一种隧道二次衬砌施工用气囊封端装置及封端施工方法与流程

本发明属于隧道衬砌施工工具技术领域，尤其涉及一种隧道二次衬砌施工用气囊封端装置及封端施工方法。

背景技术：

隧道施工时，需要在隧道环状施工初期支护，然后施工防排水层，最后施工浇筑二次衬砌，目前传统的二次衬砌修筑方法，是防排水层施工完成后，施工衬砌钢筋，采用专用模板台车行走到待施工衬砌环位置，通过丝杠打开模板台车面板调整到位，模板台车与防排水层间形成二次衬砌的空腔，模板台车一端或两端(第一个衬砌环二衬浇筑时模板台车需要两端封堵，第一个衬砌环之后的衬砌环二衬浇筑时模板台车的一端以由上一个衬砌环端头封堵，只需要封堵模板台车的一端)需要采用环向组合钢模板框架或木板框架封堵加固，封堵时根据设计要求还需要定位环向止水带；模板台车调整加固及封端模板封堵加固结束后，模板台车与防排水层间，与封端模板之间形成二次衬砌的空腔，浇注二次衬砌混凝土；待二次衬砌混凝土凝固满足强度标准后，拆除封端的模板，通过丝杠收回模板台车模板，模板台车走行至下一施工区间，即得到需要的隧道二次衬砌。

由于隧道的二次衬砌长度较长，通常模板台车长度10～12米，采用上述实施方式施工模板台车封端时，需要使用大量模板、木枋，搭建和拆除模板框架也需要消耗很多工时。特别是在设计有止水带时，在封端模板基础上定位加固止水带的工作十分繁杂，需要投入很多工时，费时费力却又往往效果不尽人意，普遍存在模板露浆、跑模和止水带位置埋设不准确等施工质量通病。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种隧道二次衬砌施工用气囊封端装置，该装置采用封端气囊代替传统的模板框架设置在预留的衬砌封端，避免了采用多块模板拼接形成衬砌封端的框架，降低了劳动力投入，止水带直接安装在外部气囊和内部气囊之间，解决了模板露浆、跑模和止水带位置埋设不准确的施工问题；还提供了一种利用上述气囊封端装置对所施工二次衬砌的衬砌环进行封端的施工方法，该施工方法，在施工过程中，通过采用对封端气囊充气和放气代替传统多块模板拼接和拆除，更为简便、快捷、节省材料、大大减少劳动力投入。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种隧道二次衬砌施工用气囊封端装置，其特征在于：包括布设在模板台车的面板一端上方的封端气囊，所述封端气囊的横截面与所述面板的横截面结构相同；所述二次衬砌由多个由前至后的衬砌环组成，所述封端气囊为对所述衬砌环的端部进行封堵的模具；所述封端气囊由内部气囊和布设在内部气囊上的外部气囊构成；所述内部气囊和外部气囊之间布设有止水带，所述止水带的横截面与所述面板的横截面结构相同；所述止水带的前部夹装于内部气囊和外部气囊之间，所述止水带的后部伸出至所述封端气囊外侧。

上述的一种隧道二次衬砌施工用气囊封端装置，其特征在于：所述封端气囊的纵截面为矩形截面，所述内部气囊和外部气囊之间布设有止水带夹槽，所述止水带夹槽的宽度为所述封端气囊的宽度的所述止水带的前部位于止水带夹槽内。

上述的一种隧道二次衬砌施工用气囊封端装置，其特征在于：所述封端气囊的后侧面上具有多条相互平行第一凹槽，多条所述第一凹槽的外轮廓线均与所述面板的外轮廓线相同。

上述的一种隧道二次衬砌施工用气囊封端装置，其特征在于：相邻两个所述衬砌环之间通过钢筋连接，所述外部气囊上布设有夹持所述钢筋的外环钢筋夹槽，所述内部气囊上布设有夹持所述钢筋的内环钢筋夹槽。

上述的一种隧道二次衬砌施工用气囊封端装置，其特征在于：还包括布设在所述内部气囊和面板之间的支撑气囊，所述支撑气囊的横截面与所述面板的横截面结构相同；所述支撑气囊的纵截面为矩形截面。

上述的一种隧道二次衬砌施工用气囊封端装置，其特征在于：所述内部气囊的下表面上开有多条相互平行的第二凹槽，多条所述第二凹槽外轮廓线均与所述面板的外轮廓线相同，所述支撑气囊的上表面布设有多条凸起，每条所述凸起均卡装在一条所述第二凹槽内。

本发明还提供了一种利用上述气囊封端装置对所施工二次衬砌的衬砌环进行封端的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、钢筋绑扎：对所施工二次衬砌的衬砌环进行钢筋绑扎施工；

步骤二、模板台车及封端装置移动到位：将所述模板台车和布设于模板台车上的支撑气囊、外部气囊、内部气囊和止水带均同步移动至当前所施工衬砌环的施工位置处；

步骤三、气囊充气：对支撑气囊、外部气囊和内部气囊充气，并使所述外部气囊顶压到隧道内壁上，且使止水带的前部夹持于外部气囊和内部气囊之间；

步骤四、浇筑：对所述衬砌环浇筑混凝土；

步骤五、气囊放气：待步骤四中浇筑的混凝土终凝后，对所述支撑气囊、外部气囊和内部气囊放气。

上述的施工方法，其特征在于：步骤三中进行气囊充气时，待内部气囊充气完成后，再对外部气囊充气。

上述的施工方法，其特征在于：步骤三中对外部气囊和内部气囊充气前，先对所述支撑气囊充气至支撑气囊展开在所述面板上，然后对外部气囊和内部气囊充气，待外部气囊和内部气囊均充气完成后，对所述支撑气囊继续充气至外部气囊顶压到隧道内壁上。

上述的施工方法，其特征在于：所述支撑气囊与所述内部气囊通过拴扣连接。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明采用封端气囊代替传统的模板框架对二次衬砌时衬砌环的端部进行封堵，避免了采用多块模板拼接形成衬砌封端的框架，降低了劳动力投入和避免了跑模问题的发生。

2、本发明通过将止水带直接安装在外部气囊和内部气囊之间，解决了模板露浆和止水带位置埋设不准确的施工问题。

3、本发明采用的施工方法，在施工过程中，通过采用对封端气囊充气和放气代替传统多块模板拼接和拆除，更为简便、快捷、节省材料、大大减少劳动力投入。

综上所述，本发明装置采用封端气囊代替传统的模板框架设置在预留的衬砌封端，避免了采用多块模板拼接形成衬砌封端的框架，降低了劳动力投入，止水带直接安装在外部气囊和内部气囊之间，解决了模板露浆、跑模和止水带位置埋设不准确的施工问题；本发明施工方法，在施工过程中，通过采用对封端气囊充气和放气代替传统多块模板拼接和拆除，更为简便、快捷、节省材料、大大减少劳动力投入。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明气囊封端装置的结构示意图。

图2为本发明中封端气囊、支撑气囊和面板的安装结构示意图。

图3为本发明实施例1中封端气囊、支撑气囊和止水带的安装结构示意图。

图4为本发明实施例2中封端气囊、支撑气囊和止水带的安装结构示意图。

图5为本发明封端施工方法的方法流程图。

附图标记说明:

1—面板；2—止水带；3—外部气囊；

4—内部气囊；5—第一凹槽；6—外环钢筋夹槽；

7—内环钢筋夹槽；8—止水带夹槽；9—支撑气囊；

10—第二凹槽；11—肋板；12—模板台车。

具体实施方式

本发明一种隧道二次衬砌施工用气囊封端装置通过实施例1和实施例2进行详细描述。

实施例1

如图1、图2和图3所示的一种隧道二次衬砌施工用气囊封端装置，包括布设在模板台车12的面板1一端上方的封端气囊，所述封端气囊的横截面与所述面板1的横截面结构相同；所述二次衬砌由多个由前至后的衬砌环组成，所述封端气囊为对所述衬砌环的端部进行封堵的模具；所述封端气囊由内部气囊4和布设在内部气囊4上的外部气囊3构成；所述内部气囊4和外部气囊3之间布设有止水带2，所述止水带2的横截面与所述面板1的横截面结构相同；所述止水带2的前部夹装于内部气囊4和外部气囊3之间，所述止水带2的后部伸出至所述封端气囊外侧。

所述模板台车12为对所施工二次衬砌环进行成型施工的隧道模板台车，所述面板1通过肋板11安装在所述模板台车12上；所述内部气囊4和所述外部气囊3为一体成型制成。所述封端气囊相比传统采用多块模板拼接形成衬砌封端的框架，密封性更好，能够很好的实现对衬砌环的封端作用，避免发生露浆的问题，另外所述封端气囊在对衬砌环封端时，只需充气即可，相比传统模板拼接形成框架，花费的时间更少，投入的劳动力更少，使施工效率得到了提升；还有所述封端气囊相比传统模板拼接形成框架，封端气囊为一个完整的物体，不会出现模板跑偏的问题。

如图3所示，本实施例中，所述封端气囊的纵截面为矩形截面，所述内部气囊4和外部气囊3之间布设有止水带夹槽8，所述止水带夹槽8的宽度为所述封端气囊的宽度的优选地，止水带夹槽8的宽度为所述封端气囊的宽度的所述止水带夹槽8的开口位于所述封端气囊的后侧面上，所述止水带2的前部位于止水带夹槽8内。

所述止水带夹槽8为在所述内部气囊4和所述外部气囊3之间直接加工而成；止水带2直接安装在止水带夹槽8中，浇筑的混凝土浆液只能进入止水带夹槽8中，无法穿过止水带夹槽8中从内部气囊4和外部气囊3之间露出；止水带夹槽8限制了止水带2的位置，避免了止水带2位置埋设不准确的施工问题发生。

如图3所示，本实施例中，所述封端气囊的后侧面上具有多条相互平行第一凹槽5，多条所述第一凹槽5的外轮廓线均与所述面板1的外轮廓线相同。

通过设置多条第一凹槽5，使浇筑完成后的衬砌环端部呈现瓦楞状，有助于下一个浇筑的衬砌环浇筑的混凝土与已浇筑的衬砌环粘结，提高相邻两个衬砌环连接处的连接强度；浇筑完成后的衬砌环瓦楞状端部也起到了止水效果。

如图1、图2和图3所示，本实施例中，还包括布设在所述内部气囊4和面板1之间的支撑气囊9，所述支撑气囊9的横截面与所述面板1的横截面结构相同；所述支撑气囊9的纵截面为矩形截面。

布设支撑气囊9的目的在于，确保在所述封端气囊对衬砌环封端时，外部气囊3能够顶压在隧道内壁上，当外部气囊3和内部气囊4的厚度不够，不足以对衬砌环封端时，通过对支撑气囊9充气，即可实现外部气囊3顶压在隧道内壁上对衬砌环封端。

如图3所示，本实施例中，所述内部气囊4的下表面上开有多条相互平行的第二凹槽10，多条所述第二凹槽10外轮廓线均与所述面板1的外轮廓线相同，所述支撑气囊9的上表面布设有多条凸起，每条所述凸起均卡装在一条所述第二凹槽10内。

布设第二凹槽10和凸起的目的在于，增大支撑气囊9和所述内部气囊4之间的摩擦力，防止支撑气囊9和所述内部气囊4错位，在实际施工时，有多种尺寸的支撑气囊9，根据实际需要选择支撑气囊9。

实施例2

如图4所示，本实施例中所采用气囊封端装置与实施例1不同的是：相邻两个所述衬砌环之间通过钢筋连接，所述外部气囊3上布设有夹持所述钢筋的外环钢筋夹槽6，所述内部气囊4上布设有夹持所述钢筋的内环钢筋夹槽7。

在实际施工时，当相邻两个所述衬砌环之间用呈弧形排布的上下两组钢筋连接时，将上部的一组钢筋的端部插入外环钢筋夹槽6，将下部的一组钢筋的端部插入内环钢筋夹槽7内。内环钢筋夹槽7和外环钢筋夹槽6的布设目的在于避免钢筋戳破外部气囊3和内部气囊4。

本实施例中，所采用的气囊封端装置其余部分结构及连接关系均与实施例1相同。

如图5所示的一种对所施工二次衬砌的衬砌环进行封端的施工方法，包括以下步骤：

步骤一、钢筋绑扎：对所施工二次衬砌的衬砌环进行钢筋绑扎施工；

步骤二、模板台车及封端装置移动到位：将所述模板台车12和布设于模板台车12上的支撑气囊9、外部气囊3、内部气囊4和止水带2均同步移动至当前所施工衬砌环的施工位置处；

步骤三、气囊充气：首先对所述支撑气囊9充气至支撑气囊9展开在所述面板1上，然后对内部气囊4充气，再对外部气囊3充气，待外部气囊3和内部气囊4均充气完成后，对所述支撑气囊9继续充气至外部气囊3顶压到隧道内壁上，且使止水带2的前半部位于外部气囊3和内部气囊4之间；

所述支撑气囊9、外部气囊3和内部气囊4充气完成后均位于所述衬砌环的一端外侧，且支撑气囊9、外部气囊3和内部气囊4组成了对衬砌环端部封堵的模具；

步骤四、浇筑：对所述衬砌环浇筑混凝土；

步骤五、气囊放气：待步骤四中浇筑的混凝土终凝后，对所述支撑气囊9、外部气囊3和内部气囊4放气。

该施工方法，在施工过程中，通过采用对支撑气囊9、内部气囊4和外部气囊3充气，形成对衬砌环端部封堵的模具，相比传统多块模板拼接形成框架对衬砌环端部封堵，花费时间更少，劳动力投入更小。在衬砌环浇筑的混凝土终凝后，只需对支撑气囊9、内部气囊4和外部气囊3放气即可，相比传统拆除多块模板拼接的框架，花费时间更少，劳动力投入更小。

先对支撑气囊9充部分气，待支撑气囊9展开，带动内部气囊4和外部气囊3展开，所述内部气囊4和外部气囊3展开后能降低充气的难度。先对内部气囊4充气方便安装止水带3，若先对外部气囊3充气会将止水带夹槽8压紧，使止水带3难于安装。

本实施例中，所述支撑气囊9与所述内部气囊4通过拴扣连接。

所述拴扣的扣体布设在支撑气囊9的外侧面上，所述拴扣的扣座布设内部气囊4的外侧面上，采用拴扣将支撑气囊9与所述内部气囊4连接为一体的优点在于，便于支撑气囊9拆卸更换。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。