CN105736016A - 隧道二衬钢筋骨架施工装备及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隧道二衬钢筋骨架施工装备及其应用，其特征是沿隧道走向辅设台车轨道，由“门”型钢架和“门”形桁架构成的台车架能在电机驱动下沿台车轨道移动，拱形钢架由分段设置的拱顶架和侧边拱架铰接构成，并由台车架支撑。本发明可以利拱形钢架形成钢筋骨架定位胎具，并以拱形钢架为支撑设置操作平台，还可以在“门”型钢架的两侧安装电缆沟模架，以此兼顾缆电缆沟模板的安装，隧道二次衬砌中钢筋骨架的布筋、绑扎、安装、挂布的铺设以及电缆沟铺设的一体化施工，为工序作业提供安全可靠的工作平台，提高工程质量，减少安全隐患，降低施工成本。

Description

隧道二衬钢筋骨架施工装备及其应用

技术领域

本发明涉及隧道二衬钢筋骨架施工装备，更具体地说是应用在隧道二次衬砌中钢筋骨架的安装以及挂布铺设的施工装备。

背景技术

在隧道二次衬砌的钢筋骨架绑扎安装及挂布铺设施工中，传统的方法是采用型钢焊接钢架制成施工台车，在台车上进行人工挂布和钢筋骨架的绑扎及安装，这种方式主要存在如下问题：

一是在钢筋安装过程中，由于钢筋未能得到有效定位，绑扎过程中可能存在位移，绑扎完成后可能存在不均匀问题，施工质量难以得到有效控制；

二是由于钢筋不能得到预先定位，使得钢筋吊运不能做到机械化一次完成，作业过程中人工吊运费时费力；

三是由台车提供的操作空间极为有限，施工作业中存在操业困难的死角位置，并由此带来安全隐患；

四是施工过程中挂布由人工完成，难度大且费时；

对于在隧道中施工电缆槽，目前常用的方法是采用竹胶板和钢模进行现场人工制作和安装，在完成混凝土浇筑后，以分解的方式进行拆模，这种方式拆装过程费工费时，并且在拆模过程中很容易造成转角的损坏，影响外观。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足，提供一种隧道二衬钢筋骨架施工装备，以期提高施工过程的机械化效率，保证工程质量，保障施工安全。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明隧道二衬钢筋骨架施工装备的结构特点是：

设置台车轨道，所述台车轨道是沿隧道走向辅设在隧道中的两道平行钢轨；

设置台车架，所述台车架是由前后两片“门”型钢架和设置在前后两片“门”型钢架之间的“门”形桁架构成；所述“门”型钢架和“门”型桁架分别是由钢架顶梁和两侧立柱构成，所述台车架是利用设置在所述前后两片“门”型钢架中两侧立柱底部的脚轮支撑在所述台车轨道上，并能在电机驱动下沿台车轨道移动；

在“门”型钢架和“门”型桁架的两侧立柱的底部设置竖向顶撑油缸，利用竖向顶撑油缸可以调整“门”型钢架和门”型桁架的高度，在“门”型钢架和门”型桁架的两侧立柱的外侧设置斜撑油缸，沿隧道走向间隔设置的各道拱形钢架是由分段设置的拱顶架和分处在两侧的侧边拱架铰接构成，所述拱顶架利用竖向支撑杆支撑在“门”型钢架和“门”型桁架的顶梁上，所述侧边拱架由斜撑油缸支撑；

在所述各道拱形钢架上形成有钢筋骨架环向筋槽，并在所述各道拱形钢架上按钢筋骨架中纵向钢筋的间距设置各钢筋骨架纵向筋槽，由所述钢筋骨架环形筋槽和钢筋骨架纵向筋槽形成钢筋骨架定位胎具。

本发明隧道二衬钢筋骨架施工装备的结构特点也在于：以所述拱形钢架为支撑设置操作平台；所述操作平台包括：在侧边拱架的内侧不同高度上固定设置的各道侧部操作台，以及以拱顶架为支撑固定悬挂在拱顶架下方的各道顶部操作台，由侧部操作台和顶部操作台构成的操作平台形成沿拱形钢架的走向分级设置的台阶面，施工人员能够站立在所述台阶面上进行作业，并能在各台阶面之间移动。

本发明隧道二衬钢筋骨架施工装备的结构特点也在于：以所述拱形钢架为拱形轨道，在所述拱形轨道中设置可沿所述拱形轨道移动的小车；挂布卷绕在纵轴上成挂布卷盘，所述纵轴通过支撑杆与所述小车固联，利用小车在拱形轨道中的移动，使卷绕在纵轴上的挂布沿隧道拱顶放卷。

本发明隧道二衬钢筋骨架施工装备的结构特点也在于：设置电缆沟模架，在所述“门”型钢架的两侧立柱的外侧固定设置立柱外侧法兰，在所述电缆沟模架的对应一侧设置模板侧部法兰；利用所述模板侧部法兰和立柱外侧法兰将电缆沟模架固定安装在“门”型钢架的两侧立柱的外侧，在所述电缆沟模架的底部固定安装电缆沟端模。

利用隧道二衬钢筋骨架施工装备安装二衬钢筋骨架的方法的特点是按如下步骤进行：

步骤A、降低竖向顶撑油缸的高度至最低位置，利用卷扬机在装备的两端起吊外层钢筋的环向筋和纵向筋，利以人工辅助将环向筋定位在钢筋骨架环向筋槽中，将纵向筋定位在钢筋骨架纵向筋槽中；

步骤B、操作人员首先站立在顶部操作台上，将处在顶部的纵向筋与对应位置上的环向筋进行绑扎；随后进入侧部操作台，将处在两侧边的纵向筋与对应位置上的骨架环向筋绑扎，完成骨架外层钢筋的绑扎；

步骤C、将装备利用脚轮在电机的驱动下移动至设定位置，调整竖向顶撑油缸和斜撑油缸达设定状态，实施外层钢筋的绑扎定型，外层钢筋的固定方式是将外层钢筋与边墙预埋钢筋进行固定绑扎。

步骤D、适当降低竖向顶撑油缸的高度，在已完成的外层钢筋的基础上、按步骤C的方式进行内层钢筋的绑扎，内层钢筋的固定方式同样是将内层钢筋与边墙预埋钢筋绑扎进行固定绑扎，直至完成钢筋骨架整体安装。

利用隧道二衬钢筋骨架施工装备实现自动挂布的方法的特点是按如下步骤进行施工：

步骤a、在台车轨道上定位施工装备，锁定以防止装备发生滑移；

步骤b、将小车移动在一侧的侧边拱架的最低位置处，以该位置为小车移动起始位置，将挂布卷盘利用纵轴和支撑杆与小车固联，使小车的移动可以通过支撑杆带动纵轴及挂布卷盘的移动，将挂布卷盘上的挂布端头固定在隧道初支面左下角位置处；

步骤c、启动小车，使小车在顺拱形钢架的拱形轨道中滑动，与此同时，挂布沿着隧道初支面呈拱形放卷，放卷过程中，调整竖向顶撑油缸和斜撑油缸使挂布密贴初支面滚动，实现自动放卷，同时由人工辅助，将热熔焊圈已设定的方式按照梅花型布置将挂布固定在初支面上；

步骤d、沿隧道断面完成整环挂布的铺设之后，待施工装备到达下一施工段时重复步骤a到步骤c。

利用隧道二衬钢筋骨架施工装备进行电缆沟施工的方法的特点是按如下步骤进行：

步骤(a)、在台车轨道上定位施工装备，锁定以防止装备发生滑移；

步骤(b)、利用模板侧部法兰和立柱外侧法兰将电缆沟模架固定安装在“门”型钢架的两侧立柱的外侧；调整竖向顶撑油缸的高度，使电缆沟模架达到设定的高度；

步骤(c)、将电缆沟端模固定安装在电缆沟模架的底部，完成电缆沟模板的固定安装；

步骤(d)、在电缆沟模板上刷脱模剂，随后在电缆沟模板中进行混凝土浇筑，在混凝土浇筑时采用溜槽，并两侧对称浇筑，确保混凝土浇筑均匀，以及台车稳定。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明以台车轨道和台车架构成行走系统，可以实现施工装备沿隧道走向上的机械化移动，提高施工效率；

2、本发明中拱形钢架分段设置，段间铰链连接，并利用油缸进行支撑，使得拱形钢架在高度和宽度上能够进行调整，适应于不同的隧道断面，适用性强；

3、本发明由钢筋骨架环形筋槽和钢筋骨架纵向筋槽形成钢筋骨架定位胎具，将骨架钢筋放置在钢筋胎具上获得定位，使骨架钢筋可以进行批量吊运和布筋，其定位准确、效率高，可以有效提高工程质量，提高工作效率。

4、本发明利用拱形钢架设置操作平台，施工人员站立在台阶上进行作业并能移动，操作空间充裕安全。

5、本发明利用小车完成挂布沿隧道拱顶的放卷，过程简单快捷，准确高效。

6、本发明可以兼顾缆沟模板的安装，实现隧道二次衬砌中钢筋骨架的布筋、绑扎、安装、挂布的铺设以及电缆沟铺设的一体化施工，可以为工序作业提供了安全可靠的工作平台，提高工程质量，减少安全隐患，降低施工成本。

附图说明

图1为本发明断面结构示意图；

图2为本发明纵向结构示意图；

图3为本发明电缆沟模板安装示意图；

图中标号：1台车轨道，2为“门”型钢架，3为“门”型桁架，4电机，5竖向支撑杆，6a竖向顶撑油缸，6b斜撑油缸，7a拱顶架，7b侧边拱架，8a顶部操作台，8b侧部操作台，10立柱外侧法兰，11a电缆沟模架,11b电缆沟端模,12钢筋骨架环向筋槽，13钢筋骨架纵向筋槽，14小车，15挂布卷盘。

具体实施方式

参见图1、图2和图3，本实施例中隧道二衬钢筋骨架施工装备的结构形式是：

设置台车轨道1是沿隧道走向辅设在隧道中的两道平行钢轨。

设置台车架是由前后两片“门”型钢架2和设置在前后两片“门”型钢架2之间的“门”形桁架3构成；“门”型钢架2和“门”型桁架3分别是由钢架顶梁和两侧立柱构成，台车架是利用设置在前后两片“门”型钢架2中两侧立柱底部的脚轮支撑在台车轨道2上，并能在电机4驱动下沿台车轨道1移动，实现机械化移动，提高施工效率。

在“门”型钢架和“门”型桁架的两侧立柱的底部设置竖向顶撑油缸6a，利用竖向顶撑油缸6a可以调整“门”型钢架和“门”型桁架的高度，在“门”型钢架和“门”型桁架的两侧立柱的外侧设置斜撑油缸6b，沿隧道走向间隔设置的各道拱形钢架是由分段设置的拱顶架7a和分处在两侧的侧边拱架7b铰接构成，拱顶架7a利用竖向支撑杆5支撑在“门”型钢架2和“门”型桁架3的顶梁上，侧边拱架7b由斜撑油缸6支撑，这一结构形式使得拱形钢架在高度和宽度上能够进行调整，适应于不同的隧道断面，适用性强。

在各道拱形钢架上形成有钢筋骨架环向筋槽12，并在各道拱形钢架上按钢筋骨架中纵向钢筋的间距设置各钢筋骨架纵向筋槽13，由钢筋骨架环形筋槽和钢筋骨架纵向筋槽形成钢筋骨架定位胎具，使钢筋骨架获得定位，使骨架钢筋可以进行批量吊运和布筋，定位准确、效率高，可以有效提高工程质量，提高工作效率。

如图1和图2所示，本实施例中相应的结构设置也包括：

以拱形钢架为支撑设置操作平台；操作平台包括：在侧边拱架7b的内侧不同高度上固定设置的各道侧部操作台8b，以及以拱顶架7a为支撑固定悬挂在拱顶架7a下方的各道顶部操作台8a，由侧部操作台8b和顶部操作台8a构成的操作平台形成沿拱形钢架的走向分级设置的台阶面，施工人员能够站立在台阶面上进行作业，并能在各台阶面之间移动，操作空间充裕，保证了作业安全。

关于顶部操作台8a的制作，是在拱形钢架中的拱顶架7a上朝向下方呈悬挂焊接“L”形组合角钢，在“L”形组合角钢的水平段上辅设台面，施工人员可以站立在台面上进行施工，避开拱形钢架中拱顶架7a的干扰即可对钢筋进行人工绑扎，以及对辅设的挂布进行固定，悬挂的台面既满足了工人站立操作充裕的作业空间的要求，又避免了对二次衬砌钢筋绑扎施工形成干扰；侧部操作台8b按相应的方式支立在侧边拱架7b的内侧。

本实施例中，如图1所示，以拱形钢架为拱形轨道，在拱形轨道中设置可沿拱形轨道移动的小车14；挂布卷绕在纵轴上成挂布卷盘15，纵轴通过支撑杆16与小车14固联，利用小车14在拱形轨道中的移动，使卷绕在纵轴上的挂布沿隧道拱顶放卷，这一结构形式实现了挂布铺设过程的半自动化操作，铺设过程快捷，位置准确，挂布平整，充分发挥了台车的作用，提高台车利用率，降低人工劳动强度。

如图3所示，本实施例中，设置电缆沟模架11a，在“门”型钢架的两侧立柱的外侧固定设置立柱外侧法兰10，在电缆沟模架11a的对应一侧设置模板侧部法兰；利用模板侧部法兰和立柱外侧法兰10将电缆沟模架11a固定安装在“门”型钢架的两侧立柱的外侧,在电缆沟模架11a的底部固定安装电缆沟端模11b，实现电缆沟模板的固定安装。

本发明装备可以满足多项工序的施工，包括作为挂布台车、钢筋绑扎台车和电缆沟布设台车，既能保证施工质量加快施工进度，又能为作业工序提供安全可靠的工作面，极大地提高了装备的使用率，降低施工成本。

利用本发明装备按如下步骤进行隧道中挂布的铺设，二衬钢筋骨架的安装，以及电缆沟辅的一体化施工：

利用本实施例中隧道二衬钢筋骨架施工装备安装二衬钢筋骨架的方法按如下步骤进行：

步骤A、降低竖向顶撑油缸6a的高度至最低位置，利用卷扬机在装备的两端起吊外层钢筋的环向筋和纵向筋，利用人工辅助将环向筋定位在钢筋骨架环向筋槽12中，将纵向筋定位在钢筋骨架纵向筋槽13中；为了便于操作，将竖向顶撑油缸6a下降，并将斜撑油缸6b收缩一定的长度，是为预留出操作空间。

步骤B、操作人员首先站立在顶部操作台8a上，将处在顶部的纵向筋与对应位置上的环向筋进行绑扎；随后进入侧部操作台8b，将处在两侧边的纵向筋与对应位置上的骨架环向筋绑扎，完成骨架外层钢筋的绑扎。

步骤C、将装备利用脚轮在电机1的驱动下移动至设定位置，调整竖向顶撑油缸6a和斜撑油缸6b达设定状态，实施外层钢筋的绑扎定型。

步骤D、适当降低竖向顶撑油缸6a的高度，在已完成的外层钢筋的基础上、按步骤C的方式进行内层钢筋的绑扎，直至完成钢筋骨架整体安装。

利用本实施例中隧道二衬钢筋骨架施工装备实现自动挂布的施工方法是按如下步骤进行：

步骤a、在台车轨道上定位施工装备，锁定以防止装备发生滑移；适当降低竖向顶撑油缸6a的高度，以及适当收缩斜撑油缸6b的长度，预留出作业空间。

步骤b、将小车14移动在一侧的侧边拱架7b的最低位置处，以该位置为小车移动起始位置，将挂布卷盘15利用纵轴和支撑杆16与小车14固联，使小车14的移动可以通过支撑杆16带动纵轴及挂布卷盘15的移动，将挂布卷盘15上的挂布端头固定在隧道初支面左下角位置处。

步骤c、启动小车14，使小车14在顺拱形钢架的拱形轨道中滑动，与此同时，挂布沿着隧道初支面呈拱形放卷，放卷过程中，调整竖向顶撑油缸6a和斜撑油缸6b使挂布密贴初支面滚动，实现自动放卷，同时由人工辅助，将热熔焊圈已设定的方式按照梅花型布置将挂布固定在初支面上。

步骤d、沿隧道断面完成整环挂布的铺设之后，待施工装备到达下一施工段时重复步骤a到步骤c。

利用本实施例中隧道二衬钢筋骨架施工装备进行电缆沟施工的方法是按如下步骤进行：

步骤(a)、在台车轨道上定位施工装备，锁定以防止装备发生滑移。

步骤(b)、利用模板侧部法兰和立柱外侧法兰10将电缆沟模架11a固定安装在“门”型钢架的两侧立柱的外侧；调整竖向顶撑油缸6a的高度，使电缆沟模架11a达到设定的高度；

步骤(c)、将电缆沟端模11b固定安装在电缆沟模架11a的底部，完成电缆沟模板的固定安装。

步骤(d)、在电缆沟模板上刷脱模剂，随后在电缆沟模板中进行混凝土浇筑，在混凝土浇筑时采用溜槽，并两侧对称浇筑，确保混凝土浇筑均匀，以及台车稳定。

Claims (7)

1.隧道二衬钢筋骨架施工装备，其特征是：

设置台车轨道(1)，所述台车轨道(1)是沿隧道走向辅设在隧道中的两道平行钢轨；

设置台车架，所述台车架是由前后两片“门”型钢架(2)和设置在前后两片“门”型钢架(2)之间的“门”形桁架(3)构成；所述“门”型钢架(2)和“门”型桁架(3)分别是由钢架顶梁和两侧立柱构成，所述台车架是利用设置在所述前后两片“门”型钢架(2)中两侧立柱底部的脚轮支撑在所述台车轨道(2)上，并能在电机(4)驱动下沿台车轨道(1)移动；

在“门”型钢架和“门”型桁架的两侧立柱的底部设置竖向顶撑油缸(6a)，利用竖向顶撑油缸(6a)可以调整“门”型钢架和门”型桁架的高度，在“门”型钢架和门”型桁架的两侧立柱的外侧设置斜撑油缸(6b)，沿隧道走向间隔设置的各道拱形钢架是由分段设置的拱顶架(7a)和分处在两侧的侧边拱架(7b)铰接构成，所述拱顶架(7a)利用竖向支撑杆(5)支撑在“门”型钢架(2)和“门”型桁架(3)的顶梁上，所述侧边拱架(7b)由斜撑油缸(6)支撑；

在所述各道拱形钢架上形成有钢筋骨架环向筋槽(12)，并在所述各道拱形钢架上按钢筋骨架中纵向钢筋的间距设置各钢筋骨架纵向筋槽(13)，由所述钢筋骨架环形筋槽和钢筋骨架纵向筋槽形成钢筋骨架定位胎具。

2.根据权利要求1所述的隧道二衬钢筋骨架施工装备，其特征是：以所述拱形钢架为支撑设置操作平台；所述操作平台包括：在侧边拱架(7b)的内侧不同高度上固定设置的各道侧部操作台(8b)，以及以拱顶架(7a)为支撑固定悬挂在拱顶架(7a)下方的各道顶部操作台(8a)，由侧部操作台(8b)和顶部操作台(8a)构成的操作平台形成沿拱形钢架的走向分级设置的台阶面，施工人员能够站立在所述台阶面上进行作业，并能在各台阶面之间移动。

3.根据权利要求1所述的隧道二衬钢筋骨架施工装备，其特征是：以所述拱形钢架为拱形轨道，在所述拱形轨道中设置可沿所述拱形轨道移动的小车(14)；挂布卷绕在纵轴上成挂布卷盘(15)，所述纵轴通过支撑杆(16)与所述小车(14)固联，利用小车(14)在拱形轨道中的移动，使卷绕在纵轴上的挂布沿隧道拱顶放卷。

4.根据权利要求1所述的隧道二衬钢筋骨架施工装备，其特征是：设置电缆沟模架(11a)，在所述“门”型钢架的两侧立柱的外侧固定设置立柱外侧法兰(10)，在所述电缆沟模架(11a)的对应一侧设置模板侧部法兰；利用所述模板侧部法兰和立柱外侧法兰(10)将电缆沟模架(11a)固定安装在“门”型钢架的两侧立柱的外侧，在所述电缆沟模架(11a)的底部固定安装电缆沟端模(11b)。

5.利用权利要求2所述的隧道二衬钢筋骨架施工装备安装二衬钢筋骨架的方法，其特征是按如下步骤进行：

步骤A、降低竖向顶撑油缸(6a)的高度至最低位置，利用卷扬机在装备的两端起吊外层钢筋的环向筋和纵向筋，利用人工辅助将环向筋定位在钢筋骨架环向筋槽(12)中，将纵向筋定位在钢筋骨架纵向筋槽(13)中；

步骤B、操作人员首先站立在顶部操作台(8a)上，将处在顶部的纵向筋与对应位置上的环向筋进行绑扎；随后进入侧部操作台(8b)，将处在两侧边的纵向筋与对应位置上的骨架环向筋绑扎，完成骨架外层钢筋的绑扎；

步骤C、将装备利用脚轮在电机(1)的驱动下移动至设定位置，调整竖向顶撑油缸(6a)和斜撑油缸(6b)达设定状态，实施外层钢筋的绑扎定型，外层钢筋的固定方式是将外层钢筋与边墙预埋钢筋进行固定绑扎；

步骤D、适当降低竖向顶撑油缸(6a)的高度，在已完成的外层钢筋的基础上、按步骤C的方式进行内层钢筋的绑扎，内层钢筋的固定方式同样是将内层钢筋与边墙预埋钢筋绑扎进行固定绑扎，直至完成钢筋骨架整体安装。

6.利用权利要求3所述的隧道二衬钢筋骨架施工装备实现自动挂布的方法，其特征是按如下步骤进行施工：

步骤a、在台车轨道上定位施工装备，锁定以防止装备发生滑移；

步骤b、将小车(14)移动在一侧的侧边拱架(7b)的最低位置处，以该位置为小车移动起始位置，将挂布卷盘(15)利用纵轴和支撑杆(16)与小车(14)固联，使小车(14)的移动可以通过支撑杆(16)带动纵轴及挂布卷盘(15)的移动，将挂布卷盘(15)上的挂布端头固定在隧道初支面左下角位置处；

步骤c、启动小车(14)，使小车(14)在顺拱形钢架的拱形轨道中滑动，与此同时，挂布沿着隧道初支面呈拱形放卷，放卷过程中，调整竖向顶撑油缸(6a)和斜撑油缸(6b)使挂布密贴初支面滚动，实现自动放卷，同时由人工辅助，将热熔焊圈已设定的方式按照梅花型布置将挂布固定在初支面上；

步骤d、沿隧道断面完成整环挂布的铺设之后，待施工装备到达下一施工段时重复步骤a到步骤c。

7.利用权利要求4所述的隧道二衬钢筋骨架施工装备进行电缆沟施工的方法，其特征是按如下步骤进行：

步骤(a)、在台车轨道上定位施工装备，锁定以防止装备发生滑移；

步骤(b)、利用模板侧部法兰和立柱外侧法兰(10)将电缆沟模架(11a)固定安装在“门”型钢架的两侧立柱的外侧；调整竖向顶撑油缸(6a)的高度，使电缆沟模架(11a)达到设定的高度；

步骤(c)、将电缆沟端模(11b)固定安装在电缆沟模架(11a)的底部，完成电缆沟模板的固定安装；

步骤(d)、在电缆沟模板上刷脱模剂，随后在电缆沟模板中进行混凝土浇筑，在混凝土浇筑时采用溜槽，并两侧对称浇筑，确保混凝土浇筑均匀，以及台车稳定。