盾构法隧道同步衬砌全圆模板台车及施工方法与流程

本发明属于隧道专用机械设备技术领域，具体涉及一种盾构法隧道同步衬砌全圆模板台车及施工方法。

背景技术：

随着地下空间大力开发，盾构工法的大力推广，隧道施工机械化得到的高速发展。在深埋隧道施工中，采用盾构机掘进已成为现有技术的成熟表现。这些盾构开挖的隧道，在管片拼装后，往往由于考虑隧道受力或者防渗漏水，会在管片外再做一次现浇混凝土作业。但是，盾构掘进的同时，需要运输车辆通过为出渣、运管片、运砂浆。而现浇混凝土往往会影响这些，造成盾构机的停工。隧道贯通后再做二衬的话，工期会迫使延长很多。为能实现不影响盾构掘进的同时，将二衬混凝土施工也同步进行是目前亟需解决的问题。随着社会不断向机械自动化发展，隧道施工对机械化提出更高的要求。

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述存在的问题和不足，提供一种盾构法隧道同步衬砌全圆模板台车及施工方法，解决了大部分现有盾构法隧道内需要二次衬砌作业效率低下的问题，具有机械化程度高、人员劳动强度低、施工速度快、施工质量保证等优点。

为达到上述目的，所采取的技术方案是：

一种盾构法隧道同步衬砌全圆模板台车，包括：台车本体，所述台车本体的前后端分别设置有前坡道和后坡道；台车行走部，其设置在所述台车本体的底部，并用于驱动所述台车本体在隧道中行进；设置在所述台车本体中部的走道，所述走道与所述前坡道和后坡道对应设置；设置在所述台车本体两侧的模板支撑行走部；以及模板，多块所述模板依次铰接并绕所述台车本体的周向布置，所述模板与所述模板支撑行走部之间设置有立脱模组件，所述立脱模组件驱动所述模板在立模和脱模状态下切换动作，所述模板支撑行走部带动所述模板在所述台车本体上往复动作。

根据本发明盾构法隧道同步衬砌全圆模板台车，优选地，所述台车本体包括：左右对应设置的两纵梁；以及横梁，在两纵梁之间布设有多道所述横梁；两所述模板支撑行走部分别设置在两所述纵梁上，所述走道位于两所述纵梁之间，在所述横梁上设置有走道轨道，所述前坡道和所述后坡道上均设置有与所述走道轨道对接的坡道轨道。

根据本发明盾构法隧道同步衬砌全圆模板台车，优选地，所述台车行走部包括：前支撑腿，其设置在所述台车本体的前部，在所述前支撑腿的底部设置有台车行走轮；后支撑腿，其设置在所述台车本体的后部，在所述后支撑腿的底部设置有台车行走轮；以及台车行走驱动部，其布设在所述台车本体的前部或/和后部，并与对应的台车行走轮传动连接。

根据本发明盾构法隧道同步衬砌全圆模板台车，优选地，所述模板支撑行走部包括：左支撑台；右支撑台；以及模板行走轮，在所述左支撑台和右支撑台下部均设置有模板行走轮和模板行走驱动部，且所述左支撑台和所述右支撑台同步动作。

根据本发明盾构法隧道同步衬砌全圆模板台车，优选地，所述立脱模组件包括设置在各所述模板与所述模板支撑行走部之间的调节动力推杆。

根据本发明盾构法隧道同步衬砌全圆模板台车，优选地，所述立脱模组件还包括支撑杆，所述支撑杆为设置在各所述模板与所述模板支撑行走部之间的支撑丝杆；在至少部分的相邻两模板之间也设置有调节动力推杆；所述调节动力推杆为液压缸、气缸、电动推杆中的任一种。

根据本发明盾构法隧道同步衬砌全圆模板台车，优选地，所述模板上设置有浇注口，位于两端的两模板的合拢口的对接面为匹配贴合的斜面。

根据本发明盾构法隧道同步衬砌全圆模板台车，优选地，还包括抗浮支撑单元，所述抗浮支撑单元包括周向固定设置在所述模板上的多个抗浮动力推杆；立模状态下，所述抗浮动力推杆的动作端与隧道壁面顶撑。

根据本发明盾构法隧道同步衬砌全圆模板台车，优选地，所述台车本体的长度至少为所述模板的长度的二倍，所述前坡道和所述后坡道均与所述台车本体铰接，且在所述前坡道与所述台车本体之间、所述后坡道与所述台车本体之间均设置有俯仰抬升动力推杆。

一种盾构法隧道同步衬砌施工方法，盾构机在掌子面进行掘进、注浆和管片拼装，利用上述盾构法隧道同步衬砌全圆模板台车同步进行二次衬砌施工，具体包括以下步骤：

a、将所述盾构法隧道同步衬砌全圆模板台车行进至作业区段，并调节模板移动至衬砌工位；

b、通过立脱模组件展开模板，并完成模板的支撑；

c、启动混凝土泵送系统，通过模板上开设的浇注口进行各区域的浇筑作业，直至整个工位填充浇筑完成；

d、待混凝土初凝后，通过立脱模组件脱模；

e、由所述模板支撑行走部带动模板沿所述台车本体行进，移动至下一衬砌工位，重复上述步骤b~d，完成该工位的二衬浇筑施工；

f、待混凝土强度稳定后，铺设轨道，并由台车行走部驱动台车行进至下一作业区段的循环作业。

采用上述技术方案，所取得的有益效果是：

本发明整体结构设计合理，其能够随同盾构机的掘进施工，同时进行二次衬砌的施工，不会影响出渣、管片输送和砂浆的输送，解决了大部分现有盾构法隧道内需要二次衬砌作业效率低下的问题。

本申请整体具有机械化程度高、人员劳动强度低、施工速度快、施工质量保证等优点。在工作过程中能够实现机械化自动立模和脱模，工位切换方便，支护效率高，能够大大降低单个区段的浇筑时间，提高施工效率；本申请的台车本体的设置，其能够行走于隧道的初衬和二衬之间，同时在中部形成通行通道，避免对其他施工工序造成干涉，整体稳定性好，且动作方便。

本申请在作业过程中，能够实现交替换步作业的形式，保障了整个施工步骤的有序连续进行；在各个模板上均设置有浇注口，能够实现多点浇筑，保障浇筑的密实度；立脱模组件、模板的连接结构以及抗浮支撑单元的设置，能够大大保障模板支护的稳定性，提高施工质量，避免发生跑模现象。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下文中将对本发明实施例的附图进行简单介绍。其中，附图仅仅用于展示本发明的一些实施例，而非将本发明的全部实施例限制于此。

图1为根据本发明实施例的盾构法隧道同步衬砌全圆模板台车的结构示意图。

图2为根据本发明实施例的盾构法隧道同步衬砌全圆模板台车的侧视结构示意图。

图3为根据本发明实施例的盾构法隧道同步衬砌全圆模板台车的模板收起状态示意图。

图中序号：

101为纵梁、102为横梁、103为前支撑腿、104为后支撑腿、105为台车行走轮、106为台车行走驱动部、107为前坡道、108为后坡道、109为走道轨道；

201为模板、202为浇注口、203为对接面；

301为左支撑台、302为右支撑台、303为模板行走驱动部；

401为调节动力推杆、402为支撑丝杆；

501为抗浮支撑单元。

具体实施方式

为了使得本发明的技术方案的目的、技术特征和技术效果更加清楚，下文中将结合本发明具体实施例的附图，对本发明实施例的示例方案进行清楚、完整地描述。

参见图1-图3，本发明一种盾构法隧道同步衬砌全圆模板台车，包括台车本体、台车行走部、设置在台车本体中部的走道、设置在台车本体两侧的模板支撑行走部和模板201，台车本体的前后端分别设置有前坡道107和后坡道108；台车行走部设置在台车本体的底部，并用于驱动台车本体在隧道中行进；走道与前坡道和后坡道对应设置；多块模板201依次铰接并绕台车本体的周向布置，模板与模板支撑行走部之间设置有立脱模组件，立脱模组件驱动模板在立模和脱模状态下切换动作，模板支撑行走部带动模板201在台车本体上往复动作。

本实施例中，台车行走部包括前支撑腿103、后支撑腿104和台车行走驱动部106，前支撑腿103设置在台车本体的前部，在前支撑腿103的底部设置有台车行走轮105；后支撑腿104设置在台车本体的后部，在后支撑腿104的底部设置有台车行走轮105，前支撑腿103和后支撑腿均104为左右对应设置的两个；台车行走驱动部106布设在台车本体的前部或/和后部，并与对应的台车行走轮105传动连接，本实施附图中的台车行走驱动部设置在台车本体的后部；台车行走驱动部采用的是驱动电机，台车行走轮为轨道轮，通过在隧道内铺设的轨道上行走支撑，同时驱动电机与轨道轮之间采用链条传动。为了进一步的提高在浇筑状态下整个台车的稳定性，还可以在台车本体的两端设置伸缩支撑柱，待台车移动至工作区段时，伸缩支撑柱顶撑地面实现整个台车的稳定支撑。

由于整个台车需要跨越初衬和二衬，因此，位于前部的台车行走轮105支撑在初衬上的轨道上，位于后部的台车行走轮支撑在凝固后强度稳定的二衬上的轨道上，前支撑腿和后支撑腿的高度有一定的高度差，其也可以设置为升降的支腿，便于在水平的轨道上的行走，也便于在前后具有一定高度差的两段轨道上行走。

本实施例中的台车本体包括左右对应设置的两纵梁101和横梁102，在两纵梁101之间布设有多道横梁102；两模板201支撑行走部分别设置在两纵梁101上，走道位于两纵梁101之间，在横梁102上设置有走道轨道109，前坡道107和后坡道108上均设置有与走道轨道109对接的坡道轨道。走道轨道和坡道轨道与隧道中铺设的运输轨道对接，从而形成一条完整的输送支撑轨道，便于其他工序中的车辆的通行。

由于模板201是多块（本实施例中选用4块）铰接而成，并包绕在两纵梁的周向，因此纵梁101与隧道底面之间需要预留足够的高度差，便于进行模板的展开和收缩。

本实施例的模板支撑行走部包括左支撑台301、右支撑台302和模板行走轮，在左支撑台301和右支撑台302下部均设置有模板行走轮和模板行走驱动部303，且左支撑台301和右支撑台302同步动作，模板行走驱动部303采用驱动电机，其与模板行走轮之间通过链传动连接，模板行走轮采用轨道轮，在纵梁上设置与轨道轮对应的轨道，或者左支撑台和右支撑台底部设置u型滑槽或者滑套，u型滑槽或滑套与对应的纵梁滑动配合，进而实现相对滑移动作，或者采用其他行走支撑的结构，保障左支撑台和右支撑台的稳定性。

本实施例中的立脱模组件包括设置在各模板201与模板支撑行走部之间的调节动力推杆401和支撑杆，支撑杆为设置在各模板与模板支撑行走部之间的支撑丝杆402；在至少部分的相邻两模板201之间也设置有调节动力推杆401；调节动力推杆401为液压缸、气缸、电动推杆中的任一种，本实施例中选用液压缸。调节动力推杆401主要用于对模板201的展开和收合，实现自动支护模板，并完成定位，支撑丝杆402主要用于顶撑，在浇筑过程中主要通过支撑丝杆402受力，调节动力推杆泄压，不承受主要的作用力或者部分调节动力推杆承受相对较小的作用力，辅助支撑丝杆402稳定模板。

为了避免浇筑过程中发生跑模现象，导致浇筑质量不达标，本申请还设置有抗浮支撑单元501，抗浮支撑单元501包括周向固定设置在模板201上的多个抗浮动力推杆；立模状态下，抗浮动力推杆的动作端与隧道壁面顶撑。在通过多个浇注口202进行分区域阶段性的浇筑过程中，模板201、支撑丝杆402、调节动力推杆401等发生受力变化，周向布置的多个抗浮动力推杆的顶撑，能够使得各个模板与隧道壁面之间的距离保持稳定，从而防止跑模。

本实施例中，在各个模板上设置有多个浇注口202，位于两端的两模板201的合拢口的对接面203为匹配贴合的斜面，便于实现模板201的展开，也便于脱模动作，模板201展开支护完成后，在各浇注口202连接浇筑管道，通过混凝土泵送系统进行混凝土的浇筑。

为了便于模板的展开，可以确定一块模板201在展开和收合过程中均做定向运动，其他模板以该模板为中心进行展开和收合；如在最下部的模板与模板支撑行走部上分别设置导向杆和导向套，使得最下部的模板上下动作，其他与其铰接的模板绕最下部的模板摆动，实现展开和收合动作，从而更便于控制模板的位置，也更便于布设调节动力推杆和支撑杆，优化各杆件的受力，避免因为模板的位置发生偏移，各杆件受力不可控，导致各杆件的损坏。

为了实现换步动作和连续作业，本实施例中的台车本体的长度至少为模板的长度的二倍，前坡道107和后坡道108均与台车本体铰接，且在前坡道107与台车本体之间、后坡道108与台车本体之间均设置有俯仰抬升动力推杆，在进行台车本体的移动时，通过俯仰抬升动力推杆将前坡道107和后坡道108提升，便于整个设备的行进。

本申请还公开了一种盾构法隧道同步衬砌施工方法，盾构机在掌子面进行掘进、注浆和管片拼装，利用上述盾构法隧道同步衬砌全圆模板台车同步进行二次衬砌施工，具体包括以下步骤：

a、将盾构法隧道同步衬砌全圆模板台车行进至作业区段，并调节模板移动至衬砌工位；

b、通过立脱模组件展开模板，并完成模板的支撑；

c、启动混凝土泵送系统，通过模板上开设的浇注口进行各区域的浇筑作业，直至整个工位填充浇筑完成；

d、待混凝土初凝后，通过立脱模组件脱模；

e、由模板支撑行走部带动模板沿台车本体行进，移动至下一衬砌工位，重复上述步骤b~d，完成该工位的二衬浇筑施工；

f、待混凝土强度稳定后，铺设轨道，并由台车行走部驱动台车行进至下一作业区段的循环作业。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请说明书以及权利要求书中使用的“一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似词语并非现定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

上文中参照优选的实施例详细描述了本发明的示范性实施方式，然而本领域技术人员可理解的是，在不背离本发明理念的前提下，可以对上述具体实施例做出多种变型和改型，且可以对本发明提出的各技术特征、结构进行多种组合，而不超出本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。