隧道二衬混凝土纵向分散灌注装置及其施工方法与流程

本发明涉及隧道工程技术领域，具体涉及一种隧道二衬混凝土纵向分散灌注装置及其施工方法。

背景技术：

目前国内钻爆法施工的各类隧道，普遍已采用整体移动式隧道模筑台车施工，在施工中采用沿隧道圆轮廓的径向配合混凝土输送泵的方式，灌注二衬混凝土，由于隧道结构为圆环结构，采用径向向上的混凝土输送、灌注二衬凝土方式，受灌注点间距、高度限制，混凝土受到重力作用和混凝土自身塌落度的限制，必然造成混凝土在灌注时，难以克服重力和流动分散性不足困难，在灌注点周围形成一个以塌落度半径范围的圆锥形堆积，而在远离灌注口的区域形成混凝土无法分散覆盖的区域，在堆积体连接部会形成三角形不能灌注填满的空间，这就是目前隧道施工隧道衬砌灌注脱空和隧道二衬厚度不足的形成原理。采用该种方式施工是造成目前隧道二衬厚度局部不足和背后脱空质量问题的主要工艺缺陷原因。同时，采用径向间隔灌注混凝土工艺，容易在灌注口断面形成空气隔离墙效应，阻碍混凝土的继续灌注。造成脱空和衬砌厚度不足。由于目前模板台车采用平面附着式振动器，采用在混凝土灌注后，初凝前进行振动捣固，振动捣固会造成已灌注的二衬混凝土体积收缩，进一步加剧隧道二衬背后的脱空现象，是目前隧道施工二衬脱空的次要原因。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种隧道二衬混凝土纵向分散灌注装置及其施工方法，以解决现有隧道衬砌背后灌注厚度不够、二衬背后脱空的质量缺陷的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：隧道二衬混凝土纵向分散灌注装置，包括行走台车、与所述行走台车连接的浆液输送机构以及设置在所述行走台车上的纵移灌浆机构；

所述纵移灌浆机构包括纵移小车、位于所述纵移小车上的夹持调节组件以及连接在所述夹持调节组件上的灌浆喷管所述灌浆枪管与所述浆液输送机构连接。

进一步，所述纵移小车包括车架、设置在车架上的行走机构、垂直设置在车架四周边角处的升降导轨、配合连接在所述升降导轨上的升降架以及铰接在所述升降架上的摆动架，所述夹持调节组件设置在所述摆动架上，所述行走机构包括设置在车架底端的行走轮以及设置在所述车架上且驱动所述行走轮运动的驱动电机，所述行走台车上设置有与所述行走轮相配合纵向轨道。

进一步，所述夹持调节组件包括设置在所述摆动架上的支撑板、设置在所述支撑板上的夹持组件、设置在所述支撑板与所述摆动架之间的水平调节件、垂直连接在所述车架与所述升降架之间的升降调节组件、倾斜连接在所述升降架与所述摆动架之间的角度调节组件，所述灌浆枪管位于所述支撑板上且贯穿所述夹持组件，所述灌浆枪管与所述支撑板之间设置有与所述灌浆枪管平行的推拉组件。

进一步，所述夹持组件包括两个位于所述支撑板上且间隔设置的盒体、轴向设置在所述盒体内的转轴以及安装在所述转轴上的夹轮，所述转轴底端连接有驱动所述转轴转动的驱动电机，所述两个盒体之间具有间隙，所述灌浆枪管贯穿所述间隙并夹持在两个夹轮之间。

进一步，所述水平调节件包括垂直设置在所述摆动架上的连接板以及设置在所述连接板上的水平伸缩件，且所述伸缩件远离所述连接板的端部连接在所述支撑板上。

进一步，所述升降调节组件包括设置在所述车架上的升降件以及设置在所述升降件远离所述车架端部的固定板，且所述固定板设置在所述升降架上。

进一步，所述角度调节组件倾斜设置在所述车架上的斜板以及连接在所述斜板上的斜向伸缩件，且所述斜向伸缩件远离所述支撑板的端部连接在所述摆动架上，所述斜向伸缩件与所述车架的水平面之间具有夹角。

进一步，所述推拉组件包括设置在所述灌浆枪管上的抱箍以及连接在所述抱箍上的推拉件，且所述推拉件远离所述抱箍的端部连接在所述支撑板上。

进一步，所述灌浆枪管包括相互配合且呈半圆形结构的上管体和下管体、设置在所述上管体边沿和下管体边沿的板件以及贯穿所述板件的锁紧螺栓，所述上管体的板件和下管体的板件之间设置有密封件。

本发明还提供了一种隧道二衬混凝土纵向分散灌注装置的施工方法，包括以下步骤：

①：通过夹持调节组件调节灌浆枪管的灌浆角度，并通过纵移灌浆机构将灌浆枪管插入至隧道二衬模板内的设定位置；

②：当灌浆枪管到达设定位置后，通过浆液输送机构对灌浆枪管提供混凝土灌注；

③：当该设定位置处的混凝土灌注饱满后，通过行走台车整体后退设定距离，同时带动浆液输送机构后退，直至灌满整板混凝土；且在灌注过程中，通过推拉组件带动灌浆枪管推拉移动，防止灌浆枪管和混凝土结合；

④：灌浆完成后，拆除灌浆枪管和浆液输送机构之间的连接，同时解除行走台车与浆液输送机构之间的连接；

⑤：行走台车移动靠近灌注的混凝土端面，再铺设防水板和绑扎钢筋作业；

⑥：铺设完成后，重复步骤①至步骤⑤。

本发明具有以下有益效果：本发明所提供的隧道二衬混凝土纵向分散灌注装置及其施工方法，该装置采用后退式的混凝土连续输送灌注方式连续后退进行灌注，利用浆液输送机构中的混凝土泵的输送压力、溢出扩散效应和重力场的配合，向前端和向两侧分散连续灌注，其结构可靠，施工方便，能够极大改善隧道二衬的灌注质量，保证二衬的灌注厚度，形成隧道厚度均匀的隧道结构；其中采取沿隧道中线方向进行动力式混凝土输送连续灌注工艺，提高二衬混凝土灌注点的高度，提高混凝土进入模板系统的势能，改善混凝土的流动分散条件；采取沿隧道纵向线形输送，使混凝土在输送过程中不牺牲高度势能，保持混凝土的输送高度，沿隧道轴线输送，沿隧道轮廓线方向分散，利用其保持的势能，沿着隧道轮廓线方向重力扩散，以保证混凝土扩散形成连续的圆弧面。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明侧视图；

图3为图2中a处放大示意图；

图4为本发明中纵移灌浆机构示意图；

图5为本发明中夹持调节组件示意图；

图6为本发明中灌浆枪管结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1至图2所示，隧道二衬混凝土纵向分散灌注装置，包括行走台车1、与行走台车1连接的浆液输送机构2以及设置在所述行走台车1上的纵移灌浆机构。行走台车1为现有隧道施工中的台车，其主要用于绑扎钢筋笼和铺设防水板。浆液输送机构2包括与台车铰接的地泵以及连接在地泵上的连接管路，该连接管路用于连接地泵与灌浆喷管5，通过地泵为灌浆喷管5提供混凝土来源。纵移灌浆机构用于在灌浆过程中进行一段距离的后退，实现连续后退进行灌注。

所述纵移灌浆机构包括纵移小车3、位于所述纵移小车3上的夹持调节组件4以及连接在所述夹持调节组件4上的灌浆喷管5，所述灌浆枪管5与所述浆液输送机构2连接。纵移小车3可在行走台车1上纵向运动适当距离，其运动距离与台车的长度相适配，通过纵移小车3在行走台车1上的运动实现该距离范围内对隧道二衬的连续后退灌注。夹持调节组件4用于对灌浆喷管5进行夹持和调节，调整灌浆喷管5的左右位置和俯仰位置，便于对位插进钢筋笼的内部。

其中，所述纵移小车3包括车架30、设置在车架30上的行走机构、垂直设置在车架30四周边角处的升降导轨31、配合连接在所述升降导轨31上的升降架32以及铰接在所述升降架32上的摆动架33，所述夹持调节组件4设置在所述摆动架33上，所述行走机构包括设置在车架30底端的行走轮以及设置在所述车架30上且驱动所述行走轮运动的驱动电机，所述行走台车1上设置有与所述行走轮相配合纵向轨道。通过驱动电机驱动行走轮在轨道上进行运动，保证纵移小车3纵向移动的可靠性。升降架32与升降导轨31配合实现摆动架33及夹持调节组件4的高度位置的调节。

夹持调节组件4包括设置在摆动架33上的支撑板40、设置在支撑板40上的夹持组件、设置在所述支撑板40与摆动架33之间的水平调节件、垂直连接在所述车架30与所述升降架32之间的升降调节组件、倾斜连接在所述升降架32与所述摆动架33之间的角度调节组件，所述灌浆枪管5位于所述支撑板40上且贯穿所述夹持组件，所述灌浆枪管5与所述支撑板40之间设置有与所述灌浆枪管5平行的推拉组件。夹持组件用于对灌浆枪管5进行夹紧并驱动灌浆枪管5纵向大范围的移动。水平调节件用于对灌浆枪管5进行水平方向的调节。升降调节组件用于升降架32进行沿升降导轨31的高度调节，从而对灌浆枪管5的高度调节，使得灌浆枪管5对准插入隧道内灌注模板。角度调节组件用于对灌浆枪管5的俯仰角度进行调节。推来组件用于对灌浆枪管5进行纵向小范围的来回运动，避免在管柱过程中枪管与混凝土的结合。

其中，所述夹持组件包括两个位于所述支撑板40上且间隔设置的盒体401、轴向设置在所述盒体401内的转402以及安装在所述转轴402上的夹轮403，所述转轴402底端连接有驱动所述转轴402转动的驱动电机，所述两个盒体401之间具有间隙，所述灌浆枪管5贯穿所述间隙并夹持在两个夹轮403之间。盒体401为转轴402提供支撑保障，驱动电机作用在其中某一个转轴402上，从而使得该转轴402作为主动件，另一转轴402作为从动件。在使用时，通过驱动电机带动转轴402转动，从而带动夹轮403的相对转动，进而带动灌浆枪管5的纵向进出移动。

所述角度调节组件倾斜设置在所述车架30上的斜板320以及连接在所述斜板320上的斜向伸缩件321，且所述斜向伸缩件321远离所述支撑板40的端部连接在所述摆动架33上，所述斜向伸缩件321与所述车架30的水平面之间具有夹角。升降件301采用液压油缸，固定板302一端与液压油缸的活塞杆连接，另一端连接在摆动架33上，缸筒连接在车架30上，在使用时，以车架30为固定端，通过活塞杆的伸缩运动实现对灌浆枪管5的高度进行调整，方便可靠。

所述水平调节件包括垂直设置在所述摆动架33上的连接板330以及设置在所述连接板330上的水平伸缩件331，且伸缩件远离所述连接板330的端部连接在所述支撑板40上。水平伸缩件331采用液压油缸，连接板330设置在摆动架33上形成一体式结构，以连接板330为固定端，通过液压油缸的伸缩对支撑板40产生作用力，进而该作用力作用在摆动架33上时对摆动架33进行调节，从而实现对位于在摆动架33上的关灌浆枪管5进行水平调节。

所述角度调节组件倾斜设置在所述车架30上的支撑板40以及连接在所述支撑板40上的斜向伸缩件321，且所述斜向伸缩件321远离所述支撑板40的端部连接在所述摆动架33上，所述斜向伸缩件321与所述车架30的水平面之间具有夹角。斜向伸缩件321采用液压油缸，通过液压油缸的伸缩对灌浆枪管5进行俯仰角度的调节。

所述推拉组件包括设置在所述灌浆枪管5上的抱箍50以及连接在所述抱箍50上的推拉件51，且所述推拉件51远离所述抱箍50的端部连接在所述支撑板40上。抱箍50为灌注枪管与支撑板40之间连接的连接部件，推拉件51采用液压油缸，以支撑板40为固定端，通过该液压油缸的伸缩，从而带动灌浆枪管5的小范围来回运动。

为了便于对灌浆枪管的清洗，本发明中，所述灌浆枪管5包括相互配合且呈半圆形结构的上管体501和下管体502、设置在上管体501边沿和下管体502边沿的板件503以及贯穿所述板件503的锁紧螺栓，所述上管体501的板件503和下管体502的板件503之间设置有密封件504。将灌浆枪管设置为分体式结构，便于拆卸维修、更换及清洗。

本发明还提供了一种一种隧道二衬混凝土纵向分散灌注装置的施工方法，包括以下步骤：

①：通过夹持调节组件4调节灌浆枪管5的灌浆位置，并通过纵移灌浆机构将灌浆枪管5插入至隧道二衬模板内的设定位置；

②：当灌浆枪管5到达设定位置后，通过浆液输送机构2为灌浆枪管5提供混凝土，对该位置处进行混凝土灌注；

③：当该设定位置处的混凝土灌注饱满后，通过行走台车1整体后退设定距离，同时带动浆液输送机构2后退，直至灌满整板混凝土；且在灌注过程中，通过推拉组件带动灌浆枪管5推拉移动，防止灌浆枪管5和混凝土结合；

④：灌浆完成后，拆除灌浆枪管5和浆液输送机构2之间的连接，同时解除行走台车1与浆液输送机构2之间的连接；

⑤：行走台车1移动靠近灌注的混凝土端面，再铺设防水板和绑扎钢筋作业；

⑥：铺设完成后，重复步骤①至步骤⑤。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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。