一种栈桥式上开口全断面同步施工设备及其施工方法与流程

本发明属于隧道施工及地下工程技术领域，具体为一种栈桥式上开口全断面同步施工设备及其施工方法。

背景技术：

随着我国基础建设的快速发展，其中隧道施工的要求越来越高，部分隧道施工中对全断面模板的快速成环和对断面弧形的要求越来越高。目前自行式栈桥的推广，已经将栈桥下方的仰拱浇筑结合得相对较好，栈桥能够携带整体式仰拱模板的快速移动定位加固等。但是由于需要防水板布置和二衬钢筋的施工区域安排，以及各施工区域间的调度，仰拱浇筑和二次衬砌浇筑都隔有多个施工区域。在有些没有填充层设计的隧道时，传统的防水板、钢筋安装台车和全断面模板台车没有轨道放置的位置，台车整体的定位和移动都不快捷方便，模板定位加固都比较困难。还有些小隧道中采用针梁台车但是衬砌时无法满足开挖通车的要求。以上的种种因素导柱施工周期的加长，施工效率低，各类成本大。

技术实现要素：

本发明针对以上问题，提供一种栈桥式上开口全断面同步施工设备及其施工方法，它可以实现隧道全断面的一次性同步浇筑施工，施工过程中不影响隧道的开挖，并且不影响隧道内部的施工设备车辆通过，提高施工效率。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种栈桥式上开口全断面同步施工设备，包括自行式栈桥，所述自行式栈桥上设置有整体架构为倒u型的全断面模板台车；所述全断面模板台车下端吊装有用于浇筑隧道底面的仰拱模板，上方设置有用于浇筑隧道顶面的顶模板；所述仰拱模板和顶模板共同构成隧道的全断面模板；所述仰拱模板位于自行式栈桥下方；

所述顶模板由第一顶模和第二顶模共同组成；所述第一顶模和第二顶模下端分别铰接在仰拱模板两端，铰接处还通过侧油缸连接；所述第一顶模和第二顶模内侧面与全断面模板台车之间通过可拆卸的连杆支撑连接；

所述全断面模板台车两侧设置有通过升降油缸控制上下升降的升降柱，升降柱下端连接仰拱模板。

在上述技术方案的基础上进一步改进如下：

所述第一顶模宽度大于第二顶模。

所述全断面模板台车由主横梁及其两侧的立柱共同组成多组倒立的u型架相互连接构成；所述主横梁上端设置支撑杆连接顶模；所述立柱侧边设置侧向连杆连接顶模；所述立柱下端设置有移动轮；所述升降柱设置在立柱外侧。

多组倒立的u型架之间的立柱之间通过下连接梁连接；主横梁之间通过上连接梁连接；上连接梁与下连接梁之间通过加强杆连接。

所述立柱与主横梁之间设置有驱动立柱横向移动的横移油缸。

所述自行式栈桥为左右对称的梁体或支架结构，上表面两侧设置有用于全断面模板台车移动的轨道。

所述仰拱模板横截面为u型结构。

一种栈桥式上开口全断面同步施工设备的施工方法，包括如下施工步骤：

模板定位：全断面模板台车在自行式栈桥上移动到指定位置后，控制升降油缸伸出使得仰拱模板就位，控制侧油缸伸出使得第一顶模和第二顶模伸展开，将第一顶模和第二顶模与全断面模板台车之间通过连杆支撑连接起来；

浇筑成型：在隧道内壁与已定位好的全断面模板之间进行混凝土浇筑成型施工；

收模操作：待混凝土浇筑成型后，将第一顶模和第二顶模与全断面模板台车之间的支撑连杆拆卸掉；先控制两侧的侧油缸先后收缩，使得第二顶模先收拢，第一顶模后收拢；再控制升降油缸收缩，使得仰拱模板上升完成收模；

台车移动：待所有模板脱模收拢后，全断面模板台车移动至下一个工作区域进行施工。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

相对于传统的隧道顶面和底面需要分开施工，本发明在移动式栈桥上设置了全断面模板台车，全断面模板台车可以控制隧道的全断面模板快速组合成环，同时也能快速收拢，因此可以实现隧道全断面的一次性同步浇筑快速施工，同时在施工过程中不影响栈桥上的施工车辆通过，减少人员和辅助设备投入，提高施工效率，保证施工质量，节约成本和施工空间。

附图说明

图1为本发明施工时的侧面示意图；

图2为本发明施工完后移动到下一个工位的侧面示意图；

图3为全断面模板台车的侧面结构示意图；

图4为全断面模板台车施工状态端面示意图；

图5为顶模收模后的结构示意图；

图6为全断面模板完成收模状态结构示意图；

图7为行走架端面图；

图8为行走架侧面图。

图中：1、自行式栈桥；3、仰拱模板；4、全断面模板台车；5、行走架；6、支撑腿；7、行走轮；41、立柱；42、主横梁；43、支撑杆；44、横移油缸；45、升降油缸；46、升降柱；47、移动轮；48、侧向连杆；49、第一顶模；50、第二顶模；51、加强杆；52、下连接梁；53、上连接梁；54、侧油缸。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

如图1-图8所示，本发明的具体结构为：

一种栈桥式上开口全断面同步施工设备，包括自行式栈桥1，所述自行式栈桥1上设置有整体架构为倒u型的全断面模板台车4；所述全断面模板台车4下端吊装有用于浇筑隧道底面的仰拱模板3，上方设置有用于浇筑隧道顶面的顶模板；所述仰拱模板3和顶模板共同构成隧道的全断面模板；所述仰拱模板3位于自行式栈桥1下方；

所述顶模板由第一顶模49和第二顶模50共同组成；所述第一顶模49和第二顶模50下端分别铰接在仰拱模板3两端，铰接处还通过侧油缸54连接；所述第一顶模49和第二顶模50内侧面与全断面模板台车4之间通过可拆卸的连杆支撑连接；

所述全断面模板台车4两侧设置有通过升降油缸45控制上下升降的升降柱46，升降柱46下端连接仰拱模板3。

在上述实施例的基础上进一步优化如下：

如图1所示，自行式栈桥1一端设置有支撑腿6支撑在地面上，另一端设置有行走轮7行走在隧道成型底面上；在自行式栈桥1上设置有可滑动的行走架5；后端行走轮7着地，驱动自行式栈桥1和行走架5间的位置关系，使自行式栈桥1在行走架5上滑行。

如图7-8所示，行走架5下端设置有升降腿；支撑腿6为可伸缩的结构，一般采用油缸控制升降；行走架5和支撑腿6交替支撑，使自行式栈桥1在行走架5上滑行，栈桥朝前移动行走，其中行走架5的两侧上下位置设置有滚轮，自行式栈桥1底端面两侧设置有用于自行式栈桥1移动的轨道，第轨道位于行走架5上的滚轮上方，在滚轮上移动。

具体的，如图4所示，为了便于第一顶模49和第二顶模50的重叠收拢，所述第一顶模49宽度大于第二顶模50。

具体的，如图4所示，所述全断面模板台车4由主横梁42及其两侧的立柱41共同组成多组倒立的u型架相互连接构成；所述主横梁42上端设置支撑杆43连接顶模；所述立柱41侧边设置侧向连杆48连接顶模；所述立柱41下端设置有移动轮47；所述升降柱46设置在立柱41外侧。

具体的，如图3所示，多组倒立的u型架之间的立柱41之间通过下连接梁52连接；主横梁42之间通过上连接梁53连接；上连接梁53与下连接梁52之间通过加强杆51连接。

具体的，如图4所示，为了使得全断面模板台车适应不同宽度的栈桥使用，所述立柱41与主横梁42之间设置有驱动立柱41横向移动的横移油缸44。

如图1-2所示，所述自行式栈桥1为左右对称的梁体或支架结构，上表面两侧设置有用于全断面模板台车4移动的轨道。

如图3所示，所述仰拱模板3横截面为u型结构。

一种栈桥式上开口全断面同步施工设备的施工方法，包括如下施工步骤：

模板定位：如图4所示，全断面模板台车4在自行式栈桥1上移动到指定位置后，控制升降油缸45伸出使得仰拱模板3就位，控制侧油缸54伸出使得第一顶模49和第二顶模50伸展开，将第一顶模49和第二顶模50与全断面模板台车4之间通过连杆支撑连接起来；

浇筑成型：在隧道内壁与已定位好的全断面模板之间进行混凝土浇筑成型施工；

收模操作：如图5所示，待混凝土浇筑成型后，将第一顶模49和第二顶模50与全断面模板台车4之间的支撑连杆拆卸掉；先控制两侧的侧油缸54先后收缩，使得第二顶模50先收拢，第一顶模49后收拢；再控制升降油缸45收缩，使得仰拱模板3上升完成收模；

台车移动：如图2所示，待所有模板脱模收拢后，全断面模板台车4移动至下一个工作区域进行施工。

本发明具体工作原理：主要由全断面模板台车，自行式栈桥组成。

1、自行式栈桥上设置有轨道，全断面模板台车骨架支撑在栈桥两侧位置移动。

2、全断面模板台车由全断面模板和台车骨架组成，隧道断面成型主要由仰拱模板和顶模组成。

3、全断面模板台车可以栈桥上纵向位置变化。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。