一种TBM同步衬砌混凝土法向接缝施工装置及其工艺的制作方法

本发明属于轨道施工，具体涉及一种tbm同步衬砌混凝土法向接缝施工装置及其工艺。

背景技术：

1、tbm是隧道掘进工作的设备，集开挖、支护、出渣于一体，可以实现隧道的一次或多次成型，隧道小边墙和二次衬砌连接的平面设计为水平面，这种设计下的二次衬砌在水平荷载的作用下比较容易失稳滑移。需要一种新的小边墙施工方法，提高二次衬砌在荷载作用下的稳定性。

2、现有技术中公开了申请号为cn202223039270.2的中国专利，公开了一种tbm同步衬砌台车，包括门架和衬砌模板，门架下方隧道地面铺设有多道用于供混凝土泵车行走的轨道，门架一端固定安装有吊机，所述门架中部安装有通风管，门架一侧安装有出渣皮带机。本实用新型台车门架与吊机通过结构件连接，台车行走时带动吊机一起行走，混凝土泵车需要挪移时利用吊机，将泵车平移到另一条轨道，解决了通行受影响的问题；当需要拆除衬砌模板时，只需将丝杆拆下，然后通过收缩油缸拉动侧弧模板向门架位置摆动，此时顶弧模板具有下降空间，在通过顶升油缸下降门架即可将衬砌模板与隧道面脱离，提高了拆模的效率。

3、在tbm掘进工程中，小边墙和二次衬砌连接的平面为平面条件下，二次衬砌较易在水平荷载作用下沿小边墙和二次衬砌连接的平面失稳滑移，如果二次衬砌在荷载作用下发生失稳破坏，对隧道工程将造成巨大的经济损失，而且二次衬砌的浇筑工作十分繁琐，尤其时混凝土的存量，容易浪费造成经济损失，混凝土内部可能有空气残留，影响施工质量，为此我们提供一种tbm同步衬砌混凝土法向接缝施工装置及其工艺。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种tbm同步衬砌混凝土法向接缝施工装置及其工艺，旨在解决背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种tbm同步衬砌混凝土法向接缝施工装置，包括隧道壁、浇筑于隧道壁内的混凝土仰拱和二次混凝土内衬，还包括：

4、法相接缝，其形成于混凝土仰拱和二次混凝土内衬凝固后的接触面；

5、预制轨道，其固定连接于混凝土仰拱的顶部；

6、台车，其可移动设置于预制轨道上侧；

7、牵引车，其连接于台车的尾部；

8、支撑架，其固定连接于台车的顶部；

9、弧形模板，其固定连接于支撑架的末端，其外表面靠近隧道壁的内壁，其内壁设置有多个侧弧进料口；

10、分料斗，其固定连接于支撑架内，其两侧均固定连接有多个分料管，每个所述分料管的末端分别与对应的侧弧进料口固定连接；

11、端头模板，其固定连接于弧形模板的侧部；

12、混凝土箱，其固定连接于牵引车的顶部，其内部混合有混凝土；以及

13、泥泵机构，其设置于台车的上侧，其用于冲入混凝土进入分料斗内，继而分别通过分料管进入侧弧进料口内，最后进入弧形模板和隧道壁之间凝固后形成混凝土仰拱。

14、作为本发明一种优选的方案，所述泥泵机构包括混凝土泵、上料管、分流管和阀门，所述混凝土泵固定连接于台车的顶部，所述上料管固定连接于混凝土泵的输出端，所述分流管固定连接于上料管末端，所述分流管与上料管连接处安装有阀门，所述分流管的下端固定连接于分料斗。

15、作为本发明一种优选的方案，所述混凝土箱的底部连接有出泥管，所述出泥管的末端固定连接于混凝土泵的输入端，所述混凝土箱的顶部设置有进泥口，所述混凝土箱内设置有搅拌机构。

16、作为本发明一种优选的方案，所述搅拌机构包括搅拌器、同步带和第二电机，所述搅拌器设置有两个并均转动连接于混凝土箱的下内壁，两个所述搅拌器的下端均贯穿混凝土箱并固定连接有同步轮，所述同步带传动连接于两个同步轮之间，所述第二电机固定连接于混凝土箱的底部，所述第二电机的输出端固定连接其中一个搅拌器。

17、作为本发明一种优选的方案，所述台车的顶部固定连接有第一电机，所述第一电机的输出端固定连接有第一链轮，所述台车的底部转动连接有多个轮轴，每个所述轮轴的两端均固定连接有轨道轮，所述轨道轮滚动连接于对应预制轨道的上侧，其中一个所述轮轴的圆周表面固定连接有第二链轮，所述第二链轮与第一链轮之间传动连接有链条。

18、作为本发明一种优选的方案，所述弧形模板的顶弧处设置有顶弧进料口，所述分流管的上端与顶弧进料口连通。

19、作为本发明一种优选的方案，所述第二链轮的侧部面对称设置有第一排气口、第二排气口和第三排气口，所述端头模板顶弧处设置有顶部排气口。

20、作为本发明一种优选的方案，所述弧形模板的内壁靠近第一排气口、第二排气口和第三排气口处均安装有封盖，所述封盖可与相靠近的第一排气口、第二排气口和第三排气口闭合，所述弧形模板靠近封盖处均固定连接有螺孔套，每个所述封盖靠近螺孔套处均开设有固定槽，每个所述螺孔套上均螺纹连接有螺栓，所述螺栓螺纹连接于相靠近的固定槽内。

21、作为本发明一种优选的方案，所述第二链轮的内壁固定连接有加强筋，所述加强筋上固定连接有多个振捣器。

22、一种tbm同步衬砌混凝土法向接缝施工装置的使用方法，包括如下步骤：

23、s1、通过第一电机的输出端驱动第一链轮转动，第一链轮带动链条移动，链条带动第二链轮转动，最后驱动轨道轮转动，使台车沿着预制轨道移动至二次混凝土内衬未浇筑的位置；

24、s2、牵引车跟随台车移动，混凝土箱内储存有混凝土，并通过第二电机驱动搅拌器转动，不断搅拌混凝土，并启动混凝土泵，使混凝土通过出泥管进入上料管内，然后经过分流管进入分料斗内，经过分料斗分流进入分料管内，最后通过侧弧进料口进入弧形模板与隧道壁之间的空间内；

25、s3、打开多个封盖并启动振捣器，随着振捣器的不断振捣，能够排出混凝土之间的空气，缩小混凝土之间的缝隙，气体通过第一排气口、第二排气口和第三排气口排出，随着混凝土的液位的上升，关闭封盖密封第一排气口、第二排气口和第三排气口；

26、s4、最后打开顶部排气口，然后调整阀门的方向，控制混凝土经过分流管、顶弧进料口进入弧形模板与隧道壁之间的空间内，当弧形模板与隧道壁之间的空间内浇筑完成后，关闭顶部排气口和混凝土泵等待二次混凝土内衬凝固成型。

27、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

28、1、本方案中在二次混凝土内衬浇筑形成后，混凝土仰拱的两侧末端与二次混凝土内衬的接触面之间形成法相接缝，对比传统的平面接缝，平面接缝的二次混凝土内衬较易在水平荷载作用下混凝土仰拱和二次混凝土内衬连接面失稳滑移，但是法相接缝的设计，将混凝土仰拱的末端逐渐提高形成斜面，大幅提高了二次混凝土内衬凝固后的稳定性，避免二次混凝土内衬在荷载作用下发生失稳破坏，提高工程施工安全性。

29、2、本方案中在使用时通过第二电机驱动搅拌器转动，不断搅拌混凝土，并启动混凝土泵，使混凝土通过出泥管进入上料管内，然后经过分流管进入分料斗内，经过分料斗分流进入分料管内，最后通过侧弧进料口进入弧形模板与隧道壁之间的空间内，能够随时补充混凝土，可以根据每次形成二次混凝土内衬的量预制混凝土箱预存混凝土量，减少混凝土浪费，在弧形模板的两侧设置第一排气口、第二排气口和第三排气口，随着振捣器的不断振捣，能够排出混凝土之间的空气，缩小混凝土之间的缝隙，气体通过第一排气口、第二排气口和第三排气口排出，有效减少混凝土凝固后内部的缝隙，避免存在空心部位，加固成型结构。