一种隧道二次衬砌拱顶混凝土灌注系统的制作方法

1.本发明涉及隧道衬砌装置技术领域，特别涉及一种隧道二次衬砌拱顶混凝土灌注系统。


背景技术：

2.在隧道二次衬砌混凝土施工中，对于二次衬砌台车的拱顶，一般设置有混凝土灌注口和回填注浆口，混凝土灌注口一般设置有2个，分别设置在台车拱顶的前端和后端。二次衬砌台车就位后，先进行台车封堵模封堵，将二次衬砌台车与一次衬砌所形成的弧形空隙封闭掉；然后，在处于低位的混凝土灌注口上连接混凝土灌注管，通过混凝土灌注管灌注二次衬砌的混凝土，在灌注过程中，采用人工观察的方式，目测拱部空隙中混凝土的灌注情况，当弧形空隙灌注满后，停止混凝土的灌注，待灌注的二次衬砌混凝土终凝后，拆除二次衬砌台车模板，将台车移至下一板二次衬砌施工位置。
3.由于混凝土灌注是在二次衬砌拱顶外侧的全封闭弧形空隙中进行的，由于混凝土灌注是从高处向低处施作的，因而二次衬砌台车边墙位置处的混凝土比较密实，但在二次衬砌台车拱顶上方则容易形成空洞。二次衬砌拱顶空洞脱空现象十分普遍，空洞会造成衬砌厚度不足，结构受力特性劣化，并由此引起衬砌烈损、渗漏水、掉块，甚至坍塌，给隧道的安全健康运营带来诸多不利影响。
4.针对空洞现象的成因，现有技术中，一般通过加入减水剂、泵送剂来提高混凝土的流动性以及确保足够的泵送压力来避免空洞。上述对策一定程度上减少了空洞现象的产生，但是，在实际过程中，空洞现象依然多发、频发。现有技术中也有采用通过地质雷达对脱空区域进行探测的，对探测到的二次衬砌混凝土中的空洞，通过回填注浆的方式来消除脱空区域，但是，该种方法存在设备投入多，工期长和脱空区域回填注浆不密实的技术问题。
5.因此，如何简化对二次衬砌拱顶空洞脱空处理时的设备投入量，缩短施工周期，操作便捷，一直都是本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

6.本发明要解决的技术问题是提供一种隧道二次衬砌拱顶混凝土灌注系统，解决针对空洞进行处理时整个过程设备投入多，工期长的问题，且可以有效降低拱顶空洞现象的产生。
7.为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
8.一种隧道二次衬砌拱顶混凝土灌注系统，包括二次衬砌台车，在二次衬砌台车的两端头分别设有封堵模；所述二次衬砌台车的拱顶沿隧道长度方向设有多个灌浆孔；对应每个所述灌浆孔固定连接有一根拱顶注浆管，所述拱顶注浆管由拱顶注浆直管和拱顶注浆斜管组成，且朝向二次衬砌台车前进方向端的为拱顶注浆直管呈竖直状布置，其余为拱顶注浆斜管呈倾斜状布置且倾斜状的底端朝向二次衬砌台车前进方向。
9.优选的，所述拱顶注浆管设置有4-8根。
10.优选的，所述拱顶注浆管设置有5根。
11.优选的，所述拱顶注浆斜管的轴线与竖直方向的夹角为30-60
°
。
12.优选的，所述拱顶注浆斜管的轴线与竖直方向的夹角为45
°
。
13.优选的，所述灌浆孔呈并排布置。
14.优选的，所述二次衬砌台车设有自动配料系统。
15.优选的，朝向二次衬砌台车前进方向端的封堵模设计为带观察窗的可视钢端模。
16.本发明的有益效果是：
17.本发明中对应在二次衬砌台车的拱顶上开设的灌浆孔底部固定连接有拱顶注浆管；特别地，拱顶注浆管由拱顶注浆直管和拱顶注浆斜管组成，且朝向二次衬砌台车前进方向端的为拱顶注浆直管呈竖直状布置，其余为拱顶注浆斜管呈倾斜状布置且倾斜状的底端朝向二次衬砌台车前进方向；通过采用上述设计，在对拱顶进行灌注时，从第一根倾斜的拱顶注浆斜管开始注浆，在注浆过程中，配合二次衬砌台车的端头设有的封堵模，注入的混凝土浆待将背离行车前进一侧端填充密实以后，不断地朝向行车前进方向流动，如此即可将空气逐步地往行车前进方向赶；待第一根倾斜的拱顶注浆斜管注浆完毕以后，依次完成其余倾斜的拱顶注浆斜管的注浆作业，直至最后进行拱顶注浆直管侧的注浆。
18.本发明在针对二次衬砌拱顶注浆作业时，为了解决空洞的问题，相比较现有的解决方式，创造性地提出采用依次倾斜注浆加上最后竖直注浆的技术手段，在灌注作业时，仅需在现有的基础上调整注浆管的角度，无需增加其余额外的设备，即可达到有效减少空洞现象产生的目的，且整个操作过程简单、高效，缩短了工期，本发明中的技术方案具有巨大的推广价值和经济意义。
附图说明
19.图1为本发明中二次衬砌台车的主视结构示意图；
20.图2为本发明的侧视结构示意图；
21.图3为利用本发明对二次衬砌拱顶进行浇注的结构示意图。
22.图中，1-二次衬砌台车，2-灌浆孔，3-拱顶注浆管，4-封堵模，30-拱顶注浆直管，31-拱顶注浆斜管。
具体实施方式
23.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
24.如图1-3所示，一种隧道二次衬砌拱顶混凝土灌注系统，包括二次衬砌台车1，在二次衬砌台车1的两端头分别设有封堵模4；所述二次衬砌台车1的拱顶沿隧道长度方向设有多个灌浆孔2；对应每个所述灌浆孔2固定连接有一根拱顶注浆管3，所述拱顶注浆管3由拱顶注浆直管30和拱顶注浆斜管31组成，且朝向二次衬砌台车前进方向端的为拱顶注浆直管30呈竖直状布置，其余为拱顶注浆斜管31呈倾斜状布置且倾斜状的底端朝向二次衬砌台车前进方向。
25.具体的，本发明中的二次衬砌台车具体尺寸数据如下，台车模板纵向长度:
12000mm、搭接100mm；台车模板面板厚度：12mm国标、幅宽：1500mm；台车行走驱动电机功率：2*4kw、行走速度：4m/min；台车液压系统额定压力：16mpa、油泵驱动电机功率：5.5kw；灌浆孔接管内径：φ125mm。
26.本发明在对二次衬砌台车的拱顶外侧进行浇注时，待二次衬砌台车1两端头的封堵模4安装完毕以后，从第一根倾斜的拱顶注浆斜管开始注浆，在注浆过程中，配合二次衬砌台车的端头设有的封堵模4，注入的混凝土浆待将背离行车前进一侧端填充密实以后，不断地朝向行车前进方向流动，如此即可将气泡不断地往行车前进方向赶；待通过第一根倾斜的拱顶注浆斜管注浆完毕以后，依次完成其余倾斜的拱顶注浆斜管的注浆作业，直至最后进行拱顶注浆直管侧的注浆。
27.特别地，本发明在对二次衬砌台车的拱顶外侧进行浇注作业时，为了解决空洞问题，从第一根拱顶注浆斜管31开始注浆，待第一根拱顶注浆斜管31上方区域注浆完毕以后，停止注浆；然后从第二根拱顶注浆斜管31继续注浆；如此往复，直至通过全部拱顶注浆斜管31注浆完毕以后，最后再通过拱顶注浆直管30完成注浆；通过上述注浆方式，可以逐步将空气往台车前进方向赶，将其排出，从而起到减少由于空气在混凝土浆中形成气泡造成空洞。
28.当然，为了提高浇注效果，进一步减少空洞，在注浆时可以配合现有技术中的插入式振捣器和附着在模板内侧面的振捣器进行注浆作业。
29.优选的，所述拱顶注浆管3设置有4-8根。
30.优选的，所述拱顶注浆管3设置有5根。具体的，设置为5根拱顶注浆管3时，从拱顶注浆斜管31到拱顶注浆直管30，管道之间的间隔距离依次为3.0m、2.75m、3.0m、1.5m；然后拱顶注浆直管30与同侧封堵模4之间的距离为1.0m，另一侧的封堵模4与相邻的拱顶注浆斜管31之间的距离为0.75m。
31.优选的，所述拱顶注浆斜管31的轴线与竖直方向的夹角为30-60
°
。
32.优选的，所述拱顶注浆斜管31的轴线与竖直方向的夹角为45
°
。
33.优选的，所述灌浆孔2呈并排布置。
34.优选的，所述二次衬砌台车1设有自动配料系统5。本发明中的所述自动配料系统5为现有技术，可采用公开号为cn217558336u中的《一种隧道衬砌台车自动布料系统》，可实现边模逐窗分层布料，有效解决布料不均引起的偏压，跑模，大量减少人力，提高浇筑效率。
35.优选的，朝向二次衬砌台车前进方向端的封堵模4设计为带观察窗的可视钢端模。通过采用上述设计，方便随时观察拱顶灌注情况。
36.本发明的工作原理：
37.通过采用拱顶注浆直管30和拱顶注浆斜管31配合封堵模4进行拱顶外侧浇注，然后从拱顶注浆斜管31至拱顶注浆直管30逐根浇注，进而将空气逐步排出，从而实现降低拱顶空洞的目的。
38.以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。