速的预制方法，代替了传统TBM仰拱块块反向预制的方法，提高了施工效率，同时摒弃了传统仰拱块蒸汽养生完成后需要借助翻转设备翻转的复杂工序，操作工艺简单、安全风险低，保证了仰拱块预制过程中的安全性、节省人工、节约造价、提高仰拱块预制效率。

进一步地，预制厂规划有：原材料存放区、加工区、成品存放区、绑扎区、静养区、预制区以及仰拱块存放区，其中，步骤2中钢筋骨架在绑扎区绑扎成型。需要说明的是，上述各区域内铺设有地暖管线，预制区内的预制台座、静养区的底部均设置有蒸汽养生阀，蒸汽养生阀与地暖管线连通。

进一步地，步骤3中，TBM仰拱块模板的安装顺序为：两侧机械开合式端模、两侧机械推拉式侧模、中芯模以及两端芯模。需要说明的是，针对TBM仰拱块模板的安装需要严格按照安装顺序进行安装。

进一步地，中芯模的具体安装顺序为：安装第一芯模并初步定位右侧支撑装置，随后安装第二芯模并初步定位左侧支撑装置，最后撑紧左右两侧支撑装置，所述支撑装置的数量需要经过受力计算后确定具体根数。需要说明的是，对于中芯模的安装需要安装上述的安装顺序进行安装，以保证预制过程中的安全性。

进一步地，两端芯模的具体安装顺序为：安装第一端模并初步定位支撑装置，随后安装第二端模，最后撑紧支撑装置，所述支撑装置的数量需要经过受力计算后确定具体根数。需要说明的是，对于两端芯模的安装顺序，其能够满足两端芯模的正常使用过程。

进一步地，第一芯模与第二芯模之间、第一端模与第二端模之间均采用橡胶密封条进行密封。为了实现保证浇筑过程的良好运行，需要在第一芯模与第二芯模之间、第一端模与第二端模之间均采用橡胶密封条进行密封，橡胶密封条优选为胶体材料。

进一步地，步骤4中，混凝土浇筑时，混凝土自上而下浇筑进入TBM仰拱块模板，插入式振动器配合附着式振捣器进行振捣，其中，浇筑分层厚度不超过30cm，浇筑完成待拉毛后，表面覆盖塑料薄膜并安装蒸汽养生棚。

进一步地，蒸汽养生棚距离混凝土表面至少20cm，步骤5中，打开蒸汽养生阀进行蒸汽养生，养生过程中需要控制升温速度、降温速度、养护恒温、罩内湿度，其中，蒸汽养护包括：静停、升温、恒温、降温、自然养护五个阶段，静停期间应保持蒸汽养生棚内温度不低于5℃；升温阶段：混凝土浇筑完成后4h再进行升温，且升温速度不大于10℃/h；恒温阶段：控制在50℃以下；降温阶段：降温速度不大于5℃/h，且控制匀速降温；蒸汽养护结束后，脱模，龙门吊起吊，存放至静养区内的预制台座上进入自然养护阶段；蒸汽养护采用数字传感式温度控制法控制每块仰拱块的升温速度、降温速度、养护恒温、罩内湿度，并通过蒸汽阀门动态调整罩内的湿度及温度。

进一步地，步骤6中，脱模顺序为：中芯模、同时拆除两侧芯模、两侧机械推拉式侧模、两端机械开合式端模，其中，中芯模的脱模顺序为：松开右侧支撑装置、拆除第一芯模、松开左侧支撑装置、拆除第二芯模；两端芯模拆除顺序为：松开支撑装置、拆除第二端模、拆除第一端模。

进一步地，步骤7中，自然养生时间至少为7天，自然养护完成后采用轨道平板车运输至仰拱块存放区。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明摒弃了传统仰拱块蒸汽养生完成后需要借助翻转设备翻转的复杂工序，操作工艺简单、安全风险低，保证了仰拱块预制过程中的安全性、节省人工、节约造价、提高仰拱块预制效率，避免了现有技术中的反复翻转对预制仰拱块造成损伤的问题；

2、本发明安全风险低，采用正向预制，无需投入翻转设备，工艺简单，消除了因翻转带来机械伤害、物体打击等安全风险；

3、本发明质量可控，仰拱块在构件预制厂内流水线式预制，浇筑完成混凝土拉毛后覆盖蒸汽养生棚机进行蒸汽仰拱，拆模后直接提升至养护区，避免了传统反向预制、翻转工艺过程中造成的掉块、开裂等损伤，质量有保证；

4、本发明首批TBM仰拱块预制从钢筋骨架制作、模板安装、混凝土浇筑、蒸汽养生仅需要23h即可拆模提升至静养区进行养生，然后开始下一批TBM仰拱块流水线式生产作业，投入N套TBM仰拱块模板，一个月可批量生产30N块TBM仰拱预制块，为TBM的快速掘进提供了保证。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明的流程示意图；

图2为本发明预制厂的平面布置图；

图3为单个仰拱块蒸汽养生及两侧机械开合式侧模正视图；

图4为中芯模的结构示意图；

图5为两端芯模的结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-原材料存放区，2-加工区，3-成品存放区，4-绑扎区，5-静养区，6-预制区，7-仰拱块存放区，8-岩棉保温板，9-蒸汽养生棚，10-机械开合式端模，11-机械推拉式侧模，12-预制台座，13-蒸汽养生阀，14-支撑装置，15-中芯模，151-第一芯模，152-第二芯模，16-端芯模，161-第一端模，162-第二端模。

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明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。需要说明的是，本发明已经处于实际研发使用阶段。

实施例1：

如图1所示，一种山岭长大隧道TBM预制仰拱块快速预制方法，在预制厂内依次完成以下步骤：步骤1，绑扎钢筋，清理TBM仰拱块模板，并涂刷脱模剂；步骤2，步骤1完成后安装钢筋骨架及预埋件；步骤3，步骤2安装完成后安装TBM仰拱块模板；步骤4，步骤3安装完成后，进行混凝土浇筑；步骤5，冬季施工条件下，对浇筑完成后的TBM仰拱块进行蒸汽养生；非冬季施工条件下，采用土工布包裹进行喷淋养生；步骤6，步骤5完成后进行脱模；步骤7，脱模完成后自然养生并移动至仰拱块存放区7。需要说明的是，现有技术中的部分TBM仰拱块预制工业仍然采用传统的反向预制、地面翻转技术，仰拱块反向预制需要投入多台套转设备，一次性投入成本大；翻转工艺复杂、机械化程度高、操作复杂、人工需求量大、转运量大；在翻转的过程中操作不慎容易造成掉块、开裂等损伤，后期修补费用高，此外，反向预制和地面翻转技术会对预制仰拱块造成损伤。

鉴于上述情况，提出了一种山岭长大隧道TBM预制仰拱块快速预制方法，具体通过在预制厂的科学规划区及TBM仰拱块正向快速预制方法来避免现有技术中的反复翻转对预制仰拱块造成损伤。预制厂科学规划区包括内设的若干条流水线作业设备，适合TBM仰拱预制块工厂化、集约化生产。所述TBM仰拱块正向快速预制工艺包括：钢筋骨架在绑扎区4上绑扎，吊装设备吊装入模，模板安装浇筑混凝土，附着式振捣器振捣密实，浇筑完成后安装蒸汽养生棚9，进行蒸汽养生，达到起吊强度后拆模起吊至养护区进行静养，达到设计强度后运输至存放区。该TBM仰拱预制块正向快速的预制方法，代替了传统TBM仰拱块块反向预制的方法，提高了施工效率，同时摒弃了传统仰拱块蒸汽养生完成后需要借助翻转设备翻转的复杂工序，操作工艺简单、安全风险低，保证了仰拱块预制过程中的安全性、节省人工、节约造价、提高仰拱块预制效率。

需要说明的是，步骤3中，TBM仰拱块模板的安装顺序为：两侧机械开合式端模10、两侧机械推拉式侧模11、中芯模15以及两端芯模16。需要说明的是，针对TBM仰拱块模板的安装需要严格按照安装顺序进行安装。中芯模15的具体安装顺序为：安装第一芯模151并初步定位右侧支撑装置14，随后安装第二芯模152并初步定位左侧支撑装置14，最后撑紧左右两侧支撑装置14，所述支撑装置14的数量需要经过受力计算后确定具体根数。需要说明的是，对于中芯模15的安装需要安装上述的安装顺序进行安装，以保证预制过程中的安全性。两端芯模16的具体安装顺序为：安装第一端模161并初步定位支撑装置14，随后安装第二端模162，最后撑紧支撑装置14，所述支撑装置14的数量需要经过受力计算后确定具体根数。需要说明的是，对于两端芯模16的安装顺序，其能够满足两端芯模16的正常使用过程。第一芯模151与第二芯模152之间、第一端模161与第二端模162之间均采用橡胶密封条进行密封。为了实现保证浇筑过程的良好运行，需要在第一芯模151与第二芯模152之间、第一端模161与第二端模162之间均采用橡胶密封条进行密封，橡胶密封条优选为胶体材料。步骤4中，混凝土浇筑时，混凝土自上而下浇筑进入TBM仰拱块模板，插入式振动器配合附着式振捣器进行振捣，其中，浇筑分层厚度不超过30cm，浇筑完成待拉毛后，表面覆盖塑料薄膜并安装蒸汽养生棚9。蒸汽养生棚9距离混凝土表面至少20cm，步骤5中，打开蒸汽养生阀13进行蒸汽养生，养生过程中需要控制升温速度、降温速度、养护恒温、罩内湿度，其中，蒸汽养护包括：静停、升温、恒温、降温、自然养护五个阶段，静停期间应保持蒸汽养生棚9内温度不低于5℃；升温阶段：混凝土浇筑完成后4h再进行升温，且升温速度不大于10℃/h；恒温阶段：控制在50℃以下；降温阶段：降温速度不大于5℃/h，且控制匀速降温；蒸汽养护结束后，脱模，龙门吊起吊，存放至静养区5内的预制台座12上进入自然养护阶段；蒸汽养护采用数字传感式温度控制法控制每块仰拱块的升温速度、降温速度、养护恒温、罩内湿度，并通过蒸汽阀门动态调整罩内的湿度及温度。步骤6中，脱模顺序为：中芯模15、同时拆除两侧芯模、两侧机械推拉式侧模11、两端机械开合式端模10，其中，中芯模15的脱模顺序为：松开右侧支撑装置14、拆除第一芯模151、松开左侧支撑装置14、拆除第二芯模152；两端芯模16拆除顺序为：松开支撑装置14、拆除第二端模162、拆除第一端模161。

实施例2：

本实施例仅记述区别于实施例1的部分，具体为：如图2至5所示，预制厂规划有：原材料存放区1、加工区2、成品存放区3、绑扎区4、静养区5、预制区6以及仰拱块存放区7，其中，步骤2中钢筋骨架在绑扎区4绑扎成型。还需要说明的是，上述各区域内铺设有地暖管线，预制区6内的预制台座12、静养区5的底部均设置有蒸汽养生阀13，蒸汽养生阀13与地暖管线连通。中芯模15包括第一芯模151与第二芯模152，第一芯模151与第二芯模152相互配合；端芯模16包括第一端模161与第二端模162，第一端模161与第二端模162相互配合。静养区5内设置有轨道平板车，且轨道铺设至TBM仰拱块存放区7，TBM仰拱块存放区7设有若干提升设备。各区域内采用岩棉保温板8包裹。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种山岭长大隧道TBM预制仰拱块快速预制方法，其特征在于：在预制厂内依次完成以下步骤：

步骤1，绑扎钢筋，清理TBM仰拱块模板，并涂刷脱模剂；

步骤2，步骤1完成后安装钢筋骨架及预埋件；

步骤3，步骤2安装完成后安装TBM仰拱块模板；

步骤4，步骤3安装完成后，进行混凝土浇筑；

步骤5，冬季施工条件下，对浇筑完成后的TBM仰拱块进行蒸汽养生；非冬季施工条件下，采用土工布包裹进行喷淋养生；

步骤6，步骤5完成后进行脱模；

步骤7，脱模完成后自然养生并移动至仰拱块存放区（7）。

2.根据权利要求1所述的一种山岭长大隧道TBM预制仰拱块快速预制方法，其特征在于：预制厂规划有：原材料存放区（1）、加工区（2）、成品存放区（3）、绑扎区（4）、静养区（5）、预制区（6）以及仰拱块存放区（7），其中，步骤2中钢筋骨架在绑扎区（4）绑扎成型。

3.根据权利要求1所述的一种山岭长大隧道TBM预制仰拱块快速预制方法，其特征在于：步骤3中，TBM仰拱块模板的安装顺序为：两侧机械开合式端模（10）、两侧机械推拉式侧模（11）、中芯模（15）以及两端芯模（16）。

4.根据权利要求3所述的一种山岭长大隧道TBM预制仰拱块快速预制方法，其特征在于：中芯模（15）的具体安装顺序为：安装第一芯模（151）并初步定位右侧支撑装置（14），随后安装第二芯模（152）并初步定位左侧支撑装置（14），最后撑紧左右两侧支撑装置（14），所述支撑装置（14）的数量需要经过受力计算后确定具体根数。

5.根据权利要求3所述的一种山岭长大隧道TBM预制仰拱块快速预制方法，其特征在于：两端芯模（16）的具体安装顺序为：安装第一端模（161）并初步定位支撑装置（14），随后安装第二端模（162），最后撑紧支撑装置（14），所述支撑装置（14）的数量需要经过受力计算后确定具体根数。

6.根据权利要求5所述的一种山岭长大隧道TBM预制仰拱块快速预制方法，其特征在于：第一芯模（151）与第二芯模（152）之间、第一端模（161）与第二端模（162）之间均采用橡胶密封条进行密封。

7.根据权利要求1所述的一种山岭长大隧道TBM预制仰拱块快速预制方法，其特征在于：步骤4中，混凝土浇筑时，混凝土自上而下浇筑进入TBM仰拱块模板，插入式振动器配合附着式振捣器进行振捣，其中，浇筑分层厚度不超过30cm，浇筑完成待拉毛后，表面覆盖塑料薄膜并安装蒸汽养生棚（9）。

8.根据权利要求7所述的一种山岭长大隧道TBM预制仰拱块快速预制方法，其特征在于：蒸汽养生棚（9）距离混凝土表面至少20cm，步骤5中，打开蒸汽养生阀（13）进行蒸汽养生，养生过程中需要控制升温速度、降温速度、养护恒温、罩内湿度，其中，蒸汽养护包括：静停、升温、恒温、降温、自然养护五个阶段，静停期间应保持蒸汽养生棚（9）内温度不低于5℃；升温阶段：混凝土浇筑完成后4h再进行升温，且升温速度不大于10℃/h；恒温阶段：控制在50℃以下；降温阶段：降温速度不大于5℃/h，且控制匀速降温；蒸汽养护结束后，脱模，龙门吊起吊，存放至静养区（5）内的预制台座（12）上进入自然养护阶段；蒸汽养护采用数字传感式温度控制法控制每块仰拱块的升温速度、降温速度、养护恒温、罩内湿度，并通过蒸汽阀门动态调整罩内的湿度及温度。

9.根据权利要求1所述的一种山岭长大隧道TBM预制仰拱块快速预制方法，其特征在于：步骤6中，脱模顺序为：中芯模（15）、同时拆除两侧芯模、两侧机械推拉式侧模（11）、两端机械开合式端模（10），其中，中芯模（15）的脱模顺序为：松开右侧支撑装置（14）、拆除第一芯模（151）、松开左侧支撑装置（14）、拆除第二芯模（152）；两端芯模（16）拆除顺序为：松开支撑装置（14）、拆除第二端模（162）、拆除第一端模（161）。

10.根据权利要求1所述的一种山岭长大隧道TBM预制仰拱块快速预制方法，其特征在于：步骤7中，自然养生时间至少为7天，自然养护完成后采用轨道平板车运输至仰拱块存放区（7）。

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