CN111156029A - 一种隧道二次衬砌拱顶浇筑施工装置及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种隧道二次衬砌拱顶浇筑施工装置及相应的施工方法，该装置包括柔性管路、管路输送机构和管路收放机构，管路输送机构包括第一导轮和第二导轮，柔性管路被第一导轮和第二导轮驱动运动，管路收放机构包括卷筒，柔性管路能够被卷筒卷起，并且与柔性管路相连的钢制管路能够从卷筒的侧面穿出。利用该装置进行拱顶浇注，可以实现从拱顶由上而下的浇筑混凝土，避免了由下而上的喷射注浆模式，有利于减少空腔、缝隙等的产生，提升了浇筑施工质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种隧道施工装置及方法，具体而言涉及一种隧道二次衬砌的拱顶浇筑施工装置及施工方法。
背景技术
隧道二次衬砌是相对初期支护而言的，指在隧道施工中已经进行初期支护的条件下，用钢筋混凝土等材料修建的内层衬砌，以达到加固支护、优化路线防排水***、美化外观、方便设置通讯、照明、监测等设施的作用。二次衬砌施工中，在初期支护的基础上架设钢筋网，然后支撑拱形模板，再将混凝土砂浆从模板上的窗口分层注入模板外侧的钢筋网内。混凝土砂浆从拱形模板两侧逐渐向顶部上升，最后拱顶的部分通过模板顶部的注浆孔将砂浆向上喷入直至注满。但是最后的这种由下向上的喷注方式容易产生空腔、缝隙等缺陷，后期还需要专门的检测空腔和缝隙位置并进行补浆，使施工较为繁琐。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种隧道二次衬砌拱顶浇筑施工装置，该装置可以实现从拱顶由上而下的浇筑混凝土，避免了由下而上的喷射注浆模式，有利于减少空腔、缝隙等的产生，提升了浇筑施工质量。
为了实现上述目的，本发明采取如下技术方案：
一种隧道二次衬砌拱顶浇筑施工装置，包括柔性管路、管路输送机构和管路收放机构，所述管路输送机构包括第一导轮和第二导轮，所述柔性管路位于第一导轮和第二导轮之间，第一导轮和第二导轮设有容纳柔性管路的凹槽，第一导轮或第二导轮在动力带动下转动并使柔性管路运动；所述管路收放机构包括卷筒，所述柔性管路与卷筒内的导管相连，导管从卷筒侧面穿出，所述柔性管路能够被卷筒卷起。
优选的，所述第一导轮与从动齿轮相连，从动齿轮与第一液压马达上的主动齿轮相连，还设有第三导轮，第三导轮与第二导轮位于所述柔性管路的同一侧并与第一导轮一起成三角形分布。
优选的，所述第二导轮和第三导轮经销轴安装在滑动座上，通过调整滑动座的位置可以调整第二导轮、第三导轮与第一导轮之间的间隙。
优选的，所述卷筒安装有回转轴承并通过第二液压马达驱动旋转，所述导管为带有钢制弯头的钢管。
优选的，所述管路输送机构和管路收放机构均安装在工作平台上，所述柔性管路自所述卷筒经转向轮穿过所述第一导轮和第二导轮。
优选的，所述管路输送机构经第一液压缸和旋转支架安装在所述工作平台上，第一液压缸能够通过所述旋转支架使管路输送机构升起至二次衬砌所用拱形模板的上方，所述管路收放机构经滑动轨道安装在所述工作平台上并与第二液压缸相连，第二液压缸能够带动所述管路收放机构离开或复位至所述管路输送机构的下方。
本发明的另一个目的是提供一种隧道二次衬砌拱顶浇筑施工方法，该方法从拱顶由上而下的浇筑混凝土，可以减少空腔、缝隙等的产生，提升了浇筑施工质量。通过如下步骤实现：
（a）在隧道初期支护完成后，在初期支护的外部架设拱形钢筋网，并在钢筋网内设置用于疏通柔性管路的滑道以及间隔设置空腔；
（b）台车在钢筋网外侧支撑起拱形模板，先从拱形模板的两侧窗口注入混凝土砂浆来完成拱形模板两侧的混凝土浇筑，拱形模板顶部的混凝土浇筑留待下一步操作；
（c）台车一端设有管路收放机构和管路输送机构，管路输送机构被升起至高出拱形模板的所述空腔内，柔性管路缠绕在位于管路输送机构下方的管路收放机构上并不断释放，管路输送机构将柔性管路的出浆口经所述滑道输送至拱形模板另一端，柔性管路的另一侧端口与钢管相连，钢管从管路收放机构内穿出与泵机相连，泵机泵入混凝土砂浆并从柔性管路出浆口流出，混凝土砂浆向两侧分散至已经浇筑的拱形模板两侧的混凝土上直至填满拱形模板顶部；
（d）管路收放机构收回一段柔性管路，使柔性管路的出浆口后撤至新位置继续出浆浇筑至再次填满拱形模板顶部，并以此持续，直至浇筑完成整改拱形模板的所有顶部；
（e）管路收放机构离开管路输送机构下方，管路输送机构下降离开所述空腔，并给所述空腔补充钢筋网；
（f）台车移动至下一工作，充分（b）至（d）各步操作，直至完成整个隧道的浇注。
优选的，采用前述隧道二次衬砌拱顶浇筑施工装置来完成拱顶浇注的施工。
上述技术装置和相应的施工方法中，柔性管道的出口一端在输送机构的导轮夹持下可以在拱形模板顶部沿隧道的轴向方向平动至拱形模板的一端，外部泵机从导管的进口一端将混凝土砂浆泵入柔性管道内并从出口流出，砂浆向拱顶两侧分散直至注满拱顶，然后柔性管道在卷筒转动下卷起收缩一段，使柔性管道出口运动至新的拱顶位置继续出浆，直至将整个模板（模板沿拱形轴向方向的长度一般为12米）上方都注满砂浆，再在下一个工位重新支撑模板（即下一个12米），直至完成整个隧道的施工。这种由上而下的注浆模式比由下而上的拱顶喷射注浆可以更好地避免空腔、缝隙的产生，有利于提升拱顶部分的注浆质量。
附图说明
图1是本发明装置结构示意图；
图2是管路输送机构结构示意图；
图3是本发明方法操作示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明做进一步说明：
如图1、图2和图3所示，隧道二次衬砌拱顶浇筑施工装置，包括柔性管路1、管路收放机构2和管路输送机构3。管路输送机构3包括第一导轮301和第二导轮302、第三导轮303，第二导轮302、第三导轮303位于柔性管路1的同一侧，第一导轮301位于柔性管路1的另一侧并与第二导轮302、第三导轮303分布在三角形的三个顶点上，此三个导轮的均带有容纳柔性管路1的凹槽。第一导轮301与从动齿轮304相连，第一液压马达305上安有主动齿轮306，主动齿轮306与从动齿轮304咬合，第一液压马达305即可带动第一导轮301转动。第二导轮302和第三导轮303经销轴安装在滑动座307上，滑动座307与丝杠308相连，丝杠308安装在管路输送机构的底座309上，转动丝杠308可以使滑动座307移动，进而调整第二导轮302、第三导轮303与第一导轮301的间距，以适合不同直径的柔性管路1。第一液压马达驱动第一导轮301转动，致使柔性管路1沿拱形模板100的长度方向在支撑杆4上向前运动，直至把柔性管路1的出口送至拱形模板另一端，然后开始喷出砂浆。拱形模板100上方预先布置二次衬砌的钢筋网（未示出）和支撑杆4。也可以不设置第三导轮303，而只有第一导轮和第二导轮驱动柔性管路伸展。
管路收放机构2包括卷筒201，卷筒201两侧端经回转轴承203架设在支架202上，回转轴承203壳内有涡轮、蜗杆两部件，其中的蜗杆由第二液压马达204带动旋转，从而带动涡轮一起旋转，旋转的涡轮又与卷筒201相固定，带动卷筒201一起旋转。回转轴承的壳体与从其中心伸出的钢管101固定，钢管101带有钢制弯头，并且一端穿出卷筒面与柔性管路1相连，另一端连接砂浆泵机。卷筒转动可以将柔性管路盘绕，进而使柔性管路的出浆口不断收缩，从而实现由模板一端自上而下注浆，并直至模板另一端。
通常，管路输送机构3经支架5和第一油缸6安装在台车工作平台（未示出）上，支架202安装在滑动轨道9上，滑动轨道9安装在台车工作平台的支架8上，柔性管路自卷筒经转向轮11穿过所述第一导轮和第二导轮。支架202还与第二油缸10相连。使用时，管路输送机构3被第一油缸6抬升到超过拱形模板的高度，此位置是架设钢筋网时预留的空腔位置，卷筒201位于管路输送机构3的下方。拱形模板上各处均注浆完毕后，管路收放机构2被第二油缸10拉动沿滑动轨道9运动，离开管路输送机构3的下部，然后第一油缸6带动管路输送机构3下降，然后再给空腔位置补充上钢筋网。台车工作平台运动至下一工位，再次支撑起拱形模板，管路输送机构再次升起，管路收放机构再次复位至管路输送机构下方，然后又开始注浆操作，如此循环。
因此，采用上述施工装置，可以实现如下二次衬砌拱顶浇注的施工方法：
（a）在隧道初期支护完成后，在初期支护的外部架设拱形钢筋网，并在钢筋网内设置用于疏通柔性管路的滑道以及间隔设置空腔；
（b）台车在钢筋网外侧支撑起拱形模板，先从拱形模板的两侧窗口注入混凝土砂浆来完成拱形模板两侧的混凝土浇筑，拱形模板顶部的混凝土浇筑留待下一步操作；
（c）台车一端设有管路收放机构和管路输送机构，管路输送机构被升起至高出拱形模板的所述空腔内，柔性管路缠绕在位于管路输送机构下方的管路收放机构上并不断释放，管路输送机构将柔性管路的出浆口经所述滑道输送至拱形模板另一端，柔性管路的另一侧端口与钢管相连，钢管从管路收放机构内穿出与泵机相连，泵机泵入混凝土砂浆并从柔性管路出浆口流出，混凝土砂浆向两侧分散至已经浇筑的拱形模板两侧的混凝土上直至填满拱形模板顶部；
（d）管路收放机构收回一段柔性管路，使柔性管路的出浆口后撤至新位置继续出浆浇筑至再次填满拱形模板顶部，并以此持续，直至浇筑完成整改拱形模板的所有顶部；
（e）管路收放机构离开管路输送机构下方，管路输送机构下降离开所述空腔，并给所述空腔补充钢筋网；
（f）台车移动至下一工作，充分（b）至（d）各步操作，直至完成整个隧道的浇注。
上述实施例只是对本发明构思和实现的若干说明，并非对其进行限制，在本发明构思下，未经实质变换的技术方案仍然在保护范围内。
Claims (8)
1.一种隧道二次衬砌拱顶浇筑施工装置，包括柔性管路、管路输送机构和管路收放机构，其特征在于：
所述管路输送机构包括第一导轮和第二导轮，所述柔性管路位于第一导轮和第二导轮之间，第一导轮和第二导轮设有容纳柔性管路的凹槽，第一导轮或第二导轮在动力带动下转动并使柔性管路运动；
所述管路收放机构包括卷筒，所述柔性管路与卷筒内的导管相连，导管从卷筒侧面穿出，所述柔性管路能够被卷筒卷起。
2.如权利要求1所述的隧道二次衬砌拱顶浇筑施工装置，其特征在于，所述第一导轮与从动齿轮相连，从动齿轮与第一液压马达上的主动齿轮相连，还设有第三导轮，第三导轮与第二导轮位于所述柔性管路的同一侧并与第一导轮一起成三角形分布。
3.如权利要求2所述的隧道二次衬砌拱顶浇筑施工装置，其特征在于，所述第二导轮和第三导轮经销轴安装在滑动座上，通过调整滑动座的位置可以调整第二导轮、第三导轮与第一导轮之间的间隙。
4.如权利要求1所述的隧道二次衬砌拱顶浇筑施工装置，其特征在于，所述卷筒安装有回转轴承并通过第二液压马达驱动旋转，所述导管为带有钢制弯头的钢管。
5.如权利要求1至4之一所述的隧道二次衬砌拱顶浇筑施工装置，其特征在于，所述管路输送机构和管路收放机构均安装在工作平台上，所述柔性管路自所述卷筒经转向轮穿过所述第一导轮和第二导轮。
6.如权利要求5所述的隧道二次衬砌拱顶浇筑施工装置，其特征在于，所述管路输送机构经第一液压缸和旋转支架安装在所述工作平台上，第一液压缸能够通过所述旋转支架使管路输送机构升起至二次衬砌所用拱形模板的上方，所述管路收放机构经滑动轨道安装在所述工作平台上并与第二液压缸相连，第二液压缸能够带动所述管路收放机构离开或复位至所述管路输送机构的下方。
7.一种隧道二次衬砌拱顶浇筑施工方法，其特征在于包括如下步骤：
（a）在隧道初期支护完成后，在初期支护的外部架设拱形钢筋网，并在钢筋网内设置用于疏通柔性管路的滑道以及间隔设置空腔；
（b）台车在钢筋网外侧支撑起拱形模板，先从拱形模板的两侧窗口注入混凝土砂浆来完成拱形模板两侧的混凝土浇筑，拱形模板顶部的混凝土浇筑留待下一步操作；
（c）台车一端设有管路收放机构和管路输送机构，管路输送机构被升起至高出拱形模板的所述空腔内，柔性管路缠绕在位于管路输送机构下方的管路收放机构上并不断释放，管路输送机构将柔性管路的出浆口经所述滑道输送至拱形模板另一端，柔性管路的另一侧端口与钢管相连，钢管从管路收放机构内穿出与泵机相连，泵机泵入混凝土砂浆并从柔性管路出浆口流出，混凝土砂浆向两侧分散至已经浇筑的拱形模板两侧的混凝土上直至填满拱形模板顶部；
（d）管路收放机构收回一段柔性管路，使柔性管路的出浆口后撤至新位置继续出浆浇筑至再次填满拱形模板顶部，并以此持续，直至浇筑完成整改拱形模板的所有顶部；
（e）管路收放机构离开管路输送机构下方，管路输送机构下降离开所述空腔，并给所述空腔补充钢筋网；
（f）台车移动至下一工作，充分（b）至（d）各步操作，直至完成整个隧道的浇注。
8.如权利要求7所述的隧道二次衬砌拱顶浇筑施工方法，其特征在于，采用如权利要求1-6之一所述的隧道二次衬砌拱顶浇筑施工装置来完成拱顶浇注的施工。
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