一种全环衬砌台车、水利隧道的全环衬砌装置及施工方法与流程

本技术涉及水利隧道的施工，特别是涉及一种全环衬砌台车、水利隧道的全环衬砌装置及施工方法。

背景技术：

1、隧道是一种埋置于地层内的工程建筑物，包括交通隧道、水利隧道等，交通隧道包括洞身、仰拱回填等部分，水利隧道包含洞身而不包含仰拱回填。在水利隧道施工过程中，通常采用仰拱和弧形拱墙分开施工的方式进行二衬浇筑，这样不仅需要分为多个施工步骤进行施工，在进行弧形拱墙的二衬浇筑时还需要反复调整衬砌台车对仰拱之间的位置精度，导致交通隧道整体施工过程缓慢。

技术实现思路

1、基于此，有必要提供一种全环衬砌台车、水利隧道的全环衬砌装置及施工方法，其具体方案如下。

2、一种全环衬砌台车，包括中心架和模板组件；所述模板组件包括：

3、一顶模，通过上脱模组件与中心架连接；

4、两侧模，分别对称铰接于顶模的两端；所述侧模通过侧向油缸与中心架连接，由侧向油缸驱动侧模绕顶模与侧模的铰接点转动；所述侧模包括侧模外板和侧模端板；所述侧模端板连接于侧模外板的边缘且侧模端板与侧模外板之间形成相交线；

5、底模，包括底模外板和底模端板；所述底模端板连接于底模外板的边缘；所述侧模端板与部分底模端板相抵并与部分底模端板贴合；所述顶模、侧模和底模形成全环状；所述底模端板沿着由外至内的方向向下倾斜，并使侧模绕顶模与侧模的铰接点转动时，相交线不与底模端板发生干涉。

6、进一步的，所述侧模还包括固定板，所述固定板连接于侧模端板远离侧模外板的边缘，且固定板与底模端板形成夹角；所述侧模外板与中心架之间连接有第一支撑杆，所述固定板与中心架之间连接有第二支撑杆；所述第一支撑杆和第二支撑杆均铰接于中心架上的同一连接支座上；所述连接支座位于侧模下方，使第一支撑杆、第二支撑杆斜向上支撑侧模。

7、一种水利隧道的全环衬砌装置，包括：

8、栈桥组件，包括栈桥主体和第一伸缩支腿，所述第一伸缩支腿安装于栈桥主体上；所述栈桥主体沿轴向方向依次分为第一施工节段、第二施工节段和预留辅助节段；

9、如上述所述的全环衬砌台车，所述全环衬砌台车还包括安装于中心架上的第二伸缩支腿；所述中心架通过第一行走组件安装于栈桥主体上，使全环衬砌台车在第一施工节段和第二施工节段间行走；

10、铺挂台车，包括铺挂台车主体以及第三伸缩支腿；所述铺挂台车主体通过第二行走组件安装于栈桥主体上，使铺挂台车在第二施工节段和预留辅助节段之间行走；所述第三伸缩支腿安装于铺挂台车主体上；所述铺挂台车用于铺设防水板和挂设二衬钢筋。

11、进一步的，所述栈桥主体包括矩形框架结构和通行走道；所述矩形框架结构包括两根上大梁和两根下大梁，两根上大梁之间连接有上横梁，两个下大梁之间连接有下横梁，上大梁与下大梁之间通过竖向梁连接；所述通行走道包括通道走廊、铰接于通道走廊两端的引桥、以及引桥提升装置；所述引桥提升装置包括提升油缸、提升杆和提升梁；所述提升油缸一端与矩形框架结构铰接，另一端与提升杆铰接；所述提升杆与提升梁铰接；所述提升梁横置于引桥下方，并与引桥连接。

12、进一步的，所述提升梁的两侧分别连接有与提升梁表面垂直的连接杆；所述引桥的侧面设有翼板，所述翼板上连接有贯穿翼板的通孔；所述连接杆穿过通孔后连接有限位螺母；所述翼板的两侧分别连接有第一弹簧和第二弹簧；所述第一弹簧与限位螺母相抵，所述第二弹簧与提升梁相抵。

13、进一步的，所述铺挂台车主体包括铺挂台车支架、分别安装于铺挂台车支架两端的环形导轨、以及移动组件；所述移动组件包括分别移动安装于两环形导轨上的铺挂小车，所述铺挂小车上转动安装有用于安装成卷防水板的旋转轴；两铺挂小车之间连接有移动杆，所述移动杆上安装有多个沿移动杆长度方向排列的伸缩撑杆，所述伸缩撑杆上可拆卸地连接有防水板压轮或钢筋弯曲夹头。

14、进一步的，所述铺挂小车上安装有行走轮，所述铺挂小车沿环形导轨移动时带动行走轮滚动；所述移动杆中部设有沿其长度方向延伸的滑槽，所述伸缩撑杆上连接有滑块，所述滑块沿滑槽延伸方向滑动地置于滑槽内；一行走轮通过驱动件与一伸缩撑杆连接，使行走轮转动时带动伸缩撑杆沿滑槽进行往复运动。

15、进一步的，所述驱动件包括安装于行走轮上的第一球铰支座、安装于伸缩撑杆上的第二球铰支座、以及球铰杆；所述球铰杆的一端连接有第一小球，另一端连接有第二小球；所述第一小球与第一球铰支座连接形成第一球面副，所述第二小球与第二球铰支座连接形成第二球面副；各伸缩撑杆之间分别通过串联杆连接。

16、进一步的，所述钢筋弯曲夹头包括容纳钢筋穿过的夹持环、以及与夹持环连接的第一拆卸杆，所述第一拆卸杆与伸缩撑杆可拆卸式地连接。

17、一种利用上述所述的全环衬砌装置施工水利隧道的方法，包括如下步骤：

18、s1、使全环衬砌台车移动至第一施工节段，对第一施工节段进行二衬浇筑；同时使铺挂台车移动至第二施工节段，使铺挂台车遍历整个第二施工节段对第二施工节段进行防水板铺挂和二衬钢筋绑扎；

19、s2、当第二施工节段内的防水板和二衬钢筋施工完成后，使铺挂台车移动至预留辅助节段；

20、s3、当第一施工节段的二衬浇筑完成后，使全环衬砌台车移动至第二施工节段；

21、s4、当第一施工节段内的仰拱混凝土强度足够后，分别使第一伸缩支腿缩短、第二伸缩支腿伸长、第三伸缩支腿伸长，使栈桥组件形成悬浮状态、衬砌台车和铺挂台车形成固定状态；使栈桥组件向前移动一个施工节段的长度后；再分别使第一伸缩支腿伸长、第二伸缩支腿缩短、第三伸缩支腿缩短，使栈桥恢复固定状态、衬砌台车和铺挂台车恢复悬浮状态；

22、s5、重复上述s1-s4，直到完成交通隧道的浇筑。

23、有益效果：1.本发明所提供的一种全环衬砌台车，在二衬浇筑时，能够直接进行全环整体浇筑，无需分步骤浇筑，减少了施工步骤，从而提高了施工效率，加快水利隧道的整体施工进程；并且既保证底模端板与侧模端板之间互相贴合而提高密封性避免溢浆，又使脱模过程中侧模与底模之间不会产生干涉。

24、2.本发明所提供的一种全环衬砌台车，利用第一支撑杆和第二支撑杆分别对侧模的固定板以及侧模外板处进行斜向上支撑，不仅保证了底模和侧模结合处的稳定性，也避免侧模直接将混凝土荷载和自身荷载直接作用于底模上，避免底模因过载而偏位。

25、3.本发明所提供的一种水利隧道的全环衬砌装置，能够同步进行二衬浇筑、以及钢筋绑扎和防水板铺挂作业，并随栈桥组件的行走分别进行交替作业，进一步提高了水利隧道的施工效率。

26、4.本发明所提供的一种水利隧道的全环衬砌装置，利用第一弹簧和第二弹簧作为引桥与提升梁之间的缓冲，使引桥在固定状态下时，提升梁与引桥之间存在一定的间距，引桥上所承受的荷载不会直接作用于提升梁，从而避免造成提升油缸过载而失效，另外利用第一弹簧和第二弹簧进行缓冲也可以避免提升梁动作时直接与引桥碰撞而造成损伤。

27、5.本发明所提供的一种水利隧道的全环衬砌装置，在防水布铺挂过程中，使铺挂小车在环形导轨上行走进行全环铺挂，并使伸缩撑杆随铺挂小车的环形移动进行周向的全环移动以及轴向往复移动，从而形成连续波浪形的运动轨迹，使压轮对防水板进行多区域的压覆，减小褶皱、使防水板更好的与隧洞内壁贴合。

28、6.本发明所提供的一种水利隧道的全环衬砌装置，利用钢筋夹头能够辅助二衬钢筋弯曲，利用伸缩撑杆的径向伸缩以及轴向移动能够调整二衬钢筋的位置，对二衬钢筋进行定位。