一种隧道衬砌双台车组合装置及整体浇筑施工方法与流程

本发明属于隧道施工领域，具体涉及一种隧道衬砌双台车组合装置及整体浇筑施工方法。

背景技术：

1、隧道衬砌是隧道工程中的重要组成部分，其承担着保证隧道结构安全和稳定的重要任务。隧道施工时，常常不可避免的需要穿越一些不良地质施工，不良地质地带易发生地质灾害，如塌方、滑坡、岩爆等，一旦遇到不良地质会影响施工进度，甚至影响整个工程的进展，此时二衬的快速封闭成型可以有效减轻这些地质灾害对隧道的影响，提高隧道的安全性。通常情况下，隧洞衬砌通常采用12米标准单台液压式衬砌钢模台车浇筑，如遇不良地质地质变化加剧，未施做二衬段仍采用标准单台车浇筑，施工进度慢，二衬浇筑等强时间过长，不利于二衬迅速封闭成环、存在较大的施工安全隐患。

2、目前，针对大断面隧道虽然有双台车施工相关技术，但现有双台车施工是一前一后两台台车相距若干个衬砌长度,而不会使用一台超长衬砌台车，大断面隧道衬砌台车下可过车,两台衬砌台车之间距离可以尽可能加大,缩小台车之间距离有以下缺点:1.以减小施工干扰；2、减少新开衬砌两边均需架立挡头模板的次数,2号衬砌台车一端与已浇好的衬砌混凝土搭接,另一端架立挡头模板,1号衬砌台车新开衬砌两边需架立挡头模板；3、减少衬砌背后空洞注浆次数,因后一板衬砌观察孔所留空洞会被前一板衬砌填满，而2号衬砌台车最后一板衬砌与1号衬砌台车第一板衬砌接头位置的空洞则需要注浆。

3、现有cn 105673045 a专利-双台车合并技术，是将衬砌台车前后端工作平台全部拆除、将衬砌台车走行电机与走行轮后移于衬砌台车骨架之内，使双台车两端端头模板可以直接拼接组合，拼接方式简单，是在台车结构能够改变的情况下的一种好的施工方法，但对于现有施工台车，如12m液压标准台车，台车两端有防撞梁及立柱，走行轮位于立柱上，都不可拆除后移，当需要穿越不良地质，台车需要组合时，双台车端头模板无法直接合拢，该拼接段，临时做法可直接搭设钢管支架+小钢膜浇筑，当浇筑模数过多时，每段都需要搭设与拆除，施工速度缓慢，且混凝土浇筑过程支架搭设受力体系较弱，二衬外观质量差，因此现有方式已不适用。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本发明提供一种隧道衬砌双台车组合装置及整体浇筑施工方法，以解决现有大断面隧道双台车施工是两台台车相距若干个衬砌长度，如遇不良地质地质变化加剧，现有方法只能整体提升施工速度，无法在如两三个衬砌长度等小范围的局部地区实现快速施工，局部地区仍旧无法解决二衬浇筑等强时间过长，不利于二衬迅速封闭成环、存在较大的施工安全隐患的问题。

2、本发明提供了.一种隧道衬砌双台车整体浇筑施工方法，其特征在于，具体方法如下：

3、1)双台车组合拼接段设计及优化

4、(2)首先采用bim软件进行台车组合支撑体系三维设计，得到台车组合拼接段初始模型；

5、(2)将三维模型导进cae仿真软件中进行检算分析，在满足受力安全前提下，对组合支撑体系进行优化；

6、2)施工准备及零部件加工

7、台车组合在隧道内部进行拼装，先将台车移至洞内空旷位置，拆除原台车拼接段干扰物；

8、3)单台车拼接段支撑体系安装

9、(1)降低台车高度，预留拱架、面板安装空间，在原台车门梁上方两侧防撞柱上，采用小筋板焊接制作成两个板凳平台，平台高度30cm，作为环形拱架临时支撑，随即分节安装i20工字钢作为拱架水平横梁；

10、(2)以台车中线以1-4号顺序对称安装竖向工字钢，竖向工字钢下端焊接矩形连接板，并通过矩形连接板螺栓连接拱架水平横梁，竖向工字钢底部两侧使用5mm小筋板作加强处理，在对称安装1号工字钢后，在竖向工字钢上焊接i6.3#槽钢与原台车竖向支撑架进行固定，与原台车端连接方式采用对拉螺杆固定，作为活动端头；

11、(3)以a-b单元顺序安装环向拱架，ab单元间采用连接板螺栓连接，拱架与竖向工字钢进行焊接处理；

12、(4)将矩形小钢膜分块安装到台车端部的角钢与环形拱架上，随即在钢膜上焊接一个吊环，利用麻绳牵引将钢膜移至b单元拱脚位置，由拱脚至拱顶依次安装，并将i6.3#槽钢按20cm间距环向布置拱架背楞，槽钢背楞、小钢膜面板与台车边端角钢做点焊固定；

13、(5)收展二衬台车侧模，安装侧墙c单元拱架，b、c单元拱架采用活动铰接方式进行连接，侧墙模板由侧墙底部采用电动葫芦提升至已焊接成型模板处，布置背楞并由上向下逐一拼装点焊接成型；

14、(6)开展支撑体系构件安装效果验收，确认构件与台车同步收缩、伸展正常；

15、4)双台车就位组合

16、使用运输装载机将双台车运输就位，开始最后的组合工作，通过台车液压系统将拼接段拱架模板提升至已浇筑二衬内轮廓底面，利用衬砌内轮廓修正拼接段模板线型，确保后期二衬浇筑的线型质量，再完成最后拱架与模板的加固焊接工作；

17、5)衬砌混凝土整体浇筑

18、采用2台混凝土泵车从双台车两端向中部进行整体浇筑；

19、6)双台车衬砌整体浇筑效果验证。

20、前述方法中，具体浇筑及注浆工艺如下：

21、浇筑混凝土前，清除模板、钢筋上的杂物和油污，堵塞模板上的裂隙和空洞，检查拌和站、运输车、输送泵、振捣器是否处于运转状态，照明、通风、排水等是否满足施工条件，检查合格后，进行浇筑作业；

22、①浇筑工艺：采用分层分窗逐层对称浇筑，浇筑时边浇边振，泵送混凝土入仓自下而上通过分流串筒到达各层工作窗口，通过料斗、主串筒、“三通”分流串筒、分流串筒和入窗串筒结合的方式，通过各级插板阀门，使混凝土流向各工作窗口，实现二衬拱墙混凝土的逐窗进料，自由下落高度不超过2m，台车前后不超过0.6m，左右两侧高差不超过0.5m；

23、②振捣工艺：混凝土采取附着式振捣器振捣，辅以插入式振捣器振捣，必须边浇边振，插入式振捣器采用快插慢拔，垂直均匀的振捣，且振捣间距不超过振捣棒有效作用半径的1.5倍，振捣时以混凝土不再显著下沉，不再冒出气泡，表面翻出水泥浆和外观均匀为止，插入式振捣器变换位置时，不得在混凝土浇筑仓内平拖，不得碰撞模板、钢筋和预埋件；

24、③封顶工艺：当混凝土浇筑面接近顶部后进入封顶阶段，加大封顶混凝土坍落度；封顶混凝土沿上坡方向进行，并在上坡档头板设置排气孔，封顶时，减缓泵送速度、减小泵送压力，密切观察档头板排气孔的排气和浆液泄漏情况，当混凝土浆液从挡头板排泄孔泄流且由稀变浓，即完成衬砌混凝土浇筑；

25、带模注浆：在台车上预埋径向注浆管，对二衬混凝土施工完2h内及时通过该注浆管进行注浆：

26、①注浆孔布置及安装

27、注浆孔沿用单个12m衬砌台车模板拱顶中心线上的4个注浆孔，1#注浆孔为主注浆孔距二衬封闭端模60～100cm，4#注浆孔为排气观察孔距开放端模100～150cm，2#、3#注浆孔在中间位置均布，在取孔位置焊接固定法兰，采取满焊，从定位法兰中试穿rpc注浆管，标记和测量穿入的长度，rpc管管口制作，切除rpc管多余长度，并在端头切割“十”字溢流槽，宽×深为3×5mm，安装rpc注浆管，溢流槽端朝上，紧贴防水板，安装rpc注浆管的固定管，依次安装其他注浆口处的rpc注浆管，其中紧挨已施做衬彻端的注浆孔为主注浆孔，标记为1#注浆孔，依次编号为2#、3#、4#注浆孔，通过观察4个注浆管出浆情况，观察二衬混凝土冲顶浇筑情况，做好以上相关准备工作，待二衬混凝土浇筑完成后，开始拱顶注浆；

28、②注浆液制备及带模注浆

29、回填注浆采用具有良好结合力的微膨胀注浆料直接加水拌和，控制水料比为0.18，采用隧道用注浆机，对1#注浆孔进行注浆，观察注浆孔的出浆情况，当端模出浆或压力表读数超过1mpa时停止注浆；依次对2#、3#注浆孔进行注浆，4#注浆孔作为备用注浆孔，通过流量计、压力表测量浆体用量和注浆压力值；

30、③拆卸法兰及注浆管件

31、注浆结束后，关闭止浆阀门，卸下注浆机软管，拆卸定位法兰，并封堵rpc注浆管，待浆液初凝后卸除定位法兰及注浆管件，清洗注浆设备；

32、脱模与养护：待衬彻混凝土强度达到8mpa后敲除rpc注浆管，台车脱模前行，进入下一循环施工。

33、前述方法中，经优化后，台车组合支撑体系设计为:双台车组合连接主横梁采用五道i40#工字钢，环形拱架采用i20#工字钢布置，模板采用5mm小钢膜拼装，背楞采用i6.3#槽钢，液压支撑杆采用φ80圆钢自制而成，再基于三维模型输出三维及二维图纸，指导加工生产。

34、前述方法中，衬砌混凝土整体浇筑中，按设计要求，采用简易台架绑扎好二衬钢筋，将双台车行走至二衬待浇筑段，拱架和模板提升到位，在两台车门梁上方两个防撞柱之间，布置5根i40工字钢作为拱架支撑受力的主横梁，利用原台车门架和环型拱架上的连接环安装8根液压支撑杆，底模4根液压杆安装支撑至填充层侧壁，做好模板支撑。

35、本发明还提供了一种用于上述施工方法的隧道衬砌双台车组合装置，包括已拆除拼接端干扰物的两个台车，两个台车门梁顶面的两侧分别固定有防撞梁，防撞梁之间的台车门梁顶面上分布有台车拼接主横梁，防撞梁上固定有板凳平台，且板凳平台的上端面与台车拼接主横梁上端面相平齐，每个台车门梁上方的台车拼接主横梁和板凳平台上均沿横向设置有拱架水平横梁，拱架水平横梁的上端沿横向分布固定有竖向工字钢，竖向工字钢的上端与环形拱架固定连接，竖向工字钢还通过纵向槽钢与原台车竖向支撑架固定连接。

36、前述组合装置中，所述防撞梁为“l”型防撞梁，且防撞梁的“l”型转角处为平滑曲面过度，防撞梁的立柱结构底面贴合台车门梁顶面固定，防撞梁的横柱结构端部伸出至台车门梁外侧，且防撞梁的横柱结构端部的下侧具有伸至台车门梁顶面下方的防撞限位部，所述板凳平台固定于横柱结构上。

37、前述组合装置中，所述竖向工字钢以台车中线向两侧的顺序对称安装有四组，仅第二组的竖向工字钢通过纵向槽钢与原台车竖向支撑架固定连接，竖向工字钢上沿竖向分布连接有两组纵向槽钢，每组纵向槽钢中，位于竖向工字钢的两侧对称设置有固纵向槽钢，且对称设置的固纵向槽钢通过穿设于竖向工字钢上的对拉螺杆固定。

38、前述组合装置中，竖向工字钢的下端固定有矩形连接板，并通过矩形连接板与拱架水平横梁螺栓连接固定。

39、工艺原理是在双台车拼接段门架主横梁上增加环形简易拱架及模板，支撑拱架沿用台车原受力体系设计，采用5mm小钢板与i6.3槽钢焊接于原台车端头钢膜模板处，形成可组可分的衬砌台车，利用隧道台车自身的液压升降系统，驱动拼接段模板支撑同步升降、伸展，台车拼装就位后，使用双泵车前后同步浇筑，一次完成两板衬砌浇筑、等强。

40、与现有技术相比，本发明解决了双台车组合拼装段模板支撑加固问题，利用两台12米液压式衬砌钢模台车采用衬砌双台车组合整体浇筑施工方法，，每一轮施工节约了传统12米台车浇筑及二衬等强施工时间，可大大提高衬砌进度，减少各工作面不同作业班组交叉影响，实现设备的最大化利用及作业人员的合理安排，安全、高效的完成隧道二次衬砌施工，该方法已经通过应用实践与验证，实现了不良地质二衬的快速封闭成型，有利于保证隧道工程的顺利进行和安全稳定，对于隧道施工穿越不良地质且工期要求紧、剩余衬砌施工强度大的工程项目具有重要的借鉴意义，除此之外，本发明还具有如下优点：

41、1)设计效率高、设计合理性强

42、台车改装组合部分设计依托bim技术进行全三维参数化设计，设计可视化效果好，利用参数化模型进行结构检算受力分析，优化结构尺寸，设计效率快、合理性强，同时设计成果模型可出具三维施工交底指导书指导操作人员组合改装。

43、2)施工进度快、节省二衬施工时间

44、双组合式衬砌台车改装，只需在两台车门架主横梁上设置环形简易拱架及模板，改装迅速，双台车组合浇筑，加快了衬砌施工进度，同时完成两板衬砌等强，缩短二衬浇筑施工时间。

45、3)台车组合改装适应性、安全性强

46、台车加长段参照原台车受力体系设计，能与原台车同步收缩、伸展，受力传递明确，施工安全有保障。

47、4)现场施工管理易控制

48、衬砌台车操作人员易于掌握拼装程序以及定位、加固、混凝土浇筑、台车拆除等操作要点，有利于现场施工管理和工序质量控制.

49、相比于现有cn 105673045 a专利-双台车合并技术，采用本发明所述技术把该拼接段的支撑体系与原台车模板支撑体系形成一体，受力体系好，组合简单，拼装完成后，可重复多次拼接施工。大断面隧道采用双台车组合整体浇筑，台车底部仍可进行通车作业，在台车两端端头位置侧边，布置混凝土泵车及混凝土罐车，从双台车两端向中部同时进行整体浇筑，加快了二衬浇筑速度，且做到了减少其他工序施工干扰。一次性浇筑两板二衬，减少了中间段二衬端头封堵次数，减少了一次二衬浇筑及等强时间，加快了施工进度，同时减少了中间段的施工缝，提高了结构安全性，在穿越最后不良地质段最后一板二衬时，超长台车的长度可以满足最后一板二衬的浇筑模数，为后续12标准衬砌浇筑模数调整提供了便利，且台车拼接段的拼接装置可以拆卸重复使用，利于再次遇见不良地质等工况时，能快速组合拼接。