用于隧道宽幅防水板安装的充气式装备及施工和安装方法
【专利摘要】本发明公开了用于隧道宽幅防水板安装的充气式装备及施工和安装方法，充气式装备包括充气囊，充气囊由拱形气囊和直形气囊构成，直形气囊搭设在拱形气囊上，拱形气囊两端部设置有安装基座，拱形气囊与直形气囊均设置有充气阀；充气式装备的施工方法：（1）将防水板展开固定在充气式装备的气囊上；（2）对充气式装备进行充气，将防水板抬升至指定位置；（3）将抬升的防水板连接在隧道轮廓面上；（4）将充气式装备放气卸载；在安装过程中通过直形气囊的充放气量实现防水板安装预留垂度的调整；本发明防水板安装施工效率高、操作简单、快捷方便，节约材料、施工质量高、安全可靠等特点，适合于隧道宽幅防水板与土工布现场安装施工。
【专利说明】用于隧道宽幅防水板安装的充气式装备及施工和安装方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于隧道宽幅防水板安装的充气式装备。本发明还涉及利用上述充气式装备用于隧道宽幅防水板安装的施工方法。
【背景技术】
[0002]目前隧道防水板一般采用1-1.5毫米厚聚乙烯防水板，该防水板幅宽3-7米，每平方米重量1.5公斤；3米幅宽的双线隧道，单幅重量达到150公斤；3米幅宽的单线隧道，单幅重量达到100公斤；7米幅宽的双线隧道，单幅重量达到330公斤；7米幅宽的单线隧道，单幅重量达到220公斤。
[0003]目前防水板的安装方式多是采用(简易台车)支架法配合人工安装方式，受托举重量限制只能采用3-4米幅宽的防水板，由于幅宽较窄，接缝较多，当搭接缝连接质量不到位时极易带来渗漏水的风险，焊接工作量较大，降低了安全保障系数，施工效率低下，安装质量得不到保证。而对于6-7米幅宽的防水板，由于单幅重量太重，原有安装工艺受到限制，无法使用。
[0004]为了解决防水板特别是宽幅防水板的安装问题，人们提出了多种安装防水板台车的设计思路，如 CN20372800Y、CN102359385A、CN202090925U、CN202187780U、CN202300428U、CN201768021等专利公开的方案。但所有这些专利都只涉及到防水板的提升与在隧道中的牵引，未能解决防水板安装时的造型、尤其对隧道开挖轮廓不标准的情况下如何使防水板顶升到确切位置，以及为补偿灌注混凝土对防水板冲击所预留的下垂度的调整等安装中难以实现的技术难题。对于防水板顶升后的悬挂固定，现有技术也没有找到很好地解决办法。
[0005]目前在贵广客专已推广使用台车配合人工安装3.5米防水板的安装方式，取得了一定得进展，解决了安装3.5米幅宽的双线隧道可行性问题，但是，安装工效和安装质量问题人不令人满意。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是提供一种用于隧道宽幅防水板安装的充气式装备，并且提供了利用上述充气式装备用于隧道宽幅防水板安装的施工方法。
[0007]为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是:
[0008]一种用于隧道宽幅防水板安装的充气式装备，包括充气囊，所述充气囊由横向设置的拱形气囊和多个纵向设置的直形气囊构成，所述直形气囊搭设在拱形气囊上，所述拱形气囊两端部设置有安装基座，所述拱形气囊与直形气囊均设置有充气阀。
[0009]所述拱形气囊由多个气囊构成，各气囊之间通过连接件组合。
[0010]所述充气式装备具有两个以上拱形气囊，所述拱形气囊之间纵向分布，多个直形气囊搭设在拱形气囊上。
[0011]所述安装基座可调节位差。
[0012]所述安装基座固定在安装台车上。采用充气式装备与施工支架台车结合使用，共同构成防水板安装台车，解决了台车的定位、走行等问题，土工布、防水板的安装、固定、焊接作业平台的有机结合，优化了防水板的顶升、定位、固定、焊接与土工布安装各施工工艺环节；同时，为施工人员提供了移动方便、作业面开阔，拼装移动便捷的作业平台，可以大量节约高空作业的工作量，减轻了劳动强度，改善了作业条件，提高了防水板施工的质量和安装功效，提高设备的标准化水平和设备重复使用能力，降低了防水板施工的设备摊销成本。
[0013]一种用于隧道宽幅防水板安装的充气式装备的施工方法，包括以下步骤:
[0014](I)防水板在充气式装备上展开与定位:将充气式装备在未充气状态下展开，按照安装垂度要求，将防水板展开固定在充气式装备的气囊上；
[0015](2)防水板的抬升:将充气式装备放置在安装位置，将充气泵接口与充气阀接口连接，对充气式装备进行充气，将防水板抬升至指定位置；
[0016](3)防水板悬挂固定与幅间连接:将抬升的防水板连接在隧道轮廓面上，并对防水板之间进行连接；
[0017](4)卸载:防水板安装完成后将充气式装备放气卸载，解除安装基座与充气囊以及充气泵与充气囊的连接，开始下一循环防水板的安装。
[0018]一种防水板安装方法，包括以下步骤:
[0019](I)准备充气式装备，将充气式装备放置在防水板安装位置；可将所述充气式装备通过安装基座安装在台车上。
[0020](2)对充气式装备的拱形气囊进行充气。
[0021](3)将防水板卷展开，使防水板铺在充气式装备上，将防水板展开的头端固定；沿
防水板展开的头端向防水板卷方向，直形气囊依次称为第一直形气囊、第二直形气囊.....第η直形气囊，η为正整数。
[0022](4)给第一直形气囊充气，第一直形气囊抬升防水板高度，从而将防水板再次展开，使防水板展开部分的长度增加。
[0023](5)第一直形气囊充气至极限或充气至预定高度后，将第一直形气囊与其上的防水板之间位置固定。
[0024](6)将第一直形气囊放气。
[0025](7)按照步骤(4)?(6)的方式依次给第二直形气囊.....第η直形气囊进行充
气、将直形气囊与其上的防水板之间位置固定、给直形气囊放气。
[0026](8)防水板展开的头端解除固定，抬升安装基座的高度，将防水板抬升至安装位置，将防水板连接在隧道轮廓面上。
[0027]按本发明的装备与施工方法进行防水板安装施工具有施工效率高、操作简单、快捷方便，节约材料、施工质量高、安全可靠等特点，特别适合于隧道宽幅防水板与土工布现场安装施工。
[0028]本发明使材料与能耗、人工费用、劳动强度大大降低。宽幅防水板取代原有窄幅防水板，材料利用率提高10%，节约了焊接电耗与人工，降低了劳动强度与高空反向负重作业的难度，减少整体焊缝数量，降低了漏水风险；提高了隧道开挖的综合施工效率，平台架设、安装抬升仅需I小时，顶点焊接作业车即可避让到侧面作业，可以快速开放运输通道，对隧道主体开挖施工运渣影响小，在隧道打孔作业时间内就可以完成2个循环(14米长度)的防水板安装作业。装备拆装、运输方便，可以同时满足多个隧道或几个作业面施工，装备使用效率高。此外，充气安装平台放气卸载后的体积小、重量轻，适合隧道内狭窄空间作业特点，可以按照单双线分类，对加宽断面可以预留充气间隔调整，与隧道轮廓的配合性好，适应性强。通过直形气囊的充放气量实现防水板安装预留垂度的调整。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1为充气式装备平面示意图。
[0030]图2为充气式装备结构示意图。
[0031]图3为充气式装备上第一直形气囊充气后状态图。
[0032]图4为充气式装备上第一直形气囊充气后再放气的状态图。
[0033]图5为充气式装备上第二直形气囊充气后状态图。
[0034]图6为充气式装备上第二直形气囊充气后再放气的状态图。
[0035]图7为充气式装备安装在安装台车上示意图。
【具体实施方式】
[0036]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0037]一种用于隧道宽幅防水板安装的充气式装备，包括充气囊，如图1所示，充气囊由横向设置的拱形气囊I和多个直形气囊2，22，222构成，直形气囊2，22，222纵向设置，直形气囊2，22，222搭设在拱形气囊I上，拱形气囊I可以由多个气囊构成，各气囊之间通过连接件5组合，拱形气囊I两端部设置有安装基座4，安装基座4可调节位差，所述位差指的是高度，通过调节安装基座4的高度，可以抬升拱形气囊I。上述横向、纵向指的是隧道的横向、纵向。直形气囊2，22，222如采用圆柱形气囊。
[0038]所述充气式装备具有两个以上拱形气囊1，如图2所示，拱形气囊I之间纵向分布，多个直形气囊2，22，222搭设在拱形气囊上。如纵向分布两个拱形气囊I，拱形气囊I上搭设直形气囊2，22，222。直形气囊2，22，222的分布位置与防水板固定点位置相对应。
[0039]所述拱形气囊I与直形气囊2，22，222均设置有充气阀3，用于对拱形气囊1、直形气囊2，22，222进行充放气。
[0040]采用充气式装备，设备重量轻，非工作状态体积小，可移动性好，可以适应隧道轮廓超、欠挖的不规则轮廓，原理合理、科学，实现了一次安装幅宽7米的防水板的工艺和设备条件。
[0041]如图7所示，所述安装基座4固定在安装台车8上，采用充气式装备与安装台车8结合使用，共同构成防水板安装台车，解决了台车的定位、走行问题；土工布与防水板安装、固定、焊接的作业平台的有机结合，优化了防水板的顶升、定位、固定、焊接的各施工工艺环节；同时，施工人员移动方便、作业面开阔，拼装移动便捷，可大量节约高空作业的工作量，减轻了劳动强度，改善了作业条件，提高了防水板施工的质量和安装功效，提高的设备的标准化水平和设备重复使用能力，降低了防水板施工的设备摊销成本。
[0042]利用充气式装备在充放气条件下的体积变化，形成对防水板的托举、定位，将防水板托举到设计位置。利用在充放气条件下的体积变化，形成、调整防水板的垂度，进行准确定位，适应隧道断面开挖轮廓不标准的要求。此项技术原理的运用在国内、国际上没有使用先例，属于原始创新。[0043]采用上述充气式装备用于隧道宽幅防水板安装的施工方法，包括以下步骤:
[0044](I)防水板在充气式装备上展开与定位:将充气式装备在未充气状态下展开，按照安装垂度要求，将防水板展开固定在充气式装备的气囊上；
[0045](2)防水板的抬升:将充气式装备放置在安装位置，将充气泵接口与充气阀3接口连接，对充气式装备进行充气，将防水板抬升至指定位置；
[0046](3)防水板悬挂固定与幅间连接:将抬升的防水板连接在隧道轮廓面上，并对防水板之间进行连接。如在隧道轮廓面上先安装土工布，用射钉枪射钉将用于悬挂防水板的圆形塑料盘片与隧道轮廓中的预埋件固定，防水板抬升后，人工使用手持式超声波焊机将防水板焊接在隧道轮廓面上预埋件位置，然后配合超声波焊机，完成防水板交叉叠缝的焊接。将防水板连接在隧道轮廓面上的方法不限于上述将防水板焊接在隧道轮廓面上预埋件位置，如采用吸盘连接固定防水板的方法。
[0047](4)卸载:防水板安装完成后将充气式装备放气卸载，解除安装基座4与充气囊以及充气泵与充气囊的连接，开始下一循环防水板的安装。
[0048]上述方法是本发明充气式装备最简单的利用，在实施过程中，不利于防水板安装垂度的预留，预留的安装垂度也参差不齐，因此，本实施例还介绍另一种防水板安装方法，结合图1、3、4、5、6进行如下说明:该安装方法包括以下步骤:
[0049](I)准备充气式装备，将充气式装备放置在防水板6安装位置；
[0050](2)对充气式装备的拱形气囊I进行充气；
[0051](3)将防水板卷7展开，使防水板6铺在充气式装备上，将防水板6展开的头端固定；沿防水板6展开的头端向防水板卷7方向，即图3、4、5、6中由右向左方向上，直形气囊
依次称为第一直形气囊2、第二直形气囊22、第三直形气囊222.....第η直形气囊，η为正
整数；
[0052](4)给第一直形气囊2充气，第一直形气囊2抬升防水板6高度，将防水板6沿图3中箭头方向拉动，从而将防水板6再次展开，使防水板6展开部分的长度增加；
[0053]由于防水板6展开的头端固定了，当第一直形气囊2充气时，防水板6的高度抬升，从而拉扯防水板卷7展开，使防水板6展开部分的长度增加。
[0054](5)第一直形气囊2充气至极限或充气至预定高度后，将第一直形气囊2与其上的防水板6之间位置固定。如，可以采用夹子将防水板夹持在第一直形气囊2上，从而将其固定在第一直形气囊2上。
[0055]防水板6与第一直形气囊2的固定点为Α，防水板6的头端(即展开的头端)固定点为B，当充气至极限或充气至预定高度后，AB点之间的距离变长，即AB点间防水板6的长度也变长，此步骤为形成垂度做好基础。
[0056](6)将第一直形气囊2放气。第一直形气囊2放气后，AB点之间的距离变短，由于防水板6固定在AB两点上，AB两点间防水板6的长度不会变化，从而形成安装要求的垂度。所述垂度如图4中AB两点间所示。
[0057](7)按照步骤(4)?(6)的方式依次给第二直形气囊22.....第η直形气囊进行
充气、将直形气囊与其上的防水板6之间位置固定、给直形气囊放气；即:
[0058]如图5所示，给第二直形气囊22充气，第二直形气囊22抬升防水板6高度，从而将防水板6再次展开，使防水板6展开部分的长度增加；第二直形气囊22充气至极限或充气至预定高度后，将第二直形气囊22与其上的防水板6之间位置固定；将第二直形气囊22放气。如图6所示，形成CA两点间垂度。
[0059]给第三直形气囊222充气，第三直形气囊222抬升防水板6高度，从而将防水板6再次展开，使防水板6展开部分的长度增加；第三直形气囊222充气至极限或充气至预定高度后，将第三直形气囊222与其上的防水板6之间位置固定；将第三直形气囊222放气。
[0060]...[0061]给第η直形气囊充气，第η直形气囊抬升防水板高度，从而将防水板再次展开，使防水板展开部分的长度增加；第η直形气囊充气至极限或充气至预定高度后，将第η直形气囊与其上的防水板之间位置固定；将第η直形气囊放气。
[0062]η大小根据防水板6长度和垂度大小实际来决定。
[0063]完成对所有直形气囊的操作，从而在铺设的防水板6上形成多道安装要求的垂度，形成的垂度质量高、形状统一；并可以根据实际情况，在产生垂度时进行大小调节。
[0064](8)防水板6展开的头端解除固定，抬升安装基座4的高度，将防水板6抬升至安装位置，将防水板6连接在隧道轮廓面9 (如图7所示)上。
[0065]在隧道开挖面上实现防水板垂度定位，提高了安装定位精度，减少了洞内登高作业，采用整体防水板抬升技术，优化了防水板I与开挖轮廓的固定工艺，消除了焊接工艺容易造成焊穿破坏隐患，同时大大降低了劳动强度，提高了劳动效率。
[0066]本发明所称的垂度是指防水板6固定在隧道轮廓面9上时，相邻两个固定点之间防水板6的长度大于相邻两个固定点之间的距离，在重力的作用下，两固定点之间的防水板6下垂形成的弧面。垂度用于补偿灌注混凝土对防水板冲击。
[0067]上述两种方法中，所述充气式装备均可以通过安装基座安装在台车8上，如图7所示，施工人员移动方便、作业面开阔；拼装移动便捷的作业平台，可以大量节约高空作业的工作量，减轻了劳动强度，改善了作业条件，提高了防水板6施工的质量和安装功效，提高的设备的标准化水平和设备重复使用能力，降低了防水板6施工的设备摊销成本。
[0068]上述实施例不以任何方式限制本发明，凡是采用等同替换或等效变换的方式获得的技术方案均落在本发明的保护范围内。
【权利要求】
1.一种用于隧道宽幅防水板安装的充气式装备，其特征在于包括充气囊，所述充气囊由横向设置的拱形气囊和多个纵向设置的直形气囊构成，所述直形气囊搭设在拱形气囊上，所述拱形气囊两端部设置有安装基座，所述拱形气囊与直形气囊均设置有充气阀。
2.根据权利要求1所述的用于隧道宽幅防水板安装的充气式装备， 其特征在于:所述拱形气囊由多个气囊构成，各气囊之间通过连接件组合。
3.根据权利要求1所述的用于隧道宽幅防水板安装的充气式装备，其特征在于:所述充气式装备具有两个以上拱形气囊，所述拱形气囊之间纵向分布，多个直形气囊搭设在拱形气囊上。
4.根据权利要求1所述的用于隧道宽幅防水板安装的充气式装备，其特征在于:所述安装基座可调节位差。
5.根据权利要求1所述的用于隧道宽幅防水板安装的充气式装备，其特征在于:所述安装基座固定在安装台车上。
6.一种用于隧道宽幅防水板安装的充气式装备的施工方法，其特征在于包括以下步骤: (1)防水板在充气式装备上展开与定位:将充气式装备在未充气状态下展开，按照安装垂度要求，将防水板展开固定在充气式装备的气囊上； (2)防水板的抬升:将充气式装备放置在安装位置，将充气泵接口与充气阀接口连接，对充气式装备进行充气，将防水板抬升至指定位置； (3)防水板悬挂固定与幅间连接:将抬升的防水板连接在隧道轮廓面上，并对防水板之间进行连接； (4)卸载:防水板安装完成后将充气式装备放气卸载，解除安装基座与充气囊以及充气泵与充气囊的连接，开始下一循环防水板的安装。
7.一种防水板安装方法，其特征在于包括以下步骤: (1)准备充气式装备，将充气式装备放置在防水板安装位置； (2)对充气式装备的拱形气囊进行充气； (3)将防水板卷展开，使防水板铺在充气式装备上，将防水板展开的头端固定；沿防水板展开的头端向防水板卷方向，直形气囊依次称为第一直形气囊、第二直形气囊.....第η直形气囊，n为正整数； (4)给第一直形气囊充气，第一直形气囊抬升防水板高度； (5)第一直形气囊充气至极限或充气至预定高度后，将第一直形气囊与其上的防水板之间位置固定； (6)将第一直形气囊放气； (7)按照步骤(4)~(6)的方式依次给第二直形气囊.....第η直形气囊进行充气、将直形气囊与其上的防水板之间位置固定、给直形气囊放气； (8)防水板展开的头端解除固定，抬升安装基座的高度，将防水板抬升至安装位置，将防水板连接在隧道轮廓面上。
8.根据权利要求1所述的一种防水板安装方法，其特征在于:所述充气式装备通过安装基座安装在台车上。
【文档编号】E21D11/40GK103899336SQ201410138492
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年4月9日 优先权日:2013年7月24日
【发明者】邓卫东, 赵勇 申请人:常熟佳发化学有限责任公司