一种隧道大断面二衬台车模及其施工方法与流程

1.本发明涉及隧道建设技术领域，具体为一种隧道大断面二衬台车模及其施工方法。


背景技术：

2.随着我国经济进一步发展，全国城市化水平不断提高，市政道路发展也越来越快，道路等级标准亦不断提高，市政公路大跨度隧道不断出现，双车道及三车道隧道已不能满足城市交通流量控制要求，四车道隧道亦成为城市主干道及快速路的主要构筑物。
3.由于四车道隧道开挖跨度大，二衬衬砌厚度普遍较厚，一次性浇筑衬砌混凝土方量已明显超过传统双线隧道，对于衬砌台车，更大的跨度意味着台车强度及整体稳定性要求更高；对于现场劳动人员，单次劳动时间及劳动强度亦不断加大；对于现场管理人员，如何解决衬砌混凝土浇筑质量，提高浇筑速度和工效都显得十分关键。
4.本施工工法主要依据太金线道路工程项目牛角坡双向8车道分离式隧道钢模板衬砌台车为例，用以解决大断面隧道混凝土浇筑用时较长、工作强度高、浇筑质量差等问题


技术实现要素：

5.(一)解决的技术问题
6.针对现有技术的不足，本发明提供了一种隧道大断面二衬台车模及其施工方法，适用于四车道大断面隧道二次衬砌浇筑，解决了大断面隧道混凝土浇筑用时较长、工作强度高、浇筑质量差的问题。
7.(二)技术方案
8.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种隧道大断面二衬台车模，包括台车门架和顶升油缸，所述台车门架的两端的两侧均固定连接有顶升油缸，所述台车门架的两端在顶升油缸的下方设置有门架底座，所述台车门架的两侧下方中部均设置有行走机构，所述台车门架的底部均设置有多个支撑千斤，所述台车门架的顶部设置有上部台架，所述上部台架的两端中部均设置有布料机，所述上部台架的一端上方设置有液压站，所述台车门架的外侧设置有多个脱模油缸，所述上部台架通过多个脱模油缸固定连接有拱顶模板，所述拱顶模板下方两侧均开设有多个进料口，所述拱顶模板的下方中部间隔设置有多个浇筑孔和带模注浆孔，所述拱顶模板的两端均设置有堵头板。
9.一种隧道大断面二衬台车模的施工方法，工艺步骤为：
10.s1.进行测量、材料准备、清理场地和设备调试等施工准备工作；
11.s2.对二衬台车进行定位工作，并进行模板组装；
12.s3.在模板组装完成后，对模板进行刷模和清理工作；
13.s4.在模板上安装定位筋，并进行检测，检测合格时，铺设脚踏板；
14.s5.在脚踏板铺设完成后进行钢筋的安装固定工作，并进行检查；
15.s6.检查合格后，进行外模的安装和加固；
16.s7.再次检测外模的安装是否牢固，合格后进行混凝土的浇筑和拌制，待凝固后，再拆模养护即可。
17.优选的，所述台车门架包括门架主体、连接梁、门架横梁、剪刀架和上下纵梁，六榀所述门架主体均在底部两侧通过两个连接梁固定连接，两个所述连接梁两端的门架主体通过门架横梁固定连接，六榀所述门架主体的上方两侧均通过两个上下纵梁固定连接，两个所述连接梁中部的门架主体的两侧均通过剪刀架固定连接。
18.优选的，所述行走机构包括行走架、行走轮、驱动油缸、行走轨道，两个所述连接梁的下方中部均滑动连接有行走架，四个所述行走架的两端下方均设置有行走轮，四个所述行走架之间均两两设置有驱动油缸，两个所述行走架在行走轮的下方均设置有行走轨道。
19.优选的，所述堵头板包括调节垫块、固定杆、钢堵头、止水带和高分子堵头，所述调节垫块的下方设置有高分子堵头，所述高分子堵头的下方固定连接有钢堵头，所述高分子堵头与钢堵头之间设置有止水带，所述钢堵头与高分子堵头通过固定杆与拱顶模板固定连接。
20.优选的，所述拱顶模板的下方设置防爆模装置和振捣系统，所述防爆模装置包括混凝土泵送接头、与混凝土泵送接头相对应的弹簧接头和压力表，所述振捣系统包括44台附着式高频震动器和50插入式振捣棒，附着式平板震动器为主，插入式振捣棒为辅，点面配合。
21.优选的，多个所述顶升油缸与门架底座之间均设置有平移油缸，且顶升油缸通过平移油缸与门架底座传动连接，形成顶升平移机构。
22.优选的，所述上部台架靠近液压站的一端设置有电气控制系统和操作平台。
23.工作原理：本发明利用液压步履行走方式提高台车行走效率，降低劳动强度，可重复利用的台车门架系统及模板、半钢模加可视化高分子堵头做好三边封堵，双布料系统、插入式振捣棒加附着式高频震动器的方式解决混凝土振捣和浇筑过程中的质量问题并减少作业人数，防爆模系统和rpc带模注浆工艺等提高混凝土浇筑质量，减少二次缺陷整治的作业量，通过以上工艺的应用，有效降低作业人数，降低劳动强度，调高混凝土施工质量，减少隧道衬砌缺陷质量，提高整体施工效率。
24.(三)有益效果
25.本发明提供了一种隧道大断面二衬台车模及其施工方法。具备以下有益效果：
26.1、本发明采用液压步履行走方式克服了普通台车需人工铺设轨道，投入人工多，劳动强度大的问题；对于中长隧道衬砌施工，缩短了工作循环时间、定位方便、节约人力和物力、提高了工作效和节约了工程施工成本。
27.2、本发明通过三边封堵，钢端头预留10cm位置，钢模板上覆盖2cm橡胶条作为软搭接边，这样可以保证模板与已浇筑完成混凝土搭接位置贴缝更紧密，解决了接头位置混凝土易漏浆的问题，杜绝了混凝土蜂窝麻面的质量缺陷。
28.3、本发明的端头模板采用“钢模板加高分子可视化堵头”的组合式模板。端头钢模板直接采用螺栓固定于二衬台车端头，保证端头钢模刚好居于1/2设计混凝土厚度的位置，这样就可以解决施工过程中中埋式钢边止水的居中及固定问题；上半部分采用高分子可视化堵头，高分子可视化堵头通过设计，分割为1m左右的段落，这样可以保证每块堵头重量控制在15kg左右，方便工人在台车上操作。
29.4、本发明采用二衬带模注浆工艺，时间控制在暗洞衬砌混凝土浇筑完成4h内，不占用正常二衬注浆施工时间；采用的注浆管及微膨胀、早强砂浆，在衬砌浇筑后及时注浆，能有效提高衬砌混凝土与注浆浆液间的粘接整体性；同时，具有降低材料消耗，减少人力的投入，降低工程成本的功效。
附图说明
30.图1为本发明的浇筑窗口及泵管接口、带模注浆示意图；
31.图2为本发明的纵断面图；
32.图3为本发明的横断面图；
33.图4为本发明的堵头板结构示意图；
34.图5为本发明的堵头板的剖面图；
35.图6为本发明的工艺流程图。
36.其中，1、台车门架；101、门架主体；102、连接梁；103、门架横梁；104、剪刀架；105、上下纵梁；2、顶升油缸；3、拱顶模板；4、液压站；5、行走机构；501、行走架；502、行走轮；503、驱动油缸；504、行走轨道；6、门架底座；7、脱模油缸；8、堵头板；801、调节垫块；802、固定杆；803、钢堵头；804、止水带；805、高分子堵头；9、支撑千斤；10、进料口；11、浇筑孔；12、带模注浆孔；13、上部台架；14、布料机。
具体实施方式
37.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做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。
38.实施例一：
39.如图1-6所示，本发明实施例提供一种隧道大断面二衬台车模，包括台车门架1和顶升油缸2，台车门架1包括门架主体101、连接梁102、门架横梁103、剪刀架104和上下纵梁105，六榀门架主体101均在底部两侧通过两个连接梁102固定连接，两个连接梁102两端的门架主体101通过门架横梁103固定连接，六榀门架主体101的上方两侧均通过两个上下纵梁105固定连接，两个连接梁102中部的门架主体101的两侧均通过剪刀架104固定连接，台车门架1的两端的两侧均固定连接有顶升油缸2，台车门架1的两端在顶升油缸2的下方设置有门架底座6，多个顶升油缸2与门架底座6之间均设置有平移油缸，且顶升油缸2通过平移油缸与门架底座6传动连接，台车门架1的底部均设置有多个支撑千斤9，门架的各个部件通过螺栓联为一体，两门架支撑于平移顶升支腿上，衬砌施工时，混凝土载荷通过模板传递到门架上，并分别通过平移顶升机构和基础千斤9传至地面，在行走状态下，基础千斤螺杆应缩回；
40.台车门架1的两侧下方中部均设置有行走机构5，行走机构5包括行走架501、行走轮502、驱动油缸503、行走轨道504，两个连接梁102的下方中部均滑动连接有行走架501，四个行走架501的两端下方均设置有行走轮502，四个行走架501之间均两两设置有驱动油缸503，两个行走架501在行走轮502的下方均设置有行走轨道504，利用驱动油缸503使两边的
行走轮502先后移动，采用液压步履行走方式，克服了普通台车需人工铺设轨道，投入人工多，劳动强度大的问题；对于中长隧道衬砌施工，缩短了工作循环时间、定位方便、节约人力和物力、提高了工作效和节约了工程施工成本；
41.台车门架1的顶部设置有上部台架13，上部台架13的两端中部均设置有布料机14，后端布料机14分管右侧及拱顶混凝土浇筑，前端布料机14分管左侧混凝土浇筑，布料机14配备风水管接口，可利用清洗球对布料管路清洗，每管次清洗时间为1～3min，且完全不占用相邻管路混凝土浇筑时间，上部台架13的一端上方设置有液压站4，台车门架1的外侧设置有多个脱模油缸7，形成液压支撑系统，上部台架13靠近液压站4的一端设置有电气控制系统和操作平台；
42.上部台架13通过多个脱模油缸7固定连接有拱顶模板3，模板宽度为1.5m，为保证模板有足够的强度，面板采用12mm厚钢板，同时采用75
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50
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6角钢加强，间距220mm，并在每件模板里增加加强立板来保证强度，矮边墙位置小曲墙一次成型，降低衬砌劳动强度、提高工作效率及衬砌的美观，在制作中为保证模板外表质量和外形尺寸较高的精度，采用合理的加工、焊接工艺，设计并加工专用拼装焊接胎模，有效保证了整体外形尺寸的准确度；模板焊接变形小，外表面光滑，无凹凸等缺陷，采用过盈配合的稳定销将相邻模板的连接板固定为一体，有效控制了相邻模板的错台问题，能保证混凝土衬砌质，拱顶模板3下方两侧均开设有多个进料口10，拱顶模板3的下方中部间隔设置有多个浇筑孔11和带模注浆孔12，形成带模注浆系统，全台车左右两侧自上而下设置4排共32个浇筑窗口，窗口尺寸为50cm
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50cm，混凝土灌筑通过灌筑窗口，自下而上，从已灌段接头处向未灌方向，水平分层对称浇灌，边浇边捣，层厚不超过40cm，相邻两层浇注时间不超过1.5小时，确保上下层混凝土在初凝前结合好，不形成施工冷缝，垂直自由下落高度控制不超过2m，捣固采用附着式振捣器和插入式振捣器，安排专人负责，保证混凝土衬砌内实外光，带模注浆解决拱顶脱空，提高衬砌质量，隧道衬砌施工由于衬砌混凝土的局限性，致使二衬背后特别是拱顶会出现孔洞、夹层等脱空区，混凝土填充不密实，极大的影响了衬砌混凝土的整体强度；且一般的隧道二衬背后注浆均为衬砌完工后的二次施工，其水泥浆注浆材料成本低，但其脆性大，强度低，收缩严重，泌水多，而且一般需要多次钻孔、注浆及雷达探测，施工成本较高，尤其是后期二次注浆时，失去了带模及时注浆提高衬砌整体力学性能的优势，注浆再次形成“两层皮”的结构；同时，注浆在一定程度上具有防渗功能，因此，在隧道施工中必须以回填注浆来密实二衬混凝土背后的脱空区，确保衬砌混凝土的整体强度，增强防水功能，拱顶模板3的下方设置防爆模装置和振捣系统，防爆模装置包括混凝土泵送接头、与混凝土泵送接头相对应的弹簧接头和压力表，一般台车在使用过程中，特别是浇筑到顶部时，有时会发生顶部模板受压变形甚至被打塌的现象，这主要是由于二衬人员经验不足，观察不够细致造成的，当混凝土浇筑到顶部封顶时，因输送泵的输送压力较大，若遇到混凝土凝固堵塞，或钢筋网太密，或浇筑空间已经注满，如无仔细观察并适时停止泵送混凝土，这时传递到模板上的压力大大超出一般设计衬砌台车所能承受的刚度强度，这时就会容易引起台车顶部模板变形直至打塌的现象，本衬砌台车拱顶设置4个混凝土泵送接头，接头位置设置防爆模装置，当混凝土浇筑满时，可以自动卸料，避免因混凝土浇筑过剩导致台车出现变形现象，振捣系统包括44台附着式高频震动器和50插入式振捣棒，附着式平板震动器为主，插入式振捣棒为辅，点面配合，明洞施工过程中，由于勾筋为满勾，且存在背模为木模的情况，平板振动器振捣时
间不得过高，以防模板松动，而勾筋过密，插入式振捣棒工作半径右线，可以采用在背模上多开窗口的方式，增加插入式振捣棒的工作整点，提高混凝土的振捣效果；附着式高频平板震动器第一排设置高度为填充混凝土标高往上1.2米，每排设置4个震动器，设计11排，全台车共布置44个；插入式振捣棒在每层窗口位置设置一台，全台车设置8台；插入式振动棒在混凝土内振密的时间，一般每插点振密20～30s，以混凝土不再显著下沉，不再出现气泡，表面翻出水泥浆和外观均匀为止，在振密时应将振动棒上下抽动5～10cm，使混凝土振密均匀；棒体插入混凝土的深度不应超过棒长2/3～3/4，以免因振动棒不易拔出而导致保护软管损坏；不许将保护软管插入混凝土中，以防砂浆浸蚀保护软管及砂浆渗入软管而损坏机件；所有窗口首先采用振捣棒振捣分层摊平，待混凝土浇筑到振动器上方1m高处，开动当前高度下的整排高频振动器，同时振动15秒，然后继续灌注，但应注意下层不能复振；
43.拱顶模板3的两端均设置有堵头板8，堵头板8包括调节垫块801、固定杆802、钢堵头803、止水带804和高分子堵头805，调节垫块801的下方设置有高分子堵头805，高分子堵头805的下方固定连接有钢堵头803，高分子堵头805与钢堵头803之间设置有止水带804，钢堵头803与高分子堵头805通过固定杆802与拱顶模板3固定连接，传统施工过程中，隧道衬砌台车端头模板通常采用纯木模或者钢模加木模的形式；矮边墙位置，仰拱与二衬接头采用底部挂模与矮边墙直接搭接，与前一模模板亦直接采用钢模板靠接在端头10～15cm，本台车三边封堵，钢模板端头预留10cm位置，钢模板上覆盖2cm橡胶条作为软搭接边，这样可以保证模板与已浇筑完成混凝土搭接位置贴缝更紧密，解决了接头位置混凝土易漏浆的问题，杜绝了混凝土蜂窝麻面的质量缺陷，端头的模板采用“钢模板加高分子可视化堵头”的组合式模板；端头钢模板直接采用螺栓固定于二衬台车端头，保证端头钢模刚好居于1/2设计混凝土厚度的位置，这样就可以解决施工过程中中埋式钢边止水的居中及固定问题；上半部分采用高分子可视化堵头，高分子可视化堵头通过设计，分割为1m左右的段落，这样可以保证每块堵头重量控制在15kg左右，方便工人在台车上操作。
44.一种隧道大断面二衬台车模的施工方法，工艺步骤为：
45.s1.进行测量、材料准备、清理场地和设备调试等施工准备工作；
46.s2.对二衬台车进行定位工作，并进行模板组装；
47.s3.在模板组装完成后，对模板进行刷模和清理工作，考虑施工工程可接受度以及经济性，衬砌台车仰拱矮边墙与二衬封堵未设计采用橡胶软搭接边，而是采用循环木模。通过台车早期设计，控制台车侧边模张开后高于实际施工填充混凝土面10cm，在边模底部设置卡槽，整块木模直接插入卡槽中，通过木楔固定封底木；
48.s4.在模板上安装定位筋，并进行检测，检测合格时，铺设脚踏板；
49.s5.在脚踏板铺设完成后进行钢筋的安装固定工作，并进行检查；
50.s6.检查合格后，进行外模的安装和加固；
51.s7.再次检测外模的安装是否牢固，合格后进行混凝土的浇筑和拌制，利用二衬带模注浆工艺，在暗洞衬砌混凝土浇筑完成4h内，进行带模注浆，不占用正常二衬注浆施工时间；采用的注浆管及微膨胀、早强砂浆，在衬砌浇筑后及时注浆，能有效提高衬砌混凝土与注浆浆液间的粘接整体性；同时，具有降低材料消耗，减少人力的投入，降低工程成本的功效，待凝固后，再拆模养护即可。
52.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以
理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。