一种适应于污水隧道同步衬砌装置及方法与流程

本发明涉及隧道施工技术，特别是指一种适应于污水隧道同步衬砌装置及方法。

背景技术：

人口结构的变化对低成本低资源消耗的污水基础设施的实现和发展是一个挑战。城镇化、人口增长及资源消耗在各不相同的地方和区域有很大差异，需要适应诸如供水、污水、能源管网等技术性的基础设施。本文主要关注应用越来越频繁的机械化隧道挖掘技术，以确保建设快速、可靠且成本低的污水基础设施系统。基于这些基础设施将长期使用（下水道可使用近100年），因此它们必须满足最高的质量标准，并具备先进技术和高效率。

由于隧道掘进机在开挖污水隧道中主要起一次支护作用，将隧道初期支护使用的管片拼装至开挖后的隧道上，之后采用拼装二次管片或者喷射混凝土等方法进行二次衬砌，其中二次衬砌在污水隧道中起牺牲层，保证隧道百年寿命；最后在管片内部铺设高分子材料作为直接与污水接触层，隔断污水中的腐蚀性分子直接与混凝土接触。但由于以上工序在盾构机开挖时，一次支护和二次支护不能同步衬砌，且传统隧道掘进机整机设备复杂，造价昂贵，因此整个污水隧道施工成本较高，工期久。针对以上污水隧道所具备的多种弊端，现设计一种适应于污水隧道同步衬砌的施工工艺，保证污水隧道整个工艺一次成型的是非常必要的。

技术实现要素：

本发明提出一种适应于污水隧道同步衬砌装置及方法，解决了现有技术中隧道不能一次成型的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种适应于污水隧道同步衬砌装置，包括主机和台车，所述的主机内设有管片安装机，管片安装机与台车之间设有管片运输装置，台车在底部特殊管片上滑动，台车上设有至少一节模板纵向挡板，首节的模板纵向挡板与模板前挡板连接，台车上设有混凝土注浆机。

所述的台车的后部设有衬砌材料安装台架。

所述的台车的下部设有运输小车，运输小车在底部特殊管片上滑动。

所述的管片运输装置为管片吊机。

所述的模板纵向挡板包括顶部模板和两侧的侧部模板。

所述的顶部模板与顶部伸缩套筒连接，顶部伸缩套筒与顶部伸缩油缸连接，顶部伸缩油缸设在台车上，侧部模板与侧部伸缩套筒连接，侧部伸缩套筒与侧部伸缩油缸连接，侧部伸缩油缸设在台车上。

所述的顶部伸缩油缸设在滑轨内，滑轨设在台车上，侧部伸缩油缸与滚轮支架连接，滚轮支架上设有滚轮，滚轮设在轨道内，轨道设在台车上。

所述的模板纵向挡板设有三节。

一种适应于污水隧道同步衬砌方法，包括如下步骤：

利用管片安装机将管片和底部特殊管片整环拼装，形成初期管片支护；

底部特殊管片上的台车向前滑动，利用混凝土注浆机，对模板纵向挡板与管片之间浇筑前期混凝土，模板纵向挡板为至少一节，模板前挡板挡设在首节的模板纵向挡板前端，台车过后，将底部特殊管片铺设完整，形成二次衬砌支护。

台车过后，在底部特殊管片上浇筑后期混凝土，形成二次衬砌支护。

形成二次衬砌支护后，利用衬砌材料安装台架在二次衬砌支护上内贴衬砌高分子材料。

模板纵向挡板分为三块，包括一块顶部模板和两块侧部模板，三块模板纵向挡板与管片之间形成浇筑空间。

顶部模板与顶部伸缩套筒连接，顶部伸缩套筒通过台车上的顶部伸缩油缸带动顶部模板伸缩，侧部模板与侧部伸缩套筒连接，侧部伸缩套筒通过台车上的侧部伸缩油缸带动侧部模板的伸缩。设备在掘进时，模板纵向挡板撑紧管片，不影响施工。

顶部伸缩油缸通过滑轨在台车上前后滑动，侧部伸缩油缸与滚轮支架连接，滚轮支架上设有滚轮，滚轮在轨道内前后滑动。

利用在底部特殊管片上滑动的运输小车，将管片从台车尾部运输至管片吊机的尾部，再利用管片吊机将管片运输至管片安装机处。

本发明的优点：整机结构相对简单，对配套施工干扰小，且在管片上直接进行二次支护，节省了在传统混凝土管片内壁进行凿毛的工序，减少了后期施工工序，经济高效、简单实用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明前段施工结构示意图。

图2为本发明后段施工结构示意图。

图3为本发明截面施工结构示意图。

图4为本发明二次衬砌结构示意图。

图5为本发明后期浇筑结构示意图。

图中：1-主机、2-管片安装机、3-管片、4-管片吊机、5-模板前档板、6-模板纵向挡板、7-混凝土注浆机、8-底部特殊管片、9-轨道、10-滚轮支架、11-顶部模板、12-侧部模板、13-侧部伸缩套筒、14-侧部伸缩油缸、15-滚轮、16-台车、17-滑轨、18-顶部伸缩油缸、19-顶部伸缩套筒、20-前期混凝土、21-后期混凝土、22-衬砌高分子材料。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-5所示，一种适应于污水隧道同步衬砌装置，包括主机1、管片安装机2、管片吊机4、模板前档板5、模板纵向挡板6、混凝土注浆机7、底部特殊管片8、台车16、运输小车和衬砌材料安装台架。

主机1位于前端进行掘进，管片安装机2位于主机1的后端，对初期支护的管片3进行安装，管片吊机4安装在主机1后端与台车16前端之间，将运输小车从台车后端运输来的管片3，吊运至管片安装机2处，台车16位于后端，为模板纵向挡板6和混凝土注浆机7的安装框架，同时底部特殊管片8上铺设轨道，用于运输小车和台车16的前后滑动，模板前挡板5、模板纵向挡板6和安装好的管片3共同作用，围挡成浇筑空间，混凝土注浆机7将前期混凝土20注入其内，形成不完整的二次支护，同时设备在掘进时，模板纵向挡板撑紧管片，不影响施工，台车过后，对底部特殊管片8的表面浇筑后期混凝土21，将二次支护浇筑完整，衬砌材料安装台架位于台车的后部，在二次支护上铺设衬砌高分子材料22。

模板纵向挡板6设有三节，首节的模板纵向挡板6前端加设模板前挡板5，保证浇筑空间的封闭，每节模板纵向挡板均包括顶部模板11和侧部模板12，顶部模板11与顶部伸缩套筒19固定连接，顶部伸缩套筒19与顶部伸缩油缸18固定连接，顶部伸缩油缸18滑动设在台车顶部的滑轨17内，侧部模板12与侧部伸缩套筒13固定连接，侧部伸缩套筒13与侧部伸缩油缸14固定连接，侧部伸缩油缸14与滚轮支架10连接，滚轮支架10上的滚轮15滑动设在台车侧部的轨道9内，从而能够实现顶部模板和侧部模板相对台车的伸缩以及滑动。

如图1-5所示，一种适应于污水隧道同步衬砌方法，包括如下步骤：利用在底部特殊管片8上滑动的运输小车，将管片3从台车16尾部运输至管片吊机4的尾部，再利用管片吊机4将管片3运输至管片安装机2处。利用管片安装机2将管片3和底部特殊管片8整环拼装，形成初期管片支护。底部特殊管片8上的台车16向前滑动，利用混凝土注浆机7，对三节模板纵向挡板6与管片3之间浇筑前期混凝土20，模板前挡板5挡设在首节的模板纵向挡板6前端，台车16过后，在底部特殊管片8上浇筑后期混凝土21，形成二次衬砌支护。

浇筑后期混凝土21后，利用衬砌材料安装台架在二次衬砌支护上内贴衬砌高分子材料22。

模板纵向挡板6分块设计，分为三块，包括一块顶部模板11和两块侧部模板12，三块模板纵向挡板6与管片3之间形成浇筑空间。

顶部模板11与顶部伸缩套筒19连接，顶部伸缩套筒19通过台车16上的顶部伸缩油缸18带动顶部模板11伸缩，侧部模板12与侧部伸缩套筒13连接，侧部伸缩套筒13通过台车16上的侧部伸缩油缸14带动侧部模板12的伸缩。顶部伸缩油缸18通过滑轨17在台车16上前后滑动，侧部伸缩油缸14与滚轮支架10连接，滚轮支架10上设有滚轮15，滚轮15在轨道9内前后滑动。

本发明的优点：

a.在盾构机推进时候通过使用钢管片+底部特殊管片整环拼装进行初期支护，可以节省整环混凝土管片的成本；

b.通过模板架在后配套区域行程支护模板，在模板与初期支护管片之间浇筑混凝土，进行污水隧道的二次衬砌，由于节省了传统意义上在一次支护混凝土管片上凿毛的工序，因此提高了施工效率，由于浇筑混凝土施工成本低，又节省了施工成本；

c.在台车后方，搭载了铺设用于污水隧道防腐的高分子材料板台架，保证了在盾构施工时即可进行高分子防腐板的铺设，保证了污水隧道施工的同步衬砌；

d.衬砌模板支撑在管片内壁，模板与管片之间间隙填充完混凝土后，模板相对管片静止，设备可同步掘进，在混凝土有一定强度后收回模板，将模板向前移动至前端再进行下一个循环即可。整体实现同步二次衬砌功能。

该施工工序既可以保证施工时地质不稳定引起的安全问题，又可以实现将污水隧道所需工序进行同步施工，大大降低了隧道的施工成本，又缩短了隧道施工工期。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。