一種與tbm掘進同步施工的現澆仰拱襯砌臺車及混凝土養護系統的制作方法
【專利摘要】一種與TBM掘進同步施工的現澆仰拱襯砌臺車及混凝土養護系統，包括系統鋼軌、襯砌臺車、混凝土養護系統和豎直支撐系統；所述襯砌臺車包括橋架和邊模模板，橋架的橋架橫梁和橋架縱梁固裝成整體結構，橋架橫梁上安裝有系統鋼軌和立柱桁架，邊模模板通過油缸和絲杠安裝在橋架橫梁上；所述豎直支撐系統由豎直支撐和支撐縱梁連接組成的整體結構，支撐縱梁安裝在豎直支撐上，豎直支撐穿過洞內鋼枕固定在洞底；所述混凝土養護系統由前坡道、混凝土澆筑區、混凝土養護區、Y型道岔及后坡道區組成。該系統可在TBM掘進時，同步完成現澆仰拱施工，較預制仰拱成本大大降低、較后施工仰拱的工期大幅縮短，同時有利于提升隧道施工質量。
【專利說明】—種與TBM掘進同步施工的現澆仰拱襯砌臺車及混凝土養護系統
【技術領域】
[0001]本發明屬于長大隧道施工【技術領域】，特別涉及一種與TBM掘進同步施工的現澆仰拱襯砌臺車及混凝土養護系統。
【背景技術】
[0002]長期以來，采用TBM施工的長大隧道，仰拱施工有兩種方式:一是在掘進的同時，在隧道底部鋪設鋼筋混凝土仰拱預制塊；二是掘進過程中不施工仰拱，待隧道貫通(或者分階段貫通)后，再分別施工仰拱、邊頂拱(或者是全圓襯砌)。兩種施工方法都比較成熟，但前者施工成本高、后者工期長。

【發明內容】

[0003]本發明專利提供了一種與TBM掘進同步施工的現澆仰拱襯砌臺車及混凝土養護系統，該系統可在TBM掘進時，同步完成現澆仰拱施工，較預制仰拱成本大大降低、較后施工仰拱的工期大幅縮短，同時有利于提升隧道施工質量。
[0004]如上構思，本發明的技術方案是:一種與TBM掘進同步施工的現澆仰拱襯砌臺車及混凝土養護系統，其特征在于:包括系統鋼軌、襯砌臺車、混凝土養護系統和豎直支撐系統；所述襯砌臺車包括橋架和邊模模板，橋架的橋架橫梁和橋架縱梁固裝成整體結構，橋架橫梁上安裝有系統鋼軌和立柱桁架，邊模模板通過油缸和絲杠安裝在橋架橫梁上；所述豎直支撐系統由豎直支撐和支撐縱梁連接組成的整體結構，支撐縱梁安裝在豎直支撐上，豎直支撐穿過洞內鋼枕固定在洞底；所述混凝土養護系統由前坡道、混凝土澆筑區、混凝土養護區、Y型道岔及后坡道區組成，前坡道和后坡道分別設置在系統鋼軌的前、后兩端，并通過豎直支撐系統與洞內鋼枕連接，在系統鋼軌上方為混凝土澆筑區和混凝土養護區，Y型道岔設置在后坡道前部；前坡道和后坡道分別連接有提升裝置。
[0005]上述豎直支撐通過螺紋套與支撐縱梁形成整體結構。
[0006]上述提升裝置由設置在立柱桁架上的吊機和與前、后坡道連接的鋼絲繩組成。
[0007]上述支撐縱梁采用分段設計，每段長度與混凝土澆筑長度相匹配。
[0008]上述支撐縱梁上安裝有承重輪，承重輪兩側裝有限位凸臺。
[0009]本發明具有如下的優點和積極效果:
[0010]1、TBM掘進時，同步完成現澆仰拱襯砌施工，保證未達到齡期強度的混凝土不承載；與鋪設預制仰拱快相比，施工縫大大減少、成洞質量大幅提高，并且施工成本明顯降低；與隧道貫通后施工現澆仰拱相比，工期大幅減少，施工成本相應降低。
[0011]2、本發明的混凝土養護系統分為4個組成部分，分別為:前坡道、混凝土澆筑區、混凝土養護區、道岔及后坡道區，其中前、后坡道以及道岔主要功能是實現有軌運輸列車從隧道內鋼軌向襯砌臺車及養護系統上鋼軌的轉換。并且，道岔、前、后坡道連接為一個整體，任何工況下均無需拆解，并且不必在臺車移動時拆卸或者安裝軌排等構件，移動速度快。[0012]3、本發明系統鋼軌通過豎直支撐固定在洞底，為系統本身以及通行的有軌運輸列車提供支撐。并且依靠豎直支撐、支撐縱梁提供支反力，可通過若干滾輪在支撐縱梁上行走，實現臺車定位。
[0013]4、本發明既可適應水平頂面仰拱施工，又可適應異形斷面仰拱施工。
[0014]5、利用本發明水平仰拱可實現半自動收面、抹光；異形斷面仰拱施工邊模的立模、脫模、模板調整等動作通過液壓實現，以絲杠固定。
[0015]6、本發明既能適應連續皮帶機出渣工況，又能適應有軌運輸方式出渣工況。
[0016]7、本系統除自身移位狀態外，不影響有軌運輸列車正常通行。
[0017]8、本發明任何工況條件下，都不會影響連續皮帶機出渣、風水電供應保障等系統的正常運行。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0018]圖1是仰拱襯砌前的隧道橫斷面；
[0019]圖2是仰拱襯砌后的隧道橫斷面；
[0020]圖3是現燒仰拱同步襯砌臺車橫斷面I ;
[0021]圖4是圖3的A部放大圖；
[0022]圖5是圖3的B部放大圖；
[0023]圖6是現澆仰拱同步襯砌臺車橫斷面2;
[0024]圖7是現燒仰拱同步襯砌臺車橫斷面3 ；
[0025]圖8是本發明的側視圖；
[0026]圖9是圖8的俯視圖；
[0027]圖10是圖8的C部放大圖。
[0028]圖中1.鋼枕立柱，2.鋼枕，3.洞內鋼軌，4.隧道開挖輪廓線，5.連續皮帶機，6.通風軟管，7.現澆仰拱，8.豎直支撐，9.支撐縱梁，10.邊摸，11.邊摸油缸，12.邊摸絲杠，
13.橫向絲杠，14.軟風管儲存筒，15.立柱桁架，16.橋架縱梁，17.豎直支撐螺紋套，18.橋架橫梁，19.系統鋼軌，20.有軌運輸平板車，21.吊機，22.限位凸臺，23.承重輪，24.豎直支撐六角頭，25.前坡道提升鋼絲繩，26.前坡道，27.道岔，28.后坡道，29.后坡道提升鋼絲繩，30.混凝土澆筑區，31.混凝土養護區。
【具體實施方式】:
[0029]一種與TBM掘進同步施工的現澆仰拱襯砌臺車及混凝土養護系統，具體結構和工作過程是:
[0030]1、如圖1，仰拱(7)襯砌前，鋼枕(2)通過與之相連接的可拆卸的立柱(I)支撐在洞底，鋼軌(3)鋪設在鋼枕(2)上。為保證鋼枕(2)和鋼軌(3)穩定，鋼枕之間可加設連接筋。
[0031 ] 2、如圖2，仰拱(7 )襯砌后，鋼枕(2 )直接鋪設在仰拱(7 )上，可在鋼枕兩側加設橫向支撐以保證鋼枕左右位置固定。
[0032]3、如圖3、4、5、6、7現澆仰拱同步襯砌臺車主要由橋架、邊模模板(10)和豎直支撐系統組成。橋架橫梁(18)、橋架縱梁(16)通過焊接方式連接為整體結構；邊模(10)通過油缸(11)和絲杠(12 )安裝在橋架上；豎直支撐(8 )通過螺紋套(17 )與支撐縱梁(9 )形成整體結構，為臺車及養護系統提供支承反力，同時為臺車及養護系統行走提供軌道，支撐縱梁
(9)即為臺車及養護系統走行軌道。為精確定位橋架水平位置，在橋架兩側分別設置橫向絲杠(13)。
[0033]4、如圖3-10，由于臺車及養護系統上的鋼軌(19)位置高于洞內鋼軌(3)，因此在該系統前后分別設置了前坡道(26)和后坡道(28)。坡道的設計坡度，要求與所選用的牽引機車所能夠適應的最大坡度相適應，避免由于牽引力以及制動力不足而影響有軌運輸設備正常運行。
[0034]5、如圖8、9、10，臺車及養護系統上設置單線軌道，而洞內設置四軌三線或者四軌雙線軌道(附圖中僅列明了洞內四軌三線制軌道)，因此，在養護系統上設置了一組Y型道岔。由于仰拱施工與TBM之間將保持適宜的距離，二者緊鄰會產生較大干擾，距離太長又會增加成本且影響作業速度，因而在臺車前方未設置道岔。
[0035]6、如圖8、9、10，混凝土澆筑區的長度，根據工程施工圖允許的施工縫設計距離而定，但必須保證每天澆筑一模(或三天兩模)的情況下，仰拱施工速度與TBM掘進速度的月平均進尺基本相當且留有一定余量。附圖澆筑區按32m示意。養護區長度，根據工程施工圖允許的混凝土齡期強度以及施工進度指標設定。
[0036]7、如圖8、9、10，臺車及養護系統需要適當分段，各段之間采用銷子連接，以適應隧道設計曲線要求。
[0037]8、混凝土澆筑時，泵送入模，插入式振搗，水平段表面采用振動梁振搗、半自動或者人工抹面，兩側依靠模板控制。
[0038]9、脫模時，首先解除模板絲杠(12)，再利用油缸(11)提升邊模。
[0039]10、如圖3-10，臺車及養護系統移動前，在前坡道(26)前方放置支撐縱梁(9)，并以卡扣與鋼枕(2)連接，解除鋼枕立柱(I)與鋼枕(2)之間的連接，安裝豎直支撐(8)，利用前、后坡道提升機構提升坡道，使前坡道(26)、后坡道(28)脫離洞內鋼軌(3)。豎直支撐(8)安裝時，在豎直支撐六角頭(24)上安裝套筒，利用搖把旋轉豎直支撐(8)并達到設計高度，以此頂推支撐縱梁(9)和鋼枕(2)、洞內鋼軌(3)共同向上移動。
[0040]11、如圖8-10，在立柱桁架(15)上的設置有卷揚機和定滑輪，前、后坡道提升通過鋼絲繩(25、29)提升前、后坡道(26、28)。
[0041]12、為減小臺車及養護系統行走機構的尺寸，可采用液壓馬達、行星齒輪減速箱驅動。
[0042]13、如圖3、4、5，臺車及養護系統行走時，左右兩側的承重輪(23)支架上均設有限位凸臺(22)。
[0043]14、臺車及養護系統走行到位后，在后坡道(28)后部，立即拆除出露的豎直支撐
(8)以及支撐縱梁(9)，并放置在養護系統上部平臺，待臺車行走前安裝到前坡道(26)前方。同時，及時按照施工規范要求封堵垂直支撐(8)在仰拱(7)混凝土中形成的孔洞。
[0044]15、支撐縱梁(9)采用分段設計，每段長度與混凝土澆筑長度相匹配，附圖中混凝土澆筑長度為32m，則支撐縱梁(9)的長度可設計為Sm。為減小勞動強度、提高工效，可配置帶有隨車吊機的平板車，用以收集后坡道(28)后方的支撐縱梁(9)、在前坡道(26)前方擺放支撐縱梁(9)。[0045]本發明可在TBM掘進時，同步完成現澆仰拱襯砌施工，保證未達到齡期強度的混凝土不承載；與鋪設預制仰拱快相比，施工縫大大減少、成洞質量大幅提高，并且施工成本明顯降低；與隧道貫通后施工現澆仰拱相比，工期大幅減少，施工成本相應降低。
【權利要求】
1.一種與TBM掘進同步施工的現澆仰拱襯砌臺車及混凝土養護系統，其特征在于:包括系統鋼軌、襯砌臺車、混凝土養護系統和豎直支撐系統；所述襯砌臺車包括橋架和邊模模板，橋架的橋架橫梁和橋架縱梁固裝成整體結構，橋架橫梁上安裝有系統鋼軌和立柱桁架，邊模模板通過油缸和絲杠安裝在橋架橫梁上；所述豎直支撐系統由豎直支撐和支撐縱梁連接組成的整體結構，支撐縱梁安裝在豎直支撐上，豎直支撐穿過洞內鋼枕固定在洞底；所述混凝土養護系統由前坡道、混凝土澆筑區、混凝土養護區、Y型道岔及后坡道區組成，前坡道和后坡道分別設置在系統鋼軌的前、后兩端，并通過豎直支撐系統與洞內鋼枕連接，在系統鋼軌上方為混凝土澆筑區和混凝土養護區，Y型道岔設置在后坡道前部；前坡道和后坡道分別連接有提升裝置。
2.根據權利要求1所述的一種與TBM掘進同步施工的現澆仰拱襯砌臺車及混凝土養護系統，其特征在于:上述豎直支撐通過螺紋套與支撐縱梁形成整體結構。
3.根據權利要求1所述的一種與TBM掘進同步施工的現澆仰拱襯砌臺車及混凝土養護系統，其特征在于:上述提升裝置由設置在立柱桁架上的吊機和與前、后坡道連接的鋼絲繩組成。
4.根據權利要求1所述的一種與TBM掘進同步施工的現澆仰拱襯砌臺車及混凝土養護系統，其特征在于:、上述支撐縱梁采用分段設計，每段長度與混凝土澆筑長度相匹配。
5.根據權利要求1所述的一種與TBM掘進同步施工的現澆仰拱襯砌臺車及混凝土養護系統，其特征在于:上述支撐縱梁上安裝有承重輪，承重輪兩側裝有限位凸臺。
【文檔編號】E21D11/10GK103924985SQ201310755667
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2013年12月27日 優先權日:2013年12月27日
【發明者】齊夢學, 王雁軍, 董天榮, 曾紹毅, 張建升, 周雁領 申請人:中鐵十八局集團有限公司, 中鐵十八局集團隧道工程有限公司