一种隧道拼装式二次衬砌拱部管片顶升装置
【技术领域】
本发明属于隧道混凝土衬砌施工技术领域,尤其涉及一种隧道拼装式二次衬砌拱部管片顶升装置。
【背景技术】
传统山岭隧道二次衬砌施工通常采用衬砌模板台车进行整体式浇筑,并与仰拱及边墙连接封闭成环,每环长度一般为12m或9m,该方法工艺成熟,整体结构稳定、受力能力强;但随着使用该方法的铁路隧道投入运营时间的增加,二次衬砌出现了不少的质量问题,主要体现在以下几个方面:①二次衬砌出现开裂及渗漏水现象;②二次衬砌表面出现露筋及蜂窝麻面现象;③拱部衬砌经常出现背后脱空、强度厚度不足以及掉块等质量缺陷。上述一系列现象的出现,对我国铁路运输安全造成了严重的威胁,尤其是在国际上高铁已经成为中国一张亮丽的金名片时期,上述安全隐患的存在,不仅会耗费大量的人力、物力、财力去维护,同时也势必成为中国高铁的一大污点。
因此,探索一种从根本上解决隧道拱部质量缺陷问题,提高隧道工程质量的新技术新方法已经迫在眉睫,一种二衬拱部局部采用预制管片,而其余部位依然采用衬砌模板台车现浇的新施工理念和方法,应运而生。本发明实例中的装置及方法属于上述方法中的一个环节,通过本装置的设置及方法应用,可以更为经济简便地实现上述新施工理念和方法。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种隧道拼装式二次衬砌拱部管片顶升装置,以解决因隧道拱顶尺寸限制导致的提升设备提升高度受限问题,方便了拱顶预制管片从提升设备到管片安装装置的转送的问题。
本发明采用以下技术方案:一种隧道拼装式二次衬砌拱部管片顶升装置,包括安装在台车本体框架上的顶升动力机构,顶升动力机构的上部连接有横梁,并用于带动横梁上下移动,横梁的上方用于放置二次衬砌拱部管片;台车本体框架上、且位于顶升动力机构的左右两侧分别固定设置有一导向件,各导向件自上而下贯穿开设有导向孔,横梁的下方、且位于顶升动力机构的左右两侧分别固定设置有一立柱,两个立柱的下部设置在对应的导向孔内,横梁上下移动时,立柱在其对应导向孔内上下运动。
进一步地,横梁用于放置二次衬砌拱部管片的表面安装有橡胶阻尼。
进一步地,横梁的两端向上垂直固连有耳板,耳板的高度高于管片的厚度。
进一步地,各耳板上还设置有限位孔,管片对应限位孔的位置还贯穿设置有定位孔,限位孔和定位孔均用于定位销穿过,定位销用于固定管片的相对位置。
进一步地,各导向件上设置有方形的第一加强筋板,各第一加强筋板与台车本体框架固连。
进一步地,绕导向件设置有半圆形的第二加强筋板,各第二加强筋板与台车本体框架固连。
进一步地,横梁的上端为弧形,且与管片的形状相互适应。
进一步地,的顶升动力机构为油缸。
进一步地,油缸的缸筒通过固定套筒固定至台车本体框架上,油缸的缸筒位于固定套筒内且固定连接。
进一步地,固定套筒的两侧还固连有第三加强筋板,第三加强筋板分别与第一加强筋板或者第二加强筋板相互固连,第三加强筋板还固定连接至台车本体框架上。
本发明的有益效果是:通过本发明可以更为便捷地实现管片快速稳定的提升;结构简单,成本低,可以有效地降低费用;采用液压驱动,具有环保无污染的优点;特有的结构设计使后续安装小车的对接作业变得简单高效。
【附图说明】
图1为本发明的结构示意图;
图2为本发明中第一加强筋板的俯视图;
图3为本发明中第二加强筋板的俯视图;
图4为本发明中整体安装的示意图
图5为本发明中固定套筒和第三加强筋板的示意图。
其中:1.台车;2a.导向件;2b.限位孔;2c.立柱;2d.导向孔;2e.横梁;2f.定位孔;2g.顶升动力机构;2h.耳板;2j.第一加强筋板;2k.第二加强筋板;2m.固定套筒;2n.橡胶阻尼;2p.第三加强筋板;8.管片。
【具体实施方式】
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明公开了一种隧道拼装式二次衬砌拱部管片8顶升装置,如图4所示,本装置设置在台车1本体框架两侧,台车1本体作为整个台车1的整体框架,在其上可以设置各种职能机构或单元,其实现形式多种多样,台车1是用来实现隧道侧边墙二衬浇筑和拱顶预制管片8的转送,因此,将其沿隧道掘进方向的两侧称为两端部,与隧道掘进方向垂直的两侧称为两侧面,本发明将管片8顶升至指定位置供后续小车的运输和安装。
如图1所示,本发明包括安装在台车1本体框架上的顶升动力机构2g,顶升动力机构2g的上部连接有横梁2e,并用于带动横梁2e上下移动,横梁2e的上方用于放置二次衬砌拱部管片8;台车1本体框架上、且位于顶升动力机构2g的左右两侧分别固定设置有一导向件2a,各导向件2a自上而下贯穿开设有导向孔2d,横梁2e的下方、且位于顶升动力机构2g的左右两侧分别固定设置有一立柱2c,两个立柱2c的下部设置在对应的导向孔2d内,横梁2e上下移动时,立柱2c在其对应导向孔2d内上下运动。
两个导向件2a与台车1本体框架固定连接,优选的为焊接,两个导向件2a上自上而下贯穿设置有导向孔2d,两个立柱2c相对设置,导向孔2d用于对应的立柱2c在其孔内上下运动,导向孔2d用于为对应的立柱2c提供导向的作用,防止立柱2c左右晃动,两个立柱2c的上端通过横梁2e相互固连,各立柱2c用于固定横梁2e的相对位置以及径向移动,横梁2e上下移动时带动两个立柱2c在导向孔2d内上下移动,横梁2e向上移动时用于顶起二次衬砌拱部管片8,横梁2e向下移动至最低位置时,工作人员将管片8放置于横梁2e上,然后横向逐渐向上并顶起二次衬砌拱部管片8至指定高度,供后续小车的运输和安装。
顶升动力机构2g优选的为油缸,顶升动力机构2g位于横梁2e下方,横梁2e的中部向下垂直连接至顶升动力机构2g,顶升动力机构2g用于通过活塞杆顶起横梁2e,横梁2e拉动两个立柱2c在导向孔2d内向上移动,油缸的缸筒固连于台车1本体框架上。
如图5所示,油缸的缸筒通过固定套筒2m固定至台车1本体框架上,油缸的缸筒位于固定套筒2m内且固定连接,因为如果只是通过油缸的缸筒固定至台车1本体框架的话,固定面积和接触面积太小,容易发生晃动,如果先将油缸的缸筒固定在固定套筒2m内,然后再将固定套筒2m固定至台车1本体框架上,这样可以通过设置固定套筒2m增大与台车1本体框架的接触面积,避免油缸在运动时产生晃动。
横梁2e用于放置二次衬砌拱部管片8的表面安装有橡胶阻尼2n,橡胶阻尼2n用于增大横梁2e与管片8之间的摩擦力,通过设置橡胶阻尼2n可以增大管片8放置在横梁2e上的安全性,增大横梁2e与管片8之间的摩擦力可以提高管片8位于横梁2e上的稳定性,保证两个顶升装置可以稳定的顶起管片8的两端,安全的输送管片8至后续的小车,方便后续小车的安装和运输。
横梁2e的两端向上垂直固连有耳板2h,耳板2h的高度高于管片8的厚度,两个耳板2h分别位于两个立柱2c的上方,耳板2h用于固定橡胶阻尼2n,还用于防止管片8滑出两个耳板2h之间的区域,通过设置耳板2h可以保证管片8位于两个耳板2h之间的横梁2e上,对管片8的轴向自由度进行限定,保证管片8在横梁2e上从下向上移动的安全,安全的输送管片8至后续的小车,方便后续小车的安装和运输。
各耳板2h上还设置有限位孔2b,管片8对应限位孔2b的位置还贯穿设置有定位孔2f,限位孔2b和定位孔2f均用于定位销穿过,定位销用于固定管片8的相对位置,通过设置定位销可将管片8和耳板2h完全进行固定,当管片8放置于横梁2e上时,将定位销先***限位孔2b,继而***定位孔2f,对管片8进行充分的固定,对管片8的径向自由度进行限定,保证管片8在横梁2e上从下向上移动的安全,安全的输送管片8至后续的小车,方便后续小车的安装和运输。
各导向件2a上设置有方形的第一加强筋板2j,各第一加强筋板2j与台车1本体框架固连,如图2所示,第一加强筋板2j用于增大与台车1本体框架接触面积,在实际使用中,因为横梁2e上放置的管片8重量大,大约有20吨左右,因此会导致立柱2c在导向孔2d内上下移动时会进行晃动,如果只是通过定位面的固定的话容易产生松动,因此通过设置第一加强筋板2j可以对导向件2a进行再次固定,保证管片8的正常输送和安全。
绕导向件2a设置有半圆形的第二加强筋板2k,各第二加强筋板2k与台车1本体框架固连,除设置第一加强筋板2j外还可以设置另一种加强筋板来代替第一加强筋板2j,保证管片8的正常输送和安全,如图3所示,即绕导向件2a设置有多个第二加强筋板2k,各第二加强筋板2k为圆弧状,圆弧的两端与台车1本体框架固连,第二加强筋板2k用于增大与台车1本体框架接触面积,在实际使用中,因为横梁2e上放置的管片8重量大,大约有20吨左右,因此会导致立柱2c在导向孔2d内上下移动时会进行晃动,如果只是通过定位面的固定的话容易产生松动,因此通过设置第二加强筋板2k可以对导向件2a进行再次固定,保证管片8的正常输送和安全,第一加强筋板2j与第二加强筋板2k相比,第二加强筋板2k优于第一加强筋板2j的效果,因为第二加强筋板2k是绕导向件2a的外露的三个面进行设置,这样对导向件2a相当于进行了包围,并且圆弧的两端固连于台车1本体框架,而第一加强筋板2j只是在与定位面接触的两个加强面上设置加强筋板,与导向件2a的接触面积小,而且两个加强面上的加强筋板是独立和分开的,不是整体的,没有对导向件2a进行包围的效果,因此第二加强筋板2k优于第一加强筋板2j的效果。
固定套筒2m的两侧还固连有第三加强筋板2p,第三加强筋板2p与第一加强筋板2j相互固连,第三加强筋板2p还固定连接至台车1本体框架上,因为横梁2e上放置的管片8重量大,大约有20吨左右,因此会导致立柱2c在导向孔2d内上下移动时会进行晃动,如果通过设置第三加强筋板2p将固定套筒2m和第一加强筋板2j相互连接的话,即相当于通过第三加强筋板2p、固定套筒2m和第一加强筋板2j一起全部固定至台车1本体框架上,形成一体的话,会更加牢固。
固定套筒2m的两侧还固连有第三加强筋板2p,第三加强筋板2p与第二加强筋板2k相互固连,第三加强筋板2p还固定连接至台车1本体框架上,因为横梁2e上放置的管片8重量大,大约有20吨左右,因此会导致立柱2c在导向孔2d内上下移动时会进行晃动,如果通过设置第三加强筋板2p将固定套筒2m和第二加强筋板2k相互连接的话,即相当于通过第三加强筋板2p、固定套筒2m和第二加强筋板2k一起全部固定至台车1本体框架上,形成一体的话,会更加牢固。
因为管片8是存在一定的弧度的,横梁2e与管片8之间型面贴合,即横梁2e的上端为弧形,且与管片8的形状相互适应,这样能保证管片8与横梁2e之间的孔隙最小,而且再加上在横梁2e上设置橡胶阻尼2n,可以保证横梁2e与管片8、橡胶阻尼2n与管片8之间相互完全贴合,保证管片8在横梁2e上从下向上移动的安全,安全的输送管片8至后续的小车,方便后续小车的安装和运输。