盾构小半径隧洞衬砌施工方法技术

本发明专利技术提供一种盾构小半径隧洞衬砌施工方法，属于盾构施工的技术领域，包括S1，伸长针梁前部支撑和针梁后部支撑，使针梁支撑旋转偏移框架和模板系统；S2，根据隧道形式确定针梁式旋模全圆衬砌台车的模板形式；S3，针梁式旋模全圆衬砌台车纵向定位；S4，针梁式旋模全圆衬砌台车中线定位；S5，针梁式旋模全圆衬砌台车标高定位；S6，面板展开；S7，放置配重，使针梁式旋模全圆衬砌台车重心下移；S8，封端头模、安装止水带、浇筑混凝土；S9，针梁前移及定位；S10，脱模；S11，下一循环。本发明专利技术可在隧道直线段与曲线段间进行转换，无需减少一次浇筑混凝土长度，也无需加装及拆除楔形模板。

【技术实现步骤摘要】
盾构小半径隧洞衬砌施工方法
本专利技术属于盾构施工的
，具体公开了一种盾构小半径隧洞衬砌施工方法。
技术介绍
近年来，随着城市扩张，引、输水隧洞逐步增多，相比城市地铁盾构隧道，引、输水盾构隧洞断面小，转弯半径小，在盾构管片的基础上需再浇筑二次衬砌混凝土。引、输水盾构隧洞因形状为圆形，而必须采用圆形针梁式衬砌台车进行衬砌施工，方可保证衬砌混凝土的整体性。现有针梁式衬砌台车的纵向轴线为直线形，在施工曲线段时，衬砌台车与曲线段无法很好吻合，因此，在弯曲段，或者采取减少衬砌台车一次浇筑混凝土长度的方法，以免衬砌厚度达不到设计要求，或者采用将针梁拆开，分成2部台车及安装楔形板以适应曲线段的方法。传统直线型针梁式衬砌台车具有以下缺点：1.在曲线段施工时，为保证衬砌厚度，一次衬砌长度不能太长，衬砌混凝土分段多，施工缝多，质量风险大；2.立模板、施作防水工程量大；3.衬砌次数多，进度慢，人工成本、设备成本大；4.因衬砌混凝土分段多，施工干扰大，组织困难。而传统安装楔形板的拆线型衬砌台车具有以下缺点：1.将针梁拆开安装楔形板步骤复杂，多次拆装影响衬砌台车精度，台车部件容易局部形，影响使用寿命；2.安拆楔形模板所需时间长，影响施工进度，且人工成本大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种盾构小半径隧洞衬砌施工方法，可在隧道直线段与曲线段间进行转换，无需减少一次浇筑混凝土长度，也无需加装及拆除楔形模板。为实现上述目的，本专利技术提供一种盾构小半径隧洞衬砌施工方法，采用针梁式旋模全圆衬砌台车施工，针梁式旋模全圆衬砌台车包括针梁及针梁纵移系统、针梁前部支撑、针梁后部支撑、旋转偏移框架和模板系统；针梁及针梁纵移系统包括针梁和针梁纵移装置；针梁为箱型中空结构，顶板上沿着纵向设置有两个滑轮孔；针梁纵移装置包括钢丝绳、钢丝绳收放机构、滑轮、调心轴承和针梁铰耳；针梁铰耳设置在滑轮孔两侧，且位于针梁内；滑轮的轮轴通过调心轴承与针梁铰耳转动连接，滑轮穿过滑轮孔；钢丝绳收放机构设置在针梁内；钢丝绳缠绕在钢丝绳收放机构上，绕过滑轮，两端穿过滑轮孔均位于针梁外；针梁前部支撑和针梁后部支撑均支撑在针梁的底部，分别靠近针梁的前端和后端；多个旋转偏移框架依次套设在针梁上，每个旋转偏移框架均包括内框架、外框架、内外框支撑、框架偏移施力机构和框架离合机构；内框架为方型框架，套设置在针梁外，内高与针梁的外高一致，内宽大于针梁的外宽；外框架包括相对设置的两个外框外环以及连接两个外框外环的外框纵梁，外框架套设在内框架外，外框外环和内框架之间通过多个内外框支撑连接，至少有1个外框纵梁位于针梁的左侧或右侧；框架偏移施力机构穿过内框架的预留孔，外端与位于针梁左侧或右侧的外框纵梁固定连接，内端与针梁的对应侧纵向滑动连接；两组框架离合机构分别位于内框架的左右两侧，框架离合机构的第一端与外框架铰接，第二端与相邻的旋转偏移框架可拆卸铰接；模板系统包括两块端头模板以及设置在端头模板之间的n块中间模板，n=0，1，2，3……，模板均为全圆型；端头模板的端头面与隧道轴线垂直，与相邻模板连接的连接面与隧道轴线斜交；端头模板轴向的最长边长度的计算公式为，最短边长度的计算公式为，式中：l1为端头模板的中心长度，R为线路转弯半径，r为针梁式旋模全圆衬砌台车模板半径，即隧洞洞径；中间模板两端的连接面均与隧道轴线斜交，且两端的连接面对称设置；中间模板轴向的最长边长度的计算公式为，最短边长度的计算公式为，式中：l2为中间模板的中心长度，R为线路转弯半径，r为针梁式旋模全圆衬砌台车模板半径，即隧洞洞径；每块模板套设在一架旋转偏移框架上，与旋转偏移框架的外框架转动连接，各块模板通过对应的旋转驱动机构驱动独立旋转；与端头模板连接的旋转偏移框架中，至少有1个内外框支撑位于内框架上方的中心位置与钢丝绳的端部连接；施工方法包括：S1，伸长针梁前部支撑和针梁后部支撑，使针梁支撑旋转偏移框架和模板系统；S2，根据隧道形式确定针梁式旋模全圆衬砌台车的模板形式隧道为直线段时，通过框架离合机构使各块模板沿着针梁纵向分离，旋转各块模板使相邻两块模板的最长边和最短边处于同一水平面，通过框架离合机构使各块模板沿着针梁纵向闭合，多块模板组成与隧道直线段相适应的直线筒状结构；隧道为曲线段时，通过框架离合机构使各块模板沿着针梁纵向分离，旋转各块模板使所有模板的最长边位于曲线段外环、最短边位于曲线段内环，相邻两块模板的最长边和最长边处于同一水平面，最短边和最短边处于同一水平面，通过框架离合机构使各块模板沿着针梁纵向闭合，多块模板组成与隧道曲线段相适应的折线筒状结构；隧道为直线和曲线的过渡段时，处于直线段的模板为与隧道直线段相适应的直线筒状结构，处于曲线段的模板为与隧道曲线段相适应的折线筒状结构；S3，针梁式旋模全圆衬砌台车纵向定位通过钢丝绳牵引旋转偏移框架和模板系统沿着针梁纵向移动至隧道设计位置后；S4，针梁式旋模全圆衬砌台车中线定位启动框架偏移施力机构，调整旋转偏移框架在针梁上的横向位置，使旋转偏移框架全部居中；S5，针梁式旋模全圆衬砌台车标高定位调整针梁前部支撑和针梁后部支撑，将针梁高度调整至设计标高；S6，面板展开将模板调整为成为全圆型，至设计位置；S7，放置配重，使针梁式旋模全圆衬砌台车重心下移；S8，封端头模、安装止水带、浇筑混凝土；S9，针梁前移及定位浇筑的混凝土养护达到强度后，回缩针梁前部支撑和针梁后部支撑，由模板系统承重，针梁不承重，启动针梁纵移装置，使针梁前移至下一模的位置，再启动框架偏移千斤顶，调整针梁横向位置，使针梁起、终点位于隧道中线上，再伸长针梁前部支撑和针梁后部支撑，使针梁再次支撑旋转偏移框架和模板系统；S10，脱模S11，下一循环重复步骤S2-11。进一步地，上述针梁式旋模全圆衬砌台车，还包括用于对模板施加下压力的配重系统。进一步地，针梁的左侧或右侧纵向设置有横移滑槽，横移滑槽为外小内大的内凹型；位于横移滑槽侧的外框纵梁与横移滑槽对齐；框架偏移施力机构包括框架偏移千斤顶和纵滑偏移小车；纵滑偏移小车包括滑轮、底板和小车铰耳，滑轮和小车铰耳分别设置在底板的两侧，滑轮与横移滑槽滑动配合；框架偏移千斤顶的外端与位于横移滑槽外侧的外框纵梁固定连接，内端与小车铰耳铰接。进一步地，每个旋转偏移框架中，至少有两个内外框支撑设置在内框架的左右两侧；框架离合机构为框架离合油缸，框架离合油缸第一端与同侧的内外框支撑铰接。进一步地，旋转偏移框架还包括外齿回转轴承和无齿回转轴承；两个外框外环分别与外齿回转轴承的内圈以及无齿回转轴承的内圈固定连接；模板与外齿回转轴承的外圈以及无齿回转轴承的外圈固定连接；旋转驱动机构包括变频电机和驱动齿；变频电机固定在外框纵梁上，输出轴与驱动齿连接；驱动齿与外齿回转轴承外圈上的齿本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种盾构小半径隧洞衬砌施工方法，其特征在于，采用针梁式旋模全圆衬砌台车施工，针梁式旋模全圆衬砌台车包括针梁及针梁纵移系统、针梁前部支撑、针梁后部支撑、旋转偏移框架和模板系统；/n所述针梁及针梁纵移系统包括针梁和针梁纵移装置；/n所述针梁为箱型中空结构，顶板上沿着纵向设置有两个滑轮孔；/n所述针梁纵移装置包括钢丝绳、钢丝绳收放机构、滑轮、调心轴承和针梁铰耳；/n所述针梁铰耳设置在滑轮孔两侧，且位于针梁内；/n所述滑轮的轮轴通过调心轴承与针梁铰耳转动连接，滑轮穿过滑轮孔；/n所述钢丝绳收放机构设置在针梁内；/n所述钢丝绳缠绕在钢丝绳收放机构上，绕过滑轮，两端穿过滑轮孔均位于针梁外；/n所述针梁前部支撑和针梁后部支撑均支撑在针梁的底部，分别靠近针梁的前端和后端；/n多个旋转偏移框架依次套设在针梁上，每个旋转偏移框架均包括内框架、外框架、内外框支撑、框架偏移施力机构和框架离合机构；/n所述内框架为方型框架，套设置在针梁外，内高与针梁的外高一致，内宽大于针梁的外宽；/n所述外框架包括相对设置的两个外框外环以及连接两个外框外环的外框纵梁，外框架套设在内框架外，外框外环和内框架之间通过多个内外框支撑连接，至少有1个外框纵梁位于针梁的左侧或右侧；/n所述框架偏移施力机构穿过内框架的预留孔，外端与位于针梁左侧或右侧的外框纵梁固定连接，内端与针梁的对应侧纵向滑动连接；/n两组框架离合机构分别位于内框架的左右两侧，框架离合机构的第一端与外框架铰接，第二端与相邻的旋转偏移框架可拆卸铰接；/n所述模板系统包括两块端头模板以及设置在端头模板之间的n块中间模板，n=0，1，2，3……，模板均为全圆型；/n所述端头模板的端头面与隧道轴线垂直，与相邻模板连接的连接面与隧道轴线斜交；/n所述端头模板轴向的最长边长度的计算公式为...

【技术特征摘要】
1.一种盾构小半径隧洞衬砌施工方法，其特征在于，采用针梁式旋模全圆衬砌台车施工，针梁式旋模全圆衬砌台车包括针梁及针梁纵移系统、针梁前部支撑、针梁后部支撑、旋转偏移框架和模板系统；
所述针梁及针梁纵移系统包括针梁和针梁纵移装置；
所述针梁为箱型中空结构，顶板上沿着纵向设置有两个滑轮孔；
所述针梁纵移装置包括钢丝绳、钢丝绳收放机构、滑轮、调心轴承和针梁铰耳；
所述针梁铰耳设置在滑轮孔两侧，且位于针梁内；
所述滑轮的轮轴通过调心轴承与针梁铰耳转动连接，滑轮穿过滑轮孔；
所述钢丝绳收放机构设置在针梁内；
所述钢丝绳缠绕在钢丝绳收放机构上，绕过滑轮，两端穿过滑轮孔均位于针梁外；
所述针梁前部支撑和针梁后部支撑均支撑在针梁的底部，分别靠近针梁的前端和后端；
多个旋转偏移框架依次套设在针梁上，每个旋转偏移框架均包括内框架、外框架、内外框支撑、框架偏移施力机构和框架离合机构；
所述内框架为方型框架，套设置在针梁外，内高与针梁的外高一致，内宽大于针梁的外宽；
所述外框架包括相对设置的两个外框外环以及连接两个外框外环的外框纵梁，外框架套设在内框架外，外框外环和内框架之间通过多个内外框支撑连接，至少有1个外框纵梁位于针梁的左侧或右侧；
所述框架偏移施力机构穿过内框架的预留孔，外端与位于针梁左侧或右侧的外框纵梁固定连接，内端与针梁的对应侧纵向滑动连接；
两组框架离合机构分别位于内框架的左右两侧，框架离合机构的第一端与外框架铰接，第二端与相邻的旋转偏移框架可拆卸铰接；
所述模板系统包括两块端头模板以及设置在端头模板之间的n块中间模板，n=0，1，2，3……，模板均为全圆型；
所述端头模板的端头面与隧道轴线垂直，与相邻模板连接的连接面与隧道轴线斜交；
所述端头模板轴向的最长边长度的计算公式为，最短边长度的计算公式为，
式中：l1为端头模板的中心长度，R为线路转弯半径，r为针梁式旋模全圆衬砌台车模板半径，即隧洞洞径；
所述中间模板两端的连接面均与隧道轴线斜交，且两端的连接面对称设置；
所述中间模板轴向的最长边长度的计算公式为，最短边长度的计算公式为，
式中：l2为中间模板的中心长度，R为线路转弯半径，r为针梁式旋模全圆衬砌台车模板半径，即隧洞洞径；
每块模板套设在一架旋转偏移框架上，与旋转偏移框架的外框架转动连接，各块模板通过对应的旋转驱动机构驱动独立旋转；
与端头模板连接的旋转偏移框架中，至少有1个内外框支撑位于内框架上方的中心位置与钢丝绳的端部连接；
施工方法包括：
S1，伸长针梁前部支撑和针梁后部支撑，使针梁支撑旋转偏移框架和模板系统；
S2，根据隧道形式确定针梁式旋模全圆衬砌台车的模板形式
隧道为直线段时，通过框架离合机构使各块模板沿着针梁纵向分离，旋转各块模板使相邻两块模板的最长边和最短边处于同一水平面，通过框架离合机构使各块模板沿着针梁纵向闭合，多块模板组成与隧道直线段相适应的直线筒状结构；
隧道为曲线段时，通过框架离合机构使各块模板沿着针梁纵向分离，旋转各块模板使所有模板的最长边位于曲线段外环、最短边位于曲线段内环，相邻两块模板的最长边和最长边处于同一水平面，最短边和最短边处于同一水平面，通过框架离合机构使各块模板沿着针梁纵向闭合，多块模板组成与隧道曲线段相适应的折线筒状结构；
隧道为直线和曲线的过渡段时，处于直线段的模板为与隧道直线段相适应的直线筒状结构，处于曲线段的模板为与隧道曲线段相适应的折线筒状结构；
S3，针梁式旋模全圆衬砌台车纵向定位
通过钢丝绳牵引旋转偏移框架和模板系统沿着针梁纵向移动至隧道设计位置后；
S4，针梁式旋模全圆衬砌台车中线定位
启动框架偏移施力机构，调整旋转偏移框架在针梁上的横向位置，使旋转偏移框架全部居中；
S5，针梁式旋模全圆衬砌台车标高定位
调整针梁前部支撑和针梁后部支撑，将针梁高度调整至设计标高；
S6，面板展开
将模板调整为成为全圆型，至设计位置；
S7，放置配重，使针梁式旋模全圆衬砌台车重心下移；
S8，封端头模、安装止水带、浇筑混凝土；
S9，针梁前移及定位
浇筑的混凝土养护达到强度后...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐智华，黄光辉，
申请(专利权)人：中铁十二局集团有限公司，中铁十二局集团第一工程有限公司，
类型：发明
国别省市：山西;14