一种与tbm掘进同步施工的现浇仰拱衬砌台车及混凝土养护系统的制作方法
【专利摘要】一种与TBM掘进同步施工的现浇仰拱衬砌台车及混凝土养护系统，包括系统钢轨、衬砌台车、混凝土养护系统和竖直支撑系统；所述衬砌台车包括桥架和边模模板，桥架的桥架横梁和桥架纵梁固装成整体结构，桥架横梁上安装有系统钢轨和立柱桁架，边模模板通过油缸和丝杠安装在桥架横梁上；所述竖直支撑系统由竖直支撑和支撑纵梁连接组成的整体结构，支撑纵梁安装在竖直支撑上，竖直支撑穿过洞内钢枕固定在洞底；所述混凝土养护系统由前坡道、混凝土浇筑区、混凝土养护区、Y型道岔及后坡道区组成。该系统可在TBM掘进时，同步完成现浇仰拱施工，较预制仰拱成本大大降低、较后施工仰拱的工期大幅缩短，同时有利于提升隧道施工质量。
【专利说明】—种与TBM掘进同步施工的现浇仰拱衬砌台车及混凝土养护系统
【技术领域】
[0001]本发明属于长大隧道施工【技术领域】，特别涉及一种与TBM掘进同步施工的现浇仰拱衬砌台车及混凝土养护系统。
【背景技术】
[0002]长期以来，采用TBM施工的长大隧道，仰拱施工有两种方式:一是在掘进的同时，在隧道底部铺设钢筋混凝土仰拱预制块；二是掘进过程中不施工仰拱，待隧道贯通(或者分阶段贯通)后，再分别施工仰拱、边顶拱(或者是全圆衬砌)。两种施工方法都比较成熟，但前者施工成本高、后者工期长。
【发明内容】
[0003]本发明专利提供了一种与TBM掘进同步施工的现浇仰拱衬砌台车及混凝土养护系统，该系统可在TBM掘进时，同步完成现浇仰拱施工，较预制仰拱成本大大降低、较后施工仰拱的工期大幅缩短，同时有利于提升隧道施工质量。
[0004]如上构思，本发明的技术方案是:一种与TBM掘进同步施工的现浇仰拱衬砌台车及混凝土养护系统，其特征在于:包括系统钢轨、衬砌台车、混凝土养护系统和竖直支撑系统；所述衬砌台车包括桥架和边模模板，桥架的桥架横梁和桥架纵梁固装成整体结构，桥架横梁上安装有系统钢轨和立柱桁架，边模模板通过油缸和丝杠安装在桥架横梁上；所述竖直支撑系统由竖直支撑和支撑纵梁连接组成的整体结构，支撑纵梁安装在竖直支撑上，竖直支撑穿过洞内钢枕固定在洞底；所述混凝土养护系统由前坡道、混凝土浇筑区、混凝土养护区、Y型道岔及后坡道区组成，前坡道和后坡道分别设置在系统钢轨的前、后两端，并通过竖直支撑系统与洞内钢枕连接，在系统钢轨上方为混凝土浇筑区和混凝土养护区，Y型道岔设置在后坡道前部；前坡道和后坡道分别连接有提升装置。
[0005]上述竖直支撑通过螺纹套与支撑纵梁形成整体结构。
[0006]上述提升装置由设置在立柱桁架上的吊机和与前、后坡道连接的钢丝绳组成。
[0007]上述支撑纵梁采用分段设计，每段长度与混凝土浇筑长度相匹配。
[0008]上述支撑纵梁上安装有承重轮，承重轮两侧装有限位凸台。
[0009]本发明具有如下的优点和积极效果:
[0010]1、TBM掘进时，同步完成现浇仰拱衬砌施工，保证未达到龄期强度的混凝土不承载；与铺设预制仰拱快相比，施工缝大大减少、成洞质量大幅提高，并且施工成本明显降低；与隧道贯通后施工现浇仰拱相比，工期大幅减少，施工成本相应降低。
[0011]2、本发明的混凝土养护系统分为4个组成部分，分别为:前坡道、混凝土浇筑区、混凝土养护区、道岔及后坡道区，其中前、后坡道以及道岔主要功能是实现有轨运输列车从隧道内钢轨向衬砌台车及养护系统上钢轨的转换。并且，道岔、前、后坡道连接为一个整体，任何工况下均无需拆解，并且不必在台车移动时拆卸或者安装轨排等构件，移动速度快。[0012]3、本发明系统钢轨通过竖直支撑固定在洞底，为系统本身以及通行的有轨运输列车提供支撑。并且依靠竖直支撑、支撑纵梁提供支反力，可通过若干滚轮在支撑纵梁上行走，实现台车定位。
[0013]4、本发明既可适应水平顶面仰拱施工，又可适应异形断面仰拱施工。
[0014]5、利用本发明水平仰拱可实现半自动收面、抹光；异形断面仰拱施工边模的立模、脱模、模板调整等动作通过液压实现，以丝杠固定。
[0015]6、本发明既能适应连续皮带机出渣工况，又能适应有轨运输方式出渣工况。
[0016]7、本系统除自身移位状态外，不影响有轨运输列车正常通行。
[0017]8、本发明任何工况条件下，都不会影响连续皮带机出渣、风水电供应保障等系统的正常运行。
【专利附图】
【附图说明】:
[0018]图1是仰拱衬砌前的隧道横断面；
[0019]图2是仰拱衬砌后的隧道横断面；
[0020]图3是现烧仰拱同步衬砌台车横断面I ;
[0021]图4是图3的A部放大图；
[0022]图5是图3的B部放大图；
[0023]图6是现浇仰拱同步衬砌台车横断面2;
[0024]图7是现烧仰拱同步衬砌台车横断面3 ；
[0025]图8是本发明的侧视图；
[0026]图9是图8的俯视图；
[0027]图10是图8的C部放大图。
[0028]图中1.钢枕立柱，2.钢枕，3.洞内钢轨，4.隧道开挖轮廓线，5.连续皮带机，6.通风软管，7.现浇仰拱，8.竖直支撑，9.支撑纵梁，10.边摸，11.边摸油缸，12.边摸丝杠，
13.横向丝杠，14.软风管储存筒，15.立柱桁架，16.桥架纵梁，17.竖直支撑螺纹套，18.桥架横梁，19.系统钢轨，20.有轨运输平板车，21.吊机，22.限位凸台，23.承重轮，24.竖直支撑六角头，25.前坡道提升钢丝绳，26.前坡道，27.道岔，28.后坡道，29.后坡道提升钢丝绳，30.混凝土浇筑区，31.混凝土养护区。
【具体实施方式】:
[0029]一种与TBM掘进同步施工的现浇仰拱衬砌台车及混凝土养护系统，具体结构和工作过程是:
[0030]1、如图1，仰拱(7)衬砌前，钢枕(2)通过与之相连接的可拆卸的立柱(I)支撑在洞底，钢轨(3)铺设在钢枕(2)上。为保证钢枕(2)和钢轨(3)稳定，钢枕之间可加设连接筋。
[0031 ] 2、如图2，仰拱(7 )衬砌后，钢枕(2 )直接铺设在仰拱(7 )上，可在钢枕两侧加设横向支撑以保证钢枕左右位置固定。
[0032]3、如图3、4、5、6、7现浇仰拱同步衬砌台车主要由桥架、边模模板(10)和竖直支撑系统组成。桥架横梁(18)、桥架纵梁(16)通过焊接方式连接为整体结构；边模(10)通过油缸(11)和丝杠(12 )安装在桥架上；竖直支撑(8 )通过螺纹套(17 )与支撑纵梁(9 )形成整体结构，为台车及养护系统提供支承反力，同时为台车及养护系统行走提供轨道，支撑纵梁
(9)即为台车及养护系统走行轨道。为精确定位桥架水平位置，在桥架两侧分别设置横向丝杠(13)。
[0033]4、如图3-10，由于台车及养护系统上的钢轨(19)位置高于洞内钢轨(3)，因此在该系统前后分别设置了前坡道(26)和后坡道(28)。坡道的设计坡度，要求与所选用的牵引机车所能够适应的最大坡度相适应，避免由于牵引力以及制动力不足而影响有轨运输设备正常运行。
[0034]5、如图8、9、10，台车及养护系统上设置单线轨道，而洞内设置四轨三线或者四轨双线轨道(附图中仅列明了洞内四轨三线制轨道)，因此，在养护系统上设置了一组Y型道岔。由于仰拱施工与TBM之间将保持适宜的距离，二者紧邻会产生较大干扰，距离太长又会增加成本且影响作业速度，因而在台车前方未设置道岔。
[0035]6、如图8、9、10，混凝土浇筑区的长度，根据工程施工图允许的施工缝设计距离而定，但必须保证每天浇筑一模(或三天两模)的情况下，仰拱施工速度与TBM掘进速度的月平均进尺基本相当且留有一定余量。附图浇筑区按32m示意。养护区长度，根据工程施工图允许的混凝土龄期强度以及施工进度指标设定。
[0036]7、如图8、9、10，台车及养护系统需要适当分段，各段之间采用销子连接，以适应隧道设计曲线要求。
[0037]8、混凝土浇筑时，泵送入模，插入式振捣，水平段表面采用振动梁振捣、半自动或者人工抹面，两侧依靠模板控制。
[0038]9、脱模时，首先解除模板丝杠(12)，再利用油缸(11)提升边模。
[0039]10、如图3-10，台车及养护系统移动前，在前坡道(26)前方放置支撑纵梁(9)，并以卡扣与钢枕(2)连接，解除钢枕立柱(I)与钢枕(2)之间的连接，安装竖直支撑(8)，利用前、后坡道提升机构提升坡道，使前坡道(26)、后坡道(28)脱离洞内钢轨(3)。竖直支撑(8)安装时，在竖直支撑六角头(24)上安装套筒，利用摇把旋转竖直支撑(8)并达到设计高度，以此顶推支撑纵梁(9)和钢枕(2)、洞内钢轨(3)共同向上移动。
[0040]11、如图8-10，在立柱桁架(15)上的设置有卷扬机和定滑轮，前、后坡道提升通过钢丝绳(25、29)提升前、后坡道(26、28)。
[0041]12、为减小台车及养护系统行走机构的尺寸，可采用液压马达、行星齿轮减速箱驱动。
[0042]13、如图3、4、5，台车及养护系统行走时，左右两侧的承重轮(23)支架上均设有限位凸台(22)。
[0043]14、台车及养护系统走行到位后，在后坡道(28)后部，立即拆除出露的竖直支撑
(8)以及支撑纵梁(9)，并放置在养护系统上部平台，待台车行走前安装到前坡道(26)前方。同时，及时按照施工规范要求封堵垂直支撑(8)在仰拱(7)混凝土中形成的孔洞。
[0044]15、支撑纵梁(9)采用分段设计，每段长度与混凝土浇筑长度相匹配，附图中混凝土浇筑长度为32m，则支撑纵梁(9)的长度可设计为Sm。为减小劳动强度、提高工效，可配置带有随车吊机的平板车，用以收集后坡道(28)后方的支撑纵梁(9)、在前坡道(26)前方摆放支撑纵梁(9)。[0045]本发明可在TBM掘进时，同步完成现浇仰拱衬砌施工，保证未达到龄期强度的混凝土不承载；与铺设预制仰拱快相比，施工缝大大减少、成洞质量大幅提高，并且施工成本明显降低；与隧道贯通后施工现浇仰拱相比，工期大幅减少，施工成本相应降低。
【权利要求】
1.一种与TBM掘进同步施工的现浇仰拱衬砌台车及混凝土养护系统，其特征在于:包括系统钢轨、衬砌台车、混凝土养护系统和竖直支撑系统；所述衬砌台车包括桥架和边模模板，桥架的桥架横梁和桥架纵梁固装成整体结构，桥架横梁上安装有系统钢轨和立柱桁架，边模模板通过油缸和丝杠安装在桥架横梁上；所述竖直支撑系统由竖直支撑和支撑纵梁连接组成的整体结构，支撑纵梁安装在竖直支撑上，竖直支撑穿过洞内钢枕固定在洞底；所述混凝土养护系统由前坡道、混凝土浇筑区、混凝土养护区、Y型道岔及后坡道区组成，前坡道和后坡道分别设置在系统钢轨的前、后两端，并通过竖直支撑系统与洞内钢枕连接，在系统钢轨上方为混凝土浇筑区和混凝土养护区，Y型道岔设置在后坡道前部；前坡道和后坡道分别连接有提升装置。
2.根据权利要求1所述的一种与TBM掘进同步施工的现浇仰拱衬砌台车及混凝土养护系统，其特征在于:上述竖直支撑通过螺纹套与支撑纵梁形成整体结构。
3.根据权利要求1所述的一种与TBM掘进同步施工的现浇仰拱衬砌台车及混凝土养护系统，其特征在于:上述提升装置由设置在立柱桁架上的吊机和与前、后坡道连接的钢丝绳组成。
4.根据权利要求1所述的一种与TBM掘进同步施工的现浇仰拱衬砌台车及混凝土养护系统，其特征在于:、上述支撑纵梁采用分段设计，每段长度与混凝土浇筑长度相匹配。
5.根据权利要求1所述的一种与TBM掘进同步施工的现浇仰拱衬砌台车及混凝土养护系统，其特征在于:上述支撑纵梁上安装有承重轮，承重轮两侧装有限位凸台。
【文档编号】E21D11/10GK103924985SQ201310755667
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2013年12月27日 优先权日:2013年12月27日
【发明者】齐梦学, 王雁军, 董天荣, 曾绍毅, 张建升, 周雁领 申请人:中铁十八局集团有限公司, 中铁十八局集团隧道工程有限公司