本发明涉及隧道，特别涉及一种拼装预制二次衬砌的山岭隧道结构及预制二次衬砌拼装台车。
背景技术：
随着国内铁路线网向中西部地不断延伸，长度在10km以上、断面面积100m2的长达隧道不断涌现。目前此类隧道的施工仍以矿山法为主，通过开挖面钻孔对岩层进行爆破，对毛洞初喷混凝土后铺设防排水板，再浇筑混凝土最终形成二次衬砌。
上述二次衬砌混凝土浇筑施工工艺劳动强度大，现场作业环境恶劣，且现浇混凝土质量难以保证。此外，现浇二次衬砌混凝土时，隧道拱顶的混凝土难以密实，与初期支护结构的喷射混凝层之间会形成空洞，既影响初期支护结构和二次衬砌之间法向作用力的传递，地下水丰富地段还会成为地下水的渗漏通道，影响隧道的寿命与设备安全。同时，现浇混凝土强度增长慢，一般需要28天才能达到设计强度，而山岭隧道的施工工艺要求开挖面距二次衬砌不能过远，所以现浇二次衬砌会极大迟滞隧道的施工进度。
此外，隧道工程建设的不可逆性和所处的地下环境，对防水提出了很高的要求。高速铁路隧道通常要求达到一级防水要求，即滴水不漏。而现浇二次衬砌将隧道防排水板全部进行了覆盖，隧道运营若干年后，一旦防排水板出现渗漏，无法进行更换。若要更换，只能全部凿除二次衬砌混凝土，隧道必须停止使用，代价极大
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种拼装预制二次衬砌的山岭隧道结构，以实现山岭隧道二次衬砌结构的快速化施工，确保二次衬砌结构的施工质量，而且隧道运营后也可对防排水层进行更换。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：
本发明的拼装预制二次衬砌的山岭隧道结构，包括初期支护结构、二次衬砌结构和设置于两者之间的防排水层，其特征是：所述二次衬砌结构由预制二次衬砌管片环向、纵向拼装连接而成；环向相邻两预制二次衬砌管片于拼接缝两侧设置对应的环向拼装孔，穿过环向拼装孔的环向连接构件将两预制二次衬砌管片环向连接为一体；纵向相邻两预制二次衬砌管片于拼接缝两侧设置对应的纵向拼装孔，穿过纵向拼装孔的纵向连接构件将两预制二次衬砌管片纵向连接为一体。
本发明所要解决的另一技术问题是提供一种用于上述拼装预制二次衬砌的山岭隧道结构施工的预制二次衬砌拼装台车，以有效提高二次衬砌结构的施工效率。该预制二次衬砌拼装台车包括台车和安装于其上的拼装机；所述台车由前立架、后立架和将两者连接为一体的纵梁构成，前立架和后立架的下部固定设置可伸缩撑靴；所述拼装机具有旋转机构和滑移机构，通过滑移机构安装在纵梁上，旋转机构上固定设置伸缩臂，伸缩臂的外端设置抓取预制二次衬砌管片的真空吸盘。
本发明的有益效果是，有效克服了现有山岭隧道现浇二衬施工效率低、作业干扰大、填充不密实、二衬和防排水层无法更换的缺点，通过在开挖面后部拼装预制二次衬砌管片形成二次衬砌结构，可实现山岭隧道二次衬砌结构的快速化施工，确保二次衬砌结构的施工质量，隧道运营后也可对防排水层进行更换。
附图说明
本说明书包括如下七幅附图：
图1是本发明拼装预制二次衬砌的山岭隧道结构的断面图；
图2是本发明拼装预制二次衬砌的山岭隧道结构中二次衬砌结构的断面图；
图3是本发明预制二次衬砌拼装台车的主视图；
图4是本发明预制二次衬砌拼装台车的侧视图；
图5是本发明预制二次衬砌拼装台车中的拼装机的结构示意图；
图6是本发明拼装预制二次衬砌的山岭隧道结构及预制二次衬砌拼装台车的施工过程示意图；
图7是本发明预制二次衬砌拼装台车的拼装机工作过程示意图。
图中示出构件和对应的标记：初期支护结构10、防排水层11、二次衬砌结构20、预制二次衬砌管片21、环向拼装孔22、环向连接构件23、纵向拼装孔24、纵环向连接构件25、手孔26、前立架31、后立架32、纵梁33、可伸缩撑靴35、拼装机40、伸缩臂41、真空吸盘42、支座43、外环44、内环45、支撑架46、支撑滚筒组47、环形齿圈48、齿轮49，丝杆螺母机构50。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
参照图1和图2，本发明的拼装预制二次衬砌的山岭隧道结构，包括初期支护结构10、二次衬砌结构20和设置于两者之间的防排水层11。所述二次衬砌结构20由预制二次衬砌管片21环向、纵向拼装连接而成。环向相邻两预制二次衬砌管片21于拼接缝两侧设置对应的环向拼装孔22，穿过环向拼装孔22的环向连接构件23将两预制二次衬砌管片21环向连接为一体。纵向相邻两二次衬砌预制管片21于拼接缝两侧设置对应的纵向拼装孔24，穿过纵向拼装孔24的纵向连接构件25将预制二次衬砌管片21纵向连接为一体。
参照图6，本发明通过在开挖面后部拼装预制二次衬砌管片21形成二次衬砌结构20，隧道开挖、初期支护结构施工、防排水层施工和二次衬砌结构拼装施工紧凑衔接，可实现山岭隧道二次衬砌结构的快速化施工，大大提高山岭隧道的施工效率。预制二次衬砌管片21采用工厂化预制，拼装成环后可消除现有现浇二次衬砌混凝土方法在拱顶部出现空洞问题，确保初期支护结构和二次衬砌结构之间的法向作用力传递，并避免其形成地下水的渗漏通道。隧道运营后如防排水层出现功能失效，可以拆除预制二次衬砌管片21对防排水层进行更换，因此还有利于改善隧道运营的可维护性。
参照图2，所述预制二次衬砌管片21的内壁上于环向拼装孔22、纵向拼装孔24的端部设置手孔26。所述环向连接构件23、纵向连接构件25为轴线呈弧形的双头螺杆。拼装时环向连接构件23、纵向连接构件25头部的螺纹段位于手孔26内，通过手孔26可方向的安装螺母、垫圈组件。
参照图3和图4，本发明的预制二次衬砌拼装台车，包括台车和安装于其上的拼装机40。所述台车由前立架31、后立架32和将两者连接为一体的纵梁33构成，前立架31和后立架32的下部固定设置可伸缩撑靴35。所述拼装机40具有旋转机构和滑移机构，通过滑移机构安装在纵梁33上，旋转机构上固定设置伸缩臂41，伸缩臂41的外端设置抓取预制二次衬砌管片21的真空吸盘42。
参照图5，所述旋转机构包括同轴的外环44、内环45，外环44内壁上固定设置环形齿圈48，内环45外壁上沿周向间隔设置与环形齿圈48相啮合的齿轮49，其中至少一个齿轮49由电机驱动。所述伸缩臂41通过支座43固定安装在外环44的外壁上。齿轮齿条机构驱动外环44旋转，实现待拼装预制二次衬砌管片21的环向定位。环形齿圈48和齿轮49可以用环向间隔设置于外环44内壁与内环45外壁之间的摩擦轮替代，摩擦轮中至少有一只为由电机驱动的主动轮。
参照图5，所述滑移机构包括与纵梁33四面侧壁相接触的支撑滚筒组47，支撑滚筒组47安装在支撑架46上，支撑架46固定设置在内环45内壁上。参照图3，所述纵梁33上固定设置有作用于支撑架46的丝杆螺母机构50，该丝杆螺母机构50推动拼装机40沿纵梁33移动，实现待拼装预制二次衬砌管片21的纵向定位。
参照图6和图7，隧道施工时，采用钻爆法或机械法开挖隧道内岩土，随后施做初期支护结构10，并铺设防排水层11。在隧道毛洞后部，前立架31伸出其下部的可伸缩撑靴35支撑在毛洞底壁上，后立架32伸出其下部的可伸缩撑靴35支撑在已完成拼装的二次衬砌结构20上。预制二次衬砌拼装台车调试完毕后，即可采用拼装机40拼装预制二次衬砌管片21。拼装时预制二次衬砌管片21，通过伸缩臂41适度对防排水层11进行挤压固定。一段二次衬砌结构20拼装结束后，预制二次衬砌拼装台车收起可伸缩撑靴35，向开挖面移动，准备进行下一段二次衬砌结构20的拼装。
以上所述只是用图解说明本发明拼装预制二次衬砌的山岭隧道结构及预制二次衬砌拼装台车的一些原理，并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。