CN119388550A - 大型沉管全断面预制轻量化模板系统 - Google Patents

Abstract

一种大型沉管全断面预制轻量化模板系统，包括内模台架和外模台架，内模台架包括内模固定架和内撑杆组件，外模台架包括顶部桁架和两个外侧桁架，内模板包括内模主体和下倒角部，内撑杆组件包括内支撑连杆和内伸缩油缸。本发明实施例中内模台架上安装的内模板延伸到下倒角处，由两个内伸缩油缸支撑下呈一条直线的三个内支撑连杆作为斜撑结构，使下倒角先凝固的混凝土能够通过斜撑结构向上支撑内模板顶部水平的部分，使其更稳定的支撑顶板钢筋，在大跨度大重量的情况下使顶板钢筋受到稳定的支撑，避免因顶板钢筋向下变形导致沉管顶板预制精度下降。

Description

大型沉管全断面预制轻量化模板系统

技术领域

本发明属于沉管隧道施工技术领域，尤其涉及一种大型沉管全断面预制轻量化模板系统。

背景技术

在现有的沉管隧道施工技术中，沉管隧道是通过预制管段并沉放到水底进行安装来构建的。这种方法通常包括在预制过程中使用内外模板台架装置，通过在模板间的空间绑扎钢筋并浇筑混凝土，完成隧道每个管节的预制。然而，随着隧道设计中对更大通行能力的要求，沉管隧道的结构尺寸和跨度需要增大，以容纳更多的行车道和其他设施。这种设计要求带来了多方面的技术挑战。

首先，大尺寸、大跨度的沉管结构需要更复杂的钢筋笼和更多的混凝土量，这增加了施工难度和成本。特别是，由于钢筋笼的重量和跨度增加，内模板台架装置在施工过程中可能因重压发生变形，影响到预制管段的精度，这对隧道的施工质量和使用寿命带来了不利影响。

其次，外模板台架装置通常包括两个外侧桁架和一个顶部桁架，外侧桁架位于管段两侧，而顶部桁架跨越两侧桁架形成门架结构。随着管段尺寸增大，顶部桁架的跨度大幅增加，导致外侧桁架承受的弯矩也成倍增长。为了应对这种弯矩的增加，外侧桁架需要加宽断面以增强强度，但这又进一步增加了顶部桁架的跨度，导致用料增加、模板台架装置更为复杂，进而显著提升了工程成本。

第三，沉管隧道的施工往往受到环境和时间的严格限制。在管段预制过程中，通常使用内模板台架装置作为施工平台进行顶板钢筋的绑扎，但这种方法要求等待混凝土达到一定强度后才能移除内模板，导致工期延长，特别是在施工窗口期较短的情况下，可能无法赶上最佳的沉放时机。为了缩短工期，工地通常会设置专用的顶板钢筋绑扎胎架进行操作。然而，由于大跨度顶板钢筋重量较大，撤出胎架时需要通过钢缆将钢筋连接至顶部桁架进行支撑转换，但顶部桁架跨度较大，难以有效支撑如此重的钢筋，最终可能导致钢筋下沉或变形，影响预制精度。

此外，沉管的预制需要在岸上的干坞内进行，然而受限于岸堤建筑设施，干坞的占地面积通常有限。在有限的空间内预制大跨度沉管，导致干坞内的作业空间狭小，尤其是沉管预制区域与坞墙之间的间隙以及相邻预制区域的空间较为紧凑。为了维持模板的稳定性，外侧桁架底部需要设置斜撑，这进一步减少了干坞内的可用空间，给物料运输和施工操作带来了不便。

综上，现有沉管隧道施工技术在面对大尺寸、大跨度结构时，存在模板台架装置材料消耗大、施工空间受限、工期延长以及预制精度难以保证等问题，亟需改进和优化。

发明内容

针对相关技术中存在的不足之处，本发明提供了一种大型沉管全断面预制轻量化模板系统，以解决当前沉管预制模板系统应用于大跨度结构时存在的稳定性不足、材料消耗大的问题。

本发明提供一种大型沉管全断面预制轻量化模板系统，包括装设有内模板的内模台架和装设有外模板的外模台架，外模板和内模板之间形成浇筑空间；

内模台架包括内模固定架和内撑杆组件，内模固定架横向两侧均装设有内模板，内模板和内模固定架之间均装设有内撑杆组件；

外模台架包括顶部桁架和两个外侧桁架，内模台架位于两个外侧桁架之间，两个外侧桁架均装设有外模板，顶部桁架两端分别装设在两个外侧桁架上，所述顶部桁架上装设有用于支撑顶板钢筋并使其抗弯抗压的支撑体系转换机构，所述支撑体系转换机构包括抗弯抗压张拉组件和悬吊支撑组件，所述抗弯抗压张拉组件具有沿所述顶部桁架安装并拉紧的预应力钢绞线，用以通过对顶部桁架提供预应力提升顶部桁架的抗弯抗压能力，所述悬吊支撑组件具有多个用于支撑同一根联动钢缆的定滑轮，用以在所述联动钢缆连接并支撑顶板钢筋时使顶部桁架均匀受力；

内模板包括：

内模主体，其第一端铰接在内模固定架的顶端上，并向其第二端依次分为内顶板部、内上倒角部和内侧板部，内顶板部水平设置，内上倒角部位于浇筑空间的上倒角处，内侧板部竖向设置；

下倒角部，与内模主体的第二端相铰接，位于浇筑空间的下倒角处；

内撑杆组件包括：

内支撑连杆，依次串联有三个，分别为第一内支撑连杆、第二内支撑连杆、第三内支撑连杆，第三内支撑连杆连接内模主体的第一端，第一内支撑连杆连接下倒角部；

内伸缩油缸，具有两个，分别为第一内伸缩油缸和第二内伸缩油缸，第一内伸缩油缸一端连接内侧板部，另一端连接第一内支撑连杆与第二内支撑连杆的连接部；第二内伸缩油缸一端连接内模固定架的底部，另一端连接第三内支撑连杆，第一内伸缩油缸和第二内伸缩油缸推顶三个内支撑连杆至同一条直线上。

在其中一些实施例中，所述支撑体系转换机构包括抗弯抗压张拉组件，抗弯抗压张拉组件包括：

张拉梁，具有两个，分别装设在顶部桁架的两端，张拉梁均具有锚具；

预应力钢绞线，两端均穿设并固定在对应一端的锚具上，两个张拉梁均通过锚具拉紧预应力钢绞线。

在其中一些实施例中，顶部桁架包括沿纵向间隔设置的多个组合梁，相邻组合梁通过纵向设置且横梁排列的多个贝雷片相连；

组合梁包括纵向间隔设置的至少两个横向梁以及纵向连接相邻两个横向梁的纵向梁，横向梁包括横向串联连接的多个贝雷片，纵向梁为纵向设置的单个贝雷片，并在同一相邻横向梁之间空间中沿横向间隔设置多个。

在其中一些实施例中，所述支撑体系转换机构进一步包括悬吊支撑组件，悬吊支撑组件包括：

通梁，纵向设置，并依次固定连接各个组合梁；

定滑轮，沿通梁装设多个；

动滑轮，相邻定滑轮之间空间下方均具有动滑轮；

联动钢缆，沿纵向由其一端向另一端交替绕过各个定滑轮和各个动滑轮，并且其两端均连接对应底面上所安装的一个电动绞车上伸出的收放缆；

支撑钢缆，具有多个，一端连接对应的一个动滑轮，另一端连接下方的顶板钢筋，支撑钢缆下拉各个定滑轮，以使联动钢缆沿纵向呈波浪形，两个电动绞车同步卷收对应收放缆时，同步拉动联动钢缆两端，联动钢缆同步向上拉动各个定滑轮，各个支撑钢缆同步吊起顶板钢筋。

在其中一些实施例中，外侧桁架底部装设有步履式行进机构，步履式行进机构包括纵移组件和顶升组件；

纵移组件包括纵移导轨、纵移支撑架和纵移油缸，纵移导轨纵向放置在地面上，纵移支撑架滑动安装在纵移导轨上，纵移油缸装设在纵移导轨上，并推拉纵移支撑架滑动；

顶升组件包括顶升支撑架和顶升油缸，顶升支撑架装设在外侧桁架上，顶升油缸装设在纵移支撑架上，并推拉顶升支撑架进行升降。

在其中一些实施例中，步履式行进机构进一步包括横移组件，横移组件包括横移支撑架和横移油缸，纵移支撑架横向设置有横移导轨，横移支撑架滑动安装在横移导轨上，横移油缸装设在横移导轨上，并推拉横移支撑架滑动；

外侧桁架的顶部均安装有开合模导轨和开合模油缸，开合模导轨横向设置，并滑动安装有开合模移动座，开合模移动座均铰接有开合模支撑座，开合模支撑座固定安装在顶部桁架的端部上，开合模油缸连接开合模移动座。

在其中一些实施例中，内撑杆组件进一步包括多个第一内加强杆，内顶板部、内上倒角部和内侧板部均与第三内支撑连杆之间装设有第一内加强杆，且第一内加强杆固定在第三内支撑连杆上的同一点。

在其中一些实施例中，内撑杆组件进一步包括第二内加强连杆，第二内加强连杆串联有三个，第一个第二内加强连杆连接内侧板部，第三个第二内加强连杆连接内模主体的底部，第二内伸缩油缸通过连接第二个第二内加强连杆与第三个第二内加强连杆的连接点，用以使其与内模主体的底部相连；

三个内支撑连杆处于同一条直线时，三个第二内加强连杆处于同一水平直线上。

在其中一些实施例中，三个内支撑连杆处于同一条直线时，第一内伸缩油缸与第二内伸缩油缸平行。

在其中一些实施例中，内模固定架包括底梁和分别固定连接在底梁两端的两个腰梁，两个腰梁的顶端相连接，以使内模固定架呈三角形结构；

内模台架进一步包括承载支撑机构，承载支撑机构顶部设置的承载支撑架上竖向安装有两个举升油缸，底梁的两端分别装设在两个举升油缸上；

内模固定架进一步包括两个内模支撑座，两个内模支撑座分别位于两侧，并均与底梁和对应的一个腰梁固定连接；

举升油缸将内模固定架顶升至预制状态对应高度位置时，承载支撑架均落在承载支撑架上对应可拆卸安装的卸落块上。

与现有技术相比，本申请的有益效果在于：本发明实施例中内模台架上安装的内模板延伸到下倒角处，由两个内伸缩油缸支撑下呈一条直线的三个内支撑连杆作为斜撑结构，使下倒角先凝固的混凝土能够通过斜撑结构向上支撑内模板顶部水平的部分，使其更稳定的支撑顶板钢筋，在大跨度大重量的情况下使顶板钢筋受到稳定的支撑，避免因顶板钢筋向下变形导致沉管顶板预制精度下降；下倒角的混凝土还能够通过斜撑结构和外侧的内伸缩油缸对内模板侧部进行侧向支撑，从而在浇筑大量混凝土后保持内模板在横向上的稳定性，保证沉管侧墙预制精度，相比于将内模台架中支撑内模板的结构加粗，采用的内撑杆组件用料更少，减少了模板系统的材料消耗，减轻了重量，使之移动更加便利，解决了当前沉管预制模板系统应用于大快读结构时存在的稳定性不足、材料消耗大的问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明大型沉管全断面预制轻量化模板系统的结构示意图；

图2为本发明大型沉管全断面预制轻量化模板系统中内模台车的结构示意图一；

图3为本发明大型沉管全断面预制轻量化模板系统中内模台车的结构示意图二；

图4为本发明大型沉管全断面预制轻量化模板系统中内模台车的结构示意图三；

图5为本发明大型沉管全断面预制轻量化模板系统中内模台车的结构示意图四；

图6为本发明大型沉管全断面预制轻量化模板系统中顶部桁架上抗弯抗压张拉组件的结构示意图；

图7为本发明大型沉管全断面预制轻量化模板系统中外模台车的结构示意图；

图8为本发明大型沉管全断面预制轻量化模板系统中开合模组件部分的局部放大图；

图9为本发明大型沉管全断面预制轻量化模板系统中步履式行进机构的结构示意图一；

图10为本发明大型沉管全断面预制轻量化模板系统中步履式行进机构的结构示意图二；

图11为本发明大型沉管全断面预制轻量化模板系统中位于内模台车端部内模固定架与承载支撑机构的结构示意图一；

图12为本发明大型沉管全断面预制轻量化模板系统中位于内模台车端部内模固定架与承载支撑机构的结构示意图二；

图中：

1、内模台架；11、内模固定架；111、底梁；112、腰梁；12、内撑杆组件；121、内支撑连杆；121A、第一内支撑连杆；121B、第二内支撑连杆；121C、第三内支撑连杆；122、内伸缩油缸；122A、第一内伸缩油缸；122B、第二内伸缩油缸；123、第一内加强杆；124、第二内加强连杆；13、内模支撑座；14、卸落块；

2、外模台架；21、顶部桁架；211、组合梁；211A、横向梁；211B、纵向梁；212、贝雷片；22、外侧桁架；

3、内模板；31、内模主体；32、下倒角部；33、内顶板部；34、内上倒角部；35、内侧板部；

4、外模板；5、浇筑空间；6、中廊道台架；7、中廊道模板；

8、悬吊支撑组件；81、通梁；82、定滑轮；83、动滑轮；84、联动钢缆；85、支撑钢缆；

9、抗弯抗压张拉组件；91、张拉梁；92、预应力钢绞线；93、锚具；

10、步履式行进机构；10A、纵移组件；101、纵移导轨；102、纵移支撑架；103、纵移油缸；10B、顶升组件；104、顶升支撑架；105、顶升油缸；10C、横移组件；106、横移支撑架；107、横移油缸；108、横移导轨；

20、对拉螺栓；201、开合模导轨；202、开合模油缸；203、开合模移动座；204、开合模支撑座。

30、承载支撑机构；301、承载支撑架；303、支腿；304、举升油缸；305、纵移调节座；306、纠偏油缸；307、同步杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件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。

术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，在本发明大型沉管全断面预制轻量化模板系统的一个示意性实施例中，该大型沉管全断面预制轻量化模板系统包括装设有内模板3的内模台架1和装设有外模板4的外模台架2，外模板4和内模板3之间形成浇筑空间5，在浇筑空间5中绑扎钢筋并填充混凝土，即可预制出沉管管段。

沉管隧道一般由多个管段连接而成，为了提升预制效率，每个管段又分为多个管节依次进行预制。

内模台架1包括内模固定架11和内撑杆组件12，内模固定架11横向两侧均装设有内模板3，内模板3和内模固定架11之间均装设有内撑杆组件12，内撑杆组件12支撑内模板3，从而使内模板3保持稳定，并竖向和侧向支撑侧墙钢筋和顶板钢筋。另外，在混凝土凝固达到强度要求时，内撑杆组件12能够控制内模板3内收，使其脱离与混凝土的接触，以便内模台架1脱模并移动至下一管节的施工区域。

外模台架2包括顶部桁架21和两个外侧桁架22，两个外侧桁架22分别位于管节预制施工区域的两侧，内模台架1位于两个外侧桁架22之间，两个外侧桁架22均装设有外模板4，顶部桁架21两端分别装设在两个外侧桁架22上，从而构成龙门结构，两个外侧桁架22的内侧均装设外模板4，从而面向内侧的内模板3，在两者之间构成竖向的空间，从而在该空间内绑扎钢筋并浇筑混凝土以构成沉管的侧墙。顶部桁架上装设有用于支撑顶板钢筋并使顶部桁架抗弯抗压的支撑体系转换机构，支撑体系转换机构包括抗弯抗压张拉组件和悬吊支撑组件，所述抗弯抗压张拉组件具有沿所述顶部桁架安装并拉紧的预应力钢绞线，所述悬吊支撑组件具有多个用于支撑同一根联动钢缆的定滑轮，从而在预制过程中，悬吊连接顶板钢筋，进行支撑体系转换，从而撤出顶板钢筋绑扎胎架，送入内模台架，提升预制作业效率，并在支撑体系转换时，拉紧的预应力钢绞线为顶部桁架提供了水平方向的预应力，预应力使顶部桁架保持平直状态，提升顶部桁架抗弯抗压的能力，联动钢缆连接支撑顶板钢筋，多个定滑轮均匀支撑该根联动钢缆，从而将顶板钢筋的负载通过多个定滑轮均匀分配到顶部桁架上，避免顶部桁架局部受力过大导致弯曲变形，从两方面提升了顶部桁架的抗压抗弯能力，使其能够支撑大型沉管负载更大的顶板钢筋，避免顶板钢筋的负载作用下导致顶部桁架向下弯曲变形。

当沉管具有两个行车通道时，在两个行车通道之间具有中廊道，预制模板系统还包括装设有中廊道模板7的中廊道台架6，此时内模台架1具有两个，分别位于中廊道台架6的左右两侧，中廊道模板7的左右两侧分别与对应内模板3之间构成竖向的空间，从而在该空间内绑扎钢筋并浇筑混凝土以构成沉管的中隔墙，中廊道形成于两个中隔墙之间。

内模台车沿纵向设置，并具有一定的长度，图2至图5为内模台车在纵向上中间部分的结构示意图，如图2所示，内模板3包括内模主体31和下倒角部32，内模主体31为内模板3的主要部分，下倒角部32为底端一角的部分。内模主体31的两端分别设定为第一端和第二端，内模主体31的第一端铰接在内模固定架11的顶端上，使内模板3整体能够上下摆动，在脱模时能够脱离顶板和侧墙的表面；内模主体31由第一端向第二端依次分为内顶板部33、内上倒角部34和内侧板部35，预制时内顶板部33水平设置，内上倒角部34位于浇筑空间5的上倒角处，内侧板部35竖向设置，浇筑的混凝土凝土后，即接触顶板的底面，内上倒角部34即接触侧墙顶部的上倒角内壁，内侧板部35接触侧墙中部竖向的内壁。下倒角部32位于浇筑空间5的下倒角处，浇筑的混凝土凝土后，下倒角部32的底部接触底板顶面，中部接触侧墙底部的下倒角内壁，上部接触侧墙下部竖向的内壁，下倒角部32与内模主体31的第二端相铰接，从而能够相对于内模主体31向内侧弯折，进一步内收内模板3，使其底部脱离与沉管底板顶面的接触。

内撑杆组件12包括内支撑连杆121和内伸缩油缸122，内支撑连杆121依次串联有三个，分别为第一内支撑连杆121A、第二内支撑连杆121B、第三内支撑连杆121C，第三内支撑连杆121C连接内模主体31的第一端，第一内支撑连杆121A连接下倒角部32。

内伸缩油缸122具有两个，分别为第一内伸缩油缸122A和第二内伸缩油缸122B。第一内伸缩油缸122A一端连接内侧板部35，另一端连接第一内支撑连杆121A与第二内支撑连杆121B的连接部。第二内伸缩油缸122B一端连接内模固定架11的底部，另一端连接第三内支撑连杆121C。为了保证内伸缩油缸122伸缩顺畅，第一内伸缩油缸122A两端和第二内伸缩油缸122B两端的连接均为铰接。

管节预制的过程中，顶板钢筋绑扎完成后，顶部桁架21通过钢缆悬吊支撑顶板钢筋，进行支撑体系转换，而后内模台架1进入钢筋笼内，顶板钢筋上绑扎的垫块落到内模板3表面上，使内模台架1支撑顶板钢筋。第一内伸缩油缸122A和第二内伸缩油缸122B的活塞杆均伸出，如图2所示，将内模板3推顶至预制状态，预制状态时三个内支撑连杆121被推顶至同一条直线上，内顶板部33处于水平，内侧板部35处于竖向，下倒角部32的底部贴至已浇筑的底板顶面，下倒角部32的顶部与内侧板部35处于同一竖直平面，下倒角部32的中部贴至已浇筑的下倒角上。

内模板3处于预制状态时，底板的下倒角支撑内模板3的下倒角部32，对内模板3的底部进行支撑；同时，通过连成一线的三个内支撑连杆121对内模板3的顶部进行支撑，从而在顶部钢筋落在内模板3顶部并浇筑大量混凝土以预制沉管的顶板时，保持稳定，使预制出的沉管稳定。另外，下倒角部32通过内支撑连杆和第二内伸缩油缸122B，对内模主体31的侧面形成侧向支撑，在侧墙浇筑时提升内模板3的横向稳定性，提升侧墙的预制精度。内撑杆组件12由内支撑连杆121和内伸缩油缸122等杆状构件组成，在提升内模板3稳定性的同时，结构空间占用小，重量轻，减少了内模板3的便于内模台车的收放和移动。

混凝土凝固达到设定强度后，如图3所示，第一内伸缩油缸122A收回，拉动第一内支撑连杆121A和第二内支撑连杆121B弯折呈V形，从而使第一内支撑连杆121A拉动下倒角部32向上摆动，使之脱离与底板顶面、下倒角内壁和侧墙底部内壁的接触。如图4所示，而后第二内伸油缸收回，拉动第三内支撑连杆121C向下摆动，进而使内模主体31随之向下摆动，脱离于顶板底面、上倒角内壁和侧墙中上部内壁的接触，将内模板3调正至收起状态，此时，如图5所示，内模台架的承载支撑机构30将内模固定架降下，即可使内模板完全脱离与行车道内壁的接触，纵向移动内模台架1至下一管节的施工区域。

在上述示意性实施例中，大型沉管全断面预制轻量化模板系统的内模台架1上安装的内模板3延伸到下倒角处，由两个内伸缩油缸122支撑下呈一条直线的三个内支撑连杆121作为斜撑结构，使下倒角先凝固的混凝土能够通过斜撑结构向上支撑内模板3顶部水平的部分，使其更稳定的支撑顶板钢筋，在大跨度大重量的情况下使顶板钢筋受到稳定的支撑，避免因顶板钢筋向下变形导致沉管顶板预制精度下降；下倒角的混凝土还能够通过斜撑结构和外侧的内伸缩油缸122对内模板3侧部进行侧向支撑，从而在浇筑大量混凝土后保持内模板3在横向上的稳定性，保证沉管侧墙预制精度，相比于将内模台架1中支撑内模板3的结构加粗，采用的内撑杆组件12用料更少，减少了模板系统的材料消耗，减轻了重量，使之移动更加便利，解决了当前沉管预制模板系统应用于大快读结构时存在的稳定性不足、材料消耗大的问题。

在一些实施例中，如图6所示，支撑体系转换机构包括抗弯抗压张拉组件9，抗弯抗压张拉组件9包括张拉梁91和预应力钢绞线92。张拉梁91具有两个，分别装设在顶部桁架21的两端，张拉梁91均具有锚具93。预应力钢绞线92两端均穿设并固定在对应一端的锚具93上，两个张拉梁91均通过锚具93拉紧预应力钢绞线92。

利用顶板钢筋绑扎胎架完成顶板钢筋的绑扎后，将顶板钢筋通过钢缆连接顶部桁架21，进行支撑体系转换，而后纵向移动顶板钢筋绑扎胎架至下一个管节的施工区域，此时顶板钢筋的重量全部由顶部桁架21所支撑。预应力钢绞线92通过两端的张拉梁91为顶部桁架21提供预应力，从而提升了顶部桁架21的抗弯曲能力，稳定的支撑顶板钢筋，不会受压变形，从而避免因此导致顶板钢筋向下塌陷，进而保证安装内模板3的内模台车顺畅进入到钢筋笼内。

在一些实施例中，如图7所示，顶部桁架21包括沿纵向间隔设置的多个组合梁211，相邻组合梁211通过纵向设置且横梁排列的多个贝雷片212相连。

如图6所示，组合梁211包括纵向间隔设置的至少两个横向梁211A以及纵向连接相邻两个横向梁211A的纵向梁211B，横向梁211A包括横向串联连接的多个贝雷片212，纵向梁211B为纵向设置的单个贝雷片212，并在同一相邻横向梁211A之间空间中沿横向间隔设置多个。

沉管跨度增加导致顶部钢筋重量加大，顶部桁架21采用传统的桁架结构时，为了避免支撑体系转换导致顶部桁架21受压向下变形，需采用更加粗壮的桁架结构，增加顶部桁架21的重量，不便于外模台架2的移动和倒运。相比于采用传统的桁架结构，顶部桁架21为贝雷片212组装而成的贝雷梁，可重复使用，成本更低，在抗弯抗压张拉组件9的预应力张拉下具有较强的稳定性，能够稳定支撑，无需粗壮的支架结构，减轻了顶部桁架21的重量。

在组合梁211中，纵向相邻的横向梁211A之间的间距较小，大于相邻组合梁211之间的纵向间距，即顶部桁架21在组合梁211处结构更加致密，使组合梁211作为顶部桁架21的骨架，相邻组合梁211之间具有足够的空间，以便进行钢筋等物料的吊运。

在一些实施例中，如图7所示，支撑体系转换机构进一步包括悬吊支撑组件8，悬吊支撑组件8包括通梁81、定滑轮82、动滑轮83、联动钢缆84和支撑钢缆85。

通梁81纵向设置，并依次固定连接各个组合梁211。定滑轮82沿通梁81装设多个。动滑轮83相邻定滑轮82之间空间下方均具有动滑轮83。联动钢缆84沿纵向由其一端向另一端交替绕过各个定滑轮82和各个动滑轮83，并且其两端均连接对应地面上所安装的一个电动绞车（附图中未示出）上伸出的收放缆。支撑钢缆85具有多个，一端连接对应的一个动滑轮83，另一端连接下方的顶板钢筋。

动滑轮83均位于联动钢缆84的上侧，对联动钢缆84形成下压，使联动钢缆84沿纵向呈波浪形。支撑体系转换时，两个电动绞车同步卷收对应收放缆，同步拉动联动钢缆84两端，动滑轮83两侧联动钢缆84的倾斜角度变小，从而使联动钢缆84同步向上拉动各个定滑轮82，使各个定滑轮82同步拉紧支撑钢缆85，进而使支撑钢缆85吊起顶板钢筋，使之脱离与顶板钢筋绑扎胎架的接触，使顶板钢筋绑扎胎架能够移走至下一管节施工区域。

通过联动钢缆84通过向上推动定滑轮82，不仅能够同步对顶板钢筋各个位置进行悬吊固定，并且动滑轮83始终对齐相邻两个定滑轮82的中线，使顶部桁架21对顶板钢筋的支撑始终处于竖向，从而提升顶板钢筋悬吊固定时的稳定性。并且，顶板钢筋的负载能够通过联动钢缆84均匀的分配到各个定滑轮82，使顶部桁架21的受力均匀，避免局部受力过大导致顶部桁架21弯曲变形。另外，利用电动绞车和悬吊支撑组件8进行支撑体系转换，结构简单且重量轻便，安装和拆卸都非常容易。

由于管段分为多个管节进行预制，当一个管节预制完成后，内模台架1和外模台架2均需要移动至下一管节的预制区域，为了进行移动，内模台架1和外模台架2均安装有行走机构。

在一些实施例中，如图9至图10所示，外模台架2的行走机构为步履式，外侧桁架22底部装设有步履式行进机构10，步履式行进机构10包括纵移组件10A和顶升组件10B。

纵移组件10A包括纵移导轨101、纵移支撑架102和纵移油缸103，纵移导轨101纵向放置在地面上，纵移支撑架102滑动安装在纵移导轨101上，纵移油缸103装设在纵移导轨101上，并推拉纵移支撑架102滑动；

顶升组件10B包括顶升支撑架104和顶升油缸105，顶升支撑架104装设在外侧桁架22上，顶升油缸105装设在纵移支撑架102上，并推拉顶升支撑架104进行升降。

外模台架2行进时，顶升油缸105的活塞杆伸出，先向上顶起顶升支撑架104，使外模台架2升起，外侧桁架22的底端均离地腾空。纵移油缸103的活塞杆伸出，推动纵移支撑架102沿着纵移导轨101向前滑动，顶升支撑架104随之纵向向前移动，使外模台架2纵向向前移动。顶升油缸105的活塞杆收回，将顶升支撑架104降下，使外模台架2落下，外侧桁架22的底端落地。顶升油缸105的活塞杆进一步收回，将纵移支撑架102连通纵移导轨101提升至腾空。纵移活塞杆的活塞杆收回，拉动腾空的纵移导轨101纵向向前移动。顶升油缸105的活塞杆伸出，纵移导轨101降下落地。

按照前述方式循环进行，纵移导轨101作为先抬起、再前移、最后下落的脚部，外模台架2随着纵移导轨101的前移，逐步向前移动，以步履式的方式实现外模台架2的行进。

现有外模台架2的行走机构为轮式结构，在地面上铺设导轨，在外模台架2上安装电机驱动的车轮，通过车轮在导轨上滚动，实现外模台架2的行进。然而，由于外模台架2较为沉重，通过车轮行进时启动较为困难，制动也较为困难，难以停止在准确的位置上，停止后也难以进行位置的微调。本申请步履式的行走机构每走一步的距离较小，并且纵移导轨101移动时腾空，不会受到负载压力的影响，能够精确地移动，实现精确的移动，从而保证外模台架2与施工区域的精准对齐，以便利用外模台架2进行的预制作业更加精准。

在一些实施例中，步履式行进机构10进一步包括横移组件10C，横移组件10C包括横移支撑架106和横移油缸107，纵移支撑架102横向设置有横移导轨108，横移支撑架106滑动安装在横移导轨108上，横移油缸107装设在横移导轨108上，并推拉横移支撑架106滑动；

如图8所示，外侧桁架22的顶部均安装有开合模导轨201和开合模油缸202，开合模导轨201横向设置，并滑动安装有开合模移动座203，开合模移动座203均铰接有开合模支撑座204，开合模支撑座204固定安装在顶部桁架21的端部上，开合模油缸202连接开合模移动座203。

混凝土凝土至预定强度，侧墙和顶板预制完成后，除了内模板3需要进行脱模，外模板4也需要进行脱模。外模板4脱模时，开合模油缸202和横移油缸107同步运行，同步推动开合模移动座203和横移支撑架106，使两者向外侧移动，从而使外侧桁架22的顶部和底部同步向外横移，侧模板随之远离沉管侧板的外壁，实现脱模。

外模板4的脱模通过横移组件10C和开合模组件驱动，使外侧桁架22向外横移的过程中，顶部和底部同步，移动过程中保持平稳，持续稳定支撑顶部桁架21，避免移动过程中失稳导致倒塌，保护已浇筑的管节。

在一些实施例中，内撑杆组件12进一步包括多个第一内加强杆123，内顶板部33、内上倒角部34和内侧板部35均与第三内支撑连杆121C之间装设有第一内加强杆123，且第一内加强杆123固定在第三内支撑连杆121C上的同一点。

底板的下倒角通过内模板3的下倒角部32以及三个位于同一直线的内支撑连杆121，对内模台车顶端中部上方的顶板钢筋形成直接的支撑。同时，底板下倒角的支撑通过第三内支撑连杆121C传递至各个第一内加强杆123，进而传递至内顶板部33、内上倒角部34和内侧板部35，使顶板钢筋其余部分以及侧墙钢筋均能够得到底板下倒角的支撑，使底板下倒角的支撑作用覆盖整个行车道除底面以外的其余表面，进一步提升侧墙钢筋、顶板钢筋的稳定性，提升行车道空间预制的精确度。

在一些实施例中，内撑杆组件12进一步包括第二内加强连杆124，第二内加强连杆124串联有三个，第一个、第二个、第三个依次连接，第一个第二内加强连杆124连接内侧板部35，第三个第二内加强连杆124连接内模主体31的底部，第二内伸缩油缸122B通过连接第二个第二内加强连杆与第三个第二内加强连杆的连接点，用以使其与内模主体31的底部相连。

三个内支撑连杆121处于同一条直线时，三个第二内加强连杆124处于同一水平直线上，使内模固定架11通过两个内加强连杆横向支撑内模板3，支撑作用垂直于内模板3面向侧墙钢筋的部分，提升侧向支撑的稳定性。另外，内模固定架11能够通过内加强连杆对第二内伸缩油缸122B形成竖向支撑，进而通过第三内支撑连杆121C和第一内加强杆123对内模板3形成更多点的支撑，使内模固定架11对每一个内模板3的向上支撑更加全面，提升内模板3的稳定性。

在一些实施例中，三个内支撑连杆121处于同一条直线时，第一内伸缩油缸122A与第二内伸缩油缸122B平行，内模固定架11通过第二内加强连杆和第二内伸缩油缸122B，将支撑力通过内支撑连杆121和第一内伸缩油缸122A平行传递至内模主体31的内侧板部35，使内模固定架11能够多角度对内模板3侧面进行支撑，提升预制时内模板3的稳定性，提升预制精度。

在一些实施例中，内模板3与相对的外模板4之间安装有对拉螺栓20，内模板3通过对拉螺栓侧向支撑外模板4，在外模台架2底部未设置斜撑的情况下，能够在浇筑混凝土时保持外模板4的稳定性，减小了外模台架2的宽度，减轻了其对施工空间的占用，移动时无需进行斜撑的拆卸，使外模台架2更便于在狭小施工空间中使用和移动。

在一些实施例中，如图11至图12所示，内模固定架11包括底梁111和两个腰梁112，两个腰梁112的底端分别固定连接在底梁111的两端，两个腰梁112的顶端相互固定连接，从而使底梁111和两个腰梁112组成三角形结构。

内模台架1进一步包括承载支撑机构30，承载支撑机构30具有承载支撑架301以及安装在承载支撑架301底端能够进行升降的支腿303。

承载支撑架301上竖向安装有两个举升油缸304，底梁111的两端分别装设在两个举升油缸304上，从而通过举升油缸304实现内模固定架11和与之连接的内撑杆组件12进行升降，从而在脱模时或者进入钢筋笼时，降下内模板3使之脱离与沉管顶板的接触，或者使内模台架1更顺畅的进入钢筋笼中。

落下支腿303将承载支撑架301固定在当前位置，举升油缸304将内模固定架11和与之连接的内撑杆组件12顶升至预制状态，使干坞内地面基础结构通过支腿303支撑承载支撑架301，进而通过承载支撑架301支撑内模固定架11以及其上安装的内模板。内模台架1的两端均具有承载支撑机构30，使内模固定架11两端得到支撑，承载内模板以及其上的顶板钢筋。内模台架1的行走机构使其进行移动时，升起支腿303，避免支腿303触地或者顶在已预制沉管上造成行进阻碍。

内模固定架11进一步包括两个内模支撑座13，两个内模支撑座13分别位于两侧，并均与底梁111和对应的一个腰梁112固定连接，即使两个内模支撑座13分别固定安装在内模固定架三角形结构的左右下角处，增强底梁111对腰梁112的支撑，提升内模固定架的结构强度，在浇筑的大量混凝土的下压下，保持结构稳定，进而维持内模板的稳定。

如图12所示，浇筑混凝土之前，举升油缸304将内模固定架顶升至预定的高度位置，内模板推顶至预制状态，从而将内模台架调整至预制状态，而后即可向内外模板之间浇筑混凝土以进行预制。举升油缸304将内模固定架顶升至预制状态对应高度位置时，承载支撑架301均落在承载支撑架301上对应可拆卸安装的卸落块14上，从而在浇筑混凝土时，使卸落块14更多的承担混凝土重量产生的载荷，降低举升油缸304的压力，保证举升油缸304长期受荷载不泄压收缩。

浇筑在内外模板之间的混凝土将载荷自上而下、从两侧向中央传递至内模板，进而使内模固定架承受两侧的侧向载荷以及上方的竖向载荷，两个方向的载荷作用于腰梁112，使腰梁112产生相对于底梁111向内向下偏摆的趋势，底梁111通过安装的内模支撑座13能够对腰梁112进行竖向和侧向支撑，以抵消两侧以及上方施加的侧向载荷，提升内模固定架的稳定性。另外，内模支撑座13落在卸落块14上，腰梁112承受的侧向载荷和竖向载荷，均会先传递至内模支撑座13上，进而更多的通过卸落块14传递至承载支撑架301上，减轻了底梁111的负载，实现承载支撑架301和底梁111共同承载，避免单个梁结构承载过大而变形。

如图11所示，为了保证内模固定架在钢筋笼内纵向位置准确，两个举升油缸304分别安装在承载支撑架301纵向滑动安装的两个纵移调节座305上，承载支撑架301上安装的纠偏油缸306连接一个纵移调节座305，从而推拉其纵向移动，进而调节内模固定架的纵向位置。为了保证两个纵移调节座305同步纵移，两者之间安装有同步杆307。同步杆307采用可拆卸的安装方式，从而在安装卸落块14时拆除同步杆307，为卸落块14的安放提供空间，卸落块14在负载作用下保持稳定，使其能够从内测分别顶住对应的纵移调节座305，在不对纵移调节座305进行专门固定的情况下，保持其纵向位置的稳定，避免纵向载荷导致内膜板发生纵向移位，减轻纠偏油缸306在纵向上进行支撑定位时的压力。

最后应当说明的是：本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种大型沉管全断面预制轻量化模板系统，其特征在于，包括装设有内模板的内模台架和装设有外模板的外模台架，所述外模板和所述内模板之间形成浇筑空间；

所述内模台架包括内模固定架和内撑杆组件，所述内模固定架横向两侧均装设有所述内模板，所述内模板和所述内模固定架之间均装设有所述内撑杆组件；

所述外模台架包括顶部桁架和两个外侧桁架，所述内模台架位于两个所述外侧桁架之间，两个所述外侧桁架均装设有所述外模板，顶部桁架两端分别装设在两个所述外侧桁架上，所述顶部桁架上装设有用于支撑顶板钢筋并使其抗弯抗压的支撑体系转换机构，所述支撑体系转换机构包括抗弯抗压张拉组件和悬吊支撑组件，所述抗弯抗压张拉组件具有沿所述顶部桁架安装并拉紧的预应力钢绞线，用以通过对顶部桁架提供预应力提升顶部桁架的抗弯抗压能力，所述悬吊支撑组件具有多个用于支撑同一根联动钢缆的定滑轮，用以在所述联动钢缆连接并支撑顶板钢筋时使顶部桁架均匀受力；

所述内模板包括：

内模主体，其第一端铰接在所述内模固定架的顶端上，并向其第二端依次分为内顶板部、内上倒角部和内侧板部，内顶板部水平设置，内上倒角部位于所述浇筑空间的上倒角处，内侧板部竖向设置；

下倒角部，与所述内模主体的第二端相铰接，位于所述浇筑空间的下倒角处；

所述内撑杆组件包括：

内支撑连杆，依次串联有三个，分别为第一内支撑连杆、第二内支撑连杆、第三内支撑连杆，第三内支撑连杆连接内模主体的第一端，第一内支撑连杆连接下倒角部；

内伸缩油缸，具有两个，分别为第一内伸缩油缸和第二内伸缩油缸，第一内伸缩油缸一端连接所述内侧板部，另一端连接所述第一内支撑连杆与所述第二内支撑连杆的连接部；第二内伸缩油缸一端连接所述内模固定架的底部，另一端连接所述第三内支撑连杆，第一内伸缩油缸和第二内伸缩油缸推顶三个内支撑连杆至同一条直线上。

2.根据权利要求1所述大型沉管全断面预制轻量化模板系统，其特征在于，所述抗弯抗压张拉组件包括：

张拉梁，具有两个，分别装设在所述顶部桁架的两端，所述张拉梁均具有锚具；

预应力钢绞线，两端均穿设并固定在对应一端的锚具上，两个所述张拉梁均通过锚具拉紧所述预应力钢绞线。

3.根据权利要求2所述大型沉管全断面预制轻量化模板系统，其特征在于，所述顶部桁架包括沿纵向间隔设置的多个组合梁，相邻所述组合梁通过纵向设置且横梁排列的多个贝雷片相连；

所述组合梁包括纵向间隔设置的至少两个横向梁以及纵向连接相邻两个所述横向梁的纵向梁，所述横向梁包括横向串联连接的多个贝雷片，所述纵向梁为纵向设置的单个贝雷片，并在同一相邻横向梁之间空间中沿横向间隔设置多个。

4.根据权利要求3所述大型沉管全断面预制轻量化模板系统，其特征在于，所述悬吊支撑组件包括：

通梁，纵向设置，并依次固定连接各个所述组合梁；

定滑轮，沿所述通梁装设多个；

动滑轮，相邻所述定滑轮之间空间下方均具有所述动滑轮；

联动钢缆，沿纵向由其一端向另一端交替绕过各个所述定滑轮和各个所述动滑轮，并且其两端均连接对应底面上所安装的一个电动绞车上伸出的收放缆；

支撑钢缆，具有多个，一端连接对应的一个所述动滑轮，另一端连接下方的顶板钢筋，所述支撑钢缆下拉各个所述定滑轮，以使所述联动钢缆沿纵向呈波浪形，两个所述电动绞车同步卷收对应收放缆时，同步拉动联动钢缆两端，联动钢缆同步向上拉动各个所述定滑轮，各个所述支撑钢缆同步吊起顶板钢筋。

5.根据权利要求1所述大型沉管全断面预制轻量化模板系统，其特征在于，所述外侧桁架底部装设有步履式行进机构，所述步履式行进机构包括纵移组件和顶升组件；

纵移组件包括纵移导轨、纵移支撑架和纵移油缸，纵移导轨纵向放置在地面上，纵移支撑架滑动安装在纵移导轨上，纵移油缸装设在所述纵移导轨上，并推拉所述纵移支撑架滑动；

顶升组件包括顶升支撑架和顶升油缸，顶升支撑架装设在所述外侧桁架上，所述顶升油缸装设在纵移支撑架上，并推拉所述顶升支撑架进行升降。

6.根据权利要求5所述大型沉管全断面预制轻量化模板系统，其特征在于，所述步履式行进机构进一步包括横移组件，所述横移组件包括横移支撑架和横移油缸，所述纵移支撑架横向设置有横移导轨，所述横移支撑架滑动安装在横移导轨上，横移油缸装设在所述横移导轨上，并推拉所述横移支撑架滑动；

外侧桁架的顶部均安装有开合模导轨和开合模油缸，所述开合模导轨横向设置，并滑动安装有开合模移动座，所述开合模移动座均铰接有开合模支撑座，所述开合模支撑座固定安装在所述顶部桁架的端部上，开合模油缸连接所述开合模移动座。

7.根据权利要求1所述大型沉管全断面预制轻量化模板系统，其特征在于，所述内撑杆组件进一步包括多个第一内加强杆，所述内顶板部、所述内上倒角部和所述内侧板部均与所述第三内支撑连杆之间装设有所述第一内加强杆，且所述第一内加强杆固定在所述第三内支撑连杆上的同一点。

8.根据权利要求7所述大型沉管全断面预制轻量化模板系统，其特征在于，所述内撑杆组件进一步包括第二内加强连杆，所述第二内加强连杆串联有三个，第一个所述第二内加强连杆连接所述内侧板部，第三个所述第二内加强连杆连接所述内模主体的底部，所述第二内伸缩油缸通过连接第二个所述第二内加强连杆与第三个第二内加强连杆的连接点，用以使其与所述内模主体的底部相连；

三个所述内支撑连杆处于同一条直线时，三个所述第二内加强连杆处于同一水平直线上。

9.根据权利要求1所述大型沉管全断面预制轻量化模板系统，其特征在于，三个所述内支撑连杆处于同一条直线时，所述第一内伸缩油缸与所述第二内伸缩油缸平行。

10.根据权利要求1所述大型沉管全断面预制轻量化模板系统，其特征在于，所述内模固定架包括底梁和分别固定连接在所述底梁两端的两个腰梁，两个所述腰梁的顶端相连接，以使所述内模固定架呈三角形结构；

所述内模台架进一步包括承载支撑机构，所述承载支撑机构顶部设置的承载支撑架上竖向安装有两个举升油缸，所述底梁的两端分别装设在两个所述举升油缸上；

所述内模固定架进一步包括两个内模支撑座，两个所述内模支撑座分别位于两侧，并均与所述底梁和对应的一个所述腰梁固定连接；

所述举升油缸将所述内模固定架顶升至预制状态对应高度位置时，所述承载支撑架均落在所述承载支撑架上对应可拆卸安装的卸落块上。