CN102444406A - 针梁式仰拱衬砌滑行模架及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种针梁式仰拱衬砌滑行模架及其施工方法。其结构为：在针梁总成（1）的两端有针梁支腿总成（2），在针梁（1）的中部有针梁框架（3），在针梁框架（3）的下部连接仰拱模板（4）；在针梁框架（3）上还有行走装置（5）。在针梁（1）上设置有滑轮（1-1）、卷扬机安装机位（1-2）、轨道（1-3）。在针梁框架（3）上有托轮（3-1）、电动葫芦支座（3-2）。其方法包括以下步骤：第①步，针梁总成(1)就位；第②步，针梁框架(3)就位；第③步，仰拱模板（4）就位，即立模；第④步，脱模；第⑤步，转至第②、③步；第⑥步，针梁总成（1）行走；第⑦步，转至第④步；至此完成一个工作循环。

Description

针梁式仰拱衬砌滑行模架及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种在客运专线隧道仰拱混凝土衬砌施工的针梁式仰拱衬砌滑行模架及其施工方法。

背景技术

目前，我国已经进入高速铁路、公路大规模修建时代，由于施工工期紧，特别是客运专线隧道工后沉降要求高，结构整体性强，在施工过程中，仰拱混凝土衬砌需要一次浇筑成型，根据施工过程中的实际经验表明：利用小块钢模进行仰拱衬砌模筑施工，不但因施工工序复杂导致安装就位、脱模速度缓慢，而且施工效率低、人工成本大、施工质量影响因素多，模板存在跑位现象，不能很好的保证施工质量和工期，制约了仰拱、拱墙衬砌与掌子面的安全标准距离可控。同时，在Ⅱ、Ⅲ级围岩以及部分Ⅳ级围岩洞段，衬砌结构中未设计结构钢筋的情况下，小块钢模需要悬空安装，固定就位需要消耗大量架立钢筋，施工成本巨大，已经远远不能满足当前建设速度、质量要求以及施工建设单位对成本精益控制管理的要求。同时，从构建资源节约型建设模式以及实践低碳技术创新方面，上述传统施工方法，已经不符合目前社会发展潮流。因此，需要研究制造一种用于隧道仰拱衬砌施工的衬砌滑行模架及其施工方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种针梁式仰拱衬砌滑行模架及其施工方法，该滑行模架及其施工方法施工成本低、快速高效，能够实现隧道仰拱衬砌混凝土浇筑模板化施工，以克服现有技术存在的施工效率低、人工成本大等不足。

本发明的针梁式仰拱衬砌滑行模架所采用的技术方案为：它包括针梁总成，在针梁总成的两端有针梁支腿总成，在针梁总成的中部有针梁框架总成，在针梁框架总成的下部连接仰拱模板；在针梁框架总成上还有行走装置。

在针梁总成上设置有转向滑轮总成、卷扬机安装机位、轨道。

在针梁框架总成上有托轮、电动葫芦支座。

行走装置包括电源控制柜、卷扬机、牵引钢丝绳及滑轮。

在仰拱模板与针梁框架总成之间采用铰座、螺旋丝杆连接。

仰拱模板为一定厚度的钢板。

在卷扬机安装机位1-2上安装卷扬机。

在电动葫芦支座3-2上安装电动葫芦。

全模架采用电机控制***进行动力来源，使针梁、针梁框架以及模板等完成预定使命，达到设计要求，完成仰拱混凝土衬砌任务。

本发明的针梁式仰拱衬砌滑行模架施工方法所采用的技术方案为：它包括以下步骤：

第①步，针梁总成就位；

第②步， 针梁框架就位；检查针梁框架及仰拱模板，确认没有阻碍针梁框架移动的物体后，启动卷扬机，拉动针梁框架移动到浇注位置，停止卷扬机；

第③步，仰拱模板就位，即立模；检查仰拱模板，清理掉影响仰拱模就位的物体，操作电动葫芦调整仰拱模纵向边线与浇注边线平行，然后将仰拱模整体下降就位，单独控制仰拱模内侧纵边电动葫芦，使仰拱模内侧纵边落到工作位，再控制仰拱模外侧纵边电动葫芦，使仰拱模外侧纵边落到工作位，将各螺旋丝杆按对应位置装上旋紧；操作针梁支腿总成的支腿（即针梁两端的支撑装置），使针梁下降落到针梁框架的外框上，消除针梁与外框的间隙；

第④步，脱模；旋松螺旋丝杆，取掉销子，取掉螺旋丝杆，检查无阻碍仰拱模脱模物后，操作电动葫芦同时提升，使仰拱模整体脱模；

第⑤步，转至第②、③步；

第⑥步，针梁总成行走；砼浇注达到预定强度后，操作针梁支撑装置，使针梁支腿总成收回离地，检查确认没有阻碍针梁移动的物体后，启动卷扬机，针梁（1）即行走；

第⑦步，转至第④步；

至此完成一个工作循环。

在第①步”针梁总成就位”，将针梁总成调整到工作位置，即针梁总成纵向中线与隧道中线相距3697mm，针梁下钢轨底面与填充面相距1144mm。

在第③步“仰拱模板就位”,将仰拱模整体下降到距就位高度150～250mm处，单独控制仰拱模内侧纵边电动葫芦，使仰拱模内侧纵边落到工作位。

在第⑥步“针梁总成行走”，砼浇注达到预定强度后，操作针梁支腿总成的支腿（即针梁两端的支撑装置），使针梁支腿总成收回离地150～200mm，检查确认没有阻碍针梁移动的物体后，启动卷扬机。

针梁式仰拱衬砌滑行模架由2台卷扬机拖动模板实现与针梁总成的相对运动，最终达到行走的目的。针梁总成由立柱、上下纵梁，斜拉筋，上下横梁等组成框架结构，其中梁柱等采用H字钢形结构，具有结构轻、强度好、稳定性高等优点。针梁框架总成起针梁与仰拱模板的连接作用，由立柱、横梁、行走导轮及框架等组成，采用型钢拼焊而成，结构简单，承载能力好。仰拱模板是关系混凝土衬砌质量的关键部分，它由刚度、强度好的小型钢、钢板组成，仰拱模板与针梁框架之间用铰座以及螺旋丝杆连接，通过使用电动葫芦、螺旋丝杆***完成安模、支模、脱模、模板提升的任务。牵引***由电源控制柜、卷扬机、牵引钢丝绳以及定滑轮等组成。在实际使用中，其具有如下技术优势：

（1）、针梁式仰拱衬砌滑行模架具有操作方便、衬砌循环快、工作效率高等（采用小模板拼装而成的弧形边模，一次仰拱模板安装时间约为8～9小时，而采用针梁式仰拱衬砌移动模架施工，将时间缩短为2～3小时，大大提高了工效）优点,有利于保证工期及施工质量，具有明显的先进性、实用性、可靠性和技术优势。

（2）、采用仰拱移动模架施工，解决了施工过程中的仰拱模板的安装、加固困难、整体性差、易跑模、变形、不易捣固等技术难题，提高了仰拱施工质量，同时也确保了仰拱开挖后能及时封闭成环，确保了结构的安全。

（3）、仰拱模板由电动葫芦***实现自动收模和放吊模板，减少了支、拆模板的人力。模架的移动由卷扬机牵引来完成，减少了不同浇筑仓面之间材料的倒运工作，从而极大的降低了施工的劳动强度，提高了工效。 

（4）、针梁式仰拱衬砌滑行模架浇筑的混凝土结构尺寸圆顺,平整度及整体性好，仰拱衬砌曲率和高程能够满足设计及验标要求，操作工艺流程易掌握，能够形成程序化和标准化作业，施工方法能快速复制和推广。 

（5）、经济效益可观。每延米平均可节约50kg仰拱模板固定钢筋（全洞段Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩平均计算），平均每延米洞段节约230元。模架使用完毕后仍可进行资源再利用。

附图说明：

图1为本发明的针梁式仰拱衬砌滑行模架结构图、主视图；

图2为本发明的针梁式仰拱衬砌滑行模架结构图、俯视图；

图3为本发明的针梁式仰拱衬砌滑行模架结构图、右视图；

图4为本发明的针梁式仰拱衬砌滑行模架结构图、左视图；

图5为本发明的针梁式仰拱衬砌滑行模架结构立体图。

具体实施方式

本发明的实施例：在贵广铁路高兴隧道使用，针梁式仰拱衬砌滑行模架结构如图1～图5所示意，它包括针梁总成1，在针梁总成1的两端有针梁支腿总成2，在针梁总成1的中部有针梁框架总成3，在针梁框架总成3的下部连接仰拱模板4；在针梁框架总成3上还有行走装置5。

在针梁总成1上设置有转向滑轮1-1、卷扬机安装机位1-2、轨道1-3。

在针梁框架总成3上有托轮3-1、电动葫芦支座3-2。

行走装置5包括电源控制柜、卷扬机、牵引钢丝绳及滑轮。

在仰拱模板4与针梁框架总成3之间采用铰座6-1、螺旋丝杆6-2连接。

在卷扬机安装机位1-2上安装卷扬机。

在电动葫芦支座3-2上安装电动葫芦。

针梁式仰拱衬砌滑行模架主要工作原理如下：

（一）、行走原理

针梁式仰拱衬砌滑行模架的移动依靠卷扬机来实现，采用相对运动的原理，即先固定仰拱模板，移动针梁总成，再固定针梁总成，移动仰拱模板。在此值得注意的问题是，由于针梁全长27米，若上一循环针梁式仰拱衬砌滑行模架的移动方式是先固定总成模板，则在进入下一个循环时应先移动针梁总成，待针梁总成固定之后才移动模板。如此反复循环，达到模架整体不断行走的目的。

（二）、定位原理

操纵针梁式仰拱衬砌滑行模架前后竖向电动螺旋支撑，实现平移支撑上、下、左、右运动，可使针梁式仰拱衬砌滑行模架作纵向、横向移动或调整。针梁式仰拱衬砌滑行模架的纵向稳定由针梁支腿总成完成，而横向稳定装置为安装在针梁前后的支撑横杆，当针梁式仰拱衬砌滑行模架调整后，旋紧螺旋丝杆支撑针梁，就可以保证针梁式仰拱衬砌滑行模架的横向稳定。

（三）、拆模原理

针梁式仰拱衬砌滑行模架在混凝土浇筑完毕后，待混凝土养护达到脱模时间，开始脱模，具体原理如下：松开针梁式仰拱衬砌滑行模架内部支撑的螺旋丝杆，启动电动葫芦，即可使仰拱模板向上提升，与衬砌混凝土分离，达到脱模目的。

针梁式仰拱衬砌滑行模架施工作业流程如下：它包括以下步骤：

第①步．针梁1就位；应在安装时将针梁1调整到工作位置，针梁纵向中线与隧道中线相距3697mm，针梁下钢轨底面与填充面相距1144mm。

第②步. 针梁框架3就位；检查针梁框架3及仰拱模板4，确认没有阻碍针梁框架移动的东西后，启动卷扬机，拉动针梁框架移动到浇注位置，停止卷扬机。注意卷扬机的方向。

第③步.仰拱模板4就位，即立模；检查仰拱模（即仰拱模板，下同），清理掉影响仰拱模就位的物体，操作电动葫芦调整仰拱模纵向边线与浇注边线平行，然后将仰拱模整体下降到距就位高度约200mm处，单独控制仰拱模内侧纵边电动葫芦，使仰拱模内侧纵边落到工作位（此处工作位事先做个定限位物），再控制仰拱模外侧纵边电动葫芦，使仰拱模外侧纵边落到工作位，将各螺旋丝杆6-2按对应位置装上旋紧。因针梁框架与针梁有一定间隙，为防止浇注时模板浮动，操作针梁支腿总成2的支腿（即针梁支撑装置），使针梁下降落到针梁框架的外框上，消除针梁与外框的间隙。

第④步.脱模；旋松螺旋丝杆6-2，取掉销子，取掉螺旋丝杆，检查无阻碍仰拱模脱模物后，操作电动葫芦同时提升，使仰拱模整体脱模。

第⑤步.转至第②、③步。

第⑥步.针梁1行走；砼浇注达到预定强度后，操作针梁支腿总成2的支腿（针梁支撑装置），使针梁支腿总成2收回离地约150mm，（因此时针梁1通过针梁框架3、螺旋丝杆6-2支撑在仰拱模板4上，仰拱模板4靠混凝土的粘力及反力支撑在仰拱砼上，所以针梁行走前绝不可以脱模）检查确认没有阻碍针梁移动的物体后，启动卷扬机。

第⑦步.转至第④步。

至此完成一个工作循环。

Claims (9)

1.一种针梁式仰拱衬砌滑行模架，其特征在于：它包括针梁总成（1），在针梁总成（1）的两端有针梁支腿总成（2），在针梁总成（1）的中部有针梁框架（3），在针梁框架（3）的下部连接仰拱模板（4）；在针梁框架（3）上还有行走装置（5）。

2.根据权利要求1所述的针梁式仰拱衬砌滑行模架，其特征在于：在针梁总成（1）上设置有滑轮（1-1）、卷扬机安装机位（1-2）、轨道（1-3）。

3.根据权利要求1所述的针梁式仰拱衬砌滑行模架，其特征在于：在针梁框架（3）上有托轮（3-1）、电动葫芦支座（3-2）。

4.根据权利要求1所述的针梁式仰拱衬砌滑行模架，其特征在于：行走装置（5）包括电源控制柜、卷扬机、牵引钢丝绳及滑轮等。

5.根据权利要求1所述的针梁式仰拱衬砌滑行模架，其特征在于：在仰拱模板（4）与针梁框架（3）之间采用铰座（6-1）、螺旋丝杆（6-2）连接。

6.一种如权利要求1所述的针梁式仰拱衬砌滑行模架的施工方法，其特征在于：它包括以下步骤：

第①步，针梁总成(1)就位；

第②步， 针梁框架(3)就位；检查针梁框架（3）及仰拱模板（4），确认没有阻碍针梁框架移动的物体后，启动卷扬机，拉动针梁框架移动到浇注位置，停止卷扬机；

第③步，仰拱模板（4）就位，即立模；检查仰拱模板（4），清理掉影响仰拱模就位的物体，操作电动葫芦调整仰拱模纵向边线与浇注边线平行，然后将仰拱模整体下降就位，单独控制仰拱模内侧纵边电动葫芦，使仰拱模内侧纵边落到工作位，再控制仰拱模外侧纵边电动葫芦，使仰拱模外侧纵边落到工作位，将各螺旋丝杆（6-2）按对应位置装上旋紧；操作针梁支腿总成（2）的支腿，使针梁（1）下降落到针梁框架（3）的外框上，消除针梁与外框的间隙；

第④步，脱模；旋松螺旋丝杆（6-2），取掉销子，取掉螺旋丝杆，检查无阻碍仰拱模脱模物后，操作电动葫芦同时提升，使仰拱模整体脱模；

第⑤步，转至第②、③步；

第⑥步，针梁总成（1）行走；砼浇注达到预定强度后，操作针梁支腿总成（2）的支腿，使针梁支腿总成（2）收回离地，检查确认没有阻碍针梁移动的物体后，启动卷扬机，针梁总成（1）即行走；

第⑦步，转至第④步；

至此完成一个工作循环。

7.根据权利要求6所述的针梁式仰拱衬砌滑行模架施工方法，其特征在于：在第①步”针梁总成（1）就位”，将针梁总成(1)调整到工作位置，即针梁纵向中线与隧道中线相距3697mm，针梁下钢轨底面与填充面相距1144mm。

8.根据权利要求6所述的针梁式仰拱衬砌滑行模架施工方法，其特征在于：在第③步“仰拱模板（4）就位”,将仰拱模整体下降到距就位高度150～250mm处，单独控制仰拱模内侧纵边电动葫芦，使仰拱模内侧纵边落到工作位。

9.根据权利要求6所述的针梁式仰拱衬砌滑行模架，其特征在于：在第⑥步“针梁（1）总成行走”，砼浇注达到预定强度后，操作针梁支腿总成（2）的支腿，使针梁支腿总成（2）收回离地150～200mm，检查确认没有阻碍针梁移动的物体后，启动卷扬机。

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