一种充气芯模防变形加固系统的制作方法

本实用新型涉及一种防变形加固系统，具体指一种充气芯模防变形加固系统。

背景技术：

涵洞是公路路基通过洼地或跨越水沟(渠)时设置的，或为汇聚在路基上方的水流宣泄到下方而设置的横穿路基的小型地面排水结构物，它是公路上广泛使用的一种人工结构物；涵洞由洞身和洞口两部分组成，洞口包括进口和出口，洞身是涵洞的主要部分，其截面形成有圆形、矩形、拱形、箱形等，洞口建筑设置在涵洞的两端，为了提高涵洞的现场施工速度，目前一般采用预制涵洞，然后在现场快速拼接，常规的涵洞建设采用组合钢内、外模将两侧的墙体倒模成型，最后将顶部铺设两墙体上端，以形成盖板涵，或采用预制模板或钢模台车建设涵洞，但组合钢内、外模安装、加固、拆卸复杂，预制模板或钢模台车成本高、工期长，均难满足施工工期要求，参考预制空心板内孔橡胶芯模技术，提出了采用橡胶充气芯模作为涵洞内模的施工方案；充气芯模又叫桥梁充气芯模、橡胶充气芯模，充气芯模是一种可膨胀、收缩的圆柱袋子，由橡胶与纤维加强层硫化而制成，具有很高的抗张强度，弹性和气密性，用来形成混凝土构件的空腔，在制造空心构件时，将它放入中间，并充入压缩空气，充气膨胀后具有足够的强度来承受混凝土的压力，能代替原有的木模、竹模、钢模，打开阀门胶囊即收缩，并可以从空腔中抽出胶囊，具有使用简便、经济耐用、可以多次重复使用、未充气时能柔软收缩、任意折叠、卷曲等特点；充气芯模适用于钢筋混凝土构件抽孔，包括桩、屋架、屋面板柱、梁、建筑工程，水利工程(船坞、船台、码头)；施工实践证明，充气芯模抽孔工艺设备简单，节约材料，充气芯模的形状可多变，可成圆形、椭圆形、矩形、拱形、八边形、梯形等形状；充气芯模为建筑现场施工轻型化提供了有利条件；建筑过程中，生产预应力空心混凝土构件，如果采用充气芯模，其重量比非予应力实心构件轻20％，因此减轻建筑物上部结构的重量，可以使桩基缩短，跨径增大，现场施工简便安全；充气芯模施工工艺简便、安全、成本低，安装、拆卸、维修方便，可大大缩短涵洞施工周期，满足施工工期的要求，但在混凝土浇筑过程中，充气芯模容易上浮或变形，影响预制涵洞的质量，容易出现“易变形”、“抗浮力差”及“脱模难”等各种施工难题。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型旨在公开一种防变形加固系统，具体指一种充气芯模防变形加固系统。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种充气芯模防变形加固系统，所述防变形加固系统包括外模装置、套设于外模装置内部的内模机构、设置于外模装置和内模机构之间的定位加固装置；所述外模装置包括外模基座和钢筋骨架，所述外模基座成型为内部安装钢筋骨架的敞口式方形腔体结构；外模基座由两侧模板、两支撑挡板和底面垫层围蔽组成，其中底面垫层为外模基座底部的现浇混凝土结构，其上表面预埋有预埋件；侧模板为长平板结构；支撑挡板为方形板，其中部为一空心圆；两侧模板在底面垫层上表面左右两侧呈直线纵向排布构成外模基座的左右两侧壁，两支撑挡板在底面垫层上表面前后两侧呈直线纵向排布构成外模基座的前后两侧壁；底面垫层上方设置一个横截面为正方形的钢筋骨架，所述钢筋骨架与底面垫层上的预埋件通过绑扎固定；所述内模机构包括充气内模和罩设于充气内模外侧的充气外模，所述充气外模与充气内模之间设置有呈波浪环形的充气内芯，所述充气内模、充气外模、充气内芯分别设置有独立的充气口ⅰ、充气口ⅱ、充气口ⅲ；所述定位加固装置包括三角钢、定位环箍筋、主固定筋、t形架、柔性加固构件；所述定位环箍筋沿外模装置的长度方向同轴间隔设置有若干个，若干个所述定位环箍筋的内壁沿其周向均布设置若干个长度方向与外模基座的长度方向一致的主固定筋，若干个所述定位环箍筋通过所述主固定筋连接并与主固定筋围合形成内模安装腔，主固定筋与定位环箍筋的连接处通过焊接固定，其中，所述内模机构套设于内模安装腔内部，充气外模的外壁与主固定筋贴合连接，所述柔性加固构件设置在内模机构与定位环箍筋和/或主固定筋之间用于固定内模机构；所述三角钢沿定位环箍筋的周向方向间隔设置在定位环箍筋外壁上，每两个三角钢之间设置一个t形架，所述t形架包括横杆和竖杆，其中横杆的两端分别与三角钢连接，竖杆远离横杆的一端连接钢筋骨架，所述定位环箍筋通过t形架与钢筋骨架连接以限定横向定位。

优选地，所述支撑挡板的四角设有梯台形榫头，侧模板的端部设有与梯台形榫头相接合的榫槽，支撑挡板与侧模板通过梯台形榫头与榫槽搭接构成一个易于装配和/或拆卸的腔体结构。

优选地，所述支撑挡板上间隔设有定位孔，主固定筋的两端通过支撑挡板上的定位孔贯穿支撑挡板并定位于定位孔内以限定纵向定位。

优选地，所述外模装置与内模机构之间形成一个呈u型结构的浇注腔。

优选地，所述主固定筋为φ8的长钢筋。

优选地，所述柔性加固构件为间隔设置在充气外模上、中、下轴段外侧壁并沿充气外模周向方向间隔设置的柔性连接绳组，每组所述柔性连接绳组包括两条柔性连接绳，两条所述柔性连接绳可绕至定位环箍筋和/或主固定筋外周侧并相互系紧。

优选地，所述内模机构外表面套设一层脱模层。

优选地，所述脱模层设置为透明塑料材质。

优选地，所述内模机构为圆柱体结构，其直径≥1.6米，且内模机构的直径＞支撑挡板中部开设的空心圆的直径；所述钢筋骨架的边长≥2.4米。

优选地，所述t形架的横杆和竖杆均为扁长状片式结构。

本实用新型的有益效果体现在：本实用新型提出了一种充气芯模防变形加固系统，内模机构包括内外模两层结构，在内外模之间设置充气内芯，以减少充气外模的变形，提高内模机构的使用寿命；通过三角钢、定位环箍筋、主固定筋、t形架、柔性加固构件的布设以及支撑挡板，对内模机构定位加固，减少浮力对内模机构的影响；三角钢和t形架的布设可以防止定位环箍筋因受内模机构的挤压而变形并同时限定内模安装腔的横向定位，若干个主固定筋同时与内模机构外侧壁相抵接，从而有效减少内模机构的变形；内模机构通过柔性加固构件与定位环箍筋和/或主固定筋固定连接，避免内模机构因浮力发生位置偏移；主固定筋的两端固定在支撑挡板的定位孔内，以对主固定筋限定纵向定位，避免主固定筋发生无序移动，导致内模机构没有足够的主固定筋包裹而在混凝土浇筑时变形，如此设置更能限定内模安装腔的位置，避免因内模安装腔的位置偏移而在浇筑混凝土时出现混凝土厚度分布不均匀的情况，本实用新型结构简单，安装方便，易于施工，提高了生产效率，大大加快了施工进度，节约投资成本，效果显著。

附图说明

图1是本实用新型的充气芯模安装结构断面图。

图2是本实用新型的支撑挡板正视简图。

图3是本实用新型的支撑挡板与侧模板的装配位置示意简图。

图4是本实用新型的加固装置的结构简图。

图5是本实用新型的内模机构的结构简图。

附图标注说明：

1-外模基座，2-侧模板，3-支撑挡板，4-底面垫层，5-定位孔，6-钢筋骨架，7-充气内模，8-充气外模，9-充气内芯，10-三角钢，11-定位环箍筋，12-主固定筋，13-t形架，14-柔性加固构件，15-梯台形榫头，16-榫槽，17-横杆，18-竖杆，19-第一层混凝土结构，20-第二层混凝土结构。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的具体实施方式：

本实用新型提出一种充气芯模防变形加固系统，所述防变形加固系统包括外模装置、套设于外模装置内部的内模机构、设置于外模装置和内模机构之间的定位加固装置；所述外模装置与内模机构之间形成一个呈u型结构的浇注腔；

所述外模装置包括外模基座1和钢筋骨架6，所述外模基座1成型为内部安装钢筋骨架6的敞口式方形腔体结构；外模基座1由两侧模板2、两支撑挡板3和底面垫层4围蔽组成，其中底面垫层4为外模基座1底部的现浇混凝土结构，其上表面预埋有预埋件；侧模板2为长平板结构；支撑挡板3为方形板，其中部为一空心圆，支撑挡板3上间隔设有定位孔5；两侧模板2在底面垫层4上表面左右两侧呈直线纵向排布构成外模基座1的左右两侧壁，两支撑挡板3在底面垫层4上表面前后两侧呈直线纵向排布构成外模基座1的前后两侧壁；所述支撑挡板3的四角设有梯台形榫头15，侧模板2的端部设有与梯台形榫头15相接合的榫槽16，支撑挡板3与侧模板2通过梯台形榫头15与榫槽16搭接构成一个易于装配和/或拆卸的腔体结构；底面垫层4上方设置一个横截面为正方形的钢筋骨架6，所述钢筋骨架6与底面垫层4上的预埋件通过绑扎固定，所述钢筋骨架6的边长≥2.4米，本实施例中，钢筋骨架6的边长优选为2.4米；

所述内模机构包括充气内模7和罩设于充气内模7外侧的充气外模8，所述充气外模8与充气内模7之间设置有呈波浪环形的充气内芯9，所述充气内模7、充气外模8、充气内芯9分别设置有独立的充气口ⅰ、充气口ⅱ、充气口ⅲ，在混凝土浇筑时，充气外模8作为直接与外部环境接触的构件，为主要受力面，在充气外模8与充气内模7之间设置呈波浪环形的充气内芯9，在充气外模8内形成支撑，减少充气外模8的变形，提高内模机构的使用寿命；所述内模机构成型为圆柱体结构，其直径≥1.6米，本实施例中，内模机构的直径优选为1.6米，且内模机构的直径＞支撑挡板3中部开设的空心圆的直径，内模机构的长度与外模装置的长度一致；进一步地，所述内模机构外表面套设一层脱模层，所述脱模层优选为由透明塑料材质制成的塑料薄膜层，采用塑料薄膜层替代脱模机，在保护内模机构的同时使得脱模简便；

所述定位加固装置包括三角钢10、定位环箍筋11、主固定筋12、t形架13、柔性加固构件14；所述定位环箍筋11沿外模装置的长度方向同轴间隔设置有若干个，若干个所述定位环箍筋11的内壁沿其周向均布设置若干个长度方向与外模基座1的长度方向一致的主固定筋12，若干个所述定位环箍筋11通过所述主固定筋12连接并与主固定筋12围合形成内模安装腔，主固定筋12与定位环箍筋11的连接处通过焊接固定，主固定筋12的两端通过支撑挡板3上的定位孔5贯穿支撑挡板3并定位于定位孔5内以限定纵向定位；其中，内模机构套设于内模安装腔内部，充气外模8的外壁与与主固定筋12贴合连接，由于主固定筋12的两端限位在支撑挡板3的定位孔5内，且内模机构的直径＞支撑挡板3中部开设的空心圆的直径，故充气外模8的两端抵接在支撑挡板3中部并能完全堵住在支撑挡板3的空心圆位置，如此，在进行混凝土浇筑时，不会发生漏浆的情况；对主固定筋12的两端进行固定约束，可避免主固定筋12发生无序移动，导致内模机构没有足够的主固定筋12包裹而在混凝土浇筑时变形，如此，更能限定内模安装腔的位置，避免因内模安装腔的位置偏移而在浇筑混凝土时出现混凝土厚度分布不均的情况，优选地，所述主固定筋12为φ8的长钢筋；

所述柔性加固构件14设置在内模机构与定位环箍筋11和/或主固定筋12之间用于固定内模机构，避免内模机构因混凝土浇筑产生的浮力而发生位置偏移，具体地，柔性加固构件14为间隔设置在内模机构的充气外模8上、中、下轴段外侧壁并沿充气外模8周向方向间隔设置的柔性连接绳组，每组所述柔性连接绳组包括两条柔性连接绳，两条所述柔性连接绳可绕至定位环箍筋11和/或主固定筋12外周侧并相互系紧，进一步地，柔性连接绳可涂上粘胶剂后通过胶片或胶布贴合在充气外模8的外侧壁上；

所述三角钢10沿定位环箍筋11的周向方向间隔设置在定位环箍筋11外壁上，每两个三角钢10之间设置一个t形架13，所述t形架13包括横杆17和竖杆18，其中横杆17的两端分别与三角钢10连接，竖杆18远离横杆17的一端连接钢筋骨架6，所述定位环箍筋11通过三角钢10和t形架13与钢筋骨架6连接以限定横向定位，t形架13可通过焊接的方式与三角钢10和钢筋骨架6固连，也可通过绑扎的方式与三角钢10和钢筋骨架6固连，内模机构在混凝土浇筑过程中会产生巨大的浮力，从而挤压定位环箍筋11，导致定位环箍筋11变形，三角钢10的布设可以对挤压力进行分散，t形架13可以对定位环箍筋11产生反向作用力从而防止定位环箍筋11发生形变，所述t形架13的横杆17和竖杆18均为扁长状片式结构，优选地，定位环箍筋11上每120°范围内设置有5个t形架13；

本实施例中，一种充气芯模防变形加固系统的安装施工方法，所述安装施工方法包括以下步骤：

1)在底面垫层4的上表面通过预埋件绑扎固定一个边长为≥2.4米(优选边长为2.4米)的横截面为正方形的钢筋骨架6；在钢筋骨架6的左右两侧各搭接一块侧模板2，在钢筋骨架6的前后两侧各搭接一块支撑挡板3，两侧模板2、两支撑挡板3和底面垫层4围蔽组成敞口式的外模基座1；

2)预制内模安装腔：若干个同轴设置的定位环箍筋11通过若干个长度方向与外模基座1的长度方向一致的主固定筋12依次连接，若干个主固定筋12沿定位环箍筋11的内壁周向均布设置并与定位环箍筋11围成一个内模安装腔，主固定筋12与定位环箍筋11的连接处通过焊接固定；

3)将步骤2)内模安装腔中主固定筋12的两端依次穿入步骤1)中安装好的支撑挡板3的定位孔5内；

4)检测内模机构的完整性，使用空压机或公知方法同时通过充气口ⅰ、充气口ⅱ、充气口ⅲ分别对充气内模7、充气外模8、充气内芯9充气，充气至工作气压0.017～0.02mpa，30分钟后观察气压是否下降，如气压无下降说明内模机构无漏气，如气压下降，则在内模机构外侧壁涂抹肥皂水确定漏气位置后进行及时补修；

5)内模机构的完整性确认后，在内模机构外壁套设脱膜层，牵引至内模安装腔中，通过内模机构上的柔性连接绳与定位环箍筋11和/或主固定筋12绑扎固定；外模装置与内模机构之间形成一个呈u型结构的浇注腔；

6)内模机构就位后，使用空压机或公知方法对内模机构持续充气，安排专职人员监测气压压力表，在混凝土浇筑过程中至混凝土初凝期间，保持充气芯模内部工作气压在0.017～0.02mpa；

7)调整混凝土塌落度，将混凝土塌落度由试验段的16～18cm调整为12～14cm；

8)检查底面垫层4、侧模板2与支撑挡板3之间的连接处以及支撑挡板3与内模机构之间的抵接处是否严密，确认严密性后在外模基座1的上端开口处对浇注腔进行混凝土浇筑，采用两仓分层浇筑法进行混凝土浇筑，所述两仓分层浇筑法如下：根据步骤1)～7)制作两仓浇注腔，在两仓浇注腔内分次浇筑成型第一层混凝土结构19和第二层混凝土结构20；具体操作如下：在第一仓浇注腔内浇筑成型第一层混凝土结构19，混凝土浇筑至内模机构底部以上10cm处，转至第二仓浇注腔进行混凝土浇筑，在进行第二仓浇注腔混凝土浇筑时，第一仓浇注腔内的第一层混凝土结构19产生初凝；在第二仓浇注腔内同样浇筑至内模机构底部以上10cm处后，返回第一仓浇注腔浇筑成型第二层混凝土结构20，第二层混凝土结构20的混凝土浇筑从内模机构底部以上10cm处至第一仓浇注腔顶部，完成第一仓浇注腔的混凝土浇筑后，返回第二仓浇注腔进行混凝土浇筑，同样浇筑至第二仓浇注腔顶部；在第一层混凝土结构19初凝后再进行第二层混凝土结构20的浇筑，减少浇筑混凝土时对内模机构产生的上浮力；混凝土浇筑过程中使用振捣器从内模机构两侧对称振捣(振捣器不得直接接触内模机构)，以防止内模机构侧向受力不均而挤压变形；

9)混凝土浇筑完成24小时后进行排气拆模，抽出内模机构，对内模机构进行冲洗和检测，以备下次使用。

本实施例通过三角钢10、定位环箍筋11、主固定筋12、t形架13、柔性加固构件14的布设以及支撑挡板3，对内模机构定位加固，减少浮力对内模机构的影响；对内模机构内部的气压进行调控，经调试，当内模机构内部的气压保持在0.017～0.02mpa时，能最大限度地保护内模机构不受浮力的挤压而变形；浇筑前，将混凝土塌落度由试验段的16～18cm调整为12～14cm，并采用两仓分层浇筑法进行混凝土浇筑，在第一层混凝土结构19初凝后再进行第二层混凝土结构20浇筑，以减少混凝土对内模机构的上浮力，同时进行两仓浇筑，提高了生产效率，大大加快了施工进度，节约投资成本，效果显著，本实用新型可在预制涵洞、混凝土排水管、混凝土污水管、小型引水隧洞混凝土衬砌等方面推广应用。

以上，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型的技术范围作任何限制，本行业的技术人员，在本技术方案的启迪下，可以做出一些变形与修改，凡是依据本实用新型的技术实质对以上的实施例所作的任何修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。