CN108501187B - 运营病害隧道装配式结构可变形预制模板 - Google Patents

运营病害隧道装配式结构可变形预制模板 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种运营病害隧道装配式结构可变形预制模板，应用在运营隧道病害处治领域，包括底座、中空弧形支架、一个底模、两个对开式的盖模或一个侧单开式盖模、两个侧模和两个端模；底模与底座之间设有电控液压伸缩杆；盖模包括外层钢板、内层钢模以及设置其间的电控液压伸缩杆；中空套筒套接于一设置在底座上方的导向柱上，并可通过第一紧箍螺栓与其固定；端模的外侧面与中空套筒固定连接，端模的两端与侧模的翻边通过第二紧箍螺栓连接。本发明通过自动调整底模与盖模的曲线，更换侧模，调整端模，实现可根据病害隧道处治实际需求，生产出不同厚度、不同曲线组成的衬砌管片，从而降低为生产不同管片而采购/制造不同模具的成本。

Description

运营病害隧道装配式结构可变形预制模板
技术领域
本发明属于隧道工程应用领域，具体涉及一种运营病害隧道装配式结构可变形预制模板。
背景技术
公路工程建设不断深入，大量隧道由新建转向运营，随着隧道服役时间的增加，设计、施工缺陷逐渐显现，公路隧道病害广泛发生。开裂、渗水、掉块等病害的出现，轻则损害视觉观瞻，分散驾驶人员注意力，重则引发安全事故，造成严重经济损失和社会影响。针对病害现状，发现后如何快速处治，一直为研究热点。
工程应用中，换拱、喷浆、贴钢带、三衬等处治措施较为常见，但也存在一定问题，换拱时间长且中断交通，喷浆、贴钢带、加固强度有限，表面视觉破坏明显，三衬易造成侵限。随着装配衬砌结构在盾构隧道中广泛应用与验证，其具有处治时效快、效果佳、运营干扰少、人力要求低等优势明显，并且装配式结构采用工厂预制，其质量精度也具有较高的可靠性，必将成为公路隧道病害处治的重要方法。
由于既有装配式衬砌结构主要应用于盾构隧道，在新建公路隧道中进行了一定探索，运营隧道病害处治中无使用先例。公路隧道衬砌轮廓常见为三心圆、五心圆等，隧道轮廓随公路等级、设计速度不同而变化，若进行局部加固，还将受病害部位与病害程度影响，与常见盾构隧道单心圆、单一直径的情况存在较大差别。
由于模具精度要求高、制造成本高，从设计端出发，制造适用于多种曲线组成、厚度要求的衬砌模具，具有重要工程意义，决定着装配结构加固应用的市场前景。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种运营病害隧道装配式结构可变形预制模板，实现可根据病害隧道处治实际需求，生产出不同厚度、不同曲线组成的衬砌管片，从而降低为生产不同管片而采购/制造不同模具的成本。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种运营病害隧道装配式结构可变形预制模板，包括底座、设置底座上方的中空弧形支架，以及设置在中空弧形支架上方围成弧形块状结构的一个底模、两个对开式的盖模或一个侧单开式盖模、两个侧模和两个端模；所述底模与底座之间设有多个电控液压伸缩杆；所述盖模包括外层钢板、内层钢模以及设置其间的多个电控液压伸缩杆，盖模一侧通过转轴可转动设置于一向外倾的中空套筒上；所述中空套筒套接于一设置在底座上方的导向柱上，并可通过第一紧箍螺栓与其固定；所述端模的外侧面与中空套筒固定连接，端模的两端与侧模的翻边通过第二紧箍螺栓连接；所述侧模具有至少六个不同高度的种类，每种侧模的翻边均具有螺孔段，所述螺孔段上间隔开设有若干供第二紧箍螺栓接入的螺纹孔；所述端模的底部被第二紧箍螺栓固定至最上方的螺纹孔时，其高度仍低于底模端部的高度；所述底模和内层钢模采用高塑性钢材、高强塑料或高性能合金材料制成；所述侧模、端模和外层钢板采用高强钢材制成。
优选的，所述螺孔段长30cm，按间距5cm布设有六个供第二紧箍螺栓接入的螺纹孔。
优选的，所述电控液压伸缩杆在底模与底座之间，以及外层钢板与内层钢模，分别至少设有两排，每排电控液压伸缩杆为5～7个。
优选的，所述高强钢材为420SS耐蚀塑料模具钢或G-STAR耐蚀塑料模具钢或Cr12模具钢。
优选的，还包括设置在底座下方高度可调节的基座；所述基座内部也设有电控液压伸缩杆。
优选的，所述侧模外侧具有横向和纵向的若干加强筋，相邻加强筋的距离为10～20cm。
本发明的有益效果在于：本发明通过自动调整底模与盖模的曲线，更换侧模，调整端模，实现可根据病害隧道处治实际需求，生产出不同厚度、不同曲线组成的衬砌管片，从而降低为生产不同管片而采购/制造不同模具的成本。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为本发明立体图；
图2为图1中M区域局部放大示意图；
图3为本发明主视图。
附图中标记如下：底座1、中空弧形支架2、底模3、盖模4、外层钢板41、内层钢模42、侧模5、翻边51、第二紧箍螺栓52、螺孔段53、端模6、电控液压伸缩杆7、转轴8、中空套筒9、导向柱10、第一紧箍螺栓11、基座12。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
如图1～3，一种运营病害隧道装配式结构可变形预制模板，包括底座1、设置底座1上方的中空弧形支架2，以及设置在中空弧形支架2上方围成弧形块状结构的一个底模3、两个对开式的盖模4、两个侧模5和两个端模6，弧形块状结构即为衬砌管片由混凝土定模成型的空间；所述底模3与底座1之间设有多个电控液压伸缩杆7，图1和图3中，由于被中空弧形支架2遮挡，故只展示了一个；所述盖模4包括外层钢板41、内层钢模42以及设置其间的多个电控液压伸缩杆7；盖模4一侧通过转轴8可转动设置于一向外倾的中空套筒9上；详见图2，所述中空套筒9套接于一设置在底座1上方的导向柱10上，并可通过第一紧箍螺栓11与其固定；所述端模6的外侧面与中空套筒9固定连接，端模6的两端与侧模5的翻边51通过第二紧箍螺栓52连接；所述侧模5具有至少六个不同高度的种类，每种侧模5的翻边51均具有相同的30cm长的螺孔段53，所述螺孔段按间距5cm布设有六个供第二紧箍螺栓52接入的螺纹孔，其中螺纹孔未用数字标识出，其位置就是第二紧箍螺栓52所在位置；所述端模6的底部被第二紧箍螺栓52固定至最上方的螺纹孔时，其高度仍低于底模3端部的高度，以此保证端模6向上提拉至最高处时，端模6和底模3之间仍不存在泄漏混凝土的缝隙；所述底模3和内层钢模42采用高塑性钢材、高强塑料或高性能合金材料制成；所述侧模5、端模6和外层钢板41采用高强钢材制成。
实现不同曲线衬砌管片的生产调节：在电脑***中录入衬砌管片的目标曲线后，转化为不同特征点，即底模3与底座1之间，外层钢板41与内层钢模42之间的电控液压伸缩杆7到底座1的目标距离，识别待调节的电控液压伸缩杆7及需伸缩调节的距离后，电脑***控制对应的电控液压伸缩杆7进行相应的伸缩，直到而实现盖模4和底模3曲线与目标曲线一致或是达到设计的公差范围为止。通过***整体协同控制所有电控液压伸缩杆7的调节，有利于提高不同特征点的定位精度，防止盖模4或底模3出现不协调变形而产生损伤，减小人力劳动，提高调节效率。
此处底模3采用高塑性钢材或高强塑料制成，即兼具变形与承载能力，可支持承受电控液压伸缩杆7的顶升作用。内层钢模42采用高塑性钢材或高强塑料制成原理相同。而外层钢板41采用高强钢材制成，主要作用是为盖模变形调节提供反力结构。侧模5和端模6因不需承受顶升形变作用，因此也采用高强钢材制成。
特别说明的是，电控液压伸缩杆7与电脑***之间的受控方式为成熟的控制技术；将电控液压伸缩杆7的伸出点到底座1的距离作为特征点，与电脑中录入的衬砌管片的目标曲线进行对比，从而自动调控电控液压伸缩杆7的伸缩，也是成熟的闭环对比控制技术。故以上两点不在本申请中详细记载。
实现不同厚度衬砌管片的生产调节，首先，是拆卸更换侧模：根据衬砌管片的目标厚度，在六种不同高度的侧模中选择合适的种类，通过拆卸掉翻边51上的第二紧箍螺栓52，实现更换。然后，拉伸端模：详见图2，因盖模4一侧通过转轴8可转动设置于一向外倾的中空套筒9上，中空套筒9套接于一设置在底座1上方的导向柱10上，端模6的外侧面与中空套筒9固定连接，因此当拆卸掉第一紧箍螺栓11，向上提拉端模6时，中空套筒9和盖模4同步倾斜向上提升(沿翻边51)。因每种侧模5的翻边51均具有相同的30cm长的螺孔段53，螺孔段按间距5cm布设有六个供第二紧箍螺栓52接入的螺纹孔，因此端模可上提升六个档位的高度，只需要通过端模两侧对应的螺纹孔与螺孔段53上的至少一个螺纹孔匹配并通过第二紧箍螺栓52固定即可；此处端模6的底部被第二紧箍螺栓52固定至最上方的螺纹孔时，其高度仍低于底模3端部的高度，以此保证端模6向上提拉至最高处时，端模6和底模3之间仍不存在泄漏混凝土的缝隙。
本发明通过自动调整底模与盖模的曲线，更换侧模，调整端模，实现可根据病害隧道处治实际需求，生产出不同厚度、不同曲线组成的衬砌管片，从而降低为生产不同管片而采购/制造不同模具的成本。
进一步的，本实施例采用电控液压伸缩杆在底模与底座之间，以及外层钢板与内层钢模，分别至少设有两排，每排电控液压伸缩杆为5～7个，如图3，当然，根据曲线控制精度的要求，也可以为其他布置方式。布置电控液压伸缩杆密度越高，对应的，曲线调节精度就越高。
进一步的，本实施例采用的高强钢材为420SS耐蚀塑料模具钢或G-STAR耐蚀塑料模具钢或Cr12模具钢。
进一步的，本实施例还包括设置在底座1下方高度可调节的基座12；所述基座12内部也设有电控液压伸缩杆7(内部结构，图中未示出)。通过基座12的高度变化调整整个模具的放置角度，以实现浇筑混凝土最小的倾角，提高预制结构的完成质量。
进一步的，本实施例采用的侧模5外侧具有横向和纵向的若干加强筋(图中未示出)，相邻加强筋的距离为10～20cm，加筋部位避开螺纹孔。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (4)

1.一种运营病害隧道装配式结构可变形预制模板，其特征在于：包括底座、设置底座上方的中空弧形支架，以及设置在中空弧形支架上方围成弧形块状结构的一个底模、两个对开式的盖模或一个侧单开式盖模、两个侧模和两个端模；所述底模与底座之间设有多个电控液压伸缩杆；所述盖模包括外层钢板、内层钢模以及设置其间的多个电控液压伸缩杆，盖模一侧通过转轴可转动设置于一向外倾的中空套筒上；所述中空套筒套接于一设置在底座上方的导向柱上，并可通过第一紧箍螺栓与其固定；所述端模的外侧面与中空套筒固定连接，端模的两端与侧模的翻边通过第二紧箍螺栓连接；所述侧模具有至少六个不同高度的种类，每种侧模的翻边均具有螺孔段，所述螺孔段上间隔开设有若干供第二紧箍螺栓接入的螺纹孔；所述端模的底部被第二紧箍螺栓固定至最上方的螺纹孔时，其高度仍低于底模端部的高度；所述底模和内层钢模采用高塑性钢材、高强塑料或高性能合金材料制成；所述侧模、端模和外层钢板采用高强钢材制成；所述高强钢材为420SS耐蚀塑料模具钢或G-STAR耐蚀塑料模具钢或Cr12模具钢；还包括设置在底座下方高度可调节的基座；所述基座内部也设有电控液压伸缩杆。
2.根据权利要求1所述的运营病害隧道装配式结构可变形预制模板，其特征在于：所述螺孔段长30cm，按间距5cm布设有六个供第二紧箍螺栓接入的螺纹孔。
3.根据权利要求1所述的运营病害隧道装配式结构可变形预制模板，其特征在于：所述电控液压伸缩杆在底模与底座之间，以及外层钢板与内层钢模，分别至少设有两排，每排电控液压伸缩杆为5～7个。
4.根据权利要求1所述的运营病害隧道装配式结构可变形预制模板，其特征在于：所述侧模外侧具有横向和纵向的若干加强筋，相邻加强筋的距离为10～20cm。
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