一种连拱隧道分部开挖模型试验中衬砌施工装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种连拱隧道分部开挖模型试验中衬砌施工装置及方法，它解决了现有技术中模型试验中人工涂抹难度大，且施工质量差的问题，具有保证衬砌施工模拟的精度与质量，可以实现洞室深处的衬砌施工模拟的有益效果，其方案如下：一种连拱隧道分部开挖模型试验中衬砌施工装置，包括固定台；机械臂，机械臂支撑于固定台，且机械臂能够相对于固定台实现前进或后退运动，机械臂的端部与浇筑套管的一端连接，浇筑套管能够通入衬砌相似材料，且浇筑套管相对于待支护洞室的距离可调；衬砌模架，浇筑套管的另一端伸入至衬砌模架内，衬砌模架的外部形状与待支护洞室形状一致，且衬砌模架开有若干用于喷射衬砌相似材料的衬砌窗口，且浇筑套管能够与至少部分衬砌窗口实现连通。

A lining construction device and method in partial excavation model test of multi arch tunnel

【技术实现步骤摘要】
一种连拱隧道分部开挖模型试验中衬砌施工装置及方法
本专利技术涉及岩土工程领域，特别是涉及一种连拱隧道分部开挖模型试验中衬砌施工装置及方法。
技术介绍
物理模型试验是根据相似原理采用缩尺模型研究工程施工的物理模拟方法，现已成为岩土工程、隧道工程等学科中常用的科研手段之一，使用模型试验模拟隧道工程时主要包括以下步骤：配制相似材料、填筑并夯实相似材料、埋设监测元件、继续填筑相似材料、断面开挖及支护、监测信息采集。双连拱隧道作为常用的隧道结构形式之一，由于其开挖断面大，实际施工中常常采用双侧壁导坑法、CRD法、CD法等分部开挖法进行施工，将隧道断面划分成形状不一的异形断面分别进行开挖，各导洞开挖后再施作衬砌支护，衬砌常采用钢筋混凝土材料。现阶段在此类隧道进行分部开挖法的模型试验中对衬砌施工的模拟，存在以下问题：1、现阶段大断面隧道开挖模型试验中常采用在开挖洞室内壁人工涂抹衬砌相似材料的方法来模拟隧道衬砌施工，但由于模型试验采用实际施工现场的缩尺模型(例如常采用1：50、1：100的比例尺模型)，连拱隧道采用分部开挖法时的各个导洞的断面空间狭小，且形状不一，人工涂抹的方法难以实施；2、人工涂抹衬砌相似材料的方法，难以保证衬砌的厚度均匀及施作质量，当衬砌相似材料和隧道围岩相似材料粘合性欠佳时，很容易出现衬砌相似材料脱落的情况，严重影响模型试验的进度；3、当隧道模型洞室进深较大时，模型洞室深处的衬砌相似材料施作难以实现，且不易观察衬砌施作情况。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种连拱隧道分部开挖模型试验中衬砌施工的装置，能够满足连拱隧道分部开挖模型试验中各分部异形洞室的衬砌施工的模拟需要，保证衬砌施工模拟的精度与质量，可以实现洞室深处的衬砌施工模拟，并实现衬砌施工模拟的实时监测，保证连拱隧道模型试验的顺利进行。一种连拱隧道分部开挖模型试验中衬砌施工装置的具体方案如下：一种连拱隧道分部开挖模型试验中衬砌施工装置，包括：固定台；机械臂，机械臂支撑于固定台，且机械臂能够相对于固定台实现前进或后退运动，机械臂的端部与浇筑套管的一端连接，浇筑套管能够通入衬砌相似材料，且浇筑套管相对于待支护洞室的距离可调；衬砌模架，浇筑套管的另一端伸入至衬砌模架内，衬砌模架的外部形状与待支护洞室形状一致，且衬砌模架开有若干用于喷射衬砌相似材料的衬砌窗口，且浇筑套管能够与至少部分衬砌窗口实现连通。上述的衬砌施工装置，用于连拱隧道分部开挖模型试验中，因为待支护洞室室有多个的，所以浇筑套管相对于待支护洞室的距离可调整，满足不同待支护洞室的支护需求，通过衬砌模架的设置，便于通过衬砌窗口向待支护洞室内壁喷射衬砌相似材料，衬砌模架的外部尺寸小于待支护洞室的内部尺寸，在衬砌模架与待支护洞室内壁之间形成空腔，这样衬砌相似材料注入到空腔，进而在待支护洞室内壁形成衬砌支护，保证衬砌施工模拟的精度与质量，能够实现洞室深处的衬砌施工模拟。进一步地，所述浇筑套管开有若干开窗，开窗与所述衬砌窗口能够通过伸缩导管实现连通，开窗在浇筑套管上成梅花状分布，伸缩导管的尺寸与开窗、衬砌窗口的尺寸相适应，伸缩导管可伸缩，便于伸缩导管的连接，且伸缩导管的两端均设置螺纹，浇筑套管在开窗、衬砌模架在衬砌窗口处均设置螺纹，以实现伸缩导管与开窗、衬砌窗口的连接。进一步地，所述浇筑套管在所述开窗外侧设有第一开关门，第一开关门与浇筑套管可打开设置，通过第一开关门的设置，可根据需求连通浇筑套管的部分开窗，在通入衬砌相似材料过程中，封闭另一部分开窗。进一步地，所述衬砌模架包括若干拼装成与待支护洞室形状一致的衬砌管片，衬砌管片的每一面开有所述的衬砌窗口；衬砌管片在所述衬砌窗口处设有第二开关门，第二开关门相对于衬砌管片可打开设置，通过第二开关门的设置，用于实现部分衬砌窗口，在需要时，打开部分第二开关门，进行设置伸缩导管。进一步地，所述浇筑套管为直角弯管，直角弯管通过螺纹与所述浇筑套管连接，这样在对中部的待支护洞室进行喷涂时，浇筑套管与机械臂在同一平面，当需要对侧部的待支护洞室进行喷涂时，旋转浇筑套管90°，以对侧部的待支护洞室进行喷涂；或者，所述固定台底部安装有可移动轮，这样浇筑套管为直管，可根据待支护洞室的位置，来移动固定台到相应待支护洞室的前侧，进行工作，可移动轮为可锁止轮。进一步地，所述固定台表面设置导轨，机械臂穿过滑块设置，滑块与推动机构连接，滑块在推动机构的推动下能相对于导轨实现移动，推动机构可选用直线推动机构，如直线推动电机，这样推动滑块沿着导轨实现前进或后退，进而带动机械臂和浇筑套管的移动，从而将衬砌模架送入相应的待支护洞室。进一步地，为了对滑块的移动进行限位，所述固定台上表面的两侧分别设置用于限定所述滑块的限位块。进一步地，所述固定台包括台面，台面的下表面安装有伸缩支撑架，这样满足了不同高度的待支护洞室的支护需求。进一步地，所述浇筑套管通过管路与衬砌材料罐连接，管路设置流量计，且在注浆套管安装有相机；流量计、相机分别与计算机控制机构连接，计算机控制机构与推动机构同样连接，这样通过计算机控制机构来接收衬砌相似材料的实时流量，通过相机监测施工情况。为了克服现有技术的不足，本专利技术还提供了一种连拱隧道分部开挖模型试验中衬砌施工装置的使用方法，包括如下内容：按照待支护洞室的尺寸与形状，拼装衬砌模架，连通衬砌模架的衬砌窗口与注浆套管；根据待支护洞室的位置，调整注浆套管的位置，以使衬砌模架对准相应的待支护洞室；机械臂相对于固定台实现前进运动，将衬砌模架送入待支护洞室内；通过注浆套管和衬砌窗口向待支护洞室的内壁注入衬砌相似材料；重复上述步骤，完成所有的待支护洞室的衬砌施工。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1)本专利技术通过整体结构的设置，能够向待支护洞室内壁喷射衬砌相似材料，并深入至待支护洞室深处，无需人工涂抹衬砌相似材料，能够满足连拱隧道分部开挖模型试验中各分部异形洞室的衬砌施工的模拟需要，保证衬砌施工模拟的精度与质量。2)本专利技术通过伸缩导管的设置，不仅能够实现浇筑套管与衬砌窗口的连通，实现衬砌相似材料的流通，而且伸缩导管的设置，能够满足不同待支护洞室的使用需求。3)本专利技术通过拼装组合衬砌网片的形式，可以满足不同形状、不同尺寸的待支护洞室的衬砌施工，保证衬砌施工模拟的质量，且衬砌模架可以循环利用，节能环保，避免材料浪费。4)本专利技术通过第一开关门和第二开关门的设置，能够在需要使用开窗或衬砌窗口时，打开相应的开关门，在不需要使用时，又可及时封闭相应的开关门。5)本专利技术通过使用方法的给出，能够有效实现不同高度和位置的待支护洞室的支护，保证连拱隧道模型试验的顺利进行。附图说明构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。图1为本专利技术实施例中连拱隧道分部开本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种连拱隧道分部开挖模型试验中衬砌施工装置，其特征在于，包括：/n固定台；/n机械臂，机械臂支撑于固定台，且机械臂能够相对于固定台实现前进或后退运动，机械臂的端部与浇筑套管的一端连接，浇筑套管能够通入衬砌相似材料，且浇筑套管相对于待支护洞室的距离可调；/n衬砌模架，浇筑套管的另一端伸入至衬砌模架内，衬砌模架的外部形状与待支护洞室形状一致，且衬砌模架开有若干用于喷射衬砌相似材料的衬砌窗口，且浇筑套管能够与至少部分衬砌窗口实现连通。/n

【技术特征摘要】
1.一种连拱隧道分部开挖模型试验中衬砌施工装置，其特征在于，包括：
固定台；
机械臂，机械臂支撑于固定台，且机械臂能够相对于固定台实现前进或后退运动，机械臂的端部与浇筑套管的一端连接，浇筑套管能够通入衬砌相似材料，且浇筑套管相对于待支护洞室的距离可调；
衬砌模架，浇筑套管的另一端伸入至衬砌模架内，衬砌模架的外部形状与待支护洞室形状一致，且衬砌模架开有若干用于喷射衬砌相似材料的衬砌窗口，且浇筑套管能够与至少部分衬砌窗口实现连通。


2.根据权利要求1所述的一种连拱隧道分部开挖模型试验中衬砌施工装置，其特征在于，所述浇筑套管开有若干开窗，开窗与所述衬砌窗口能够通过伸缩导管实现连通。


3.根据权利要求2所述的一种连拱隧道分部开挖模型试验中衬砌施工装置，其特征在于，所述浇筑套管在所述开窗外侧设有第一开关门，第一开关门与浇筑套管可打开设置。


4.根据权利要求1所述的一种连拱隧道分部开挖模型试验中衬砌施工装置，其特征在于，所述衬砌模架包括若干拼装成与待支护洞室形状一致的衬砌管片，衬砌管片的每一面开有所述的衬砌窗口；衬砌管片在所述衬砌窗口处设有第二开关门，第二开关门相对于衬砌管片可打开设置。


5.根据权利要求1所述的一种连拱隧道分部开挖模型试验中衬砌施工装置，其特征在于，所述浇筑套管为直角弯管，直角弯管通过螺纹与所述浇筑套管连接；
或者，所述固定台底部...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛翊国，公惠民，高海东，李刚，郭彦兵，周炳桦，傅康，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37