一种隧洞底拱混凝土衬砌无轨滑模装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种隧洞底拱混凝土衬砌无轨滑模装置，属于引水隧洞施工技术领域。


背景技术：

2.长距离引水隧洞混凝土衬砌往往成为制约发电工期的关键线路，常用的混凝土衬砌有针梁钢模台车全断面衬砌方式(底拱+边顶拱)、底拱和边顶拱分开衬砌而采用边顶拱钢模台车方式，底拱混凝土通常采用底拱翻模方式衬砌，部份工程也采用底拱有轨滑模方式衬砌。若采用针梁钢模台车进行全断面混凝土砌衬，则需要制作多台套针梁钢模台车，制作成本高，单工作面也不便于布置多台套针梁钢模台车条件，而且针梁钢模台车底拱部位混凝土容易产生气泡和麻面，质量缺陷难以消除；若采用底拱翻模方式进行底拱衬砌，虽能够解决底拱混凝土产生气泡的问题，但施工进度不能满足要求。若采用有轨滑模进行底拱混凝土衬砌，则工字钢轨道安装工序需要占用一定工期，施工进度慢，施工成本也将增加。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于，提供一种隧洞底拱混凝土衬砌无轨滑模装置，实现“免轨道安装”、“混凝土连续浇筑”、“混凝土抹面”和“仓面平行准备”四种功能的有机结合，解决常见方法中轨道安装占用工期、成本大或翻模技术施工进度慢、底拱混凝土表面容易出现气泡、麻面等质量缺陷。
4.为解决上述技术问题，本实用新型采用如下的技术方案：一种隧洞底拱混凝土衬砌无轨滑模装置，包括模板系统、牵引系统和混凝土供料系统，模板系统包括模板件、支撑架、抹面样架和配重，模板件置于抹面样架上方，支撑架通过螺栓与模板件连接，配重设置在模板件上，模板件上设置有4个附着式振捣器和4个观察窗。
5.附着式振捣器用于振捣混凝土，以及模板滑行时减少阻力。观察窗用于观察混凝土是否充填满。
6.前述的这种隧洞底拱混凝土衬砌无轨滑模装置中，所述模板件包括6块宽度相同的反弧型定型钢模板，6块宽度相同的反弧型定型钢模板通过螺栓依次连接成呈燕尾型的模板件。根据底部混凝土先初凝、两侧混凝土后初凝的特点，使用6块宽度相同的反弧型定型钢模板形成结构呈燕尾型的模板件。
7.前述的这种隧洞底拱混凝土衬砌无轨滑模装置中，所述反弧型定型钢模板包括面板、弧板、肋板和模板背仿，肋板和模板背仿焊接在弧板的上表面上，面板焊接于弧板的下表面上；每块所述反弧型定型钢模板上安装有2榀支撑架，支撑架通过螺栓与肋板连接。通过支撑架和螺栓将6块反弧型定型钢模板连接成整体模板件。
8.前述的这种隧洞底拱混凝土衬砌无轨滑模装置中，所述牵引系统包括卷扬机、滑轮组、配套钢丝绳和地锚，为便于操控，卷扬机设置在模板件的前端，地锚和滑轮组设置在模板件前方的浇筑区域以外，地锚和滑轮组通过配套钢丝绳与卷扬机连接。
9.前述的这种隧洞底拱混凝土衬砌无轨滑模装置中，所述混凝土供料系统包括混凝土泵机、主泵管、第一支管和第二支管，混凝土泵机和主泵管连接，第一支管的一端管口与主泵管连通，另一端管口设置在模板件的左侧，第二支管的一端管口也与主泵管连通，另一端管口则设置在模板件的右侧，第一支管和第二支管对称布置在主泵管的两侧。通过混凝土泵机将混凝土输送至仓面。混凝土入仓及仓面规划需根据混凝土浇筑要求统筹合理安排，第一支管和第二支管架设在支撑架上，便于模板件的左、右两侧同时下料，混凝土泵机设置在仓面浇筑单元前方适当距离，便于本仓面浇筑单元混凝土浇筑和下一单元仓面准备同时进行。
10.前述的这种隧洞底拱混凝土衬砌无轨滑模装置中，所述模板件左侧和右侧分别设置有6 个等间距设置的配重，左侧的配重和右侧的配重为一一对称布置，配重为抗浮砂仓。
11.前述的这种隧洞底拱混凝土衬砌无轨滑模装置中，所述抹面样架包括钢管、锚筋和钢筋网，锚筋设置在钢管的下方，锚筋穿过钢筋网与钢管连接；钢管的个数为3个，每个钢管的下方均设置有锚筋，3个钢管形成供模板件滑移的滑道。锚筋远离钢管的一端固定在隧洞岩壁上。
12.前述的这种隧洞底拱混凝土衬砌无轨滑模装置中，所述模板件的左侧和右侧各固定有1 根内拉条，内拉条钩连于钢筋网上，模板件通过内拉条拉紧钢筋网。以抵抗混凝土浮托力。
13.前述的这种隧洞底拱混凝土衬砌无轨滑模装置中，所述支撑架由顶梁、底梁和2根立柱组成，顶梁和立柱之间采用焊接连接，支撑架与模板背仿之间采用螺栓连接。
14.前述的这种隧洞底拱混凝土衬砌无轨滑模装置中，所述模板件的尾部设置可拆卸式弧形抹面架和走道板，抹面架用螺栓连接在模板件尾端的反弧型定型钢模板上；当进行抹面时将抹面架安装在模板件尾部，当模板件滑行时则拆下。模板件加工角度β为97
°
。
15.上述的技术方案，其它不同形状尺寸的隧洞底拱混凝土衬砌也可参考使用。
16.与现有技术相比，本实用新型利用抹面样架的3个钢管作为供模板件滑移的滑道，省去了大型工字钢轨道的安装工序，实现了免轨道安装的目的。
17.常见的隧洞底拱混凝土浇筑一般按每12m一个单元进行浇筑，本单元浇筑后才进行下一单元的钢筋绑扎、仓面清理和验收工作，混凝土浇筑作业是间断性的，占用工期长；采用本实用新型后，浇筑单元长度由12m调整为48m(可根据具体工程确定)，可实现原4个单元一次性混凝土连续浇筑，大大加快浇筑进度。
18.通过可拆卸式的弧形抹面架和走道板使得本实用新型具有混凝土抹面的功能；
19.常见的隧洞底拱混凝土按每12m单元进行浇筑时，由于交通和施工设备的影响，很难同时进行下一个12m单元的钢筋绑扎和仓面准备；采用本实用新型，通过将混凝土泵机(包括混凝土运输车等设备)布置在下一个单元的前方，扩大了作业空间，在浇筑上一单元混凝土时，下一个单元的“下一仓备仓段”可同时进行清底、钢筋绑扎等仓面平行准备，加快了施工进度。
20.本实用新型解决了常用方法中轨道安装占用工期、成本大或翻模技术施工进度慢的问题。
附图说明
21.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限制。在附图中：
22.图1是本实用新型的滑模结构示意图；
23.图2是本实用新型图1中的a放大图；
24.图3是本实用新型的滑模面板展开图；
25.图4是本实用新型的滑模施工平面布置图。
26.附图标记：1-滑模面板，2-弧板，3-肋板，4-滑模背仿，5-附着式振捣器，6-支撑架， 7-配重，8-观察窗，9-抹面样架，10-锚筋，11-钢筋网，12-卷扬机，13-主泵管，14-隧洞岩壁，15-内拉条，16-滑轮组，17-堵头模板，18-混凝土泵机，19-第二支管，20-模板件，21
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定型钢模板，22-地锚，23-钢管，24-第一支管。
27.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。
具体实施方式
28.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面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。
29.本实用新型的实施例1：一种隧洞底拱混凝土衬砌无轨滑模装置，包括模板系统、牵引系统和混凝土供料系统。模板系统包括模板件20、支撑架6、抹面样架9和配重7，各部份结构分别制作后现场组装。模板件20置于抹面样架9上方，支撑架6通过螺栓与模板件20 连接，配重7设置在模板件20上，如图2所示，模板件20上设置有4个附着式振捣器5和 4个35cm
×
35cm的观察窗8。综合考虑隧洞实际情况，底拱滑模衬砌浇筑的圆心角θ确定为93
°
，模板件20的加工角度β为97
°
。
30.本实用新型的实施例2：一种隧洞底拱混凝土衬砌无轨滑模装置，包括模板系统、牵引系统和混凝土供料系统，模板系统包括模板件20、支撑架6、抹面样架9和配重7，模板件 20置于抹面样架9上方，支撑架6通过螺栓与模板件20连接，配重7设置在模板件20上，模板件20上设置有附着式振捣器5和观察窗8。模板件20包括6块宽度1.5m的反弧型定型钢模板21，6块宽度相同的反弧型定型钢模板21通过螺栓依次连接成呈燕尾型的模板件20。模板件20的总长度为9m。反弧型定型钢模板21包括滑模面板1、弧板2、肋板3和滑模背仿4，肋板3和滑模背仿4焊接在弧板2的上表面上，滑模面板1焊接于弧板2的下表面上；滑模面板1和弧板2根据隧洞半径在厂内进行卷板制作，各部份之间采用焊接连接。反弧型定型钢模板21上安装有2榀支撑架6，支撑架6通过螺栓与肋板3连接。牵引系统包括卷扬机12、滑轮组16、配套钢丝绳和地锚22，卷扬机12设置在模板件20的前端，地锚22和滑轮组16设置在模板件20前方的浇筑区域以外，地锚22和滑轮组16通过配套钢丝绳与卷扬机12连接。具体的，牵引系统采用1台5t卷扬机12及配套钢丝绳及滑轮组，卷扬机布置在模板件20前端的第1块反弧型定型钢模板21上部以便于施工人员现场操作，地锚及滑轮组 16布置在本浇筑仓单元堵头模板17外侧。混凝土供料系统包括混凝土泵机18、主泵管13、第一支管24和第二支管19，混凝土泵机18和主泵管13连接，第一支管24的一端管口与主泵管13连通，另一端管口设置在模板件20的左侧，第二支管19的一端管口也与主泵管13 连通，另一端管口则设置在模板件20的右侧，第一支管24和第二支管19对称布置在主泵管 13的两侧。通过混凝土泵机18将混凝
土输送至仓面，通过第一支管24和第二支管19模板件20两侧对称分料。
31.模板件20左侧和右侧分别设置有6个等间距设置的配重7，左侧的配重7和右侧的配重 7为一一对称布置，配重7为抗浮砂仓。利用配重7来抵抗混凝土对模板件20的浮力。
32.本实用新型的实施例3：一种隧洞底拱混凝土衬砌无轨滑模装置，包括模板系统、牵引系统和混凝土供料系统，模板系统包括模板件20、支撑架6、抹面样架9和配重7，模板件 20置于抹面样架9上方，支撑架6通过螺栓与模板件20连接，配重7设置在模板件20上，模板件20上设置有附着式振捣器5和观察窗8。模板件20包括6块宽度相同的反弧型定型钢模板21，6块宽度相同的反弧型定型钢模板21通过螺栓依次连接成呈燕尾型的模板件20。反弧型定型钢模板21包括滑模面板1、弧板2、肋板3和滑模背仿4，肋板3和滑模背仿4 焊接在弧板2的上表面上，滑模面板1焊接于弧板2的下表面上；反弧型定型钢模板21上安装有2榀支撑架6，支撑架6通过螺栓与肋板3连接。牵引系统包括卷扬机12、滑轮组16、配套钢丝绳和地锚22，卷扬机12设置在模板件20的前端，地锚22和滑轮组16设置在模板件20前方的浇筑区域以外，地锚22和滑轮组16通过配套钢丝绳与卷扬机12连接。具体的，牵引系统采用1台5t卷扬机12及配套钢丝绳及滑轮组，卷扬机布置在滑模前端第1块定型钢模板21上部以便于施工人员现场操作，地锚及滑轮组16布置在本浇筑仓单元堵头模板17 外侧。混凝土供料系统包括混凝土泵机18、主泵管13、第一支管24和第二支管19，混凝土泵机18和主泵管13连接，第一支管24的一端管口与主泵管13连通，另一端管口设置在模板件20的左侧，第二支管19的一端管口也与主管泵13连通，另一端管口则设置在模板件 20的右侧，第一支管24和第二支管19对称布置在主管泵13的两侧。通过混凝土泵机18将混凝土输送至仓面。模板件20左侧和右侧分别设置有6个等间距设置的配重7，左侧的配重 7和右侧的配重7为一一对称布置，配重7为抗浮砂仓。抹面样架9包括钢管23、锚筋10和钢筋网11，锚筋10设置在钢管23的下方，锚筋10穿过钢筋网11与钢管23连接；钢管23 的个数为3个，每个钢管23的下方均设置有锚筋10，锚筋10间隔1.5m均匀布置并于钢筋网11连接成整体，3个钢管23形成供模板件20滑移的滑道。锚筋10远离钢管23的一端插入隧洞岩壁14上，入岩不少于50cm。模板件20的左侧和右侧各固定有1根内拉条15，内拉条15钩连于钢筋网11上，模板件20通过内拉条15拉紧钢筋网11。混凝土浇筑过程中，模板件20左、右两侧分别用内拉条15与钢筋网11钩住拉紧，以抵抗混凝土浮托力。内拉条 15采用ф16弯钩螺栓，一端挂在底拱外层钢筋的主筋上，另一端与模板件20两侧的肋板2 通过螺栓固定。采用混凝土泵机18通过混凝土泵管13将混凝土输送至仓面，在模板件20的左、右两侧对称下料，两侧均匀同步上升。滑模衬砌需根据隧洞尺寸进行合理仓面规划，以实现“混凝土浇筑”与“仓面准备”同时平行作业，达到加快施工进度、提高工作效率的目的。
33.支撑架6由顶梁、底梁和2根立柱组成，顶梁和立柱之间采用焊接连接，支撑架6与滑模背仿4之间采用螺栓连接。模板件20的尾部设置可拆卸式弧形抹面架和走道板，抹面架用螺栓连接在“燕尾”反弧型定型钢模板21上。
34.本实用新型模板件20根据隧洞底拱尺寸设计成“燕尾型”，通过在模板件20上安装附着式振捣器以用于混凝土浇筑振捣以及模板滑行时通过振捣减少阻力，同时，设置观察窗用以观察混凝土是否填充满，设置配重用以抵抗混凝土浮托力；模板件20尾部设置可拆卸式弧形抹面架进行混凝土抹面处理；模板件20利用牵引系统完成滑移，混凝土入仓在作好仓面合理规划后采用泵送方式入仓。通过隧洞底拱混凝土衬砌无轨滑模装置实现了混凝
土连续浇筑，操作简单，施工成本低、施工进度快，相比其它模板具有明显优势。