CN111188633B - 一种用于小断面隧道二衬的快速施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于小断面隧道二衬的快速施工方法，在隧道贯通后进行洞内清理的同时，利用钢筋运输车、轮式自卸车将二衬钢筋运输、存放至洞内指定位置，隧道清理完成后，二衬由隧道两端向中间同时进行施工，先利用定制仰拱模板施工下部仰拱，然后利用多台门式拱墙模板台车跟进跳仓法施工上部拱墙，门式拱墙模板台车多节组成一套，节与节之间采用铰接连接，可适应曲线隧道施工。小断面隧道二衬快速施工方法单次施工节段长，工序衔接紧凑，可实现隧道二衬快速、高效施工，且整个施工过程机械化程度高，大大降低了劳动强度，施工模板均为整体定型化生产和使用，保证了工程质量，工期和经济效益显著。
Description
技术领域
本发明属于二衬施工技术领域，具体涉及一种用于小断面隧道二衬的快速施工方法。
背景技术
随着城市建设和国民经济的高速发展，城市地下空间开发越发发达，地铁隧道、综合管廊乃至深层排水隧道的建设越发普遍，很多隧道涉及到二次衬砌的施工。
二衬施工需要在已完成初支的隧道内进行钢筋绑扎，模板安装及混凝土浇筑的工作，国内隧道特别是小断面隧道基本上采用针梁式或穿行式模板台车进行施工。
目前国内很多隧道的二衬施工的断面小，工作空间狭窄，传统的模板台车施工不具备多台同时投入进行施工的条件。另外还有一些异形断面的隧道，进行二衬施工时，单次全断面浇筑施工难度较大。
发明内容
为了克服现有技术中的上述技术缺陷，本发明提供了一种用于小断面隧道二衬的快速施工方法，解决了上述技术问题。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的，一种用于小断面隧道二衬的快速施工方法，主要运用设备包括钢筋运输车、轮式自卸车、定制仰拱模板、自行式门吊行车、电动平板车、门式拱墙模板台车和混凝土泵车。
钢筋运输车由运输平板、动力车头和行走轮组成，运输平板上根据所需运输二衬钢筋的形状和单次运输量设置支挡结构，保证钢筋分类堆放以及运输过程中的稳定，洞通后，钢筋由工作井吊放至钢筋运输车上，由其运输至洞内接近清理完成区域。
轮式自卸车用于钢筋的洞内卸车，其上部结构为门式吊，下部设置可调角度的橡胶轮，能够适应在不同弧度的结构面行走，当钢筋运输车将钢筋运送至存放位置后，由轮式自卸车将钢筋起吊、转运、下放，保证钢筋按照使用的先后顺序堆叠。
定制仰拱模板为与二衬仰拱形状相匹配的整体钢模板，其模板环肋上沿隧道方向设置有两条轨道，相邻两块模板采用法兰对接。
自行式门吊行车、电动平板车以及定制仰拱模板作为其行走平台，主要用于定制仰拱模板的拆模、吊装、转运以及安装，自行式门吊行车及电动平板车下部设置有行走轮，行走轮型号及轨距与定制仰拱模板上设置的轨道相匹配。
门式拱墙模板台车由车架系统和模板系统组成，车架系统为门式结构，底部设置有行走轮，行走轮与车架系统之间采用竖向油缸相连，竖向油缸可实现台车的整体升降，模板系统整体套在车架系统外围，由顶模和侧模组成，顶模、侧模之间设置铰接节点，模板系统与车架系统之间采用液压油缸连接，实现模板系统支、收动作。
混凝土泵车主要用于将混凝土由罐车泵送至浇筑点，其外形尺寸需根据隧道断面大小进行设计，施工中，需随着工作面的前移同步移动，始终位于靠近洞口端第一台门式拱墙台车尾部，其泵送距离不少于4个流水节段，浇筑时先浇筑仰拱，后浇筑拱墙，均为由远及近进行浇筑。
上述的一种用于小断面隧道二衬的快速施工方法，所述门式拱墙模板台车为了适应曲线隧道，由多节组成一套，节与节之间采用铰接连接，具备平面转动能力，模板支设到位后，由侧向丝杆固定并承受混凝土浇筑产生的荷载。
一种用于小断面隧道二衬的快速施工方法，其特征在于：该施工方法包括以下步骤：
S1：隧道洞通后，清理隧道并将钢筋运至洞内；
S2：钢筋从两端向中间依次施工，整体一次绑扎成型；
S3：完成前两个流水节段的仰拱施工；
S4：同时施工第三节段仰拱及第一、二节段拱墙的奇数仓，完成后施工第四段仰拱及第一、二段拱墙的偶数仓；
S5：如上述步骤S4方法，依次流水由两端向中间施工仰拱及拱墙；
S6：隧道中间段仰拱合龙后，一个作业面的设备退场，留下一个作业面的设备施工完成剩余拱墙并退出隧道，二衬施工完成。
上述的一种用于小断面隧道二衬的快速施工方法，所述步骤S1采用钢筋运输车将钢筋运输至洞内，采用轮式自卸车将钢筋运输车上钢筋分段卸料至隧道各施工节段，钢筋堆放时，前一模钢筋堆放至后一模位置，留出钢筋工作面，减小钢筋搬运距离。
上述的一种用于小断面隧道二衬的快速施工方法，所述步骤S2中钢筋从两端向隧道中部依次进行施工，钢筋全环一次性安装完成，其安装进度至少领先仰拱施工一个流水节拍。
上述的一种用于小断面隧道二衬的快速施工方法，所述步骤S3中单个作业面配置两台自行式门吊行车和一台电动平板车，具体操作为：通过一台自行式门吊行车将定制仰拱模板吊起，旋转90°至模板长边与自行式门吊行车纵梁平行后通过行车，再旋转至垂直于纵梁放置在电动平板车上，用电动平板车运输至待支模位置，再通过另一台自行式门吊行车将定制仰拱模板转运并安装在已完成钢筋绑扎的首段二衬施工节段，其转运方式与前述方式相同，安装完成后进行混凝土浇筑，由远及近进行浇筑，养护达到强度后将定制仰拱模板脱模并以同样方法运至已完成钢筋绑扎的第二段二衬施工节段并安装，进行混凝土浇筑。
上述的一种用于小断面隧道二衬的快速施工方法，所述步骤S4在第二段仰拱施工完成后，将定制仰拱模板运至第三段二衬施工节段，同时将门式拱墙模板台车运至洞内第一、二节段已完成二衬仰拱区域，每段仰拱长度等分为n仓，单仓长度与单套门式拱墙模板台车长度相同，拱墙施工时第一次进行第1、3、5……2n-1仓支模，支模完成后，浇筑第三节段仰拱及奇数仓拱墙混凝土，施工完成后，采用相同方法将定制仰拱模板运至第四段二衬施工节段，同时将门式拱墙模板台车前移1仓，即第2、4、6……2n仓，支模完成后，第四节段仰拱及偶数仓拱墙混凝土浇筑，浇筑时均先浇筑仰拱，后浇筑拱墙，由远及近进行浇筑。
上述的一种用于小断面隧道二衬的快速施工方法，所述步骤S5中二衬按照以下顺序依次施工：①2n+1流水节段仰拱、2n-1及2n流水节段奇数仓拱墙，②2n+2流水节段仰拱、2n-1及2n流水节段偶数仓拱墙。
上述的一种用于小断面隧道二衬的快速施工方法，所述步骤S6施工至仰拱合龙后，隧道两端施工所用定制仰拱模板、自行式门吊行车、电动平板车及一端施工所用门式拱墙模板台车从隧道一侧退出，另一侧门式拱墙模板台车施工完剩余拱墙后退出隧道。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，可以达到以下有益效果：
1、本发明适用于小断面隧道二衬施工，对于断面小，且存在较多曲线段的隧道，先行施工仰拱，后施工拱墙，在成形仰拱上布置轨道，为后续拱墙施工提供通行条件，相对于传统针梁式模板台车，其施工空间更大，施工操作更便利，施工作业面具备人员、物资通行条件，施工节段更长，拱墙可实现多台跳仓同步施工，施工效率大大提高；
2、本发明所述的快速施工方法工作面展开，可实现流水作业，将整体二衬施工拆分为三个部分进行，分别钢筋绑扎、仰拱施工和拱墙施工，三部分可合理分配施工工种，将隧道纵向空间最大化利用，节约人力，施工设备齐全，机械化程度高，大大降低工人劳动强度，施工效率更高、更安全。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步详细的说明，其中：
图1为本发明实施例中各种装置的示意图；
图2为本发明实施例中钢筋分类堆放的示意图；
图3为本发明实施例中仰拱模板转运的示意图；
图4为本发明实施例中流水施工仰拱及奇数仓拱墙施工示意图；
图5为本发明实施例中流水施工仰拱及偶数仓拱墙施工示意图；
图中：1-钢筋运输车，2-轮式自卸车，3-定制仰拱模板，4-自行式门吊行车，5-电动平板车，6-门式拱墙模板台车，7-混凝土泵车，8-第2n-1流水节段，9-第2n流水节段，10-第2n+1流水节段，11-第2n+2流水节段。
具体实施方式
如图1所示，为本发明一种用于小断面隧道二衬的快速施工方法中各装置的示意图，包括钢筋运输车1、轮式自卸车2、定制仰拱模板3、自行式门吊行车4、电动平板车5、门式拱墙模板台车6和混凝土泵车7。
钢筋运输车1由运输平板、动力车头和行走轮组成，运输平板上根据所需运输二衬钢筋的形状和单次运输量设置支挡结构，保证钢筋分类堆放以及运输过程中的稳定，洞通后，钢筋由工作井吊放至钢筋运输车1上，由其运输至洞内接近清理完成区域。
轮式自卸车2用于钢筋的洞内卸车，其上部结构为门式吊，下部设置可调角度的橡胶轮，能够适应在不同弧度的结构面行走，当钢筋运输车1将钢筋运送至存放位置后，由轮式自卸车2将钢筋起吊、转运、下放，保证钢筋按照使用的先后顺序堆叠。
定制仰拱模板3为与二衬仰拱形状相匹配的整体钢模板，其模板环肋上沿隧道方向设置有两条轨道，相邻两块模板采用法兰对接。
自行式门吊行车4、电动平板车5以及定制仰拱模板3作为其行走平台，主要用于定制仰拱模板3的拆模、吊装、转运以及安装，自行式门吊行车4及电动平板车5下部设置有行走轮，行走轮型号及轨距与定制仰拱模板3上设置的轨道相匹配。
门式拱墙模板台车6由车架系统和模板系统组成，车架系统为门式结构，底部设置有行走轮，行走轮与车架系统之间采用竖向油缸相连，竖向油缸可实现台车的整体升降，模板系统整体套在车架系统外围，由顶模和侧模组成，顶模、侧模之间设置铰接节点，模板系统与车架系统之间采用液压油缸连接，实现模板系统支、收动作。
混凝土泵车7主要用于将混凝土由罐车泵送至浇筑点，其外形尺寸需根据隧道断面大小进行设计，施工中，需随着工作面的前移同步移动，始终位于靠近洞口端第一台门式拱墙台车尾部，其泵送距离不少于4个流水节段，浇筑时先浇筑仰拱，后浇筑拱墙，均为由远及近进行浇筑。
一种用于小断面隧道二衬的快速施工方法，其特征在于：该施工方法包括以下步骤：
步骤一：隧道洞通后，进行隧道掘进设施的外运和隧道清理，同时，按照事先划分好的工作节段，采用钢筋运输车1将钢筋运输至洞内，采用轮式自卸车2将钢筋运输车1上钢筋分段卸料至隧道各施工节段，钢筋堆放时，前一模钢筋堆放至后一模位置，留出钢筋工作面，减小钢筋人工搬运距离；
步骤二：从隧道洞口两端向中间依次进行钢筋绑扎，钢筋全环一次性安装完成，其安装进度至少领先仰拱施工一个流水节拍；
步骤三：在隧道洞口处安装可供自行式门吊行车4和电动平板车5通行的轨道，将自行式门吊行车4吊运至轨道上，通过自行式门吊行车4将定制仰拱模板3旋转至可通行自行式门吊行车4并从后端运至前端。安装完成第一个施工节段的钢筋后，将第一块定制仰拱模板3吊放在洞口处，使定制仰拱模板3上预制轨道与洞口外轨道平齐相接，完成第一块定制仰拱模板3的定位，依次吊运定制仰拱模板3与前一块已安装的定制仰拱模板3相接，保证所有定制仰拱模板3轨道相平齐，使已安装的所有定制仰拱模板3形成一块整体仰拱钢模。完成第一个施工节段所有定制仰拱模板3的安装后，进行混凝土施工，待混凝土达到强度后，将第一节段所有定制仰拱模板3转运至第二节段安装并进行混凝土施工。
步骤四：待第二施工节段仰拱混凝土达到强度后，同样方式将所有定制仰拱模板3转运至第三节段，同时在第一、第二节段已完成的仰拱上安装轨道，以供门式拱墙模板台车6行走，门式拱墙模板台车6分别在第一、第二节段拱墙施工奇数仓支模就位，将混凝土泵车7停至靠近洞口端第一台门式拱墙模板6台车尾部，浇筑时先浇筑仰拱，后浇筑拱墙，均为由远及近进行浇筑。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种用于小断面隧道二衬的快速施工方法，其特征在于：该施工方法运用的设备包括钢筋运输车（1）、轮式自卸车（2）、定制仰拱模板（3）、自行式门吊行车（4）、电动平板车（5）、门式拱墙模板台车（6）和混凝土泵车（7）；
所述钢筋运输车（1）由运输平板、动力车头和行走轮组成，运输平板上根据所需运输二衬钢筋的形状和单次运输量设置支挡结构，保证钢筋分类堆放以及运输过程中的稳定，洞通后，钢筋由工作井吊放至钢筋运输车（1）上，由其运输至洞内接近清理完成区域；
所述轮式自卸车（2）用于钢筋的洞内卸车，其上部结构为门式吊，下部设置可调角度的橡胶轮，能够适应在不同弧度的结构面行走，当钢筋运输车（1）将钢筋运送至存放位置后，由轮式自卸车（2）将钢筋起吊、转运、下放，保证钢筋按照使用的先后顺序堆叠；
所述定制仰拱模板（3）为与二衬仰拱形状相匹配的整体钢模板，其模板环肋上沿隧道方向设置有两条轨道，相邻两块模板采用法兰对接；
所述自行式门吊行车（4）、电动平板车（5）用于定制仰拱模板（3）的拆模、吊装、转运以及安装，自行式门吊行车（4）及电动平板车（5）下部设置有行走轮，行走轮型号及轨距与定制仰拱模板（3）上设置的轨道相匹配，可在定制仰拱模板（3）上行走；
所述门式拱墙模板台车（6）由车架系统和模板系统组成，车架系统为门式结构，底部设置有行走轮，行走轮与车架系统之间采用竖向油缸相连，竖向油缸可实现台车的整体升降，模板系统整体套在车架系统外围，由顶模和侧模组成，顶模、侧模之间设置铰接节点，模板系统与车架系统之间采用液压油缸连接，实现模板系统支、收动作；
所述混凝土泵车（7）用于将混凝土由罐车泵送至浇筑点，其外形尺寸根据隧道断面大小进行设计，施工中，随着工作面的前移同步移动，始终位于靠近洞口端第一台门式拱墙模板台车尾部，其泵送距离不少于4个流水节段，浇筑时先浇筑仰拱，后浇筑拱墙，均为由远及近进行浇筑。
2.根据权利要求1所述的一种用于小断面隧道二衬的快速施工方法，其特征在于：所述门式拱墙模板台车（6）为了适应曲线隧道，由多节组成一套，节与节之间采用铰接连接，具备平面转动能力，模板支设到位后，由侧向丝杆固定并承受混凝土浇筑产生的荷载。
3.根据权利要求1所述的一种用于小断面隧道二衬的快速施工方法，其特征在于：该施工方法包括以下步骤：
步骤S1：隧道洞通后，清理隧道并将钢筋运至洞内；
步骤S2：钢筋从隧道两端向隧道中间依次施工，整体一次绑扎成型；
步骤S3：完成前两个流水节段的仰拱施工；
步骤S4：施工第三节段仰拱及第一、二节段拱墙的奇数仓，完成后施工第四节段仰拱及第一、二节段拱墙的偶数仓；
步骤S5：如上述步骤S3、S4方法，依次流水由隧道两端向隧道中间施工仰拱及拱墙；
步骤S6：隧道中间段仰拱合龙后，一个作业面的设备退场，留下一个作业面的设备施工完成剩余拱墙并退出隧道，二衬施工完成。
4.根据权利要求3所述的一种用于小断面隧道二衬的快速施工方法，其特征在于：所述步骤S1采用钢筋运输车（1）将钢筋运输至洞内，采用轮式自卸车（2）将钢筋运输车（1）上钢筋分段卸料至隧道各施工节段，钢筋堆放时，前一模钢筋堆放至后一模位置，留出钢筋工作面，减小钢筋搬运距离。
5.根据权利要求3所述的一种用于小断面隧道二衬的快速施工方法，其特征在于：所述步骤S2中钢筋从两端向隧道中部依次进行施工，钢筋全环一次性安装完成，其安装进度至少领先仰拱施工一个流水节段。
6.根据权利要求3所述的一种用于小断面隧道二衬的快速施工方法，其特征在于：所述步骤S3中单个作业面配置两台自行式门吊行车（4）和一台电动平板车（5），具体操作为：通过一台自行式门吊行车（4）将定制仰拱模板（3）吊起，旋转90°至模板长边与自行式门吊行车（4）纵梁平行后通过行车，再旋转至垂直于纵梁放置在电动平板车（5）上，用电动平板车（5）运输至待支模位置，再通过另一台自行式门吊行车（4）将定制仰拱模板（3）转运并安装在已完成钢筋绑扎的首段二衬施工节段，其转运方式与前述方式相同，安装完成后进行混凝土浇筑，由远及近进行浇筑，养护达到强度后将定制仰拱模板（3）脱模并以同样方法运至已完成钢筋绑扎的第二段二衬施工节段并安装，进行混凝土浇筑。
7.根据权利要求3所述的一种用于小断面隧道二衬的快速施工方法，其特征在于：所述步骤S4在第二节段仰拱施工完成后，将定制仰拱模板（3）运至第三段二衬施工节段，同时将门式拱墙模板台车（6）运至洞内第一、二节段已完成二衬仰拱区域，每段仰拱长度等分为n仓，单仓长度与单套门式拱墙模板台车（6）长度相同，拱墙施工时第一次进行第1、3、5……2n-1仓支模，支模完成后，浇筑第三节段仰拱及奇数仓拱墙混凝土，施工完成后，采用相同方法将定制仰拱模板（3）运至第四段二衬施工节段，同时将门式拱墙模板台车（6）前移1仓，即第2、4、6……2n仓，支模完成后，浇筑第四节段仰拱及偶数仓拱墙混凝土，浇筑时先浇筑仰拱，后浇筑拱墙，由远及近进行浇筑。
8.根据权利要求3所述的一种用于小断面隧道二衬的快速施工方法，其特征在于：所述步骤S5中二衬按照以下顺序依次施工：①2n+1流水节段仰拱、2n-1及2n流水节段奇数仓拱墙，②2n+2流水节段仰拱、2n-1及2n流水节段偶数仓拱墙。
9.根据权利要求3所述的一种用于小断面隧道二衬的快速施工方法，其特征在于：所述步骤S6施工至仰拱合龙后，隧道两端施工所用定制仰拱模板（3）、自行式门吊行车（4）、电动平板车（5）及一端施工所用门式拱墙模板台车（6）从隧道一侧退出，另一侧门式拱墙模板台车（6）施工完剩余拱墙后退出隧道。
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