隧道二衬混凝土浇筑系统施工方法技术方案

隧道二衬混凝土浇筑系统施工方法，包括利用三维激光扫描仪对初支断面进行全覆盖扫描并计算出预估浇筑二衬混凝土方量并将其传输给电控箱（40）；安装条带状压力感应垫片（33）和透明管（30）；安装压力感应芯片（9）、压力感应片（32）、温度传感器（5）；布置安装高频气动振捣器（12）和自动插入式振捣装置（18），安装流量传感器（1）；当压力感应芯片（9）压力感应值大于上一板二衬混凝土抗压值时停止顶伸，安装综合管（37）；压缩空气，流量传感器（1）监测混凝土方量；气动振捣；插入式振捣；判断拱顶混凝土已打满，终止混凝土浇筑。实现了二衬混凝土浇筑自动化。

Construction Method of Tunnel Second Lining Concrete Casting System

The construction method of tunnel secondary lining concrete pouring system includes full coverage scanning of the initial branch section with three-dimensional laser scanner, calculating the volume of poured secondary lining concrete and transmitting it to the electronic control box (40), installing strip pressure sensing gasket (33) and transparent pipe (30), installing pressure sensing chip (9), pressure sensing chip (32), temperature sensor (5); High frequency pneumatic tamper (12) and automatic insertion vibration tamper (18) are arranged and installed with flow sensor (1); when the pressure induction chip (9) is greater than the compressive value of the upper slab and the second lining concrete, the top extension is stopped and the comprehensive pipe (37); compressed air and flow sensor (1) monitors the concrete square volume; pneumatic vibration tamper; insertion vibration tamper; judging the mixing of vault roof. The concrete has been filled and the concrete pouring has been terminated. The automatic pouring of secondary lining concrete has been realized.

【技术实现步骤摘要】
隧道二衬混凝土浇筑系统施工方法
本专利技术涉及一种混凝土浇筑系统，更具体的说涉及隧道二衬混凝土浇筑系统施工方法，属于隧道衬砌施工

技术介绍
目前，随着我国高铁的飞速发展，隧道越来越多；随着隧道衬砌质量及标准化施工要求不断提高，隧道衬砌混凝土质量要求越来越高。传统的隧道衬砌工艺中，混凝土浇筑前二衬台车钢模板直接与上板混凝土搭接，且无相关顶压力控制，很容易将搭接混凝土顶裂，造成施工缝处掉块；浇筑过程，地泵将混凝土泵送至二衬台车每个进料口，并在进料口使用手持式振捣棒进行振捣，在浇筑拱顶时采用电动附着式振捣器振捣，但是，由于二衬拱顶钢筋密集，拱顶混凝土人工无法振捣，且振捣器频率不足、振捣半径小，因此无法保证拱顶混凝土是否密实、饱满，易导致隧道衬砌拱顶混凝土空洞、混凝土强度不足等质量问题；二衬拱顶冲顶过程，因混凝土施工不可视，传统的靠观察端头模板有没有漏浆，无法准确判断二衬拱顶混凝土是否打满，易导致隧道衬砌拱顶混凝土脱空；隧道衬砌拱顶质量问题，给后期列车运行造成极大的安全风险，因此传统的隧道衬砌工艺已经无法满足施工需求。如何避免隧道衬砌拱顶混凝土掉块、空洞等质量缺陷，确保后期隧道运营安全，成为目前亟需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有的隧道二衬混凝土浇筑存在的上述问题，提供隧道二衬混凝土浇筑系统施工方法。为实现上述目的，本专利技术的技术解决方案是：隧道二衬混凝土浇筑系统施工方法，其中的浇筑系统包括流量监测装置、入模温度监测装置、压力可视化软搭接装置、多个高频气动振捣器、多个自动插入式振捣装置、拱顶内窥防脱空装置、压力感应片、压力感应垫片、拱顶排气溢浆注浆装置、气体压缩机和电控箱，所述的流量监测装置包括三维激光扫描仪和流量传感器，所述的流量传感器安装在混凝土主输送泵管上，三维激光扫描仪、流量传感器计均与电控箱连接，所述的入模温度监测装置包括温度传感器，所述温度传感器安装在隧道二衬台车钢模板的背面上，温度传感器与电控箱连接，所述的压力可视化软搭接装置包括橡胶板，所述的橡胶板加装在二衬台车靠近上一板二衬搭接板底部，所述的橡胶板与二衬台车钢模板在环向上弧长一致，橡胶板上安装有压力感应芯片，所述的压力感应芯片与电控箱连接，所述的多个高频气动振捣器布置在二衬台车钢模板的背面上，多个高频气动振捣器分别通过分流管与气体压缩机的主气管路连接，所述的分流管上设置有气动开关电磁阀，所述的气体压缩机和电控箱连接，所述的自动插入式振捣装置包括钢机架、气动顶升器、顶升滑道和高频振捣棒，所述钢机架安装在隧道二衬台车钢模板的背面上，所述的气动顶升器安装在钢机架底部中心，所述的顶升滑道包括滑道钢板和设置在钢机架两内侧的安装滑槽，所述的滑道钢板与顶升滑槽滑动连接，所述的气动顶升器与气体压缩机连接，所述的滑道钢板包括上层钢板和下层钢板，所述高频振捣棒底端固定在滑道钢板上层钢板上，气动顶升器的顶升气缸柱顶部与滑道钢板下层钢板连接，高频振捣棒上部插置在二衬台车钢模板中，高频振捣棒顶部与二衬台车钢模板表面平齐，所述的钢机架上设置有拉拔开关，所述拉拔开关在钢机架的位置与滑道钢板底部平齐，拉拔开关与滑道钢板铰接，拉拔开关与电控箱连接，所述的拱顶内窥防脱空装置包括内窥镜和透明管，所述的透明管岩纵向安装在拱顶防水板上，所述内窥镜的探头置于透明管内，所述的压力感应片安装在二衬台车拱顶，所述的压力感应垫片安装在土工布上，压力感应片和压力感应垫片均与电控箱连接，所述的拱顶排气溢浆注浆装置包括设置在二衬台车钢模板上的综合管预留口，所述的综合管预留口与拱顶进料口间隔布置，综合管预留口中插有综合管，所述的综合管与二衬台车钢模板顶部交接处刻画有插入标识线，综合管顶端设置有排气溢浆注浆齿，所述的排气溢浆注浆齿顶贴在防水板层上，包括以下的步骤：步骤一、铺挂土工布前，利用三维激光扫描仪对初支断面进行全覆盖扫描，扫描结束计算出预估浇筑二衬混凝土方量并将其传输给电控箱；步骤二、防水板施工前，在隧道拱顶土工布上安装条带状压力感应垫片，并将压力感应垫片与电控箱电连接，防水板铺挂完成后，在拱顶防水板上纵向安装一根透明管；步骤三、二衬施工前，在二衬台车与上一板二衬混凝土搭接板底部安装橡胶板，并在橡胶板上安装压力感应芯片，同时在二衬台车拱顶安装压力感应片，在隧道二衬台车钢模板的背面上安装温度传感器，将压力感应芯片、压力感应片、温度传感器分别与电控箱电连接；步骤四、布置安装高频气动振捣器和自动插入式振捣装置，在混凝土主输送泵管上安装流量传感器，将高频气动振捣器通过分流管与气体压缩机的主气管路连接，并在分流管上安装气动开关电磁阀，将自动插入式振捣装置中的气动顶升器与气体压缩机连接，并将气动开关电磁阀、安装流量传感器分别与电控箱电连接；步骤五、二衬台车行走定位后，通过台车液压杆顶伸二衬台车钢模板，二衬台车靠近上一板二衬搭接板底部的橡胶板与上一板混凝土搭接，通过电控箱读取压力感应芯片压力感应值，当该压力感应值大于上一板二衬混凝土抗压值时，停止顶伸；同时在二衬台车钢模板上的综合管预留口中安装综合管；步骤六、将气体压缩机和电控箱连接，启动电控箱、地泵，在二衬浇筑混凝土前，打开气体压缩机电源进行压缩空气，当气压达到8kg/cm²时，电控箱切断气体压缩机电源，停止压缩空气，开始浇筑混凝土，混凝土通过地泵泵管至进料口进入二衬台车钢模板，安装在混凝土主输送泵管上的流量传感器实时监测通过混凝土主输送泵管的混凝土方量；步骤七、混凝土进入二衬台车钢模板后，边墙混凝土通过人工在边墙进料口处进行振捣，并进入电控箱操作台的气动振捣系统操作界面，在混凝土浇筑至高频气动振捣器位置前，启动进行气动振捣，气动振捣结束后，记录边墙混凝土接触温度传感器的时间及其温度；步骤八、待气动振捣结束后，进入电控箱操作台的插入振捣系统操作界面设置好插入深度，当混凝土浇筑上起拱线时，启动进行插入式振捣；插入式振捣结束同时记录拱顶混凝土接触温度传感器的时间及其温度；步骤九、将三维激光扫描仪扫描计算出的预估浇筑二衬混凝土方量与流量传感器实时测得输送的混凝土实际方量进行对比，当混凝土实际浇筑方量大于预估浇筑二衬混凝土方量时，电控箱发出报警信号，判断拱顶混凝土已打满，终止混凝土浇筑。所述的步骤二中安装透明管时，使透明管端头外露于二衬台车端头20cm。所述的步骤三中在橡胶板上环向每1米间距安装压力感应芯片，二衬台车两侧中部沿边墙至拱顶按1米间距均匀安装温度传感器、二衬台车拱顶均布三个温度传感器。所述的步骤四中将自动插入式振捣装置沿纵向布置安装在二衬台车拱顶及拱部两侧，布置在二衬台车拱顶的自动插入式振捣装置分别布置在二衬台车钢模板端头与拱顶进料口之间及相邻拱顶进料口之间，布置在二衬台车拱部两侧的自动插入式振捣装置分别布置在环向上距拱顶进料口为1.8m位置处。所述的步骤四中将高频气动振捣器布置安装在二衬台车钢模板的背面两侧，单侧环向三排，第一排高频气动振捣器位于仰拱与二衬纵向施工缝上1.5m处，相邻高频气动振捣器环向间距2m。所述的步骤七中气动振捣包括下面的步骤：步骤71、进入电控箱操作台的气动振捣系统操作界面设置好振捣时间，根据进料顺序设置好同排高频气动振捣器振捣顺序；步骤72、当混凝土浇筑至第一排高频气动振捣器位置时，点击第一排气动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.隧道二衬混凝土浇筑系统施工方法，其中的浇筑系统包括流量监测装置、入模温度监测装置、压力可视化软搭接装置、多个高频气动振捣器（12）、多个自动插入式振捣装置（18）、拱顶内窥防脱空装置、压力感应片（32）、压力感应垫片（33）、拱顶排气溢浆注浆装置、气体压缩机（13）和电控箱（40），所述的流量监测装置包括三维激光扫描仪和流量传感器（1），所述的流量传感器（1）安装在混凝土主输送泵管（2）上，三维激光扫描仪、流量传感器计（1）均与电控箱（40）连接，所述的入模温度监测装置包括温度传感器（5），所述温度传感器（5）安装在隧道二衬台车钢模板（3）的背面上，温度传感器（5）与电控箱（40）连接，所述的压力可视化软搭接装置包括橡胶板（6），所述的橡胶板（6）加装在二衬台车（7）靠近上一板二衬搭接板（8）底部，所述的橡胶板（6）与二衬台车钢模板（3）在环向上弧长一致，橡胶板（6）上安装有压力感应芯片（9），所述的压力感应芯片（9）与电控箱（40）连接，所述的多个高频气动振捣器（12）布置在二衬台车钢模板（3）的背面上，多个高频气动振捣器（12）分别通过分流管（14）与气体压缩机（13）的主气管路（15）连接，所述的分流管（14）上设置有气动开关电磁阀（16），所述的气体压缩机（13）和电控箱（40）连接，所述的自动插入式振捣装置（18）包括钢机架（20）、气动顶升器（21）、顶升滑道（22）和高频振捣棒（23），所述钢机架（20）安装在隧道二衬台车钢模板（3）的背面上，所述的气动顶升器（21）安装在钢机架（20）底部中心，所述的顶升滑道（22）包括滑道钢板（24）和设置在钢机架（20）两内侧的安装滑槽，所述的滑道钢板（24）与顶升滑槽滑动连接，所述的气动顶升器（21）与气体压缩机（13）连接，所述的滑道钢板（24）包括上层钢板和下层钢板，所述高频振捣棒（23）底端固定在滑道钢板（24）上层钢板上，气动顶升器（21）的顶升气缸柱（25）顶部与滑道钢板（24）下层钢板连接，高频振捣棒（22）上部插置在二衬台车钢模板（3）中，高频振捣棒（22）顶部与二衬台车钢模板（3）表面平齐，所述的钢机架（20）上设置有拉拔开关，所述拉拔开关在钢机架（20）的位置与滑道钢板（24）底部平齐，拉拔开关与滑道钢板（24）铰接，拉拔开关与电控箱（40）连接，所述的拱顶内窥防脱空装置包括内窥镜（29）和透明管（30），所述的透明管（30）岩纵向安装在拱顶防水板（31）上，所述内窥镜（29）的探头置于透明管（30）内，所述的压力感应片（32）安装在二衬台车（7）拱顶，所述的压力感应垫片（33）安装在土工布（34）上，压力感应片（32）和压力感应垫片（33）均与电控箱（40）连接，所述的拱顶排气溢浆注浆装置包括设置在二衬台车钢模板（3）上的综合管预留口（36），所述的综合管预留口（36）与拱顶进料口（19）间隔布置，综合管预留口（36）中插有综合管（37），所述的综合管（37）与二衬台车钢模板（3）顶部交接处刻画有插入标识线（38），综合管（37）顶端设置有排气溢浆注浆齿（39），所述的排气溢浆注浆齿（39）顶贴在防水板层（31）上，其特征在于，包括以下的步骤：步骤一、铺挂土工布（34）前，利用三维激光扫描仪对初支断面进行全覆盖扫描，扫描结束计算出预估浇筑二衬混凝土方量并将其传输给电控箱（40）；步骤二、防水板（31）施工前，在隧道拱顶土工布（34）上安装条带状压力感应垫片（33），并将压力感应垫片（33）与电控箱（40）电连接，防水板（31）铺挂完成后，在拱顶防水板（31）上纵向安装一根透明管（30）；步骤三、二衬施工前，在二衬台车（7）与上一板二衬混凝土搭接板（8）底部安装橡胶板（6），并在橡胶板（6）上安装压力感应芯片（9），同时在二衬台车（7）拱顶安装压力感应片（32），在隧道二衬台车钢模板（3）的背面上安装温度传感器（5），将压力感应芯片（9）、压力感应片（32）、温度传感器（5）分别与电控箱（40）电连接；步骤四、布置安装高频气动振捣器（12）和自动插入式振捣装置（18），在混凝土主输送泵管（2）上安装流量传感器（1），将高频气动振捣器（12）通过分流管（14）与气体压缩机（13）的主气管路（15）连接，并在分流管（14）上安装气动开关电磁阀（16），将自动插入式振捣装置（18）中的气动顶升器（21）与气体压缩机（13）连接，并将气动开关电磁阀（16）、安装流量传感器（1）分别与电控箱（40）电连接；步骤五、二衬台车（7）行走定位后，通过台车液压杆顶伸二衬台车钢模板（3），二衬台车（7）靠近上一板二衬搭接板（8）底部的橡胶板（6）与上一板混凝土搭接，通过电控箱（40）读取压力感应芯片（9）压力感应值，当该压力感应值大于上一板二衬混凝土抗压值时，停止顶伸；...

【技术特征摘要】
1.隧道二衬混凝土浇筑系统施工方法，其中的浇筑系统包括流量监测装置、入模温度监测装置、压力可视化软搭接装置、多个高频气动振捣器（12）、多个自动插入式振捣装置（18）、拱顶内窥防脱空装置、压力感应片（32）、压力感应垫片（33）、拱顶排气溢浆注浆装置、气体压缩机（13）和电控箱（40），所述的流量监测装置包括三维激光扫描仪和流量传感器（1），所述的流量传感器（1）安装在混凝土主输送泵管（2）上，三维激光扫描仪、流量传感器计（1）均与电控箱（40）连接，所述的入模温度监测装置包括温度传感器（5），所述温度传感器（5）安装在隧道二衬台车钢模板（3）的背面上，温度传感器（5）与电控箱（40）连接，所述的压力可视化软搭接装置包括橡胶板（6），所述的橡胶板（6）加装在二衬台车（7）靠近上一板二衬搭接板（8）底部，所述的橡胶板（6）与二衬台车钢模板（3）在环向上弧长一致，橡胶板（6）上安装有压力感应芯片（9），所述的压力感应芯片（9）与电控箱（40）连接，所述的多个高频气动振捣器（12）布置在二衬台车钢模板（3）的背面上，多个高频气动振捣器（12）分别通过分流管（14）与气体压缩机（13）的主气管路（15）连接，所述的分流管（14）上设置有气动开关电磁阀（16），所述的气体压缩机（13）和电控箱（40）连接，所述的自动插入式振捣装置（18）包括钢机架（20）、气动顶升器（21）、顶升滑道（22）和高频振捣棒（23），所述钢机架（20）安装在隧道二衬台车钢模板（3）的背面上，所述的气动顶升器（21）安装在钢机架（20）底部中心，所述的顶升滑道（22）包括滑道钢板（24）和设置在钢机架（20）两内侧的安装滑槽，所述的滑道钢板（24）与顶升滑槽滑动连接，所述的气动顶升器（21）与气体压缩机（13）连接，所述的滑道钢板（24）包括上层钢板和下层钢板，所述高频振捣棒（23）底端固定在滑道钢板（24）上层钢板上，气动顶升器（21）的顶升气缸柱（25）顶部与滑道钢板（24）下层钢板连接，高频振捣棒（22）上部插置在二衬台车钢模板（3）中，高频振捣棒（22）顶部与二衬台车钢模板（3）表面平齐，所述的钢机架（20）上设置有拉拔开关，所述拉拔开关在钢机架（20）的位置与滑道钢板（24）底部平齐，拉拔开关与滑道钢板（24）铰接，拉拔开关与电控箱（40）连接，所述的拱顶内窥防脱空装置包括内窥镜（29）和透明管（30），所述的透明管（30）岩纵向安装在拱顶防水板（31）上，所述内窥镜（29）的探头置于透明管（30）内，所述的压力感应片（32）安装在二衬台车（7）拱顶，所述的压力感应垫片（33）安装在土工布（34）上，压力感应片（32）和压力感应垫片（33）均与电控箱（40）连接，所述的拱顶排气溢浆注浆装置包括设置在二衬台车钢模板（3）上的综合管预留口（36），所述的综合管预留口（36）与拱顶进料口（19）间隔布置，综合管预留口（36）中插有综合管（37），所述的综合管（37）与二衬台车钢模板（3）顶部交接处刻画有插入标识线（38），综合管（37）顶端设置有排气溢浆注浆齿（39），所述的排气溢浆注浆齿（39）顶贴在防水板层（31）上，其特征在于，包括以下的步骤：步骤一、铺挂土工布（34）前，利用三维激光扫描仪对初支断面进行全覆盖扫描，扫描结束计算出预估浇筑二衬混凝土方量并将其传输给电控箱（40）；步骤二、防水板（31）施工前，在隧道拱顶土工布（34）上安装条带状压力感应垫片（33），并将压力感应垫片（33）与电控箱（40）电连接，防水板（31）铺挂完成后，在拱顶防水板（31）上纵向安装一根透明管（30）；步骤三、二衬施工前，在二衬台车（7）与上一板二衬混凝土搭接板（8）底部安装橡胶板（6），并在橡胶板（6）上安装压力感应芯片（9），同时在二衬台车（7）拱顶安装压力感应片（32），在隧道二衬台车钢模板（3）的背面上安装温度传感器（5），将压力感应芯片（9）、压力感应片（32）、温度传感器（5）分别与电控箱（40）电连接；步骤四、布置安装高频气动振捣器（12）和自动插入式振捣装置（18），在混凝土主输送泵管（2）上安装流量传感器（1），将高频气动振捣器（12）通过分流管（14）与气体压缩机（13）的主气管路（15）连接，并在分流管（14）上安装气动开关电磁阀（16），将自动插入式振捣装置（18）中的气动顶升器（21）与气体压缩机（13）连接，并将气动开关电磁阀（16）、安装流量传感器（1）分别与电控箱（40）电连接；步骤五、二衬台车（7）行走定位后，通过台车液压杆顶伸二衬台车钢模板（3），二衬台车（7）靠近上一板二衬搭接板（8）底部的橡胶板（6）与上一板混凝土搭接，通过电控箱（40）读取压力感应芯片（9）压力感应值，当该压力感应值大于上一板二衬混凝土抗压值时，停止顶伸；同时在二衬台车钢模板（3）上的综合管预留口（36）中安装综合管（37）；步骤六、将气体压缩机（13）和电控箱（40）连接，启动电控箱（40）、地泵（4），在二衬浇筑混凝土前，打开气体压缩机（13）电源进行压缩空气，当气压达到8kg/cm²时，电控箱（40）切断气体压缩机（13）电源，停止压缩空气，开始浇筑混凝土，混凝土通过地泵（4）泵管至进料口进入二衬台车钢模板（3），安装在混凝土主输送泵管（2）上的流量传感器（1）实时监测通过混凝土主输送泵管（2）的混凝土方量；步骤七、混凝土进入二衬台车钢模板（3）后，边墙混凝土通过人工在边墙进料口（17）处进行振捣，并进入电控箱操作台的气动振捣系统操作界面，在混凝土浇筑至高频气动振捣器（12）位置前，启动进行气动振捣，气动振捣结束后，记录边墙混凝土接触温度传感器（5）的时间及其温度；步骤八、待气动振捣结束后，进入电控箱操作台的插入振捣系统操作界面设置好插入深度，当混凝土浇筑上起拱线时，启动进行插入式振捣；插入式振捣结束同时记录拱顶混凝土接触温度传感器（5）的时间及其温度；步骤九、将三维激光扫描仪扫描计算出的预估浇筑二衬混凝土方量与流量传感器（1）实时测得输送的混凝土实际方量进行对比，当混凝土实际浇筑方量大于预估浇筑二衬混凝土方量时，电控箱（40）发出报警信号，判断拱顶混凝土已打满，终止混凝土浇筑。2.根据权利要求1所述的隧道二衬混凝土浇筑系统施工方法，其特征在于：所述的步骤二中安装透明管（30）时，使透明管（30）端头外露于二衬台车（7）端头20cm。3.根据权利要求1所述的隧道二衬混凝土浇筑系统施工方法，其特征在于：所述的步骤三中在橡胶板（6）上环向每1米间距安装压力感应芯片（9），二衬台车（7）两侧中部沿边墙至拱顶按1米间距均匀安装温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：王更峰，杨沿，周军伟，袁中华，焦贤福，刘素云，
申请(专利权)人：中铁十一局集团第四工程有限公司，中铁十一局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42