一种隧道衬砌防脱空综合系统的制作方法

1.本实用新型涉及隧道技术领域，具体而言，涉及一种隧道衬砌防脱空综合系统。


背景技术：

2.传统的衬砌混凝土泵送浇筑布料工艺，需由多名工人协作多次拆、换、移、洗泵管，生产效率低、劳动强度大、作业空间受限。一窗混凝土一孔布料或者直接从二窗、三窗一孔布料、甚至拱顶一孔灌到底，自流摊铺等现象时有发生，导致混凝土强度不足、拱顶脱空、环向施工缝混凝土不密实等质量安全隐患，后期发生巨额隧道缺陷整治费用。为堵住衬砌返工和后期缺陷整治“失血口”，必须降低隧道衬砌施工作业劳动强度、减少人为主观不可控因素、确保衬砌混凝土施工质量。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种隧道衬砌防脱空综合系统，其能够避免隧道衬砌脱空、欠厚、欠密实等主要缺陷，确保衬砌混凝土实体质量，杜绝后期缺陷整治和衬砌返工。
4.本实用新型的实施例是这样实现的：
5.本技术实施例提供一种隧道衬砌防脱空综合系统，包括衬砌台车，衬砌台车顶部设有安装顶板，安装顶板设有多个浇筑窗口和振捣窗口，安装顶板设有多个混凝土振捣器。
6.进一步的，在本实用新型的一些实施例中，上述混凝土振捣器包括多个设于安装顶板的插入式振捣器。
7.进一步的，在本实用新型的一些实施例中，上述混凝土振捣器包括多个设于安装顶板的附着式振捣器。
8.进一步的，在本实用新型的一些实施例中，上述混凝土振捣器包括多个设于安装顶板的气动式振捣器。
9.进一步的，在本实用新型的一些实施例中，上述安装顶板的数量为多个并依次连接在一起。
10.进一步的，在本实用新型的一些实施例中，上述安装顶板为拱形。
11.进一步的，在本实用新型的一些实施例中，上述衬砌台车设有分布式压密传感器。
12.进一步的，在本实用新型的一些实施例中，上述浇筑窗口和振捣窗口位于衬砌台车的左侧和右侧分别布置3层。
13.进一步的，在本实用新型的一些实施例中，上述每一层各包括4个浇筑窗口和振捣窗口。
14.进一步的，在本实用新型的一些实施例中，上述衬砌台车设有混凝土布料机。
15.相对于现有技术，本实用新型实施例至少具有如下优点或有益效果：
16.本实用新型实施例提供一种隧道衬砌防脱空综合系统，包括衬砌台车，衬砌台车顶部设有安装顶板，安装顶板设有多个浇筑窗口和振捣窗口，安装顶板设有多个混凝土振捣器。
17.其能够避免隧道衬砌脱空、欠厚、欠密实等主要缺陷，确保衬砌混凝土实体质量，杜绝后期缺陷整治和衬砌返工。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
19.图1为本实用新型实施例提供的衬砌台车的正视图；
20.图2为本实用新型实施例提供的衬砌台车的俯视图。
21.图标：1-衬砌台车；2-安装顶板；3-浇筑窗口；4-振捣窗口；5-插入式振捣器；6-附着式振捣器；7-气动式振捣器。
具体实施方式
22.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
23.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通的技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
24.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
25.在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
26.此外，若出现“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或者竖直，而是可以稍微的倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对于“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
27.在本实用新型实施例的描述中，“多个”代表至少2个。
28.在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
29.实施例
30.请参照图1-图2，本实施例提供一种隧道衬砌防脱空综合系统，包括衬砌台车1，衬砌台车1顶部设有安装顶板2，安装顶板2设有多个浇筑窗口3和振捣窗口4，安装顶板2设有多个混凝土振捣器。上述衬砌台车1设有混凝土布料机。
31.混凝土振捣器包括多个设于安装顶板2的插入式振捣器5、附着式振捣器6和气动式振捣器7。安装顶板2的数量为多个并依次连接在一起，安装顶板2为拱形。浇筑窗口3和振捣窗口4位于衬砌台车1的左侧和右侧分别布置3层，每一层各包括4个浇筑窗口3和振捣窗口4。
32.实际使用时，衬砌边墙砼塌落度160～200mm，骨料最大粒径31.5mm，浇筑采用分层逐窗入料，分层厚度按0.5m控制，左右两侧对称浇筑；拱顶浇筑从已浇筑段向未浇筑段依次封顶。第一浇筑孔距搭接端头75cm，径向布置衬砌台车1，从第一个浇筑窗口3浇筑(过程中专人观察进料饱满度)，依次浇筑封顶，封顶砼塌落度180～220mm。二衬砼振捣针对不同部位采用不同振捣方式。
33.以插入式振捣器5振捣为主，附着式振捣器6为辅；振捣作业划区定人定岗，挂牌上岗。气动式振捣器7安装在衬砌台车1的两个端头。插入式振捣器5采用φ50mm振捣棒，利用浇筑窗口3和振捣窗口4进行振捣，每个窗口振捣至混凝土表面不在出现气泡为准；附着式振捣器6(2.2kw)边墙每侧设置3个(4排)，每层窗口振动10s。拱部2排附着式振捣器6(1.5kw)，每排4个，振动时间15～20s。
34.现有施工举例：目前新建川南城际铁路自贡至宜宾线zyzq-3标已浇筑662m衬砌,经自检、三检、建设专检随机无损检测和实体抽检无脱空等缺陷，取芯强度全部合格；内外部监督检查和国铁集团红线专项督查随机取芯强度全部合格。
35.本技术有效提高了隧道衬砌混凝土实体质量管控水平、明显改善了衬砌混凝土外观质量。能够避免隧道衬砌脱空、欠厚、欠密实等主要缺陷，确保衬砌混凝土实体质量，杜绝后期缺陷整治和衬砌返工。
36.混凝土布料机采用现有产品，比如采用混凝土分层布料机。
37.混凝土分层布料机工作原理：
38.混凝土分层布料机采用布料分配小车+泵送管路相结合的形式。布料小车可纵向行走换位、左右摆动分流和上下升降对位完成泵送管路自动切换对接，将混凝土分流到所需位置。混凝土分层布料机采用闭式管路输送方式，结合布料分配小车上的布料杆、布料车，并通过智能控制系统实现混凝土轻便快捷分层浇筑的施工设备。
39.凝土分层布料机由混凝土输送管路、布料车、布料杆、液压系统、电气系统等部分组成。
40.①
混凝土输送管路:管路由进料管路和分层出料管路组成，进料管路由衬砌台车1端部开始铺设至门架上部，并通过设置折叠管路实现布料车行走过程中混凝土输送管路的连续，然后连接布料车上的布料杆；分层出料管路将管路分布至各层级窗口，并将入料口通过泵管安装架集中布置。
41.②
布料车轨道:布料车轨道安装于衬砌台车1托架上部与模板之间的空间。
42.③
布料车:布料车包含整个分层浇筑的换管动作所需部件，上装行走驱动液压马达、布料杆、液压系统、电气系统等。
43.④
布料杆:布料杆由导向柱、导向套、伸缩油缸、回转座、回转驱动装置以及泵送管路组成。布料杆采用导向柱和导向套结合的伸缩结构，利用液压油缸驱动伸缩，伸缩行程300mm，布料杆通过回转驱动装置可沿隧道环向进行180
°
旋转摆动，实现混凝土进料管与集中布置的入料接口快速对接。
44.衬砌混凝土强制分层布料机进行衬砌混凝土浇筑时分层逐窗布料浇筑，保证混凝土最大下落高度不超过2m，台车前后混凝土高度差不超过0.6m，左右混凝土高度不超过0.5m；增设专用捣固窗口，保护三窗及以下混凝土充分振捣；同时调整操作及观察平台高度等参数，方便人体操作。使施工效率大幅度提高,保证混凝土衬砌质量、提高效益及降低成本。
45.混凝土浇筑强制分层逐窗浇筑流程如下：
46.1、待混凝土罐车到位后，将布料系统管路连接至拖泵上，并将第一个浇筑喇叭口对准；
47.2、启动泵送开关，先用水对布料机各管路进行润管，保证管壁湿润然后再采用砂浆润管；
48.3、关闭泵送开关，将混凝土卸至拖泵内并搅拌；
49.4、将混凝土布料机伸缩旋转装置入料口与衬砌台车1右侧第一层前端工作窗入料喇叭口对位锁紧；
50.5、启动泵送开关，调好泵送速度，开始泵送混凝土；
51.6、待二衬混凝土浇筑高度为500mm左右时，对衬砌台车1右侧第一层后端工作窗入料管路进行润管；
52.7、关闭拖泵泵送开关，开启混凝土布料机泵站电机并调节油缸收回混凝土布料机伸缩旋转装置，用抹布清洗入料喇叭口及伸缩装置入料口；
53.8、调节回转装置将伸缩旋转装置入料口对准衬砌台车1右侧第一层后端工作窗入料喇叭口，关闭混凝土布料机泵站电机，启动泵送开关，开始泵送混凝土。
54.9、待二衬混凝土浇筑高度为500mm左右时，对衬砌台车1左侧第一层后端工作窗入料管路进行润管；
55.10、关闭拖泵泵送开关,开启混凝土布料机泵站电机并调节油缸收回布料机伸缩旋转装置，用抹布清洗入料喇叭口及伸缩装置入料口；
56.11、调节布料小车及回转装置将伸缩装置入料口对准衬砌台车1左侧第一层后端工作窗入料喇叭口，关闭混凝土布料机泵站电机，启动泵送开关，开始泵送混凝土。
57.12、待二衬混凝土浇筑高度为500mm左右时,对衬砌台车1左侧第一层前端工作窗入料管路进行润管；
58.13、关闭拖泵泵送开关,开启混凝土布料机泵站电机并调节油缸收回布料机伸缩旋转装置，用抹布清洗入料喇叭口及伸缩装置入料口；
59.14、调节回转装置将伸缩旋转装置入料口对准衬砌台车1左侧第一层前端工作窗入料喇叭口，关闭布料机泵站电机，启动泵送开关，开始泵送混凝土。
60.15、重复上述步骤4-14将前三层的入料按从右到左从下往上逐层依次浇筑完成，泵送过程中需确保二衬混凝土左右高差不大于500mm，并对暂未浇筑过的管路提前进行润管以防止堵管，已浇筑过的泵管喇叭口采用抹布清洗，防止再次浇筑时密封不严实，每层管
路浇筑完后需进行清洗并关闭工作窗；浇筑腰线以下位置时浇筑速度不大于0.8m/h，浇筑腰线以上时浇筑速度不大于1m/h。
61.如图1-图2所示，在本实用新型的一些实施例中，上述衬砌台车1设有分布式压密传感器。分布式压密传感器设置在土工布与防水板之间、拱部中心位置，当砼未产生压力时，分布式压密传感器只显示红灯；当砼产生压力时，分布式压密传感器绿灯亮。如此可以通过分布式压密传感器判断隧道衬砌是否脱空。
62.该技术能有效提高了二衬混凝土浇筑的实体质量和外观质量，减少了换管施工工序，降低了劳动强度，减少了操作人员(传统拆换管最少需要4人)，节约了浇筑时间(节约拆换管时间约1～2小时)，降低了施工成本和安全风险。主要成效如下：
63.(1)通过控制混凝土布料机液压系统实现泵送接口变换不同位置，实现分层逐窗浇筑混凝土，克服一孔灌到底浇筑导致混凝土离析、产生“人”字坡冷缝等弊端；
64.(2)管路从进料口直通出料口，无中间操作环节，简单易行、效率高；
65.(3)管路均为封闭式，不会漏混凝土，避免造成材料浪费和现场的污染，同时可实现有压输送，便于清洗；
66.(4)增加专用振捣窗口4及气动式振捣器7，能充分捣固衬砌混凝土，混凝土密实度、强度满足设计要求。
67.以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域技术人员而言，显然本技术不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本技术的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本技术。
68.因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本技术的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本技术内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。