实时监控式三支护结构同步施工方法技术

本发明专利技术涉及隧道施工技术领域，公开了一种实时监控式三支护结构同步施工方法。旨在解决现有技术中隧道衬砌与隧道开挖同步实施后，轨道设备可靠性不高又无法及时感知更换的技术问题。本发明专利技术施工步骤包括:隧道开挖、仰拱衬砌加工、仰拱承台衬砌支护和隧道掘进机掘进同步施工、边顶拱衬砌台车的组装和位移。本发明专利技术实现了隧道衬砌与隧道开挖同步实施，合理调控开挖与衬砌速度，具有缩短长大隧道施工工期、提升隧道衬砌质量、延长轨道设备使用寿命等优点。点。点。

【技术实现步骤摘要】
实时监控式三支护结构同步施工方法


[0001]本专利技术涉及隧道施工
，尤其涉及一种实时监控式三支护结构同步施工方法。

技术介绍

[0002]国家急需修建交通、水利、能源等领域的诸多长大隧道，采用敞开式全断面隧道掘进机（Tunnel Boring Machine，TBM）施工是破碎坍塌、硬岩岩爆、软岩变形等不良地质长大隧道修建的首选方法。TBM施工物料通过有轨机车运输，需要保持已开挖隧道运输通道畅通，整条隧道贯通后才能实施二次衬砌，从而导致长大隧道总工期的延长。
[0003]因此，如何实现隧道衬砌与隧道开挖同步实施，又不阻断隧道掘进机物料运输通道，且如何合理调控开挖与衬砌速度，是本领域技术人员目前急需解决的技术难题，进一步的，在已有技术中，有相关技术提出设计一种同步衬砌方法，具体参见以公开专利中，公布号为CN114017047A的名为隧道现浇仰拱衬砌台车及仰拱衬砌同步TBM 掘进的施工方法的专利，公布了一套同步衬砌的方法，其中提到借助爬坡轨等设备实现前后公布同步工作的方法，以提高施工效率。
[0004]但是申请人在一线的施工中，进一步发现该施工方案存在如下的缺点：1.同步施工，衬砌设备在轨时间更长，对于轨道的利用率更高，对应的轨道的上表面的磨损率更高，轨道的单位使用时间更短，需要更加频繁的更换；2.更换时机的把控需要有经验的工人的把握，对施工人员的工作经验要求高，一旦更换时机不对，或造成停车停产影响整体工作效率，或更换过于频繁提高施工运作成本，造成产能浪费。
[0005]综上所述，现阶段的同步衬砌技术产生了新的设备磨损难以及时测量进行更换的问题。

技术实现思路

[0006]鉴于以上技术问题，本公开提供了一种实时监控式三支护结构同步施工方法，解决了现有技术中隧道衬砌与隧道开挖同步实施后，轨道设备可靠性不高又无法及时感知更换的技术问题。
[0007]根据本公开的一个方面，提供一种实时监控式三支护结构同步施工方法，三支护结构包括初期支护、仰拱承台衬砌支护以及边顶拱衬砌支护，施工过程中物料运输机车配套有带动其全程参与工作的轨道结构，所述轨道结构包括依次衔接的前期轨道、临时轨道、后期轨道，实时监控式三支护结构同步施工方法步骤如下：S1: 隧道开挖：隧道掘进机开挖隧道，形成初始隧洞，并在隧洞一周施作由钢拱架、钢筋排、湿喷混凝土组成的初期支护；之后，在隧道底部弧形面铺设型钢焊接而成的钢轨枕，在钢轨枕上安装轨道结构，所述轨道结构包括前期轨道与后期轨道，以实现隧道掘进机在轨道结构上行进；S2: 仰拱承台衬砌支护加工：隧道掘进机后方安装移动栈桥，所述移动栈桥上设
有与仰拱衬砌台车配合的移动轨道，所述移动栈桥的两端分别设有上下坡面，仰拱衬砌台车上设有临时轨道，所述临时轨道与所述物料运输机车的底部尺寸配合，所述上下坡面上布置斜坡式的浮放道岔，所述移动栈桥的底部安装仰拱模板，所述仰拱模板与所述隧洞底部空间为仰拱承台衬砌支护的预留空间，所述仰拱模板的底部预留后方工位的后期轨道安装槽；S3：仰拱承台衬砌支护和隧道掘进机掘进同步施工：移动栈桥上的仰拱衬砌台车跟随隧道掘进机同时工作，进行仰拱承台衬砌支护的浇注，固化成型后，首先，仰拱衬砌台车不动，移动栈桥的辅助支架在水平液压机构带动下移动，其次，在竖直液压机构带动下固定在下一工位，最后，水平液压机构反向移动，带动仰拱衬砌台车位移至下一工位，挪移过程后，及时在仰拱承台衬砌支护上安装后期轨道，实时检测轨道结构的通断情况，确保后期轨道和浮放道岔的连接； S4：边顶拱衬砌台车的组装和位移：在已成型的仰拱承台衬砌支护后方安装边顶拱衬砌台车轨道，以所述边顶拱衬砌台车轨道为基准安装边顶拱衬砌台车，所述边顶拱衬砌台车设有物料运输机车通过的送料通道，所述送料通道的底部设置后期轨道；在S2~S4中，所述轨道结构上，最多每隔50cm处，设置一组检测轨道形位尺寸的实时检测装置。
[0008]在本公开的一些实施例中，所述S1中施作初期支护包括如下步骤：S1:钢拱架与钢筋排的加工制作：根据隧道围岩的不稳定部位、地质力学的相应特点，部署安排钢拱架与钢筋排的承载压力，钢拱架间距离小于90cm，钢筋排间的距离小于10cm；S2:钢拱架与钢筋排的安装：隧洞轴线和钢拱架的轴线空间夹角在95~105度之间；S3:喷射混凝土处理：喷射混凝土使得钢拱架处于封闭状态，形成喷射混凝土和钢拱架的复合结构，喷射的混凝土回填密实；S4:隧道表面找平修复处理：通过修复材料进行喷射混凝土表面找平及涂装恢复；所述钢拱架与钢筋排上设有压力感应器件，所述压力器件实时测量承受压力值，并将测量信号远程经由通讯电路传输至隧道掘进设备的总控室的输入端。
[0009]在本公开的一些实施例中，所述步骤S3中； 仰拱承台衬砌支护上安装后期轨道，所述后期轨道包括若干钢轨、若干轨枕、若干联结零件；所述联结零件上安装实时检测装置，所述联结零件包括中间扣件和钢轨接头，所述钢轨通过中间扣件垂直安装于轨枕上方，所述钢轨接头连接于钢轨与钢轨之间。
[0010]在本公开的一些实施例中，所述钢轨接头包括卡板式扣件，所述卡板式扣件包括至少一块夹板、若干螺栓、若干垫圈，所述夹板、垫圈、钢轨上设有与螺栓相配合的通孔，以实现钢轨之间的可拆卸连接；所述中间扣件包括e型弹条扣件和w型弹条扣件。
[0011]在本公开的一些实施例中，所述实时检测装置电连接隧道掘进设备的总控室，所述实时检测装置包括电子扭力计和位移检测机构，所述电子扭力计实时测量弹簧的扭力值，所述位移检测机构包括红外监测仪，并将测量扭力信号与位移经由通讯电路远程传输至总控室的输入端。
[0012]在本公开的一些实施例中，所述隧道掘进机和/或物料运输机车和/或仰拱衬砌台车和/或隧道掘进机后配套台车和/或边顶拱衬砌台车上设有速度控制组件，所述速度控制
组件包括车速传感器、主控模块、执行器；所述车速传感器电连接于发动机和主控模块，以感应行驶速度并将速度信号传输至主控模块；所述主控模块包括发动机控制单元、主控开关，所述主控开关电连接于所述发动机控制单元，所述主控模块设于转向柱/方向盘上，接收传感器输出的速度信号并传输控制信号给执行器；所述执行器包括发动机节气门执行器，以将主控模块输出的控制信号转换为机械运动，以实现设定车速。
[0013]在本公开的一些实施例中，所述车速传感器包括磁脉冲式传感器/光电式传感器/霍尔式传感器/磁阻式传感器。
[0014]本专利技术的有益效果在于：1.结合轨道体系和检测体系，实现了隧道衬砌与隧道开挖同步实施，实现了三支护结构的同时施工，有效缩短了长大隧道施工工期、提升了隧道衬砌质量、延长轨道设备使用寿命。
[0015]2.在隧道一周施作初期支护，包括钢拱架、钢筋排、湿喷混凝土，是施工时的一项安全的施工保护措施，增加结构安全度且方便后续施工。
[0016]3.实时检测机构的设置，为后台判定设备工作状态提供了详实的数据依据，同时及时发现轨道长时间工作后的磨损情况，选择合适的时机进行保养维护。
[0017]4.移动栈道式的设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种实时监控式三支护结构同步施工方法，三支护结构包括初期支护、仰拱承台衬砌支护以及边顶拱衬砌支护，其特征在于，施工过程中物料运输机车配套有带动其全程参与工作的轨道结构，所述轨道结构包括依次衔接的前期轨道、临时轨道、后期轨道，实时监控式三支护结构同步施工方法步骤如下：S1: 隧道开挖：隧道掘进机开挖隧道，形成初始隧洞，并在隧洞一周施作由钢拱架、钢筋排、湿喷混凝土组成的初期支护；之后，在隧道底部弧形面铺设型钢焊接而成的钢轨枕，在钢轨枕上安装轨道结构，所述轨道结构包括前期轨道与后期轨道，以实现隧道掘进机在轨道结构上行进；S2:仰拱承台衬砌支护加工：隧道掘进机后方安装移动栈桥，所述移动栈桥上设有与仰拱衬砌台车配合的移动轨道，所述移动栈桥的两端分别设有上下坡面，仰拱衬砌台车上设有临时轨道，所述临时轨道与所述物料运输机车的底部尺寸配合，所述上下坡面上布置斜坡式的浮放道岔，所述移动栈桥的底部安装仰拱模板，所述仰拱模板与所述隧洞底部空间为仰拱承台衬砌支护的预留空间，所述仰拱模板的底部预留后方工位的后期轨道安装槽；S3：仰拱承台衬砌支护和隧道掘进机掘进同步施工：移动栈桥上的仰拱衬砌台车跟随隧道掘进机同时工作，进行仰拱承台衬砌支护的浇注，固化成型后，首先，仰拱衬砌台车不动，移动栈桥的辅助支架在水平液压机构带动下移动，其次，在竖直液压机构带动下固定在下一工位，最后，水平液压机构反向移动，带动仰拱衬砌台车位移至下一工位，挪移过程后，及时在仰拱承台衬砌支护上安装后期轨道，实时检测轨道结构的通断情况，确保后期轨道和浮放道岔的连接； S4：边顶拱衬砌台车的组装和位移：在已成型的仰拱承台衬砌支护后方安装边顶拱衬砌台车轨道，以所述边顶拱衬砌台车轨道为基准安装边顶拱衬砌台车，所述边顶拱衬砌台车设有物料运输机车通过的送料通道，所述送料通道的底部设置后期轨道；在S2~S4中，所述轨道结构上，最多每隔50cm处，设置一组检测轨道形位尺寸的实时检测装置。2.如权利要求1所述的实时监控式三支护结构同步施工方法，其特征在于：所述S1中施作初期支护包括如下步骤：S1:钢拱架与钢筋排的加工制作：根据隧道围岩的不稳定部位、地质力学的相应特点，部署安排钢拱架与钢筋排的承载压力，钢拱架间距离小于90cm，钢筋排间的距离小于10cm；S2:钢拱架与钢筋排的安装：隧洞轴线和钢拱架的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨延栋，曾垂刚，刘万林，贺尧，周建军，徐海峰，卢高明，李帅远，许自文，刘超尹，范文超，孔德卿，
申请(专利权)人：中铁隧道局集团有限公司中铁开发投资集团有限公司，
类型：发明
国别省市：