一种大体积超厚混凝土灌注结构及方法与流程

1.本发明涉及隧道防水领域，具体而言，涉及一种大体积超厚混凝土灌注结构及方法。


背景技术：

2.在很多特殊项目中，对于隧道的衬砌厚度、仰拱厚度要求较高，在申请人正在施工的一个项目中，衬砌位于机场远期规划跑道以下；设计仰拱厚度1.6m，衬砌厚度1.5m。衬砌施工采用组合衬砌台车、混凝土搅拌运输车运输、汽车泵送混凝土灌注、振捣器振捣进行施工。采用泵送混凝土时，一车混凝土方量较多，单浇筑一侧时会造成衬砌两侧混凝土浇筑不对称；若一车混凝土浇筑两侧，由于台车范围大，天泵管道调整时间长，导致混凝土整体浇筑时间明显增多。如采用人工振捣方式也存在弊端，一是衬砌厚度和窗口间距较大，插入式振捣棒难以完全覆盖，容易出现漏振现象；二是布设的钢筋间距较小，振捣棒使用空间有限，振捣范围仅在窗口50cm～80cm，振捣效果不理想，导致衬砌混凝土外观质量不佳，混凝土的强度难以达到设计要求。因此，急需要一种浇筑效果好的大体积超厚混凝土灌注结构及方法。


技术实现要素：

3.本发明旨在提供一种大体积超厚混凝土灌注结构及方法，浇筑更加均匀，提高了超厚衬砌混凝土浇筑施工的效率，还使得衬砌的外观质量、成品强度得到了极大的提高；同时减少了衬砌的浇筑时间，减少了衬砌施工的作业人员，节省了大量的劳动力和施工成本。
4.本发明的实施例是这样实现的：
5.一种大体积超厚混凝土灌注结构，在外模台车上设置有多排不等高的灌注窗口，包括顶部灌注窗口、中区灌注窗口和低区灌注窗口；每排灌注窗口上设置有多个灌注口，且每相邻两排灌注窗口中的灌注口错排交叉设置；还设置有用于灌注混凝土到每一排灌注窗口的灌注分流装置，所述灌注分流装置包括分流串筒和主料斗，所述主料斗设置在所述分流串筒的最高位置，用于对顶部灌注窗口进行灌注，所述分流串筒远离所述主料斗的一端用于灌注中层灌注窗口，所述分流串筒还设置有用灌注低层灌注窗口的溜槽。浇筑更加均匀，提高了超厚衬砌混凝土浇筑施工的效率，还使得衬砌的外观质量、成品强度得到了极大的提高；同时减少了衬砌的浇筑时间，减少了衬砌施工的作业人员，节省了大量的劳动力和施工成本。
6.优选的，顶部灌注窗口设置在衬砌顶部的中心线上，所述中区灌注窗口设置在所述顶部灌注窗口的两侧，且中区灌注窗口的高度低于所述顶部灌注窗口的高度。
7.优选的，所述中区灌注窗口包括两层灌注窗口，沿着远离所述顶部灌注窗口依次为第一灌注窗口和第二灌注窗口，所述第一灌注窗口和所述顶部灌注窗口均通过汽车泵进行灌注，所述第二灌注窗口通过分流串筒进行灌注。
8.优选的，低区灌注窗口的高度低于中区灌注窗口的高度，所述低区灌注窗口设置
有多排，且相邻两排的灌注口交错设置，所述溜槽对应每一个灌注口设置。
9.优选的，每排灌注窗口之间设置有一排附着式振捣器，且每一排振捣器包括多个振捣器，每一排振捣器的数量与相邻一排灌注口的数量相同。
10.优选的，相邻两排排灌注窗口之间的高度差不超过2m。
11.优选的，分流串管的每一条管路上设置有插销，当需要更换灌注窗口时，通过插销控制管路的通断，进而控制混凝土的流向。
12.还提供一种大体积超厚混凝土灌注方法，应用在上述的灌注结构上，包括以下步骤：
13.s1：在外模台车上设置多排灌注窗口；
14.s2：搭设灌注分流装置，并将溜槽、分流串筒和汽车泵布置到位；
15.s3：通过溜槽、分流串筒和汽车泵自下而上进行灌注；
16.s4：在第一层灌注窗口混凝土浇筑完成后开启附着式振捣器，进行间隔振动，直到灌注完成。
17.优选的，混凝土采用泵送混凝土，塌落度180mm～200mm，使用天泵通过泵管输送至料斗，通过分流串管、溜槽及灌注窗口依次从下往上进行混凝土浇筑。
18.优选的，采用分层对称浇筑方式进行混凝土灌注，每层的混凝土厚度为30-50cm。
19.优选的，最底层的振捣器工作时长为5s/次，其余层的振捣器的工作时长为10s/次。
20.由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果包括：本发明的大体积超厚混凝土灌注结构及方法，在外模台车上设置有多排不等高的灌注窗口，包括顶部灌注窗口、中区灌注窗口和低区灌注窗口；每排灌注窗口上设置有多个灌注口，且每相邻两排灌注窗口中的灌注口错排交叉设置；还设置有用于灌注混凝土到每一排灌注窗口的灌注分流装置，所述灌注分流装置包括分流串筒和主料斗，所述主料斗设置在所述分流串筒的最高位置，用于对顶部灌注窗口进行灌注，所述分流串筒远离所述主料斗的一端用于灌注中层灌注窗口，所述分流串筒还设置有用灌注低层灌注窗口的溜槽。浇筑更加均匀，提高了超厚衬砌混凝土浇筑施工的效率，还使得衬砌的外观质量、成品强度得到了极大的提高；同时减少了衬砌的浇筑时间，减少了衬砌施工的作业人员，节省了大量的劳动力和施工成本。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
22.图1为本发明的窗口布置断面结构示意图；
23.图2是本发明的窗口布置展开示意图；
24.图3是本发明的灌注分流装置断面示意图；
25.图4是本发明的灌注分流装置的侧面示意图；
26.图5是本发明的附着式振捣器布置示意图。
27.具体元素符号说明：1-顶部灌注窗口，2-中区灌注窗口，3-低区灌注窗口，4-主料
斗，5-分流串管，6-溜槽，7-振捣器，21-第一灌注窗口，22-第二灌注窗口。
具体实施方式
28.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.实施例1：请参阅图1和图5，本实施例的一种大体积超厚混凝土灌注结构，在外模台车上设置有多排不等高的灌注窗口，包括顶部灌注窗口1、中区灌注窗口2和低区灌注窗口3；每排灌注窗口上设置有多个灌注口，且每相邻两排灌注窗口中的灌注口错排交叉设置；还设置有用于灌注混凝土到每一排灌注窗口的灌注分流装置，所述灌注分流装置包括分流串筒和主料斗4，所述主料斗4设置在所述分流串筒的最高位置，用于对顶部灌注窗口1进行灌注，所述分流串筒远离所述主料斗4的一端用于灌注中层灌注窗口，所述分流串筒还设置有用灌注低层灌注窗口的溜槽6。浇筑更加均匀，提高了超厚衬砌混凝土浇筑施工的效率，还使得衬砌的外观质量、成品强度得到了极大的提高；同时减少了衬砌的浇筑时间，减少了衬砌施工的作业人员，节省了大量的劳动力和施工成本。其中中区灌注窗口2包括两排灌注窗口，低区灌注窗口3包括三排灌注窗口。
30.实施例2：本实施例的顶部灌注窗口1设置在衬砌顶部的中心线上，所述中区灌注窗口2设置在所述顶部灌注窗口1的两侧，且中区灌注窗口2的高度低于所述顶部灌注窗口1的高度。本实施例的所述中区灌注窗口2包括两层灌注窗口，沿着远离所述顶部灌注窗口1依次为第一灌注窗口21和第二灌注窗口22，所述第一灌注窗口21和所述顶部灌注窗口1均通过汽车泵进行灌注，所述第二灌注窗口22通过分流串筒进行灌注。
31.实施例3：本实施例的低区灌注窗口3的高度低于中区灌注窗口2的高度，所述低区灌注窗口3设置有多排，且相邻两排的灌注口交错设置，所述溜槽6对应每一个灌注口设置。本实施例的每排灌注窗口之间设置有一排附着式振捣器7，且每一排振捣器7包括多个振捣器7，每一排振捣器7的数量与相邻一排灌注口的数量相同。本实施例的相邻两排排灌注窗口之间的高度差不超过2m。本实施例的分流串管5的每一条管路上设置有插销，当需要更换灌注窗口时，通过插销控制管路的通断，进而控制混凝土的流向。
32.实施例4：本实施例还提供一种大体积超厚混凝土灌注方法，应用在上述的灌注结构上，包括以下步骤：s1：在外模台车上设置多排灌注窗口；s2：搭设灌注分流装置，并将溜槽6、分流串筒和汽车泵布置到位；s3：通过溜槽6、分流串筒和汽车泵自下而上进行灌注；s4：在第一层灌注窗口混凝土浇筑完成后开启附着式振捣器7，进行间隔振动，直到灌注完成。
33.实施例5：本实施例的混凝土采用泵送混凝土，塌落度180mm～200mm，使用天泵通过泵管输送至料斗，通过分流串管5、溜槽6及灌注窗口依次从下往上进行混凝土浇筑。本实施例的采用分层对称浇筑方式进行混凝土灌注，每层的混凝土厚度为30-50cm。本实施例的
最底层的振捣器7工作时长为5s/次，其余层的振捣器7的工作时长为10s/次。
34.实施例6：本实施例的衬砌台车总长12.1m(其中10cm的搭接长度)，一次性施工衬砌混凝土长12m。混凝土每层下落高度不大于2m，每侧布置5排浇筑窗口，单排布置4个窗口，顶部中部1m范围内不设置面板。按照均匀布料的原则，每个窗口布料范围控制在1.8m～2.5m，纵向窗口距离控制在3m，左右两侧窗口对称布置以方便布置分流系统。分流系统由主料斗4、分流串筒、溜槽6三部分组成，其中主料斗4、分流串筒采用5mm厚钢板制作，分流串筒采用管径30cm、壁厚5mm的钢管制作。主料斗4上口尺寸为60cm
×
60cm，下口尺寸50cm
×
25cm,高50cm；分流串筒顶部设置漏斗，漏斗上口直径为50cm，下口直径30cm，高40cm；溜槽6宽30cm，深15cm。主料斗4布置在台车顶上2m处，因第五排浇筑窗口与拱顶浇筑窗口位置高，故此处不设置分流系统，采用汽车泵直接在窗口灌注。4排浇筑窗口位置较高，采用串筒浇筑混凝土。故共需设置4个主料斗4，分流主串筒8根，分串筒8根，溜槽6有24个。
35.实施例7：本实施例明挖隧道衬砌内外模台车拟采用高频附着式振动器，工频50hz，工压380v，经过电磁转换，由电机转子及振动之间产生振动频率，为一种新型振动器。该振动器体积小(20kg)、振动频率高(150hz/s)、振动力大(12kn)、振幅小(0.8mm)、辐射范围大(1.5m)，混凝土流动性，可塑性增加。且具有快速装、卸优点，装卸一台仅需30s左右。由于振动频率高，振幅小，在台车变形上消耗的能量小，因而能延长模板的使用寿命。由于振动器效率极高，每次振动时间只需几秒钟即可停机，极大的提高了振动器的使用寿命，减少维修费用，降低施工成本。
36.实施例8：本实施例的主体混凝土等级为c35，混凝土由自建拌和站供应，拌和站位置距施工场地约800m，拌和站采用hzs180型全自动搅拌机组共2套，运输车辆采用8～20t不等混凝土运输罐车进行运输，前后罐车运输时间间距为20分钟，通过现场施工便道运至浇筑地点后，使用混凝土泵车浇筑。衬砌混凝土厚度大，达到1.5m。混凝土采用泵送混凝土，塌落度180mm～200mm，使用天泵通过泵管输送至料斗，通过串管、分流槽及窗口依次从下往上进行混凝土浇筑。当需要更换混凝土窗口时，通过插销控制浇筑混凝土的流向，拱顶窗口及五排浇筑窗口采用泵管直接进行浇筑。因从分流系统关闭混凝土输送到混凝土经分流系统至浇筑窗口需要一定时间，为防止混凝土从浇筑窗口溢出造成抛洒和浪费，每个浇筑窗口浇筑混凝土时，混凝土面至浇筑窗口底部30cm时停止输送混凝土。每层浇筑窗口浇筑混凝土完成后对该层的分流槽进行清洗，防止初凝后混凝土清理困难，造成后续混凝土浇筑时发生堵塞等。
37.混凝土的浇筑采取分层对称浇筑方式，防止模板发生偏移，其分层厚度宜控制在30cm～50cm之间。每层混凝土的方量为13方～21方，高度越高，方量随之降低。混凝土由搅拌站统一配送，配送距离约1.4km，每小时供料约48方。待第一层窗口混凝土浇筑完成后即可开启附着式振捣器7，振捣时间5s，然后继续浇筑。第二、三、四层附着式振捣器7及拱顶位置开启时间为10s，其中拱顶窗口浇筑的混凝土塌落度应适当放大，防止拱顶局部浇筑不饱满，采用附着式振捣器7配合人工振捣方式进行。经过现场外观质量及试验对比，采用逐窗入模系统配合附着式振捣器7进行浇筑后，衬砌外观质量明显提升，优化后的工艺无蜂窝麻面、冷缝等质量通病，且色泽均匀。随机抽取采用逐窗入模系统和附着式振捣器7使用前后的衬砌混凝土回弹进行对比，采用逐窗入模后布料均匀、强度稳定，二衬混凝土真正实现内实外美。
38.经过对比发现，采用传统的施工工艺，每模二衬浇筑时间约为14h，采用逐窗入模系统浇筑仅需11.5h，每模二衬节省施工时间2.5h，极大地提高了二衬施工效率，操作人员从以前的8～10人减少至6人，节省了劳动力和施工成本。通过分流系统及附着式振捣器7来控制混凝土的振捣，并对其使用前后衬砌强度及外观质量信息进行收集和对比，表明分流系统及附着式振捣器7的应用，不仅提高了超厚衬砌混凝土浇筑施工的效率，还使得衬砌的外观质量、成品强度得到了极大的提高；同时减少了衬砌的浇筑时间，减少了衬砌施工的作业人员，节省了大量的劳动力和施工成本。
39.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。