一种矿山法隧道二衬浇筑自动化施工系统及其施工方法技术方案

本发明专利技术公开了一种矿山法隧道二衬浇筑自动化施工系统，包括施工台车和浇筑模板，施工台车包括骨架总成以及布置在骨架总成上方的托架总成，骨架总成支腿以及一体式连接在支腿顶部的横梁，该系统还包括顶升机构、走行机构和横移机构，浇筑模板的边模底部通过受力部件支撑在路面上，在托架总成上安装有分层布料装置，分层布料装置通过智能控制结构实现二衬混凝土浇筑，通过本技术方案的施工系统，使施工台车不用承受混凝土重量及侧压力，从而简化了施工台车结构，进一步使得隧道底部空间较大，提高了通风截面积，便于工程车辆通行，解决了现有施工台车结构复杂、占用隧道主要施工空间进而影响施工效率的问题，提高了矿山法隧道二衬浇筑的施工效率。衬浇筑的施工效率。衬浇筑的施工效率。

【技术实现步骤摘要】
一种矿山法隧道二衬浇筑自动化施工系统及其施工方法


[0001]本专利技术涉及隧道施工
，尤其涉及一种矿山法隧道二衬浇筑自动化施工系统及其施工方法。

技术介绍

[0002]新奥法是当前国内外隧道工程建设普遍采用的施工方法之一，该方法的原理是在隧道开挖后以锚喷混凝土作为初期支护，内层用模筑混凝土作为二次衬砌，初支和二衬形成复合式衬砌结构，两层衬砌之间设置防水板。从目前的施工水平调研来看，隧道施工技术虽较为成熟，但是隧道施工的质量问题和安全问题仍然是较为普遍的问题。
[0003]隧道二衬施工过程中的质量问题主要存在几下几个方面：一、混凝土浇筑存在脱空、结构不密实、裂缝、漏水、外观质量差等问题，引起此类质量问题的原因包括二衬拱顶混凝土填充困难、结构复杂和环境恶劣导致混凝土振捣不密实、混凝土收缩较大等；二、传统的自密实混凝土由于胶凝材料用量大，主要使用河砂配置，砂率高，混凝土收缩较大，其抗裂性较普通振捣混凝土更差；三、当前隧道二衬浇筑通常采用人工振捣混凝土，施工过程中需要大量技术工人在现场进行振捣作业，且由于隧道结构的特点，工人振捣作业的难度较大，不仅混凝土浇筑质量难以保证，封闭空间多人作业也会带来较高的安全风险；四、现有的二衬浇筑模板整体安装在施工台车上，在浇筑过程中，浇筑的混凝土重量及侧压力通过浇筑模板传递到施工台车上，由于荷载较大，需要加强施工台车的支撑结构，因此，不仅施工台车结构复杂，而且施工台车占据了隧道的主要施工空间，施工过程非常不方便。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的之一至少在于，针对现有技术的矿山法隧道二衬浇筑施工过程中，浇筑的混凝土重量及侧压力主要作用在施工台车上，导致存在施工台车结构复杂、占用隧道主要施工空间进而影响施工效率的问题，提供一种矿山法隧道二衬浇筑自动化施工系统及其施工方法，该矿山法隧道二衬浇筑自动施工系统通过设置施工台车，并在施工台车上方布置浇筑模板，浇筑模板只在移动的时候加载于施工台车上，在浇筑过程中，荷载传递至路面，从而保证了隧道下部的通行空间，用于运输混凝土，同时在施工台车的托架总成上安装智能控制的分层布料装置，实现隧道二衬混凝土自动化浇筑。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案包括以下各方面。
[0006]一种矿山法隧道二衬浇筑自动化施工系统，包括施工台车和浇筑模板，其中：所述施工台车包括骨架总成以及布置在骨架总成上方的托架总成，所述骨架总成包括沿隧道长度方向并排布置在隧道两侧的支腿以及一体式连接在支腿顶部的横梁，所述支腿设置有顶升机构，且该支腿的底部布置有用于在轨道上行走的走行机构，所述走行机
构上布置有夹轨器；所述托架总成包括横撑、纵撑和顶撑，所述横撑和纵撑连接成框架平台结构，所述顶撑垂直设置在横撑上；所述浇筑模板包括顶模、边模和小动模，环向之间的相邻模板通过连接件连接成整体结构，所述边模与顶模、小动模和边模之间由铰销连接；所述顶模连接在顶撑顶部，所述横撑上铰接连接有撑杆，该撑杆包括可相对转动连接的第一撑杆和第二撑杆，所述第一撑杆铰接在横撑上，所述第二撑杆与所述边模铰接，所述第一撑杆上安装有侧向油缸，所述横撑与边模之间通过侧向千斤可拆卸式连接；所述横梁上安装有用于调节托架总成中心位置的横移机构，所述横移机构的另一端连接在横撑上；所述边模的底部通过受力部件支撑在路面上，所述框架平台结构上安装有分层布料装置，所述分层布料装置包括布料小车以及浇筑管路，所述布料小车上设置有将混凝土出料口与浇筑管路入料口对接的智能控制结构，所述浇筑管路的另一端连通至开设在浇筑模板上的浇筑窗口。
[0007]在矿山法隧道二衬浇筑施工过程中，采用本技术方案的施工系统，施工台车只需要承受浇筑模板的自身重量，也就是通过施工台车承受浇筑模板移动时的自身重力，当施工台车运载浇筑模板安装就位后，浇筑模板通过连接在边模底部的受力部件对整个浇筑模板形成支撑，使得浇筑的混凝土重量及侧压力全部传递至路面，施工台车不需要承受浇筑混凝土重量及侧压力；这就使得本申请中施工台车的骨架总成结构非常简单，由沿隧道长度方向并排布置在隧道两侧的支腿以及一体式连接在支腿顶部的横梁构成，隧道前后两端的支腿通过连接梁连接，支腿只占据隧道两侧较小的空间，隧道顶部、两侧和底部空间较大，改善了作用环境，提高了通风截面积，便于工程车辆通行，解决了现有施工台车结构复杂、占用隧道主要施工空间进而影响施工效率的问题，大幅度提高了矿山法隧道二衬浇筑的施工效率；通过在支腿上布置走行机构，能通过施工台车运载浇筑模板沿隧道长度方向移动，在支腿上设置顶升机构以及在横梁上安装横移机构，能通过施工台车对浇筑模板进行位置调节，保证浇筑模板在正确位置安装就位；将浇筑模板的边模与顶模、小动模与边模之间采用铰销连接的方式，能实现浇筑模板的展开与收拢，通过在横撑上铰接连接撑杆，而撑杆结构包括可相对转动连接的第一撑杆和第二撑杆，这种可调节式折叠支撑，便于立模和脱模。在横撑与边模之间通过侧向千斤可拆卸式连接，在浇筑模板浇筑时安装侧向千斤，使边模与顶模刚性连接，便于顶模受到的混凝土重量及侧压力通过边模传递到路面，保证力的传递；在走行机构上布置夹轨器，夹轨器夹紧钢轨，支腿上的走行机构通过门架千斤支撑，门架千斤撑紧轨道；框架平台结构上铺满花纹钢板，所述布料小车布置在框架平台结构上，布料小车上的智能控制结构采用现有常规技术，包括纵向行走换位结构、左右摆动分流结构以及上下升降对位结构，通过智能控制结构将布料小车上的出料口与浇筑管路入料口对接，浇筑管路的另一端插入开设在浇筑模板上的浇筑窗口内，实现混凝土二衬浇筑自动化施工。
[0008]优选的，所述浇筑管路分层布置，从混凝土模板底部向上依次布置第一层浇筑管
路、第二层浇筑管路和第三层浇筑管路，所有浇筑管路为封闭式结构。
[0009]通过分层布置管路的方式，解决了现有技术中采用单一灌注孔导致混凝土离析及产生“人”字坡冷缝的弊端，而且分层布置管路，不需要根据不同的浇筑部位因长度不同而进行换管，避免造成混凝土塌落度损失而堵管和影响浇筑质量；现有的浇筑管路多数采用敞开式结构，而本申请技术方案中的浇筑管路采用封闭式，不会存在漏混凝土现象，有效避免了材料浪费和现场的污染，而且封闭式管路能实现有压输送，便于清洗。
[0010]优选的，所述边模的底部通过受力部件支撑在路面上，该受力部件包括安装固定在边模底部内侧的支撑角板，所述支撑角板通过垂直布置的螺旋撑杆与路面接触，所述边模和支撑角板上还设置有斜向撑杆，所述斜向撑杆的另一端固定在埋设在路面内的预埋支撑上。
[0011]在浇筑混凝土过程中，浇筑模板受到较大的混凝土重力及侧向力，通过螺旋撑杆与斜向撑杆从两个部位及两个受力方向对浇筑模板的边模进行支撑，从而保证浇筑模板受力可靠，结构具有较好的稳定性，同时在边模底部内侧设置支撑角板，一方面能分散边模局部受力，另一方面能扩大支撑件的布置数量，进一步提高浇筑模板在浇筑过程中的结构安全。
[0012]优选的，所述浇筑模板内侧还安装有多个侧向平台，所述浇筑模板的端部安装有梯子平台总成，多个所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种矿山法隧道二衬浇筑自动化施工系统，其特征在于，包括施工台车和浇筑模板（4），其中：所述施工台车包括骨架总成（3）以及布置在骨架总成（3）上方的托架总成（10），所述骨架总成（3）包括沿隧道长度方向并排布置在隧道两侧的支腿（301）以及一体式连接在支腿（301）顶部的横梁（302），所述支腿（301）设置有顶升机构（15），且该支腿（301）的底部布置有用于在轨道（19）上行走的走行机构（16），所述走行机构（16）上布置有夹轨器（17）；所述托架总成（10）包括横撑（101）、纵撑（102）和顶撑（103），所述横撑（101）和纵撑（102）连接成框架平台结构，所述顶撑（103）垂直设置在横撑（101）上；所述浇筑模板（4）包括顶模（401）、边模（402）和小动模（403），环向之间的相邻模板通过连接件连接成整体结构，所述边模（402）与顶模（401）、小动模（403）和边模（402）之间由铰销连接；所述顶模（401）连接在顶撑（103）顶部，所述横撑（101）上铰接连接有撑杆（22），该撑杆（22）包括可相对转动连接的第一撑杆（221）和第二撑杆（222），所述第一撑杆（221）铰接在横撑（101）上，所述第二撑杆（222）与所述边模（402）铰接，所述第一撑杆（221）上安装有侧向油缸（7），所述横撑（101）与边模（402）之间通过侧向千斤（8）可拆卸式连接；所述横梁（302）上安装有用于调节托架总成（10）中心位置的横移机构（9），所述横移机构（9）的另一端连接在横撑（101）上；所述边模（402）的底部通过受力部件（20）支撑在路面上，所述框架平台结构（11）上安装有分层布料装置（2），所述分层布料装置（2）包括布料小车（211）以及浇筑管路（24），所述布料小车（211）上设置有将混凝土出料口（212）与浇筑管路入料口（241）对接的智能控制结构，所述浇筑管路（24）的另一端连通至开设在浇筑模板（4）上的浇筑窗口（21）。2.根据权利要求1所述的矿山法隧道二衬浇筑自动化施工系统，其特征在于，所述浇筑管路（24）分层布置，从混凝土浇筑模板底部向上依次布置第一层浇筑管路（242）、第二层浇筑管路（243）和第三层浇筑管路（244），所有浇筑管路（24）为封闭式结构。3.根据权利要求1所述的矿山法隧道二衬浇筑自动化施工系统，其特征在于，所述边模（402）的底部通过受力部件（20）支撑在路面上，该受力部件（20）包括安装固定在边模（402）底部内侧的支撑角板（201），所述支撑角板（201）通过垂直布置的螺旋撑杆（202）与路面接触，所述边模（402）和支撑角板（201）上还设置有斜向撑杆（203），所述斜向撑杆（203）的另一端固定在埋设在路面内的预埋支撑（204）上。4.根据权利要求1所述的矿山法隧道二衬浇筑自动化施工系统，其特征在于，所述浇筑模板（4）内侧还安装有多个侧向平台（6），所述浇筑模板（4）的端部安装有梯子平台总成（1），多个所述侧向平台（6）与梯子平台总成（1）连接。5.一种矿山法隧道二衬浇筑施工方法，该施工方法采用如权利要求1
‑
4中任一项所述的矿山法二衬浇筑自动化施工系统进行施工，具体包括如下步骤：步骤A、测量放线；步骤B、施工台车就位，组装浇筑模板（4）并就位，通过操作...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄少峰，刘虎平，安子敬，潘柳，汪钊，兰志权，
申请(专利权)人：中交第四航务工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：