一种隧道施工系统及衬砌施工方法与流程

1.本发明涉及隧道施工技术领域，更具体地说，涉及一种隧道施工系统及衬砌施工方法。


背景技术：

2.在目前的敞开式tbm(全断面硬岩隧道掘进机)施工中，通常只能先隧道掘进和出渣，因而隧道内往往存未没被支护的岩石，二次衬砌往往需在隧道整体掘进完成后才进行。上述施工方法一方面消耗的时间长，耽误施工进度，另一方面未被支护的岩层在二次衬砌前得不到支护，容易引发安全隐患。掘进过程中，隧道后方有大量的施工空间，足已让掘进、出渣、衬砌、会车等各部分施工互不干涉、同时进行。
3.为解决上述问题，一种方案是在衬砌台车上增设托辊支架，另一种方案是输送机与衬砌台车同时延伸。但在衬砌台车上拆装托辊支架操作不易，且输送机在衬砌台车上实现平稳移动的技术难度大；另外，将输送机与衬砌台车运行绑定会使得掘进受到衬砌的影响，降低了施工的效率。
4.综上所述，如何有效地解决隧道掘进与二次衬砌难以同时施工等问题，是目前本领域技术人员需要解决的问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种隧道施工系统及衬砌施工方法，该隧道施工系统及衬砌施工方法的可以有效地解决隧道掘进与二次衬砌难以同时施工的问题。
6.为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.一种隧道施工系统，包括全断面硬岩隧道掘进机、仰拱栈桥、连续输送机、砂浆车、衬砌台车；还包括过渡平台，所述过渡平台包括：
8.安装平台，用于工人操作；
9.支撑架，所述安装平台设于所述支撑架的一侧顶端，所述支撑架上设有由所述安装平台的一侧向另一侧斜向下倾斜的滑轨，所述滑轨用于承接所述连续输送机并将所述连续输送机下放至隧道底面并与所述衬砌台车路径相错；
10.行走系统，设于所述支撑架的底部，用于控制所述过渡平台行进。
11.可选地，上述隧道施工系统中，所述过渡平台还包括用于收放电缆的电缆卷盘。
12.可选地，上述隧道施工系统中，所述过渡平台还包括用于连接动力源的插销接口。
13.可选地，上述隧道施工系统中，还包括安装于隧道底面用于支撑所述连续输送机的输送机支架。
14.可选地，上述隧道施工系统中，所述安装平台上设有用于控制所述过渡平台行走的遥控系统。
15.本发明提供的隧道施工系统包括全断面硬岩隧道掘进机、仰拱栈桥、连续输送机、砂浆车、衬砌台车和过渡平台，其中，过渡平台包括安装平台、支撑架和行走系统。安装平台
用于工人操作，设于支撑架的一侧顶端，支撑架上设有由安装平台的一侧向另一侧斜向下倾斜的滑轨，滑轨用于承接连续输送机并向输送机下方至隧道底面并衬砌台车路径相错；行走系统设于支撑架的底部，用于控制过渡平台行进。
16.应用本发明提供的隧道施工系统进行施工时，全断面硬岩隧道掘进机进行掘进，连续输送机出渣；全断面硬岩隧道掘进机后方的仰拱栈桥进行仰拱块和行车轨道的施工，行车轨道位于仰拱块的侧方，用于与衬砌台车配合；仰拱栈桥后方的过渡平台沿掘进方向前行，并将经过过渡平台的连续输送机由吊挂在隧道洞壁改放至过渡平台，并沿过渡平台上的滑轨下放至隧道底部的仰拱块上，并与衬砌台车路径相错；过渡平台后方的衬砌台车在前方全断面硬岩隧道掘进机进行掘进的同时，对隧道进行衬砌施工。综上，通过在衬砌台车前设置过渡平台，将连续输送机的运行线路从隧道中上部转移到了隧道底部，为衬砌台车的行进预留出了空间，可实现掘进-出渣-二次衬砌同步进行。
17.为了达到上述目的，本发明还提供了一种衬砌施工方法，用于上述任一种隧道施工系统，包括：
18.全断面硬岩隧道掘进机进行掘进，连续输送机出渣；
19.仰拱栈桥进行仰拱块和行车轨道的施工，所述行车轨道位于所述仰拱块的侧方，用于与衬砌台车配合；
20.过渡平台沿掘进方向前行，并将经过过渡平台的连续输送机由吊挂在隧道洞壁改放至所述过渡平台，并沿所述过渡平台上的滑轨下放至隧道底部的仰拱块上，并与衬砌台车路径相错；
21.衬砌台车在前方全断面硬岩隧道掘进机进行掘进的同时，对隧道进行衬砌施工。
22.可选地，上述衬砌施工方法中，将经过过渡平台的连续输送机由吊挂在隧道洞壁改放至所述过渡平台，具体包括：
23.在过渡平台上将吊挂在隧道洞壁的吊挂结构拆解，以将连续输送机的支架落到过渡平台上。
24.可选地，上述衬砌施工方法中，还包括：
25.在隧道底部预装用于支撑所述连续输送机的输送机支架。
26.可选地，上述衬砌施工方法中，还包括：
27.在所述隧道中部预留用于砂浆车通行的通道。
28.可选地，上述衬砌施工方法中，还包括：
29.沿隧道的横向开辟会车通道。
30.应用本发明提供的衬砌施工方法，通过在衬砌台车前，在过渡平台上将连续输送机的运行线路从隧道中上部转移到了隧道底部，为衬砌台车的行进预留出了空间，可实现掘进-出渣-二次衬砌同步进行。
附图说明
31.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
32.图1为本发明隧道施工工法主视图；
33.图2为本发明仰拱栈桥对仰拱的施工截面示意图；
34.图3为本发明仰拱栈桥对侧边块的施工截面示意图；
35.图4为本发明砂浆小车错车截面示意图；
36.图5为本发明过渡平台承载输送机截面示意图；
37.图6为本发明衬砌台车进行二次衬砌的截面示意图；
38.图7为连续输送机下放至隧道底部、衬砌台车对隧道进行二次衬砌的状态示意图；
39.图8为过渡平台系统示意图。
40.附图中标记如下：
41.1尾部拖车，2仰拱栈桥，3连续输送机，4皮带架，5过渡平台，6衬砌台车，7砂浆车，8仰拱块，9侧边块，10会车通道，12电缆卷盘，13行走系统，14遥控系统，15安装平台，16支撑架。
具体实施方式
42.本发明实施例公开了一种隧道施工系统及衬砌施工方法，以实现隧道掘进与二次衬砌同时施工。
43.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。
44.隧道施工时，皮带机的支撑点一般设置在洞壁，需在洞壁设置三角支架或者吊挂支架来支撑皮带机架，而洞壁恰好是二次衬砌的施工点位。因此为了在tbm掘进过程中同步衬砌施工，须将皮带机转移安装位置。再者，二次衬砌后需要提供的砂浆增加，因此需要增加空间来方便砂浆车进出。
45.在一个实施例中，请参阅图1-图8，本发明提供的隧道施工系统包括全断面硬岩隧道掘进机、仰拱栈桥2、连续输送机3、砂浆车7、衬砌台车6和过渡平台5，其中，全断面硬岩隧道掘进机、仰拱栈桥2、过渡平台5和衬砌台车6由前至后一次设置，如图1所示，连续输送机3与全断面硬岩隧道掘进机配合，其具体可以为皮带机等设备，随着隧道的延长，皮带机的皮带也相应的需要延伸，具体可以在全断面硬岩隧道掘进机的尾部拖车1处进行。砂浆车7用于在隧道中运输砂浆物料。全断面硬岩隧道掘进机、仰拱栈桥2和衬砌台车6的具体结构请参考现有技术，此处不再赘述。在tbm掘进后先通过仰拱栈桥2进行仰拱施工，将仰拱块8和行车轨道施工完成，为后续设备提供施工工位。具体而言，如图2和图3所示，填充完底边仰拱块8后，在仰拱块8两侧角填充出图3所示侧边块8，侧边块8作为后续过渡平台5和衬砌台车6的行车轨道。
46.过渡平台5包括安装平台15、支撑架16和行走系统13。安装平台15设于支撑架16的一侧顶端，用于工人操作，即方便操作人员在过渡平台5前行过程中拆解三角支架或吊挂链条，并预留足够空间用于存储拆卸下来的物料。支撑架16上设有由安装平台15的一侧向另一侧斜向下倾斜的滑轨，滑轨用于承接连续输送机3并将连续输送机3下放至隧道底面并衬砌台车6路径相错，具体可以使过渡平台5在工位上沿掘进方向前行，工人在过渡平台5上将
吊挂在隧道洞壁的吊挂支架链条拆解下来，使吊挂支架落到过渡平台5上，沿滑轨经过渡平台5的下降后，将吊挂支架放置于隧道底面，如隧道底面预装的输送机支架上，使得连续输送机3不与衬砌台车6行进的路径干涉。为了便于支撑皮带机等连续输送机3，过渡平台5上设置有皮带架4，以承接连续输送机3。行走系统13设于支撑架16的底部，用于控制过渡平台5行进。位于连续输送机3后方的衬砌台车6对隧道进行衬砌。在整个过程中，始终保持隧道中间区域的畅通，以方便砂浆车7和电瓶车进出。为会车方便，可在隧道横截面施工出会车洞。
47.应用本发明提供的隧道施工系统进行施工时，全断面硬岩隧道掘进机进行掘进，连续输送机3出渣；全断面硬岩隧道掘进机后方的仰拱栈桥2进行仰拱块8和行车轨道的施工，行车轨道位于仰拱块8的侧方，用于与衬砌台车6配合；仰拱栈桥2后方的过渡平台5沿掘进方向前行，并将经过过渡平台5的连续输送机3由吊挂在隧道洞壁改放至过渡平台5，并沿过渡平台5上的滑轨下放至隧道底部的仰拱块8上，并与衬砌台车6路径相错；过渡平台5后方的衬砌台车6在前方全断面硬岩隧道掘进机进行掘进的同时，对隧道进行衬砌施工。综上，通过在衬砌台车6前设置过渡平台5，将连续输送机3的运行线路从隧道中上部转移到了隧道底部，为衬砌台车6的行进预留出了空间，可实现掘进-出渣-二次衬砌同步进行。
48.进一步地，过渡平台5还包括用于收放电缆的电缆卷盘12，则随着平台移动，能够方便的收放电缆。
49.在一个实施例中，过渡平台5还包括用于连接动力源的插销接口。通过预留插销接口，方便采用其它动力源拖动过渡平台5移动。在其他实施例中，可可以通过行走系统13的行走电机单独驱动行走轮以控制过渡平台5行进。
50.在一个实施例中，支撑架用于设置承接连续输送机3的滑轨、支撑点位处的可调节机构。
51.在一个实施例中，还包括安装于隧道底面用于支撑连续输送机3的输送机支架。通过在隧道底面预装输送机支架，能够更好的承接由过渡平台5下放的连续输送机3。
52.在一个实施例中，安装平台15上设有用于控制过渡平台5行走的遥控系统14，通过遥控系统14，操作人员能够方便的制动过渡平台5前行。
53.综上，本发明提供隧道施工系统，施工时在隧道中上部运行的连续输送机3，如图1所示，在经过过渡平台5后，连续输送机3被下放到仰拱块8上，用以错开衬砌台车6行进路线；在隧道中间预留有砂浆车7的通行车道，隧道一侧开辟有会车通道10，以便多辆砂浆车7同时进出。如图5所示，工人控制遥控器操控过渡平台5前行，过渡平台5上设置有承接连续输送机3(具体如皮带机横梁)的滑行轨道。随着过渡平台5前行，工人将在皮带机架上过渡平台5之前拆除三角支架或者吊挂链条，使连续输送机3能在过渡平台5上滑行，一直滑行到过渡平台5的尾端，然后工人在隧道底面预装承接支架，连续输送机3经过过渡平台5后落到隧道底面，以完成从隧道洞壁侧到隧道底部的转变；其后如图6所示，衬砌台车6便可以在互相不干涉的情况下进行衬砌作业。
54.本发明还提供了一种衬砌施工方法，用于上述各实施例的隧道施工系统，该衬砌施工方法包括：
55.全断面硬岩隧道掘进机进行掘进，连续输送机出渣；
56.仰拱栈桥进行仰拱块和行车轨道的施工，行车轨道位于仰拱块的侧方，用于与衬
砌台车配合；
57.过渡平台沿掘进方向前行，并将经过过渡平台的连续输送机由吊挂在隧道洞壁改放至过渡平台，并沿过渡平台上的滑轨下放至隧道底部的仰拱块上，并与衬砌台车路径相错；
58.衬砌台车在前方全断面硬岩隧道掘进机进行掘进的同时，对隧道进行衬砌施工。
59.应用本发明提供的衬砌施工方法，通过在衬砌台车前，在过渡平台上将连续输送机的运行线路从隧道中上部转移到了隧道底部，为衬砌台车的行进预留出了空间，可实现掘进-出渣-二次衬砌同步进行。
60.具体的，将经过过渡平台的连续输送机由吊挂在隧道洞壁改放至过渡平台，具体包括：在过渡平台上将吊挂在隧道洞壁的吊挂结构拆解，以将连续输送机的支架落到过渡平台上。具体可以通过人工进行上述操作。
61.在一个实施例中，衬砌施工方法还包括：在隧道底部预装用于支撑连续输送机的输送机支架。以更好的承接连续输送机。
62.在一个实施例中，衬砌施工方法还包括：在隧道中部预留用于砂浆车通行的通道，以方便砂浆车通行。
63.在一个实施例中，衬砌施工方法还包括：沿隧道的横向开辟会车通道。以便多辆砂浆车同时进出
64.本发明针对现有施工技术，提供了一种可同时进行隧道掘进、输送带出渣、二次衬砌的隧道施工系统及衬砌施工方法，有效节约了隧道施工所用的整体时间(相比掘进完成后进行二次衬砌节省了单独衬砌的时长)，且二次衬砌能对隧道进行加固支护，防止因初期支护不牢靠而掉落的碎石砸伤施工人员，即排除了隧道施工过程中因未及时支护所带来的风险，减少了安全隐患，且适用范围广。
65.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
66.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。