一种隧道仰拱半幅拆除装置及施工方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于隧道工程技术领域，公开了一种隧道仰拱半幅拆除装置，包括位于隧道一侧的栅格桁架、将栅格桁架固定在隧道底部的第一连接件、将栅格桁架固定在隧道侧面的第二连接件、位于栅格桁架上方的施工装置；其中，第一连接件与栅格桁架之间通过第一导轨滑动连接；第二连接件与栅格桁架之间通过第二导轨滑动连接；施工装置与栅格桁架之间通过第三导轨滑动连接。该装置结构简单，方便安装，设计巧妙，实用性强。本发明专利技术还公开了两种隧道仰拱半幅拆除施工方法，采用上述两种方法施工成本低，隧道稳定性高，可实现施工的同时不耽误交通，方便群众出行，大大提高了人们生活质量。

【技术实现步骤摘要】
一种隧道仰拱半幅拆除装置及施工方法
本专利技术涉及于隧道工程
，尤其涉及一种隧道仰拱半幅拆除装置及施工方法。
技术介绍
在交通网络的拓展过程中，难免会有隧道的建设，其质量好坏对道路的正常运行有着重要影响。仰拱是隧道结构的主要组成部分之一，其为隧道底部设置的与上部衬砌闭合成环、能够约束围岩变形和增加围岩稳定性的反拱形结构。仰拱在隧道工程建设中起着至关重要的作用，能解决基础承载力不够的问题，减少隧道下沉；起到防止底鼓的隆起变形，调整衬砌应力的作用；能封闭围岩，阻止围岩过大的变形，提高隧道的整体承载力；还能增加底部和墙部的支撑抵抗力，防止围岩内挤而导致底部和墙部剪切破坏。然而，在特殊情况下，隧道仰拱病害诸如仰拱底鼓开裂、衬砌结构破坏和路面翻浆冒水等仍在隧道运营期间中发生，此时就需要考虑对仰拱进行拆换。仰拱拆换主要针对隧道仰拱结构已无法满足隧道结构受力要求的情况下，对病害段仰拱、仰拱填充和路面结构等进行拆除并重新修筑，同时对仰拱下部已遭受破坏软化的软弱基底进行清除换填或注浆加固，以达到彻底解决因基底软化和仰拱结构缺陷等因素导致的仰拱病害的目的。传统方法拆除仰拱通常采用的是整幅拆除，如公开号为CN111535858A的专利，其采用的就是整幅拆除法。但采用上述方法整个装置的承重部分几乎都落在了横梁上，由于横梁跨度较大，在跨中处产生较大的弯矩，因此需要大幅增加材料用量确保横梁具有足够的承载能力，且施工反力会产生一个作用于施工装置上拉力，易造成整个施工器械与轨道脱离，整体装置的安全性不高。此外，采用整幅拆除法在施工期间隧道会停止使用，人们为了出行必须选择绕路，这会造成群众出行时间增加、燃料费用上升等问题。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的在于提供一种隧道仰拱半幅拆除装置，其结构简单，方便安装，设计巧妙，实用性强。本专利技术的第二个目的在于提供一种隧道仰拱半幅拆除施工方法，其工作效率高，社会效益好；采用半幅拆除法可实现施工的同时不耽误交通，方便出行，大幅缩短人们出行的时间，降低通行成本。本专利技术的第三个目的在于提供另一种隧道仰拱半幅拆除施工方法(即跳槽拆除法)，采用上述方法可使未拆除段对正在拆除段两端产生约束从而降低拱顶的沉降和拱底的隆起，相较于连续拆除隧道的稳定性更高。实现本专利技术第一个目的所采用的技术方案是：一种隧道仰拱半幅拆除装置，包括位于隧道一侧的栅格桁架、将栅格桁架固定在隧道底部的第一连接件、将栅格桁架固定在隧道侧面的第二连接件、位于栅格桁架上方的施工装置；其中，第一连接件与栅格桁架之间通过第一导轨滑动连接；第二连接件与栅格桁架之间通过第二导轨滑动连接；施工装置与栅格桁架之间通过第三导轨滑动连接。本专利技术中的桁架为常见的桁架，如钢桁架，具体类型可按照现场施工需求进行选择，配置桁架的主要目的是为施工装置提供一个工作平台。第一连接件和第二连接件为锚杆和膨胀螺栓，其主要目的是承受装置自重，并平衡由施工反力对装置产生的拉力或剪力。本专利技术的控制装置集中在操作平台上。第一导轨、第二导轨和第三导轨均为形状均为“工”字形的钢轨。优选地，本专利技术的“工”字形钢轨设计为上窄下宽的形状。由于桁架和施工装置的载重量较大，钢轨需要由足够的断面面积确保承载能力，并且钢轨轨头需要与桁架连接，因此工字钢的上翼缘宽度需要进行匹配。在实际应用中，除了考虑承载能力，还要考虑翼缘的稳定性，故轨头的宽度和厚度是有限定的。因此，上下翼缘的宽度、厚度以及腹板的厚度和高度可以根据实际场景进行调整。此外，栅格桁架与第一导轨和第二导轨以及控制装置连接的部分设计成与“工”字形钢轨相配合的可拆卸扣件。实现本专利技术第二个目的所采用的技术方案是：一种隧道仰拱半幅拆除施工方法，包括以下步骤：步骤S1，将隧道施工路段分为左右两侧的半幅区域，在隧道左右两侧的地面分界线处沿着隧道方向铺设第一导轨，并在一侧的隧道壁上铺设第二导轨；步骤S2，先在铺设第二导轨的一侧设置隧道仰拱半幅拆除装置，并将仰拱半幅拆除装置在第一导轨上沿着施工方向施工拆除并推进，再将已经施拆除的路段进行下一步更换仰拱及浇筑等工作；步骤S3，当步骤S2中已浇筑路段长度可供车辆通过时，本侧已浇筑路段可与另一侧未施工的路段形成“Z”字形行车空间，形成以供车辆通行；步骤S4，在隧道施工路段起点的另一侧设置隧道仰拱半幅拆除装置，重复步骤S2中的施工方案；此时，左右两侧的隧道仰拱半幅拆除装置可同时朝着施工方向进行施工推进，直至需要施工的所有路段全部完成拆除和浇筑工作。传统整幅拆除装置中，整个装置的承重部分几乎都落在了横梁上，由于横梁跨度较大，在跨中处产生较大的弯矩，因此需要大幅增加材料用量确保横梁具有足够的承载能力，且施工反力会产生一个作用于施工机械上拉力，易造成整个施工器械与轨道脱离，整体装置的安全性不高。本专利技术的隧道仰拱半幅拆除装置中桁架一侧与隧道底面连接，另一侧与隧道边墙连接，这样可减小桁架的跨度，从而降低桁架的挠度，保证施工机械的平稳运行。采用半幅拆除，在同一整幅拆除段内只拆除隧道的一侧，成拱性好，不易坍塌，结构较为稳定。此外，本专利技术在刚开始在一侧施工时，另一侧整个隧道留出来供车辆通行；当左右两侧均开始施工时，整个隧道内的行车空间为“Z”字形；当一侧的隧道施工完成后，车辆可在已经施工完成后的一侧隧道内直线通行。采用上述施工方式在不耽误行车通畅的同时，保证整个施工段在较短的工期内全部拆换，提高了工作效率。实现本专利技术第三个目的所采用的技术方案是：一种隧道仰拱半幅拆除施工方法(即跳槽拆除法)，包括以下步骤：步骤S1，沿隧道方向将需要施工的隧道划分为若干段，且依次定义为第一段，第二段，……，第N段；并将每一段分为左幅和右幅；步骤S2，先对奇数段隧道进行拆换步骤S201，在第一段隧道左右两侧的地面分界线处沿着隧道方向铺设第一导轨，并在第一段隧道左侧壁上铺设第二导轨，再在第一导轨和第二导轨上设置左幅仰拱半幅拆除装置；步骤S202，将左幅仰拱半幅拆除装置在第一导轨上沿着施工方向施工拆除并推进，再将已经施拆除的路段进行下一步更换仰拱及浇筑等工作；步骤S203，当完成第一段左幅仰拱拆换后，将第一段左幅的仰拱移动到第三段的左幅，同时在第一段右幅设置仰拱半幅拆除装置，使得左右两侧的仰拱半幅拆除装置中间的偶数段整幅隧道形成“Z”字形行车空间；然后左右两侧的装置同时施工；步骤S204，将左右两侧的仰拱半幅拆除装置同时沿着隧道方向推进，且只拆除奇数段隧道，保证左右两侧的装置之间间隔一个偶数段整幅路段，直至奇数段隧道全部完成拆除和浇筑工作；步骤S3，再对偶数段隧道进行拆换步骤S301，当奇数段隧道完全拆除后，开始拆除偶数段隧道；从第二段起按照拆除奇数段隧道的方法沿着隧道方向进行施工，且只拆除偶数段隧道，保证左右两侧的装置之间间隔一个奇数段整幅路段，直至偶数段隧道全部完成拆除和浇筑工作。上述拆除方法为跳槽拆除，首先按顺序拆换奇数段的仰拱，在奇数段仰拱拆换完成后对偶数段进行拆换，其中每段仰拱均为先拆本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种隧道仰拱半幅拆除装置，其特征在于，包括位于隧道(1)一侧的栅格桁架(2)、将栅格桁架(2)固定在隧道(1)底部的第一连接件(3)、将栅格桁架(2)固定在隧道(1)侧面的第二连接件(4)、位于栅格桁架(2)上方的施工装置；其中，第一连接件(3)与栅格桁架(2)之间通过第一导轨(6)滑动连接；第二连接件(4)与栅格桁架(2)之间通过第二导轨(7)滑动连接；控制装置(5)与栅格桁架(2)之间通过第三导轨(8)滑动连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种隧道仰拱半幅拆除装置，其特征在于，包括位于隧道(1)一侧的栅格桁架(2)、将栅格桁架(2)固定在隧道(1)底部的第一连接件(3)、将栅格桁架(2)固定在隧道(1)侧面的第二连接件(4)、位于栅格桁架(2)上方的施工装置；其中，第一连接件(3)与栅格桁架(2)之间通过第一导轨(6)滑动连接；第二连接件(4)与栅格桁架(2)之间通过第二导轨(7)滑动连接；控制装置(5)与栅格桁架(2)之间通过第三导轨(8)滑动连接。


2.根据权利要求1所述的隧道仰拱半幅拆除装置，其特征在于，第一导轨(6)设置在隧道(1)左右两侧的地面分界线处。


3.根据权利要求1或2所述的隧道仰拱半幅拆除装置，其特征在于，所述施工装置包括控制装置(5)和与控制装置(5)连接的施工组件(9)。


4.根据权利要求1所述的隧道仰拱半幅拆除装置，其特征在于，所述第一连接件(3)为竖直锚杆；第二连接件(4)由锁脚锚杆(401)、膨胀螺栓杆(402)和角钢(403)组成，与角钢(403)相连的锁脚锚杆(401)打入隧道1的一侧边墙并且通过膨胀螺栓杆(402)将角钢(403)固定在边墙上。


5.根据权利要求1、2或4所述的隧道仰拱半幅拆除装置，其特征在于，所述第一导轨(6)、第二导轨(7)和第三导轨(8)的形状均为“工”字形，且栅格桁架(2)与第一导轨(6)和第二导轨(7)以及施工装置与第三导轨(8)连接的部分设计成与“工”字形钢轨相配合的扣件(10)。


6.根据权利要求3所述的隧道仰拱半幅拆除装置，其特征在于，所述第一导轨(6)、第二导轨(7)和第三导轨(8)的形状均为“工”字形，且栅格桁架(2)与第一导轨(6)和第二导轨(7)以及施工装置与第三导轨(8)连接的部分设计成与“工”字形钢轨相配合的可拆卸扣件(10)。


7.根据权利要求5所述的隧道仰拱半幅拆除装置，其特征在于，所述扣件(10)包括带有插销的第一连接部(1001)、带有插销孔的第二连接部(1002)和连接条(1003)；第一连接部(1001)和第二连接部(1002)均为“凹”字形结构且两者表面均设有螺栓孔，连接条(1003)也开设有螺栓孔；第一连接部(1001)和第二连接部(1002)通过插销、插销孔进行对准定位，再通过连接条(1003)的螺栓孔将第一连接部(1001)和第二连接部(1002)进行连接。


8.基于权利要求1至7中任一权利要求所述的隧道仰拱半幅拆除装置，还包括一种隧道仰...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘新荣，周小涵，周伟锋，刘鎏，庄炀，林彬彬，邓景梓，钟祖良，梁宁慧，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50