CN118065932A - 一种同步仰拱衬砌施工方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种同步仰拱衬砌施工方法及设备，属于隧道施工领域。同步仰拱衬砌施工方法在后配套区域的拖车底部留出供仰拱衬砌现浇施工的作业空间，并在后配套区域的拖车尾部连接防护拖车组，掘进机向前掘进的同时在后配套区域的拖车底部进行仰拱衬砌的现浇施工，现浇的混凝土在防护拖车的底部养护。同步仰拱衬砌施工设备包括由多个拖车组成的后配套拖车组，后配套拖车组的底部留有供仰拱衬砌现浇施工的作业空间，后配套拖车组的尾部连接防护拖车组。本发明通过在掘进机的后配套拖车组底部留出作业区域以进行仰拱衬砌的现浇作业，从而使仰拱衬砌能够连续地施工，提高了施工效率，也能够保证运输车辆对物料运输的通畅性。

Description

一种同步仰拱衬砌施工方法及设备

技术领域

本发明属于隧道施工领域，特别是涉及一种同步仰拱衬砌施工方法及设备。

背景技术

隧道底部的仰拱衬砌可通过仰拱预制块铺装而成，也可以通过混凝土现浇而成。仰拱预制块的成本较高且施工缝多，不利于保证隧道的防水质量。

仰拱衬砌现浇施工一般通过仰拱栈桥完成，仰拱栈桥是独立于掘进机的设备，使用时将仰拱栈桥的一端搭在已浇筑的仰拱上，另一端搭在未浇筑仰拱的隧道底部，仰拱栈桥可以作为物料运输车辆的临时的通道使用，而仰拱栈桥下方的空间可进行仰拱的浇筑作业。待仰拱栈桥下方的混凝土初凝并达到要求的强度后，可将仰拱栈桥向前移动到下一段仰拱浇筑段，进行仰拱浇筑作业。

由于仰拱栈桥需要等其下方的混凝土初凝并达到要求的强度后后方可移动，因此阻碍了施工效率，由于相邻仰拱浇筑段之间施工的间隔时间较长，还会容易出现施工缝而影响仰拱衬砌的质量。另外仰拱栈桥的宽度有限，隧道内物料运输车辆只能单向通过仰拱栈桥，造成物料的运输不畅，仰拱栈桥移动的过程中，物料运输车辆无法通行，影响施工效率。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种同步仰拱衬砌施工方法，以解决现有技术中使用仰拱栈桥对仰拱衬砌施工时仰拱栈桥需等其下方的混凝土达到要求的强度后才能够移动造成施工效率低以及相邻仰拱浇筑段之间施工的间隔时间较长而影响仰拱衬砌的质量的技术问题。

本发明的目的之一在于提供一种同步仰拱衬砌施工设备，以解决上述技术问题。

为实现上述目的，本发明所提供的同步仰拱衬砌施工方法的技术方案是：

一种同步仰拱衬砌施工方法，在后配套区域的拖车底部留出供仰拱衬砌现浇施工的作业空间，并在后配套区域的拖车尾部连接防护拖车组，掘进机向前掘进的同时在后配套区域的拖车底部进行仰拱衬砌的现浇施工，现浇的混凝土在防护拖车的底部养护，防护拖车的长度与防护拖车的行进速度的比值大于或者等于混凝土达到要求的强度所需的时间值，以使防护拖车尾部的混凝土能够达到要求的强度。

作为进一步地改进，将部分或全部后配套区域依次划分为隧道底部清渣区、钢筋笼施工区、混凝土浇筑区，掘进机掘进的过程中各区进行同步施工。

作为进一步地改进，进行隧道底部清渣作业时，将隧道底部的渣土转移至后配套皮带机上，利用后配套皮带机将渣土运出隧道。

作为进一步地改进，仰拱衬砌浇筑所用的混凝土由布置在掘进机尾部的拖泵通过管道泵送至施工位置。

作为进一步地改进，后配套区域的拖车以及防护拖车的上方为掘进施工物料运输通道，防护拖车的尾部设置有用于将物料从防护拖车底部抬升至防护拖车上方的转移吊机，物料转移到防护拖车上方后使用平板车将物料从防护拖车尾部运输至主机区域；后配套区域的拖车下方以及防护拖车的下方为仰拱施工物料运输通道，并在仰拱施工物料运输通道内设置可移动起重设备从而将物料从防护拖车尾部运输至仰拱衬砌施工区域。

本发明中同步仰拱衬砌施工方法的有益效果是：同步仰拱衬砌施工方法属于开拓型的发明创造。施工时可以在后配套拖车组的下方进行仰拱衬砌混凝土的浇筑作业，随着后配套拖车组向前移动，防护拖车组到达浇筑好的混凝土上方，混凝土在防护拖车组的下方养护至达到要求强度后，防护拖车驶离该处的混凝土。该同步仰拱衬砌施工方法可以使仰拱衬砌的浇筑作业连续且与掘进机的掘进作业同步，有效提高了仰拱衬砌的质量和仰拱衬砌施工的效率，也提高了仰拱衬砌的质量。

为实现上述目的，本发明所提供的同步仰拱衬砌施工设备的技术方案是：

一种同步仰拱衬砌施工设备，包括由多个拖车组成的后配套拖车组，后配套拖车组的底部留有供仰拱衬砌现浇施工的作业空间，后配套拖车组的尾部连接防护拖车组，防护拖车组的长度与防护拖车组的行进速度的比值大于或者等于混凝土达到要求的强度所需的时间值，以使防护拖车尾部的混凝土能够达到要求的强度。

作为进一步地改进，后配套拖车组上设置有后配套皮带机，后配套拖车组上设置有用于将隧道底部渣土转移到后配套皮带机上的清渣运输装置。

作为进一步地改进，清渣运输装置为倾斜设置的清渣皮带机，清渣皮带的上端位于后配套皮带机处并与后配套皮带机连接，清渣皮带的下端用于承接隧道底部的渣土，从而将隧道底部的渣土转移到后配套皮带机上。

作为进一步地改进，后配套拖车组及防护拖车组的底部设置有沿后配套拖车组前后方向延伸的导轨，导轨上导向设置有可移动起重设备。

作为进一步地改进，后配套拖车的尾段上方设置有吊运物料的转移吊机，转移吊机用于将物料从后配套拖车下方抬升至后配套拖车上方并放置到平板车上。

本发明中同步仰拱衬砌施工设备的有益效果是：该同步仰拱衬砌施工设备属于开拓型的发明创造。施工时可以在后配套拖车组的下方进行仰拱衬砌混凝土的浇筑作业，随着后配套拖车组向前移动，防护拖车组到达浇筑好的混凝土上方，混凝土在防护拖车组的下方养护至达到要求强度后，防护拖车驶离该处的混凝土。利用该同步仰拱衬砌施工设备施工可以使仰拱衬砌的浇筑作业连续且与掘进机的掘进作业同步，有效提高了仰拱衬砌的质量和仰拱衬砌施工的效率，也提高了仰拱衬砌的质量。

附图说明

图1为本发明中同步仰拱衬砌施工设备的结构示意图；

图2为本发明中同步仰拱衬砌施工设备隧道底部清渣区的结构示意图；

图3为本发明中同步仰拱衬砌施工设备隧道底部清渣区的截面图；

图4为本发明中同步仰拱衬砌施工设备钢筋笼施工区吊运钢筋笼的状态图；

图5为本发明中同步仰拱衬砌施工设备钢筋笼施工区铺设钢筋笼的状态图；

图6为本发明中同步仰拱衬砌施工设备混凝土浇筑区的截面图；

图7为本发明中同步仰拱衬砌施工设备养护区的截面图；

图8为本发明中同步仰拱衬砌施工设备尾部的结构示意图；

图9为本发明中同步仰拱衬砌施工设备尾部的截面图。

附图标记说明：

1、隧道底部清渣区；2、钢筋笼施工区；3、混凝土浇筑区；4、养护区；5、隧道底部清渣区拖车；6、钢筋笼施工区拖车；7、混凝土浇筑区拖车；8、养护区拖车；9、后配套皮带机；10、轨道；11、龙门吊；12、导轨；13、可移动起重设备；14、清渣皮带机；15、斜槽；16、混凝土泵送管；17、机械臂；18、掘进机；19、挖掘机；20、钢筋笼；21、平板车。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步的详细描述。

本发明通过在掘进机的后配套拖车组底部留出作业区域以进行仰拱衬砌的现浇作业，从而使仰拱衬砌能够连续地施工，提高了施工效率，也能够保证运输车辆对物料运输的通畅性。

本发明所提供的同步仰拱衬砌施工方法的具体实施例：

参见附图1，该同步仰拱衬砌施工方法将掘进机18的后配套区域的后配套拖车组底部留出足够的作业空间，以便于在后配套拖车组底部进行仰拱衬砌的现浇作业，并在后配套区域的拖车尾部连接防护拖车组，浇筑好的混凝土在防护拖车组的防护下进行养护，防护拖车的长度与防护拖车的行进速度的比值大于或者等于混凝土达到要求的强度所需的时间值，以使防护拖车尾部的混凝土能够达到要求的强度。

具体地，将后配套拖车组划分为隧道底部清渣区1、钢筋笼施工区2、混凝土浇筑区3三个施工区，而将防护拖车组作为养护区4。

参见附图8和附图9，将后配套拖车组的上方和防护拖车组的上方作为掘进施工物料运输通道，掘进施工物料例如支护材料在防护拖车组尾部利用转移吊机将物料从防护拖车组下方吊运至防护拖车组上方，然后由平板车将物料从防护拖车组的尾部运输到主机区域。将隧道后配套拖车组的下方和防护拖车组的下方作为仰拱施工物料运输通道，利用安装在后配套拖车组底部和防护拖车组底部的可移动起重设备13例如单轨吊、电葫芦将仰拱施工物料例如钢筋笼从防护拖车组的尾部运输到施工区域。

参见附图2，在隧道底部清渣区1，施工人员在隧道底部清渣区拖车5下方可人工或者驾驶挖掘机19对隧道底部进行清渣，渣土先转移至后配套皮带机9上，然后再通过后配套皮带机9运出隧道。将渣土转移到后配套皮带机9上的具体方法为，在隧道底部清渣区拖车5上设置倾斜的清渣皮带机14，清渣皮带机14的下端位于隧道底部，清渣皮带机14的上端位于后配套皮带机9处，并在清渣皮带机14的上端和后配套皮带机9之间设置斜槽15，以使清渣皮带机14上端的渣土能够沿着坡道滑落到后配套皮带机9上。

将隧道底部的渣土运出隧道还可以有其他的方式。例如在一种实施方式中，还可以通过吊运的方式将隧道底部的渣土转移到后配套皮带机9上，具体的吊运设备可以为门吊。在另一种实施方式中，隧道底部的渣土还可以不通过后配套皮带机9运出隧道，而是在后配套拖车组的下方设置独立的运输皮带机直接将渣土运出隧道。在另一种实施方式中，还可以使用后配套拖车组和防护拖车组下方的电葫芦或者单轨吊将渣土吊运至防护拖车组的尾部，再由运输车辆运出隧道。

参见附图4和附图5，在钢筋笼施工区2，施工人员在钢筋笼施工区拖车6下方可以直接进行钢筋笼的绑扎作业，或者将预先在隧道外绑扎好的钢筋笼吊运至该区域后，进行铺设作业。钢筋笼施工区拖车6下方可设置存放架，吊运至该区域的钢筋笼可先暂存在存放架，需要时再进行铺设作业。

参见附图6，在混凝土浇筑区3，施工人员在混凝土浇筑区拖车7下方可进行混凝土的浇筑和振捣作业。浇筑所用的混凝土由布置在掘进机18尾部的拖泵通过管道泵送至该区域。在其他实施方式中，浇筑所用的混凝土也可以通过单轨吊或者电葫芦由后配套区域的后方吊运至该区域。为了提高施工效率，在混凝土浇筑区拖车7底部还可以安装机械臂17，利用机械臂17可以在施工人员的控制下辅助混凝土浇筑作业，也可以进行自动的浇筑作业。

参见附图7，在养护区4，施工人员可以养护区拖车8下方进行混凝土的压面和养护作业，直至混凝土达到预定强度。

掘进机18掘进的过程中以上各区域进行同步施工，以连续且与掘进机18同步地完成仰拱衬砌的混凝土施工。

该同步仰拱衬砌施工方法利用与掘进机18同步行进的拖车进行仰拱衬砌的浇筑，可使仰拱衬砌的浇筑作业连续且与掘进机18的掘进作业同步，有效提高了仰拱衬砌的质量和仰拱衬砌施工的效率。使用该同步仰拱衬砌施工方法施工后，防护拖车组尾部的仰拱衬砌强度已经达到要求，可以通行运输车辆，不需要再搭设栈桥，因此能够保证物料的运输通畅，保证施工效率。

本发明所提供的同步仰拱衬砌施工设备的具体实施例：

参见附图1，该同步仰拱衬砌施工设备包括由多个拖车组成的后配套拖车组，后配套拖车组的底部留有供仰拱衬砌现浇施工的作业空间，后配套拖车组的尾部连接有防护拖车组，防护拖车组的长度与防护拖车组的行进速度的比值大于或者等于混凝土达到要求的强度所需的时间值，以使防护拖车尾部的混凝土能够达到要求的强度。

后配套拖车组及防护拖车组上设置有后配套皮带机9、通风管等设施。后配套拖车组从前向后依次分为隧道底部清渣区1、钢筋笼施工区2、混凝土浇筑区3三个施工区，防护拖车组作为养护区4，对应隧道底部清渣工序、钢筋笼绑扎工序、混凝土浇筑工序以及混凝土养护工序。

参见附图8和附图9，后配套拖车组和防护拖车组的上方可作为掘进施工物料运输通道，并在后配套拖车组和防护拖车组的上方配备平板车以将后配套拖车组尾部的物料运输到主机区域。防护拖车组的尾部上方设置有转移吊机，一种实施方式中转移吊机包括两条相互平行且沿防护套拖车组前后方向延伸的轨道10以及沿轨道10前后移动的龙门吊11。防护拖车组中的拖车在位于两条轨道10之间区域的后部开设有物料转移口，掘进施工所需的物料例如支护材料可以由运输车辆运至物料转移口的下方，然后龙门吊11将该物料吊运至防护拖车组的上方，之后龙门吊11携带物料向前移动，最后将物料放置到平板车21上。

在其他实施方式中，转移吊机还可以为悬臂吊，此时不需要设置物料转移口，利用悬臂吊可以将物料抬升至防护拖车组以上并放置到平板车上。也可以不设置转移吊机，而是利用独立于该同步仰拱衬砌施工设备的吊机吊运物料。

参见附图8并结合附图4和附图5，后配套拖车组的底部和防护拖车组的底部设置有沿后配套拖车组前后方向延伸的导轨12，导轨12上导向设置有可移动起重设备13，可移动起重设备13可以为电葫芦或者单轨吊。后配套拖车组的下方和防护拖车组的下方可以作为仰拱施工物料运输通道，仰拱施工所需的物料例如钢筋笼可以先由运输车辆运输至防护拖车组的尾部，然后由可移动起重设备13将物料从防护拖车组的尾部转移至施工的区域。

在其他实施方式中，也可以不设置导轨12和可移动起重设备13，而是利用掘进施工物料运输通道来运输仰拱施工所需的物料，在需要将物料转移到对应拖车下方的位置处时，在该拖车上设置吊机和开口，从而将物料吊运至拖车下方。

参见附图2和附图3，隧道底部清渣区1还设置有倾斜的清渣皮带机14，清渣皮带机14的下端位于隧道底部，用于承接隧道底部的渣土；清渣皮带机14的上端穿过其中一个隧道底部清渣区拖车5且高于后配套皮带机9，隧道底部清渣区拖车5上固定设置有斜槽15，斜槽15的上端位于清渣皮带机14处，斜槽15的下端位于后配套皮带机9的上方。隧道底部的渣土可以倾倒在清渣皮带机14上，并通过清渣皮带机14和斜槽15转移到后配套皮带机9上，最终通过后配套皮带机9运出隧道。

在其他实施方式中，还可以不设置清渣皮带机14。例如在一种实施方式中，可以在对应的拖车上安装门吊，从而将隧道底部的渣土吊运至后配套皮带机9上。在一种实施方式中，可以在后配套拖车组上另行设置一套运输皮带机，将隧道底部的渣土直接运出隧道。在另一种实施方式中，还可以利用可移动起重设备13来将隧道底部的渣土吊运至后配套拖车组的尾部，再由运输车辆运出隧道。

参见附图4和附图5，钢筋笼施工区拖车6下方的作业空间内可利用可移动起重设备13来吊运和铺设钢筋笼20。钢筋笼施工区拖车6下方的作业空间内，可以设置用于暂存钢筋笼的存放架，存放架可设置在作业空间的一侧，待铺设的钢筋笼可先纵向放置在存放架上。在其他实施方式中，存放架也可以设置在钢筋笼施工区2的前部且位于作业空间的中部，待铺设的钢筋笼可先放置到存放架上，施工时再从存放架上取下向后转移到施工位置。

参见附图6，后配套拖车组上安装有混凝土泵送管16，混凝土泵送管16的一端与布置在掘进机18尾部的拖泵连接，另一端位于其中一个混凝土浇筑区拖车7上，不需要通过吊运的方式运输混凝土，便于混凝土的输送，提高施工效率。为了便于施工人员浇筑混凝土，可在混凝土浇筑区拖车7底部设置机械臂17，机械臂17上设置有与混凝土泵送管16连通的浇筑管，利用机械臂17可以对各个位置浇筑混凝土，有效地降低了施工人员的劳动强度，提高施工效率。

在其他实施方式中，可不设置混凝土泵送管16，浇筑所用的混凝土也可以通过单轨吊或者电葫芦由防护拖车的尾部吊运至施工位置。

参见附图7，养护区拖车8下方的作业空间可以较小，满足施工人员的养护作业即可。

该同步仰拱衬砌施工设备连接在掘进机18的后方，承担物料运输和仰拱衬砌施工的作用，施工时该同步仰拱衬砌施工设备的各施工区同时进行施工作业，随着该同步仰拱衬砌施工设备的向前移动，同一处隧道底部将会经过清渣、钢筋笼绑扎、混凝土浇筑以及后期的养护，最终得到强度复合要求的仰拱衬砌。

该同步仰拱衬砌施工设备可在掘进机18的后方与掘进机18同步行进，并对仰拱衬砌进行连续地浇筑作业，提高了施工效率。并且利用该同步仰拱衬砌施工设备施工后，仰拱衬砌的强度已经达到要求，可以通行运输车辆，不需要再搭设栈桥，因此能够保证物料的运输通常，保证施工效率。

最后需要说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细地说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行不需付出创造性劳动地修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种同步仰拱衬砌施工方法，其特征是，在后配套区域的拖车底部留出供仰拱衬砌现浇施工的作业空间，并在后配套区域的拖车尾部连接防护拖车组，掘进机向前掘进的同时在后配套区域的拖车底部进行仰拱衬砌的现浇施工，现浇的混凝土在防护拖车的底部养护，防护拖车的长度与防护拖车的行进速度的比值大于或者等于混凝土达到要求的强度所需的时间值，以使防护拖车尾部的混凝土能够达到要求的强度。

2.根据权利要求1所述的同步仰拱衬砌施工方法，其特征是，将部分或全部后配套区域依次划分为隧道底部清渣区、钢筋笼施工区、混凝土浇筑区，掘进机掘进的过程中各区进行同步施工。

3.根据权利要求2所述的同步仰拱衬砌施工方法，其特征是，进行隧道底部清渣作业时，将隧道底部的渣土转移至后配套皮带机上，利用后配套皮带机将渣土运出隧道。

4.根据权利要求1-3任一项所述的同步仰拱衬砌施工方法，其特征是，仰拱衬砌浇筑所用的混凝土由布置在掘进机尾部的拖泵通过管道泵送至施工位置。

5.根据权利要求1-3任一项所述的同步仰拱衬砌施工方法，其特征是，后配套区域的拖车以及防护拖车的上方为掘进施工物料运输通道，防护拖车的尾部设置有用于将物料从防护拖车底部抬升至防护拖车上方的转移吊机，物料转移到防护拖车上方后使用平板车将物料从防护拖车尾部运输至主机区域；后配套区域的拖车下方以及防护拖车的下方为仰拱施工物料运输通道，并在仰拱施工物料运输通道内设置可移动起重设备从而将物料从防护拖车尾部运输至仰拱衬砌施工区域。

6.一种同步仰拱衬砌施工设备，其特征是，包括由多个拖车组成的后配套拖车组，后配套拖车组的底部留有供仰拱衬砌现浇施工的作业空间，后配套拖车组的尾部连接防护拖车组，防护拖车组的长度与防护拖车组的行进速度的比值大于或者等于混凝土达到要求的强度所需的时间值，以使防护拖车尾部的混凝土能够达到要求的强度。

7.根据权利要求6所述的同步仰拱衬砌施工设备，其特征是，后配套拖车组上设置有后配套皮带机，后配套拖车组上设置有用于将隧道底部渣土转移到后配套皮带机上的清渣运输装置。

8.根据权利要求7所述的同步仰拱衬砌施工设备，其特征是，清渣运输装置为倾斜设置的清渣皮带机，清渣皮带的上端位于后配套皮带机处并与后配套皮带机连接，清渣皮带的下端用于承接隧道底部的渣土，从而将隧道底部的渣土转移到后配套皮带机上。

9.根据权利要求6-8任一项所述的同步仰拱衬砌施工设备，其特征是，后配套拖车组及防护拖车组的底部设置有沿后配套拖车组前后方向延伸的导轨，导轨上导向设置有可移动起重设备。

10.根据权利要求6-8任一项所述的同步仰拱衬砌施工设备，其特征是，后配套拖车的尾段上方设置有吊运物料的转移吊机，转移吊机用于将物料从后配套拖车下方抬升至后配套拖车上方并放置到平板车上。