CN110700210A - 用于马蹄形隧洞快速衬砌的装配式钢管片模板及应用方法 - Google Patents
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Abstract
用于马蹄形隧洞快速衬砌的装配式钢管片模板及应用方法。每个隧洞的装配式钢管片模板划分为底模板(1)、脚模板(2)、肩模板(3)和封顶模板(4)，之间均由高强螺栓(9)相连接；模板表面上设置有德氟隆板，模板设置有温度感应装置；钢板(5)与德氟隆板之间设置环氧层压玻璃纤维织物板，环氧层压玻璃纤维织物板与德氟隆板之间设置有压力感应片，各模板的背面两侧上还设置有高频气动振捣器。本发明能够提高马蹄形隧洞的衬砌效率，并且改善洞内生产条件。
Description
技术领域
本发明属于隧洞衬砌模板的技术领域，具体地，涉及一种用于马蹄形隧洞快速衬砌的装配式钢管片模板及其应用方法。
背景技术
马蹄形是水工隧洞中较为常见的类形。隧洞衬砌的速度对工程进度与安全影响较大，目前隧洞衬砌模板多采用钢模台车，一方面需要大量外部支撑，影响洞内施工期的交通。另一方面浇筑的混凝土需达到一定的强度，模板才能拆除，才能为下一段浇筑衬砌段使用。此外受钢模台车造价及洞内交通的影响，模板利用效率不高，直接影响整个隧洞的衬砌速度。
因此研究一种造价较低、能够自稳和快速拆装的模板，对隧洞衬砌效率的提升具有广泛意义。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种用于马蹄形隧洞快速衬砌的装配式钢管片模板及其应用方法。本发明能够提高马蹄形隧洞的衬砌效率，并且改善洞内生产条件。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是1.一种用于马蹄形隧洞快速衬砌的装配式钢管片模板，其特征在于，每个隧洞的装配式钢管片模板划分为底模板、脚模板、肩模板和封顶模板，所述底模板、脚模板、肩模板和封顶模板之间均由高强螺栓相连接。
优选的，所述底模板、脚模板、肩模板和封顶模板的钢板靠近混凝土的表面上设置有德氟隆板，所述德氟隆板设有多个；
所述底模板、脚模板、肩模板和封顶模板的钢板与德氟隆板之间设置环氧层压玻璃纤维织物板，所述环氧层压玻璃纤维织物板粘结在所述钢板(5)上，并采用自攻螺丝连接；
所述底模板、脚模板、肩模板和封顶模板均设置有温度感应装置，所述温度感应装置安装在各模板的背面上，温度感应装置与控制装置连接；所述的环氧层压玻璃纤维织物板与德氟隆板之间设置有压力感应片，压力感应片也与控制装置连接；各模板的背面两侧上还设置有高频气动振捣器。
在上述任一方案中优选的是，所述底模板、脚模板、肩模板和封顶模板均为钢架结构，由钢板和焊接在钢板上的纵、横肋板构成，纵、横肋板的厚度为10～15mm；所述纵、横肋板设置在钢板背离混凝土的表面上。
在上述任一方案中优选的是，所述底模板、脚模板、肩模板和封顶模板各自均具有拱效应，相邻的各模板的拼接缝错位布设；所述各模板沿隧洞断面左右对称。
在上述任一方案中优选的是，所述的各模板上均设置有纵向螺栓孔和环向螺栓孔，所述的纵向螺栓孔和环向螺栓孔均呈倾斜设置，模板上还设置有注浆孔和起吊孔。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是一种用于马蹄形隧洞快速衬砌的装配式钢管片模板的应用方法，其应用于马蹄形隧洞的快速衬砌，该方法包括以下步骤：
(1)根据装配式隧洞衬砌方便运输和快速安装的要求，结合马蹄形隧洞衬砌的具体特点，将马蹄形隧洞衬砌的装配式钢管片模板设计成沿隧洞轴向2～4米为一个模板单元，每个隧洞模板单元划分为底模板、脚模板肩模板和封顶模板；
(2)马蹄形隧洞开挖时，在肩模板设置处对应围岩内设置预埋套管；
(3)在装配式钢管片模板加工厂分别对底模板(1)、脚模板(2)、肩模板和封顶模板进行预制加工；
(4)装配式钢管片模板在马蹄形隧洞中的装配固定顺序为：底模板、脚模板、肩模板，最后为封顶模板；采用地脚螺栓连接隧洞底部围岩和底模板，并支撑脚模板、肩模板和封顶模板。采用连接螺栓连接预埋套管和肩模板，防止浇筑混凝土时出现滑模、跑模；
(5)重复步骤(2)～步骤(4)，直至完成整个马蹄形隧洞模板单元的安装；
(6)在马蹄形钢管片模板装配固定完毕后，浇筑混凝土。待混凝土达到预设强度后，切除肩模板上的连接螺栓，拆除模板，并对混凝土内剩余的连接螺栓采用环氧砂浆进行处理；
(7)重复步骤(2)～步骤(6)，直至完成整个马蹄形隧洞的衬砌施工.
优选的，所述步骤(3)中，在肩模板的预埋套管对应部位开孔，所述预埋套管的材质为工程塑料。
在上述任一方案中优选的是，所述步骤(3)中，各模板的预制加工的具体步骤包括：
1)数控下料折弯后需测量钢板的长度，并保证尺寸偏差在-2～0mm之间，然后进行纵、横肋板的焊接，焊接完成后进行打磨、做底漆，并保证尺寸偏差在-2～2mm之间，然后在钢板上加工出各种相应的孔；
2)在钢板(5)上设置环氧层压玻璃纤维织物板，所述环氧层压玻璃纤维织物板粘结在钢板(5)上；
3)在所述的环氧层压玻璃纤维织物板上布设压力感应片，然后在其上覆盖德氟隆板，并采用自攻螺丝贯穿钢板，从而锁紧两层钢板、环氧层压玻璃纤维织物板和德氟隆板；
4)在各模板的背面上安装所述温度感应装置，并进行校准调试，然后在各模板的背面两侧上设置高频气动振捣器；
5)对各模板进行编号标记，并涂抹防锈蜡，运往现场。
在上述任一方案中优选的是，所述马蹄形隧洞高度大于5m时，可对肩模板沿隧洞轴向拆分为2～3个单元，拆分时应避免将拆分点置于受力较大的部位。
本发明是根据多年的实际应用实践和经验所得，采用最佳的技术手段和措施来进行组合优化，获得了最优的技术效果，并非是技术特征的简单叠加和拼凑，因此本发明具有显著的意义。
本发明的有益效果：
1.本发明提高了隧洞衬砌施工效率和衬砌利用效率，由于本发明的各模板自身具有拱效应，再加上高强螺栓连接肩模板和围岩，使得模板无需外部支撑即可在浇筑混凝土时达到自身稳定。同时，采用地脚螺栓使脚模板和底部围岩紧密结合，将上部荷载传递至底部围岩，无需外部支撑便能承担浇筑与振捣等荷载的作用。
2.本发明通过在钢模板的表面设置德氟隆板，充分发挥二者的优点，弥补二者的缺点，能够有效的增加模板在工程中的使用次数，提高混凝土外观质量，节约成本，缩短工期。
3.本发明使得模板的保温隔热性能大大提高，保证了大体积混凝土在冬季施工时的质量要求；本发明耗材低、成本较低、拼接简易，而且拼接安装质量显著提升，节省大量的人力物力，提高工作效率。
4.本发明将环氧层压玻璃纤维织物板粘贴于钢板表面，有效减缓了钢板的锈蚀，降低了施工成本；实现了混凝土自动控制振捣，解决了混凝土不密实问题；温度感应装置实现混凝土入模温度采集频率高、数据准确，保证了混凝土的施工质量；通过监测压力感应片的压力值，确保了混凝土已打满，有效解决了混凝土脱空现象，提高了混凝土浇注质量。
附图简要说明
图1是根据本发明的用于马蹄形隧洞快速衬砌的装配式钢管片模板的示意图；
图2是根据本发明的封顶模板的轴测图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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。
实施例1
一种用于马蹄形隧洞快速衬砌的装配式钢管片模板，每个隧洞的装配式钢管片模板划分为底模板1、脚模板2、肩模板3和封顶模板4，所述底模板1、脚模板2、肩模板3和封顶模板4之间均由高强螺栓9相连接。
一种用于马蹄形隧洞快速衬砌的装配式钢管片模板的应用方法，所述模板应用于马蹄形隧洞的快速衬砌，该方法包括以下步骤：
(1)根据装配式隧洞衬砌方便运输和快速安装的要求，结合马蹄形隧洞衬砌的具体特点，将马蹄形隧洞衬砌的装配式钢管片模板设计成沿隧洞轴向2～4米为一个模板单元，每个隧洞模板单元划分为底模板1、脚模板2、肩模板3和封顶模板4；
(2)马蹄形隧洞开挖时，在肩模板3设置处对应围岩内设置预埋套管(8)；
(3)在装配式钢管片模板加工厂分别对底模板1、脚模板2、肩模板3和封顶模板4进行预制加工；
(4)装配式钢管片模板在马蹄形隧洞中的装配固定顺序为：底模板1、脚模板2、肩模板3，最后为封顶模板4；采用地脚螺栓7连接隧洞底部围岩和底模板1，并支撑脚模板2、肩模板3和封顶模板4；采用连接螺栓连接预埋套管8和肩模板3，防止浇筑混凝土时出现滑模、跑模；
(5)重复步骤(2)～步骤(4)，直至完成整个马蹄形隧洞模板单元的安装；
(6)在马蹄形钢管片模板装配固定完毕后，浇筑混凝土。待混凝土达到预设强度后，切除肩模板3上的连接螺栓，拆除模板，并对混凝土内剩余的连接螺栓采用环氧砂浆进行处理；
(7)重复步骤(2)～步骤(6)，直至完成整个马蹄形隧洞的衬砌施工.
实施例2
参见图1-2，一种用于马蹄形隧洞快速衬砌的装配式钢管片模板，每个隧洞的装配式钢管片模板划分为底模板1、脚模板2、肩模板3和封顶模板4，所述底模板1、脚模板2、肩模板3和封顶模板4之间均由高强螺栓9相连接；所述底模板1、脚模板2、肩模板3和封顶模板4的钢板5靠近混凝土的表面上设置有德氟隆板，所述德氟隆板设有多个；
所述底模板1、脚模板2、肩模板3和封顶模板4的钢板5与德氟隆板之间设置环氧层压玻璃纤维织物板，所述环氧层压玻璃纤维织物板粘结在所述钢板5上，并采用自攻螺丝连接；
所述底模板1、脚模板2、肩模板3和封顶模板4均设置有温度感应装置，所述温度感应装置安装在各模板的背面上，温度感应装置与控制装置连接；所述的环氧层压玻璃纤维织物板与德氟隆板之间设置有压力感应片，压力感应片也与控制装置连接；各模板的背面两侧上还设置有高频气动振捣器。
所述底模板1、脚模板2、肩模板3和封顶模板4均为钢架结构，由钢板5和焊接在钢板5上的纵、横肋板6构成，纵、横肋板6的厚度为10～15mm；所述纵、横肋板6设置在钢板5背离混凝土的表面上。
所述底模板1、脚模板2、肩模板3和封顶模板4各自均具有拱效应，相邻的各模板的拼接缝错位布设；所述各模板沿隧洞断面左右对称。
所述的各模板上均设置有纵向螺栓孔和环向螺栓孔，所述的纵向螺栓孔和环向螺栓孔均呈倾斜设置，模板上还设置有注浆孔和起吊孔。
实施例3
一种用于马蹄形隧洞快速衬砌的装配式钢管片模板的应用方法，其应用于马蹄形隧洞的快速衬砌，该方法包括以下步骤：
(1)根据装配式隧洞衬砌方便运输和快速安装的要求，结合马蹄形隧洞衬砌的具体特点，将马蹄形隧洞衬砌的装配式钢管片模板设计成沿隧洞轴向2～4米为一个模板单元，每个隧洞模板单元划分为底模板1、脚模板2、肩模板3和封顶模板4；
(2)马蹄形隧洞开挖时，在肩模板3设置处对应围岩内设置预埋套管8；
(3)在装配式钢管片模板加工厂分别对底模板1、脚模板2、肩模板3和封顶模板4进行预制加工；
(4)隧洞已拼装完钢筋网块10。装配式钢管片模板在马蹄形隧洞中的装配固定顺序为：架立模板时，首先采用地脚螺栓7连接隧洞底部围岩和底模板1；以底模板1为支撑，依次将脚模板2、肩模板3布置在底模板1上，通过高强螺栓9连接；将封顶模板4推举至隧洞顶部安装位置，通过高强螺栓9与左、右侧肩模板3连接，从而构成一个单元模板环。采用连接螺栓连接预埋套管8和肩模板3，防止浇筑混凝土时出现滑模、跑模；
(5)重复步骤(2)～步骤(4)，直至完成整个马蹄形隧洞模板单元的安装；
(6)在马蹄形钢管片模板装配固定完毕后，浇筑混凝土。待混凝土达到预设强度后，切除肩模板(3)上的连接螺栓，拆除模板，并对混凝土内剩余的连接螺栓采用环氧砂浆进行处理；
(7)重复步骤(2)～步骤(6)，直至完成整个马蹄形隧洞的衬砌施工.
所述步骤(3)中，在肩模板3的预埋套管8对应部位开孔，所述预埋套管8的材质为工程塑料。
所述步骤(3)中，各模板的预制加工的具体步骤包括：
1)数控下料折弯后需测量钢板5的长度，并保证尺寸偏差在-2～0mm之间，然后进行纵、横肋板6的焊接，焊接完成后进行打磨、做底漆，并保证尺寸偏差在-2～2mm之间，然后在钢板5上加工出各种相应的孔；
2)在外层的钢板5上设置环氧层压玻璃纤维织物板，所述环氧层压玻璃纤维织物板粘结在外层的钢板5上；
3)在所述的环氧层压玻璃纤维织物板上布设压力感应片，然后在其上覆盖德氟隆板，并采用自攻螺丝贯穿钢板5，从而锁紧两层钢板5、环氧层压玻璃纤维织物板和德氟隆板；
4)在各模板的背面上安装所述温度感应装置，并进行校准调试，然后在各模板的背面两侧上设置高频气动振捣器；
5)对各模板进行编号标记，并涂抹防锈蜡，运往现场。
所述马蹄形隧洞高度大于5m时，可对肩模板3沿隧洞轴向拆分为2～3个单元，拆分时应避免将拆分点置于受力较大的部位。当马蹄形隧洞高度＜5m时，可不对肩模板3再次拆分。
由上述实施例可知，本发明提高了隧洞衬砌施工效率和衬砌利用效率，由于本发明的各模板自身具有拱效应，再加上高强螺栓连接肩模板和围岩，使得模板无需外部支撑即可在浇筑混凝土时达到自身稳定。同时，采用地脚螺栓使脚模板和底部围岩紧密结合，将上部荷载传递至底部围岩，无需外部支撑便能承担浇筑与振捣等荷载的作用。
本发明通过在钢模板的表面设置德氟隆板，充分发挥二者的优点，弥补二者的缺点，能够有效的增加模板在工程中的使用次数，提高混凝土外观质量，节约成本，缩短工期。
本发明使得模板的保温隔热性能大大提高，保证了大体积混凝土在冬季施工时的质量要求；本发明耗材低、成本较低、拼接简易，而且拼接安装质量显著提升，节省大量的人力物力，提高工作效率。
本发明将环氧层压玻璃纤维织物板粘贴于钢板表面，有效减缓了钢板的锈蚀，降低了施工成本；实现了混凝土自动控制振捣，解决了混凝土不密实问题；温度感应装置实现混凝土入模温度采集频率高、数据准确，保证了混凝土的施工质量；通过监测压力感应片的压力值，确保了混凝土已打满，有效解决了混凝土脱空现象，提高了混凝土浇注质量。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (9)
1.一种用于马蹄形隧洞快速衬砌的装配式钢管片模板，其特征在于，每个隧洞的装配式钢管片模板划分为底模板(1)、脚模板(2)、肩模板(3)和封顶模板(4)，所述底模板(1)、脚模板(2)、肩模板(3)和封顶模板(4)之间均由高强螺栓(9)相连接。
2.根据权利要求1所述的用于马蹄形隧洞快速衬砌的装配式钢管片模板，其特征在于，所述底模板(1)、脚模板(2)、肩模板(3)和封顶模板(4)的钢板(5)靠近混凝土的表面上设置有德氟隆板，所述德氟隆板设有多个；
所述底模板(1)、脚模板(2)、肩模板(3)和封顶模板(4)的钢板(5)与德氟隆板之间设置环氧层压玻璃纤维织物板，所述环氧层压玻璃纤维织物板粘结在所述钢板(5)上，并采用自攻螺丝连接；
所述底模板(1)、脚模板(2)、肩模板(3)和封顶模板(4)均设置有温度感应装置，所述温度感应装置安装在各模板的背面上，温度感应装置与控制装置连接；所述的环氧层压玻璃纤维织物板与德氟隆板之间设置有压力感应片，压力感应片也与控制装置连接；各模板的背面两侧上还设置有高频气动振捣器。
3.根据权利要求1-2所述的用于马蹄形隧洞快速衬砌的装配式钢管片模板，其特征在于，所述底模板(1)、脚模板(2)、肩模板(3)和封顶模板(4)均为钢架结构，由钢板(5)和焊接在钢板(5)上的纵、横肋板(6)构成，纵、横肋板(6)的厚度为10～15mm；所述纵、横肋板(6)设置在钢板(5)背离混凝土的表面上。
4.根据权利要求1-3所述的用于马蹄形隧洞快速衬砌的装配式钢管片模板，其特征在于，所述底模板(1)、脚模板(2)、肩模板(3)和封顶模板(4)各自均具有拱效应，相邻的各模板的拼接缝错位布设；所述各模板沿隧洞断面左右对称。
5.根据权利要求4所述的用于马蹄形隧洞快速衬砌的装配式钢管片模板，其特征在于，所述的各模板上均设置有纵向螺栓孔和环向螺栓孔，所述的纵向螺栓孔和环向螺栓孔均呈倾斜设置，模板上还设置有注浆孔和起吊孔。
6.一种根据权利要求1-5所述的用于马蹄形隧洞快速衬砌的装配式钢管片模板的应用方法，其特征在于，所述模板应用于马蹄形隧洞的快速衬砌，该方法包括以下步骤：
(1)根据装配式隧洞衬砌方便运输和快速安装的要求，结合马蹄形隧洞衬砌的具体特点，将马蹄形隧洞衬砌的装配式钢管片模板设计成沿隧洞轴向2～4米为一个模板单元，每个隧洞模板单元划分为底模板(1)、脚模板(2)、肩模板(3)和封顶模板(4)；
(2)马蹄形隧洞开挖时，在肩模板(3)设置处对应围岩内设置预埋套管(8)；
(3)在装配式钢管片模板加工厂分别对底模板(1)、脚模板(2)、肩模板(3)和封顶模板(4)进行预制加工；
(4)装配式钢管片模板在马蹄形隧洞中的装配固定顺序为：底模板(1)、脚模板(2)、肩模板(3)，最后为封顶模板(4)；采用地脚螺栓(7)连接隧洞底部围岩和底模板(1)，并支撑脚模板(2)、肩模板(3)和封顶模板(4)；采用连接螺栓连接预埋套管(8)和肩模板(3)，防止浇筑混凝土时出现滑模、跑模；
(5)重复步骤(2)～步骤(4)，直至完成整个马蹄形隧洞模板单元的安装；
(6)在马蹄形钢管片模板装配固定完毕后，浇筑混凝土。待混凝土达到预设强度后，切除肩模板(3)上的连接螺栓，拆除模板，并对混凝土内剩余的连接螺栓采用环氧砂浆进行处理；
(7)重复步骤(2)～步骤(6)，直至完成整个马蹄形隧洞的衬砌施工。
7.根据权利要求6所述的应用方法，其特征在于，所述步骤(3)中，在肩模板(3)的预埋套管(8)对应部位开孔，所述预埋套管(8)的材质为工程塑料。
8.根据权利要求6-7所述的应用方法，其特征在于，所述步骤(3)中，各模板的预制加工的具体步骤包括：
1)数控下料折弯后需测量钢板(5)的长度，并保证尺寸偏差在-2～0mm之间，然后进行纵、横肋板(6)的焊接，焊接完成后进行打磨、做底漆，并保证尺寸偏差在-2～2mm之间，然后在钢板(5)上加工出各种相应的孔；
2)在钢板(5)上设置环氧层压玻璃纤维织物板，所述环氧层压玻璃纤维织物板粘结在钢板(5)上；
3)在所述的环氧层压玻璃纤维织物板上布设压力感应片，然后在其上覆盖德氟隆板，并采用自攻螺丝贯穿钢板(5)，从而锁紧钢板(5)、环氧层压玻璃纤维织物板和德氟隆板；
4)在各模板的背面上安装所述温度感应装置，并进行校准调试，然后在各模板的背面两侧上设置高频气动振捣器；
5)对各模板进行编号标记，并涂抹防锈蜡，运往现场。
9.根据权利要求8所述的应用方法，其特征在于，所述马蹄形隧洞高度大于5m时，可对肩模板(3)沿隧洞轴向拆分为2～3个单元，拆分时应避免将拆分点置于受力较大的部位。
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