本发明涉及隧道施工技术，特别涉及隧道台车及土工布防水板和二衬纵向钢筋的机械铺设方法。
背景技术：
随着国内高铁建设速度的加快，高铁隧道施工设施需求急剧增长。在隧道施工中的隧道衬砌完成后需要进行防水和加固处理，包括铺设防水板进行防水和铺设二衬钢筋后进行混凝土浇注层形成二次加固。隧道初支尽管要进行喷涂，但其喷涂后的表面仍然存在凸凹不平的现象。为避免防水板铺设在凸凹不平的表面上，因此，在防水板与喷涂层之间还需设置土工布以形成缓冲垫层。二衬钢筋包括环向钢筋和纵向钢筋，现有技术中，在防水板铺设完成后，先铺设直径较大的环向钢筋，再铺设纵向钢筋，以利用直径较大的环形钢筋形成纵向钢筋的支撑构件，再在纵向钢筋铺设完成后铺设第二层纵向钢筋和环向钢筋，这种铺设方式如按原来人工铺设方式，存在人工劳动强度大的缺点。
对于高铁隧道而言，由于车辆运行速度快，隧道断面大。因此，必然需要大规格的土工布和防水板，以及长度和直径显著增加的二衬钢筋。另外，由于高铁设计规范和施工规范要求，二衬钢筋外部必须具有设定厚度的水泥层保护。但现有施工方法中，由于钢筋具有弹性，环向钢筋两端没有被很好的限制，在铺设过程中容易戳破防水板，影响防水效果；而且水泥层保护层的厚度要求也得不到保证。
尽管本申请的发明人在此之前对这些施工技术进行了较大改进，并2017年5月起陆续提交了一系列专利申请，并解决了前述的大量技术问题。但在实际应用过程中发明人还发现需要进一步解决的问题。为此，发明人对发现的问题提出了进一步改进的技术方案。
技术实现要素：
本发明的第一目的就是针对现有技术的不足，提供一种隧道台车，该台车通过牵引驱动装置和柔性牵引构件，使柔性牵引构件的折线运行轨迹上多个拐点形成的包络线呈仿隧道洞壁圆滑弧形。通过柔性牵引构件拉拽土工布或防水板沿洞壁弧面展开，实现单张土工布或防水板的铺设。或者，通过拖拽盛装有纵向钢筋盛具沿弧面一侧向轨道弧顶爬升，以实现隧道一侧纵向钢筋的铺设。其结构简单、铺设方便、铺设效率高。本发明的第二目的是提供一种基于前述隧道台车的土工布或防水板铺设方法；本发明的第三目的是提供一种基于前述隧道台车的二衬纵向钢筋的铺设方法。以实现高效、高质量铺设土工布、防水板和二衬纵向钢筋的目的。
为实现第一目的，本发明采用如下技术方案。
一种隧道台车，包括可沿隧道纵向轨道行走的桁架式台车主体；台车主体上设有盛具存放平台和柔性牵引构件；盛具存放平台位于台车主体的任一侧，盛具存放平台沿台车主体纵向延伸形成长条形；所述柔性牵引构件由牵引驱动装置驱动按设定路径往返移动；柔性牵引构件通过多个导向轮支撑和导向，以使形成折线运行轨迹，该运行轨迹上多个拐点形成的包络线呈仿隧道洞壁圆滑弧形。
采用前述方案的本发明，通过盛具存放平台上的盛具盛装土工布、防水板或二衬纵向钢筋。通过牵引驱动装置和柔性牵引构件，并使柔性牵引构件形成的折线运行轨迹上多个拐点形成的包络线呈仿隧道洞壁圆滑弧形。通过柔性牵引构件拉拽土工布或防水板沿洞壁弧面展开，实现单张土工布或防水板的铺设。或者，通过拖拽盛装有纵向钢筋盛具移动，以实现纵向钢筋沿弧面一侧向另一个侧的逐个铺设。其中，导向轮设在柔性牵引构件与台车主体有可能产生干涉的位置，以形成顺滑导向目的。
本隧道台车在土工布或防水板铺设过程中，通过柔性牵引构件与土工布或防水板的拉出端边缘连接后，在牵引驱动装置和柔性牵引构件的拉拽牵引下，土工布或防水板由台车的一侧逐渐向另一侧展开形成仿隧道洞壁的圆滑弧形弧面，并靠近或贴近隧道洞壁，以便将土工布铺设贴合在隧道洞壁上，或将防水板贴合在已铺设的土工布上。在纵向钢筋铺设过程中，一支或多支纵向钢筋，或者，装有多支纵向钢筋的盛具与柔性牵引构件连接，在牵引驱动装置和柔性牵引构件的拉拽牵引下，纵向钢筋由台车的一侧逐渐向另一侧运行，在纵向钢筋运行至任一铺设位置时，纵向钢筋靠近或贴近隧道洞壁；此时，取下一支纵向钢筋与已铺设的众多环向钢筋固定，依次完成纵向钢筋的铺设。其中，柔性牵引构件采用牵引缆绳或牵引链等形式，牵引链可采用片式牵引链或圆环牵引链等。牵引驱动装置可由卷扬机或驱动链轮等旋转驱动装置构成。牵引驱动装置可由单个正反旋转的旋转驱动装置构成，也可由分别驱动柔性牵引构件往返移动的两个旋转驱动装置构成，在其中一个驱动时，另一个用于换向。
本发明用于铺设土工布或防水板时，盛具采用中国专利公开号cn206987841u公开的“防水布和土工布铺敷盛具”相同的结构。本台车结构简单，机械化程度高，铺设效率高。特别适用于大断面高铁隧道的大张土工布或防水板，或者，大数量的二衬纵向钢筋连续铺设。本发明用于铺设纵向二衬钢筋时，盛具采用矩形钢筋笼结构的盛具。
其中，土工布、防水板和纵向钢筋可通过装载车、人工抬运装入盛具内。最好，在台车主体位于盛具的上方设置卷扬机，以通过卷扬机，通过卷扬机起吊方式将土工布、防水板和纵向钢筋装入对应结构的盛具内。为进一步方便和可靠的对土工布和防水板进行夹持牵引，最好，柔性牵引构件上固定连接一长条形夹持构件，夹持构件上形成有沿台车主体纵向分布的至少两个夹持点；也可以采用各个柔性牵引构件上的夹持构件相互独立，以通过多个夹持构件同时与土工布或防水板连接。
优选的，所述台车主体上设有至少两排同步运行的所述柔性牵引构件，全部柔性牵引构件与同一所述夹持构件固定连接；或者，各个柔性牵引构件上的夹持构件相互独立。以形成沿夹持构件长度方向分布的多点牵引结构，提高沿夹持构件随柔性牵引构件运行的平稳性，确保应用于土工布或防水板展开的均匀性，以及纵向钢筋铺设时，保证钢筋两端与相邻钢筋间距的一致性。
进一步优选的，所述柔性牵引构件通过驱动轮、换向轮和多个导向轮形成环形封闭结构；所述牵引驱动装置具有正反向旋转驱动结构。以通过牵引驱动装置的正反向旋转驱动柔性牵引构件往返移动，从而简化和紧凑结构，降低制造成本。最好，在柔性牵引构件的移动路径上还设置滑轮组结构的柔性牵引构件存储器，以形成柔性牵引构件的长度储备，以根据需要调节。还可利用动滑轮的移动特性与张紧弹簧结合形成柔性牵引构件的张紧结构，以进一步确保柔性牵引构件牵引移动的稳定性。其中，牵引驱动装置可设在隧道台车上的适当位置，包括与盛具相对的台车主体另一侧。
优选的，所述台车主体上设有顶出装置，且多个所述导向轮中的至少一个设在所述顶出装置上。以通过顶出装置将土工布、防水板或二衬纵向钢筋向隧道洞壁抵靠，代替人工顶举或托举，降低劳动强度，提高机械化程度和施工效率。本发明中顶出装置的采用蜗轮丝杆升降机结构。其中，顶出装置还可用于支撑预先铺设好的环向钢筋，在推拽装有纵向钢筋的盛具经过对应的顶出装置时，顶出装置下降设定高度为盛具通过提供避让空间。
为实现第二目的，本发明采用如下技术方案。
一种土工布或防水板的机械铺设方法，基于实现第一发明目的隧道台车实施；包括以下步骤：
第一步、土工布或防水板就位：将待铺设的土工布或防水板卷材装设在u形槽结构的盛具内；
第二步、土工布或防水板展开：通过多个夹持点将夹持构件与土工布或防水板的拉出端固定连接；通过牵引驱动装置和柔性牵引构件拉拽土工布或防水板，以使土工布或防水板从台车主体一侧逐渐向另一侧展开；
第三步、土工布或防水板固定：将展开的土工布贴合在隧道壁上或将防水板贴合在已铺设的土工布上；并通过热熔垫片将土工布与紧邻的隧道混凝土层固定，或将防水板焊接在热熔垫片上。
采用前述技术方案的本发明，利用实现第一发明目的隧道台车实施，在具体实施过程中，采用具有夹持构件的方案时，由夹持构件的至少两个夹持点夹住土工布或防水板的拉出端边缘，夹持构件在牵引驱动装置和柔性牵引构件的拉拽牵引下，由台车的一侧逐渐向另一侧运行，并通过夹持构件形成的包络线呈仿隧道洞壁圆滑弧形运行轨迹，使土工布或防水板展开成仿隧道洞壁的圆滑弧形弧面，以靠近或贴近隧道洞壁，以便将土工布铺设贴合在隧道洞壁上，或将防水板贴合在已铺设的土工布上。本方法特别适用于高铁隧道的大张土工布或防水板铺设，其铺设速度快、效率高。其中，土工布或防水板可通过装载车转运或卷扬机吊装装设在盛具内；在土工布或防水板通过柔性牵引构件展开后，还包括通过顶出装置形成助力将土工布或防水板顶靠贴合在隧道壁上。以进一步降低劳动强度，提高铺设效率。显然，土工布或防水板可通过多人抬运的方式装设在盛具内，以在装载车转运或卷扬机出现故障时，通过人力装设避免耽误工期。本方法中，在不设置夹持构件时，土工布或防水板的拉出边直接与柔性牵引构件连接，以台车主体上设置多排柔性牵引构件的方案为最佳。
为实现第三目的，本发明采用如下技术方案。
一种二衬纵向钢筋的机械铺设方法，基于实现第一发明目的隧道台车实施；包括以下步骤：
第一步、二衬纵向钢筋备料：将待铺设的数支二衬纵向钢筋装设在矩形钢筋笼结构的盛具内；
第二步、二衬纵向钢筋就位：将装有二衬纵向钢筋的盛具固定在夹持构件上；通过牵引驱动装置和柔性牵引构件拉拽矩形钢筋笼结构的盛具，以使二衬纵向钢筋从台车主体一侧逐渐向轨道弧顶爬升；
第三步、二衬纵向钢筋固定：在盛具运行路径上的设定位置，从盛具内取出下至少一支二衬纵向钢筋，并绑扎固定在已铺设的多根二衬环向钢筋上。
采用前述技术方案的本发明，利用实现第一发明目的隧道台车实施，在具体实施过程中，夹持构件与装有二衬纵向钢筋的矩形钢筋笼结构的盛具连接在一起，夹持构件在牵引驱动装置和柔性牵引构件的拉拽牵引下，由台车的一侧逐渐向轨道弧顶爬升，并利用夹持构件的仿隧道洞壁运行轨迹，在夹持构件运行至纵向钢筋的任一铺设位置时，盛具和纵向钢筋靠近或贴近隧道洞壁；此时，取下一支纵向钢筋与已铺设的众多环向钢筋固定，依次完成一侧纵向钢筋的铺设。重复执行第一步到第三步，直到另一侧的纵向钢筋的铺设完毕。本方法特别适用于高铁隧道的大数量纵向钢筋铺设，其铺设速度快、效率高。其中，成捆或数支二衬纵向钢筋可通过装载车转运或卷扬机吊装装设在所述盛具内；在柔性牵引构件运载至对应的铺设位置后，还可通过顶出装置形成助力将二衬纵向钢筋顶靠贴合在已铺设的二衬环向钢筋上。以进一步降低劳动强度，提高铺设效率。显然，成捆或数支二衬纵向钢筋还可通过多人抬运的方式装设在盛具内，以在装载车转运或卷扬机出现故障时，通过人力装设避免耽误工期。在采用具有顶出装置隧道台车时，顶出装置可对预先铺设的环向钢筋形成支撑，在装有纵向钢筋的盛具经过对应顶出装置时，顶出装置下降设定高度，为盛具通过提供避让空间。
本发明的有益效果是，隧道台车结构简单、布局紧凑，便于维护；且土工布、防水板和二衬纵向钢筋铺设效率高、机械化程度高，劳动强度低，施工安全性更容易得到保证。
附图说明
图1是本发明的结构示意主视图。
图2是本发明的部分结构示意侧视图。
图3是本发明中柔性牵引构件存储器的结构示意图。
图4是本发明中顶出装置及其驱动部分的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1，参见图1、图2、图3，一种隧道台车，包括可沿隧道纵向轨道行走的桁架式台车主体1；台车主体1上设有盛具存放平台1a和柔性牵引构件3；盛具存放平台1a位于台车主体1的任一侧，盛具存放平台1a沿台车主体1纵向延伸形成长条形；所述柔性牵引构件3由牵引驱动装置4驱动按设定路径往返移动，柔性牵引构件3上固定连接有长条形夹持构件5，夹持构件5由柔性牵引构件3带动，并形成由台车主体1一侧至另一侧的往返移动；所述柔性牵引构件3通过多个导向轮6支撑和导向，以使夹持构件5形成包络线呈仿隧道洞壁圆滑弧形运行轨迹。其中，本台车用于铺设土工布或防水板时，盛具2采用中国专利公开号cn206987841u公开的“防水布和土工布铺敷盛具”相同的结构。本台车同于铺设纵向二衬钢筋时，盛具采用矩形钢筋笼结构的盛具。
在台车主体1的盛具存放平台1a上方设置卷扬机7，以便通过卷扬机7，通过卷扬机7起吊方式将土工布、防水板和纵向钢筋装入对应结构的盛具内。所述台车主体1上设有三排同步运行的所述柔性牵引构件3，全部柔性牵引构件3与同一所述夹持构件5固定连接，夹持构件5上形成有沿台车主体1纵向分布的至少两个夹持点。所述柔性牵引构件3通过驱动轮、换向轮和多个导向轮6形成环形封闭结构；所述牵引驱动装置4具有正反向旋转驱动结构；牵引驱动装置4和所述盛具2分别位于所述台车主体1的两侧。所述台车主体1上设有顶出装置9，且多个所述导向轮6中的至少一个设在所述顶出装置9上。本实施例中，任一柔性牵引构件3对应设有三个顶出装置9，一个设在台车主体1的顶部，另外两个分布在台车主体1上部的两侧；三排柔性牵引构件3中的对应位置的顶出装置9沿台车主体1纵向呈直线分布，且对应位置的顶出装置9的顶出端同时连接在顶出纵梁8上，顶出装置9通过顶出纵梁8设置所述导向轮6，位于台车主体1的顶出装置9的顶出纵梁8，在对应的任一柔性牵引构件3位置设有两个导向轮6，位于台车主体1的上部两侧的顶出装置9的顶出纵梁8，在对应的任一柔性牵引构件3位置设有一个导向轮6。以通过顶出装置9将土工布、防水板或二衬纵向钢筋向隧道洞壁抵靠，代替人工顶举或托举，降低劳动强度，提高机械化程度和施工效率。
参见图4，本发明中顶出装置9呈双输入端的蜗轮丝杆升降机结构。同一纵向位置的多个顶出装置9由同一双输出轴电机11驱动。与双输出轴电机11紧邻的顶出装置9的对应输入端通过联轴器12与双输出轴电机11的对应输出轴连接；与双输出轴电机11紧邻，但相距较远的顶出装置9通过联轴器12和传动轴13，与双输出轴电机11对应输出轴连接；与与双输出轴电机11相间的顶出装置9，通过联轴器12、传动轴13与紧邻双输出轴电机11的顶出装置9的另一输入端连接。其中，顶出装置9采用目前市场上能够直接采购的双输入端蜗轮丝杆升降机商品。
本实施例的柔性牵引构件3采用牵引缆绳或牵引链等结构形式，牵引链可采用片式牵引链或圆环牵引链等，换向轮、导向轮和支撑轮采用与牵引构件相适应的结构，如带槽绳轮、链轮等。牵引驱动装置4可由卷扬机或由电机、减速机驱动的驱动链轮等旋转驱动装置构成。其中，牵引驱动装置4也可由分别驱动柔性牵引构件3往返移动的两个旋转驱动装置构成，在其中一个作为主动驱动时，另一个构成从动的换向轮。
本实施中，在柔性牵引构件3的环形封闭结构包括图1所示中的上方段和下方段，其在下方段上连接有柔性牵引构件存储器10。参见图3，该柔性牵引构件存储器10呈滑轮组结构，包括滑轮架10a和设在滑轮架10a上的定滑轮10b和动滑轮10c，滑轮架10a固定连接在台车主体1上，设置动滑轮10c的动滑轮轮轴通过封闭的条形滑槽可移动的设在滑轮架10a上，动滑轮轮轴与台车主体1之间还通过张紧弹簧10d连接。在柔性牵引构件3通过夹持构件5拉拽土工布或防水板，或者，通过盛具2拉拽二衬纵向钢筋的工况下，张紧弹簧10d通过弹性力将动滑轮10c拉向滑槽的一端，从而形成对柔性牵引构件3的自动张紧。在夹持构件5或盛具2返程中，动滑轮10c被柔性牵引构件3推向滑槽另一端，并通过滑轮架10a形成位置限定。同时，柔性牵引构件3长度在长短上还可通过柔性牵引构件存储器10形成一定的储备量，用以根据需要进行长度调节。其中，牵引驱动装置4也可设台车主体1的中部，并位于上方段和下方段之间。
另外，本实施中的牵引驱动装置4也可采用单向驱动的两个，并分别设在台车主体1的两侧，在其中一个驱动时，另一个用于换向。
本实施例的每一柔性牵引构件3上也可设置一独立的夹持构件。
实施例2，结合图1和2，一种土工布或防水板的机械铺设方法，基于实施例1的隧道台车实施；包括以下步骤：
第一步、土工布或防水板就位：将待铺设的土工布或防水板卷材装设在u形槽结构的盛具2内；
第二步、土工布或防水板展开：通过多个夹持点将夹持构件5与土工布或防水板的拉出端固定连接；通过牵引驱动装置4和柔性牵引构件3拉拽土工布或防水板，以使土工布或防水板从台车主体1一侧逐渐向另一侧展开；
第三步、土工布或防水板固定：将展开的土工布贴合在隧道壁上或将防水板贴合在已铺设的土工布上；并通过固定构件将土工布或防水板与紧邻的隧道混凝土层固定。
一张土工布或防水板铺设从夹持构件5上被取下后，在确保安全的情况下，牵引驱动装置4驱动柔性牵引构件3反向运动，夹持构件5随柔性牵引构件3返回到盛具2上方，进行第二次的牵引土工布或防水板装夹连接。同一段洞壁的土工布或防水板铺满后，台车主体1移动至下一铺设段，以进行下一段的铺设。
实施例3，结合图1和2，一种二衬纵向钢筋的机械铺设方法，基于实施例1的隧道台车实施；包括以下步骤：
第一步、二衬纵向钢筋备料：将待铺设的数支二衬纵向钢筋装设在矩形钢筋笼结构的盛具；
第二步、二衬纵向钢筋就位：通过多个连接点将装有二衬纵向钢筋的矩形钢筋笼结构的盛具固定在夹持构件5上；通过牵引驱动装置4和柔性牵引构件3拉拽盛具2，以使二衬纵向钢筋从台车主体1一侧逐渐向轨道弧顶爬升；并形成仿隧道一侧洞壁弧形的运行轨迹；
第三步、二衬纵向钢筋固定：在矩形钢筋笼结构的盛具运行路径上的设定位置，从矩形钢筋笼结构的盛具内取出下至少一支二衬纵向钢筋，并绑扎固定在已铺设的多根二衬环向钢筋上。
本方法中，矩形钢筋笼结构的盛具中的二衬纵向钢筋被取完后，或同一段洞壁的二衬纵向钢筋铺满后，在确保安全的情况下，牵引驱动装置4驱动柔性牵引构件3反向运动，盛具2随柔性牵引构件3返回，台车主体1也可同时移动至下一铺设段，以进行下一段的铺设。
在隧道一侧的二衬纵向钢筋铺设完成后，重复执行第一步到第三步，直到另一侧的纵向钢筋的铺设完毕。
本方法中，在铺设二衬纵向钢筋前，利用隧道台车的顶出装置9对已铺设好的环向钢筋形成临时支撑的情况下，在盛具经过顶出装置9时，其顶出高度适当下降，以便为盛具通过提供空间。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。