专利名称：混凝土挤压衬砌试验装置的制作方法
技术领域：
本发明属于混凝土挤压衬砌装置，尤其涉及一种混凝土挤压衬砌试验装置。
背景技术：
目前，国内外隧道的衬砌基本采用特定形式的预制管片，通过机械结构完成整环的管片拼装衬砌。这种衬砌方法，不仅每环管片是由多块拼接而成，而且每环之间也有接缝，这样地下水将会沿着接缝不断的渗透；其次，由于管片是预制的，其外表面与开挖岩壁之间必然存在间隙，注浆的质量直接影响到地表的沉降程度；另外，预制管片需要管片模具，其综合成本较大
发明内容
本发明的目的是针对目前隧道预制管片衬砌存在的缺陷，提供一种具有连续无缝衬砌功能的混凝土挤压衬砌试验装置，该试验装置能够实现从混凝土灌注开始，挤压、成型、强度检测以及表面质量观察的功能。技术方案一种混凝土挤压衬砌试验装置，包括由逐段单元体对接组合而成的内、外层筒状模具，内、外层筒状模具间隔配合形成夹层腔，夹层腔的后端通过端盖密封；其中内层筒状模具的每段单元体是由两片以上的弧形模板拼接固定而成的圆环结构，内层筒状模具的每段单元体设置有混凝土灌注口 ；在外层筒状模具的内侧前端匹配套装有一个筒状的盾体，盾体内侧固定有支撑架，支撑架的中心沿轴向固定一个滑动导轨，该滑动导轨的另一端套装在所述端盖中心设置的孔内；在滑动导轨上设置有内模板拼装机；支撑架圆周边缘上轴向均布固定有推进装置和挤压装置，推进装置的后端通过靴板顶压在内层筒状模具的前侧边，挤压装置顶压在内、外层筒状模具之间的环形夹层腔内；所述支撑架前侧的圆周边缘上均布固定有反力装置，反力装置的另一端固定在外层筒状模具的内侧壁上。外层筒状模具上设置有轴孔，轴孔内安装销轴，销轴深入外层筒状模具内侧的部分用于连接固定座或盾体；在外层筒状模具的夹层腔段外侧安装有压力传感器。内模板拼装机包括回转装置和抓取装置，回转装置包括一个套装在导轨上的滑动套，滑动套与导轨通过平键配合连接，滑动套一端与导轨一端连接有轴向推力油缸，在滑动套一侧固定安装有马达减速机，马达减速机输出轴上安装有齿轮，在滑动套外侧套装有回转环，回转环的一侧设置有大齿圈，大齿圈与所述齿轮匹配啮合；所述抓取装置与回转环之间通过举升油缸连接。在滑动套一侧同时还固定有支撑盘，支撑盘与大齿圈之间设置环形密封结构，马达减速机固定在支撑盘上。所述挤压装置包括挤压油缸和一根铰接在挤压油缸末端的推杆，推杆外侧设置有导向环，推杆末端设置有挤压头，挤压头的外侧设置有密封结构。所述反力装置包括反力油缸和固定座，反力油缸的缸体末端固定或对接安装在支撑架前侧，反力油缸的活塞杆与固定座铰接，固定座固定在外层筒状模具的内侧壁上。
有益效果I、该试验装置可以实现混凝土挤压衬砌连续无缝成型
该试验装置通过在内模板上设置的混凝土灌注口，在混凝土灌注的同时，推进装置带动盾体、挤压装置推进，待推进一个固定长度，盾体固定，挤压装置挤压混凝土，由此循环工作，完成连续无缝的混凝土衬砌环；
2、该试验装置可以实现混凝土及时填充开挖岩壁与内模板之间的间隙，实际使用中能够抑制地表沉降
该试验装置，混凝土的灌注与盾体推进是同步的，开挖岩壁与内模板之间的间隙能够及时由灌注一定压力的混凝土填充，达到抑制地表沉降的作用；
3、该试验装置能够降低隧道衬砌成本
传统的预制管片衬砌，需要高精度高质量的管片模具，并且需要大的管片预制场地，随 后还要通过长距离运输才能到达使用位置，其后为了得到高质量的衬砌效果，还需要精确的管片拼装设备，这些形成了很大的隧道衬砌成本。该混凝土挤压衬砌装置利用设计好的混凝土配比，通过即时开挖、即时灌注、即时挤压的方法，只需要内模板、挤压装置即可完成隧道衬砌，降低了隧道衬砌成本。4、该试验装置可以实现内模板的自动精确拼装，节省人工
该试验装置包括内模板拼装机，通过内模板拼装机的抓举、提升和回转动作，可以实现内模板的自动精确拼装，节省人工；并且该内模板的上模板和下模板可以互换。5、该试验装置可以实现混凝土压力检测
混凝土在灌注的时候，以及混凝土受到挤压的时候，通过上箱盖位置安装的压力传感器，可以实时检测混凝土的压力。6、该试验装置可以实现混凝土衬砌强度检测及衬砌质量的现场观察
混凝土强度达到一定程度后，拆除计划检测部位的上箱盖单元，可以实现混凝土衬砌强度的检测和衬砌质量的现场观察。
图I是试验装置整机结构示意 图2是图I的右视结构示意 图3是内层筒状模具的环向拼装示意 图4是挤压装置结构示意 图5是内模板拼装机结构示意图
图中标号1、外层筒状模具，2、销轴，3、反力装置，4、反力油缸5、挤压装置，6、盾体，7、推进油缸，8、压力传感器，9、内层筒状模具，10、混凝土灌注口，11、端盖，12、混凝土浇筑层，13、基座，14、内模板拼装机15、反力油缸的固定座，16、对接固定孔，17、上模板，18、侧模板，19、下模板，20、挤压油缸，21、推杆，22、挤压头，23、密封结构，24、马达减速机，25、轴向移动油缸，26、轴向滑动的导轨，27、滑动套，28、大齿圈，29、回转环，30、平键，31、举升油缸，32、抓取装置，33、连接销，34、抓取头，35、推进装置，36、靴板，37、导向环，38、齿轮，39、回转密封，40、支架，41、支撑盘。
具体实施例方式实施例I :参见图I、图2、图3、图4和图5，混凝土挤压衬砌试验装置包括外层筒状模具I和内层筒状模具9，两者相互套装并间隙配合。外层筒状模具I和内层筒状模具9的后端通过端盖11密封，端盖11的中心设置有用于支撑并能滑动配合的孔。外层筒状模具I和内层筒状模具9都是由多段环形的单元体对接组合而成。其中内层筒状模具9的每段单元体是由六片弧形模板拼接固定而成的圆环结构，六片弧形模板分别为上模板17、四个侧模板18和下模板19。并且在内层筒状模具9的每个单元体上设置有混凝土灌注口 10 ；混凝土从每段单元体灌注口内进入夹层腔内。外层筒状模具I上设置有轴孔，位于外层筒状模具前段的轴孔内用于安装销轴2，销轴2深入外层筒状模具内侧的部分用于连接固定座15。位于夹层腔外侧安装有压力传感器8 ，。压力传感器8用于感受夹层腔内的混凝土压力，当压力达到设定标准时给控制器发出信号。在外层筒状模具I的内侧前端匹配套装有一个筒状的盾体6,盾体6内固定有支撑架40，支撑架40的中心沿轴向固定一个滑动导轨26，该滑动导轨26的另一端套装在所述端盖中心设置的孔内。图5中，在滑动导轨上设置有内模板拼装机；该内模板拼装机包括回转装置和抓取装置，回转装置包括一个套装在导轨26上的滑动套27，滑动套27与导轨26通过平键30配合连接，滑动套27 —端与导轨一端连接有轴向推力油缸25，在滑动套27 —侧固定安装有马达减速机24，马达减速机24的输出轴上安装有齿轮38，在滑动套27外侧套装有回转环29，回转环29的一侧设置有大齿圈28，大齿圈28与所述齿轮38匹配啮合；所述抓取装置32与回转环29之间通过举升油缸31连接。在滑动套27 —侧同时还固定有支撑盘41，支撑盘41与大齿圈28之间设置环形密封结构，马达减速机24固定在支撑盘41上。抓取装置32的抓取头34与下模板19通过连接销33连接，举升油缸31提起下模板19，固定在底部合适位置，然后提起侧模板18，马达减速机24通过齿轮38和大齿圈28，带动回转环29、举升油缸31、抓取头34、连接销33和侧模板18，回转到一定位置，举升油缸31伸出，固定侧模板18，然后缩回，重新回转到初始位置，重复上述过程，依次进行剩余侧模板18和上模板17的拼装，最终完成单个内模板环的拼装。支撑架40的圆周边缘上轴向均布固定有推进装置35和挤压装置5，推进装置35的后端通过靴板36顶压在内层筒状模具9的前侧边，挤压装置5包括挤压油缸20和一根铰接在挤压油缸末端的推杆21，推杆21末端设置有挤压头22，可以由多个挤压头环形排列构成组合结构，也可以将挤压头设计成环形一体结构，挤压头22的外侧设置有密封结构23。挤压装置5的挤压头顶压在内、外层筒状模具之间的环形夹层腔内。所述支撑架40前侧的圆周边缘上均布固定有反力装置，反力装置的另一端固定在外层筒状模具的内侧壁上。所述反力装置3包括反力油缸4和固定座15，反力油缸4的缸体末端固定或对接安装在支撑架40的前侧，反力油缸4的活塞杆与固定座15铰接，固定座15通过销轴2固定在外层筒状模具的内侧壁上。将混凝土输送泵与上模板17的混凝土灌注口 10连接，打开混凝土灌注口 10，混凝土灌注，同时推进油缸7带动盾体6、挤压装置5推进，反力油缸的固定座15通过销轴2与外层筒状模具I连接，反力油缸4提供反力，待推进一环的宽度后，关闭混凝土灌注口 10。外层筒状模板I由上箱盖和下箱盖对接固定组成，将盾体6与外层筒状模具通过销轴2连接，挤压装置5工作，挤压油缸20伸出一定位移后，利用压力传感器8实时检测混凝土压力，保持挤压油缸20压力和混凝土压力不变，稳定一段时间，使混凝土达到一定强度，然后开始下一个推进与灌注循环。拆除计划检测混凝土强度部位的上箱盖单元，利用混凝土强度检测仪，实时检测 与记录混凝土衬砌环在不同时间的强度，同时观察混凝土衬砌环的表面质量。
权利要求
1.一种混凝土挤压衬砌试验装置，其特征是包括由逐段单元体对接组合而成的内、外层筒状模具，内、外层筒状模具间隔配合形成夹层腔，夹层腔的后端通过端盖密封；其中内层筒状模具的每段单元体是由两片以上的弧形模板拼接固定而成的圆环结构，内层筒状模具的每段单元体设置有混凝土灌注口 ；在外层筒状模具的内侧前端匹配套装有一个筒状的盾体，盾体内侧固定有支撑架，支撑架的中心沿轴向固定一个滑动导轨，该滑动导轨的另一端套装在所述端盖中心设置的孔内；在滑动导轨上设置有内模板拼装机；支撑架圆周边缘上轴向均布固定有推进装置和挤压装置，推进装置的后端通过靴板顶压在内层筒状模具的前侧边，挤压装置顶压在内、外层筒状模具之间的环形夹层腔内；所述支撑架前侧的圆周边缘上均布固定有反力装置，反力装置的另一端固定在外层筒状模具的内侧壁上。
2.根据权利要求I所述的混凝土挤压衬砌试验装置，其特征是外层筒状模具上设置有轴孔，轴孔内安装销轴，销轴深入外层筒状模具内侧的部分用于连接固定座或盾体；在外层筒状模具的夹层腔段外侧安装有压力传感器。
3.根据权利要求I所述的混凝土挤压衬砌试验装置，其特征是内模板拼装机包括回转装置和抓取装置，回转装置包括一个套装在导轨上的滑动套，滑动套与导轨通过平键配合连接，滑动套一端与导轨一端连接有轴向推力油缸，在滑动套一侧固定安装有马达减速机，马达减速机输出轴上安装有齿轮，在滑动套外侧套装有回转环，回转环的一侧设置有大齿圈，大齿圈与所述齿轮匹配啮合；所述抓取装置与回转环之间通过举升油缸连接。
4.根据权利要求3所述的混凝土挤压衬砌试验装置，其特征是在滑动套一侧同时还固定有支撑盘，支撑盘与大齿圈之间设置环形密封结构，马达减速机固定在支撑盘上。
5.根据权利要求I所述的混凝土挤压衬砌试验装置，其特征是所述挤压装置包括挤压油缸和一根铰接在挤压油缸末端的推杆，推杆外侧设置有导向环，推杆末端设置有挤压头，挤压头的外侧设置有密封结构。
6.根据权利要求I所述的混凝土挤压衬砌试验装置，其特征是所述反力装置包括反力油缸和固定座，反力油缸的缸体末端固定或对接安装在支撑架前侧，反力油缸的活塞杆与固定座铰接，固定座固定在外层筒状模具的内侧壁上。
全文摘要
本发明公开了一种混凝土挤压衬砌试验装置，包括内、外层筒状模具，推进装置和挤压装置，内模板拼装机等部件；本发明的试验装置可以实现混凝土挤压衬砌连续无缝成型，可以实现混凝土及时填充开挖岩壁与内模板之间的间隙，实际使用中能够抑制地表沉降，能够降低隧道衬砌成本，可以实现内模板的自动精确拼装，节省人工，可以实现混凝土压力检测，可以实现混凝土衬砌强度检测及衬砌质量的现场观察。
文档编号G01N3/10GK102879553SQ20121035312
公开日2013年1月16日 申请日期2012年9月21日 优先权日2012年9月21日
发明者张宁川, 宁向可, 周小磊, 肖俊祥, 卓兴建 申请人:中铁隧道装备制造有限公司